如何畫出一張合格的技術(shù)架構(gòu)圖？

當(dāng)我們想用一張或幾張圖來描述我們的系統(tǒng)時，是不是經(jīng)常遇到以下情況：

· 對著畫布無從下手、刪了又來？

· 如何用一張圖描述我的系統(tǒng)，并且讓產(chǎn)品、運營、開發(fā)都能看明白？

· 畫了一半的圖還不清楚受眾是誰？

· 畫出來的圖到底是產(chǎn)品圖功能圖還是技術(shù)圖又或是大雜燴？

· 圖上的框框有點少是不是要找點兒框框加進(jìn)來？

· 布局怎么畫都不滿意……

如果有同樣的困惑，本文將介紹一種畫圖的方法論，來讓架構(gòu)圖更清晰。

先厘清一些基礎(chǔ)概念

1、什么是架構(gòu)？

架構(gòu)就是對系統(tǒng)中的實體以及實體之間的關(guān)系所進(jìn)行的抽象描述，是一系列的決策。

架構(gòu)是結(jié)構(gòu)和愿景。

系統(tǒng)架構(gòu)是概念的體現(xiàn)，是對物/信息的功能與形式元素之間的對應(yīng)情況所做的分配，是對元素之間的關(guān)系以及元素同周邊環(huán)境之間的關(guān)系所做的定義。

做好架構(gòu)是個復(fù)雜的任務(wù)，也是個很大的話題，本篇就不做深入了。有了架構(gòu)之后，就需要讓干系人理解、遵循相關(guān)決策。

2、什么是架構(gòu)圖？

系統(tǒng)架構(gòu)圖是為了抽象地表示軟件系統(tǒng)的整體輪廓和各個組件之間的相互關(guān)系和約束邊界，以及軟件系統(tǒng)的物理部署和軟件系統(tǒng)的演進(jìn)方向的整體視圖。

3、架構(gòu)圖的作用

一圖勝千言。要讓干系人理解、遵循架構(gòu)決策，就需要把架構(gòu)信息傳遞出去。架構(gòu)圖就是一個很好的載體。那么，畫架構(gòu)圖是為了：

· 解決溝通障礙

· 達(dá)成共識

· 減少歧義

4、架構(gòu)圖分類

搜集了很多資料，分類有很多，有一種比較流行的是4+1視圖，分別為場景視圖、邏輯視圖、物理視圖、處理流程視圖和開發(fā)視圖。

★ 場景視圖

場景視圖用于描述系統(tǒng)的參與者與功能用例間的關(guān)系，反映系統(tǒng)的最終需求和交互設(shè)計，通常由用例圖表示。

★ 邏輯視圖

邏輯視圖用于描述系統(tǒng)軟件功能拆解后的組件關(guān)系，組件約束和邊界，反映系統(tǒng)整體組成與系統(tǒng)如何構(gòu)建的過程，通常由UML的組件圖和類圖來表示。

★ 物理視圖

物理視圖用于描述系統(tǒng)軟件到物理硬件的映射關(guān)系，反映出系統(tǒng)的組件是如何部署到一組可計算機器節(jié)點上，用于指導(dǎo)軟件系統(tǒng)的部署實施過程。

★ 處理流程視圖

處理流程視圖用于描述系統(tǒng)軟件組件之間的通信時序，數(shù)據(jù)的輸入輸出，反映系統(tǒng)的功能流程與數(shù)據(jù)流程,通常由時序圖和流程圖表示。

★ 開發(fā)視圖

開發(fā)視圖用于描述系統(tǒng)的模塊劃分和組成，以及細(xì)化到內(nèi)部包的組成設(shè)計，服務(wù)于開發(fā)人員，反映系統(tǒng)開發(fā)實施過程。

以上 5 種架構(gòu)視圖從不同角度表示一個軟件系統(tǒng)的不同特征，組合到一起作為架構(gòu)藍(lán)圖描述系統(tǒng)架構(gòu)。

怎樣的架構(gòu)圖是好的架構(gòu)圖

上面的分類是前人的經(jīng)驗總結(jié)，圖也是從網(wǎng)上摘來的，那么這些圖畫的好不好呢？是不是我們要依葫蘆畫瓢去畫這樣一些圖？

先不去管這些圖好不好，我們通過對這些圖的分類以及作用，思考了一下，總結(jié)下來，我們認(rèn)為，在畫出一個好的架構(gòu)圖之前， 首先應(yīng)該要明確其受眾，再想清楚要給他們傳遞什么信息 ，所以，不要為了畫一個物理視圖去畫物理視圖，為了畫一個邏輯視圖去畫邏輯視圖，而應(yīng)該根據(jù)受眾的不同，傳遞的信息的不同，用圖準(zhǔn)確地表達(dá)出來，最后的圖可能就是在這樣一些分類里。那么，畫出的圖好不好的一個直接標(biāo)準(zhǔn)就是：受眾有沒有準(zhǔn)確接收到想傳遞的信息。

明確這兩點之后，從受眾角度來說，一個好的架構(gòu)圖是不需要解釋的，它應(yīng)該是自描述的，并且要具備一致性和足夠的準(zhǔn)確性，能夠與代碼相呼應(yīng)。

畫架構(gòu)圖遇到的常見問題

1、方框代表什么？

為什么適用方框而不是圓形，它有什么特殊的含義嗎？隨意使用方框或者其它形狀可能會引起混淆。

2、虛線、實線什么意思？箭頭什么意思？顏色什么意思？

隨意使用線條或者箭頭可能會引起誤會。

3、運行時與編譯時沖突？層級沖突？

架構(gòu)是一項復(fù)雜的工作，只使用單個圖表來表示架構(gòu)很容易造成莫名其妙的語義混亂。

本文推薦的畫圖方法

C4 模型使用容器（應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)存儲、微服務(wù)等）、組件和代碼來描述一個軟件系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。這幾種圖比較容易畫，也給出了畫圖要點，但最關(guān)鍵的是，我們認(rèn)為，它明確指出了每種圖可能的受眾以及意義。

下面的案例來自C4官網(wǎng)，然后加上了一些我們的理解，來看看如何更好的表達(dá)軟件架構(gòu)

1、語境圖（System Context Diagram）

這是一個想象的待建設(shè)的互聯(lián)網(wǎng)銀行系統(tǒng)，它使用外部的大型機銀行系統(tǒng)存取客戶賬戶、交易信息，通過外部電郵系統(tǒng)給客戶發(fā)郵件。可以看到，非常簡單、清晰，相信不需要解釋，都看的明白，里面包含了需要建設(shè)的系統(tǒng)本身，系統(tǒng)的客戶，和這個系統(tǒng)有交互的周邊系統(tǒng)。

★ 用途

這樣一個簡單的圖，可以告訴我們，要構(gòu)建的系統(tǒng)是什么；它的用戶是誰，誰會用它，它要如何融入已有的IT環(huán)境。這個圖的受眾可以是開發(fā)團(tuán)隊的內(nèi)部人員、外部的技術(shù)或非技術(shù)人員。即：

· 構(gòu)建的系統(tǒng)是什么

· 誰會用它

· 如何融入已有的IT環(huán)境

★ 怎么畫

中間是自己的系統(tǒng)，周圍是用戶和其它與之相互作用的系統(tǒng)。這個圖的關(guān)鍵就是梳理清楚待建設(shè)系統(tǒng)的用戶和高層次的依賴，梳理清楚了畫下來只需要幾分鐘時間。

2、容器圖（Container Diagram）

容器圖是把語境圖里待建設(shè)的系統(tǒng)做了一個展開。

上圖中，除了用戶和外圍系統(tǒng)，要建設(shè)的系統(tǒng)包括一個基于Java \ Spring MVC 的 Web 應(yīng)用提供系統(tǒng)的功能入口，基于xamarin架構(gòu)的手機 app 提供手機端的功能入口，一個基于 Java 的 API 應(yīng)用提供服務(wù)，一個 MySQL 數(shù)據(jù)庫用于存儲，各個應(yīng)用之間的交互都在箭頭線上寫明了。

看這張圖的時候，不會去關(guān)注到圖中是直角方框還是圓角方框，不會關(guān)注是實線箭頭還是虛線箭頭，甚至箭頭的指向也沒有引起太多注意。

我們有許多的畫圖方式，都對框、線的含義做了定義，這就需要畫圖的人和看圖的人都清晰的理解這些定義，才能讀全圖里的信息，而現(xiàn)實是，這往往是非常高的一個要求，所以，很多圖只能看個大概的含義。

★ 用途

這個圖的受眾可以是團(tuán)隊內(nèi)部或外部的開發(fā)人員，也可以是運維人員。用途可以羅列為：

· 展現(xiàn)了軟件系統(tǒng)的整體形態(tài)

· 體現(xiàn)了高層次的技術(shù)決策

· 系統(tǒng)中的職責(zé)是如何分布的，容器間的是如何交互的

· 告訴開發(fā)者在哪里寫代碼

★ 怎么畫

用一個框圖來表示，內(nèi)部可能包括名稱、技術(shù)選擇、職責(zé)，以及這些框圖之間的交互，如果涉及外部系統(tǒng)，最好明確邊界。

3、組件圖（Component Diagram）

組件圖是把某個容器進(jìn)行展開，描述其內(nèi)部的模塊。

★ 用途

這個圖主要是給內(nèi)部開發(fā)人員看的，怎么去做代碼的組織和構(gòu)建。其用途有：

· 描述了系統(tǒng)由哪些組件/服務(wù)組成

· 厘清了組件之間的關(guān)系和依賴

· 為軟件開發(fā)如何分解交付提供了框架

4、類圖（Code/Class Diagram）

這個圖很顯然是給技術(shù)人員看的，比較常見，就不詳細(xì)介紹了。

案例分享

下面是一個實時數(shù)據(jù)工具的架構(gòu)圖。作為一個應(yīng)該自描述的架構(gòu)圖，這里不多做解釋了。如果有看不明白的，那肯定是還畫的不夠好。

畫好架構(gòu)圖可能有許多方法論，本篇主要介紹了C4這種方法，C4的理論也是不斷進(jìn)化的。但不論是哪種畫圖方法論，我們回到畫圖初衷，更好的交流，我們在畫的過程中不必被條條框框所限制。簡而言之，畫之前想好：畫圖給誰看，看什么，怎么樣不解釋就看懂。