這年頭,高低也要畫幾張架構(gòu)圖!
什么是架構(gòu)圖？
架構(gòu)圖的定義及作用
什么是架構(gòu)圖？維基百科、百度百科其實(shí)都沒有關(guān)于它的直接定義。不過我們可以進(jìn)行拆分理解：
- 架構(gòu)圖=架構(gòu)+圖
這樣問題就轉(zhuǎn)化成，什么是架構(gòu)，以及什么是圖？
關(guān)于架構(gòu)，百度百科上是這樣定義的：
架構(gòu)，又名軟件架構(gòu)，是有關(guān)軟件整體結(jié)構(gòu)與組件的抽象描述，于指導(dǎo)型軟件系統(tǒng)各個(gè)方面的設(shè)計(jì)。
ISO/IEC 42010:20072 中對(duì)架構(gòu)則有如下定義：
The fundamental organization of a system, embodied in its components, their relationships to each other and the environment, and the principles governing its design and evolution.（系統(tǒng)架構(gòu)，體現(xiàn)在它的組成部分、它們之間的相互關(guān)系和環(huán)境中，以及控制其設(shè)計(jì)和演化的原則。）
也就是說，架構(gòu)是由系統(tǒng)組件，以及組件間相互關(guān)系共同構(gòu)成的集合體。
而架構(gòu)圖，則是用來表達(dá)這種集合的載體。
它的作用也很簡(jiǎn)單，兩個(gè)：
- 劃分目標(biāo)系統(tǒng)邊界
- 將目標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可視化
進(jìn)而減少溝通障礙，提升協(xié)作效率。
畫什么架構(gòu)圖？架構(gòu)的分類
架構(gòu)大致可以分為4類：業(yè)務(wù)架構(gòu)（產(chǎn)品架構(gòu)）、應(yīng)用架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)和技術(shù)架構(gòu)，整體邏輯關(guān)系如下由上至下：
test8.jpg
業(yè)務(wù)架構(gòu)：
使用一套方法論/邏輯對(duì)產(chǎn)品（項(xiàng)目）所涉及到的業(yè)務(wù)進(jìn)行邊界劃分。所以熟悉業(yè)務(wù)是關(guān)鍵。
比如做一個(gè)電商網(wǎng)站，你需要把商品、購(gòu)物車、訂單、支付、退換貨等進(jìn)行清晰劃分。業(yè)務(wù)架構(gòu)不需要考慮諸如我用什么技術(shù)開發(fā)、我的并發(fā)大怎么辦、我選擇什么樣的硬件機(jī)器等。
913c7e64-718a-408a-b21a-01f7dffc1133.jpeg
下圖也是一個(gè)電商系統(tǒng)的產(chǎn)品架構(gòu)圖（也就是業(yè)務(wù)架構(gòu)圖），可作參考示意：
應(yīng)用架構(gòu)：
它是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的總體上的架構(gòu)，需要指出系統(tǒng)的層次、系統(tǒng)開發(fā)的原則、系統(tǒng)各個(gè)層次的應(yīng)用服務(wù)。
例如、下圖將系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、通訊層、展現(xiàn)層，并細(xì)分寫明每個(gè)層次的應(yīng)用服務(wù)。
下圖是顆粒度更小的，針對(duì)某一小部分的應(yīng)用架構(gòu)：
1d84f9da-f18e-48b7-bab9-88bf50331141.jpeg
數(shù)據(jù)架構(gòu)：
是一套對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的架構(gòu)邏輯，它會(huì)根據(jù)各個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景、不同時(shí)間段的應(yīng)用場(chǎng)景 ，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行諸如數(shù)據(jù)異構(gòu)、讀寫分離、緩存使用、分布式數(shù)據(jù)策略等劃分。
數(shù)據(jù)架構(gòu)主要解決三個(gè)問題：
- 系統(tǒng)需要什么樣的數(shù)據(jù)；
- 如何存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)；
- 如何進(jìn)行數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)。
技術(shù)架構(gòu)：
應(yīng)用架構(gòu)本身只關(guān)心需要哪些應(yīng)用系統(tǒng)，哪些平臺(tái)來滿足業(yè)務(wù)目標(biāo)的需求，而不會(huì)關(guān)心在整個(gè)構(gòu)建過程中你需要使用哪些技術(shù)。技術(shù)架構(gòu)則是應(yīng)接應(yīng)用架構(gòu)的技術(shù)需求，并根據(jù)識(shí)別的技術(shù)需求，進(jìn)行技術(shù)選型，把各個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)之間的關(guān)系描述清楚。
技術(shù)架構(gòu)解決的問題包括：純技術(shù)層面的分層、開發(fā)框架的選擇、開發(fā)語(yǔ)言的選擇、涉及非功能性需求的技術(shù)選擇。
簡(jiǎn)單介紹下軟件架構(gòu)中最經(jīng)典的“4+1視圖”
“4+1視圖”，分別為場(chǎng)景視圖、邏輯視圖、物理視圖、處理流程視圖和開發(fā)視圖。
邏輯視圖
用于描述系統(tǒng)的功能需求，即系統(tǒng)給用戶提供哪些服務(wù)；以及描述系統(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。比如UML中的類圖。
下圖是springcloud微服務(wù)的邏輯視圖（僅部分），描述了springcloud中各個(gè)功能組件。從這個(gè)圖中，基本可以對(duì)springcloud有一個(gè)大顆粒度的了解。
物理視圖
開發(fā)出的軟件系統(tǒng)，最終是要運(yùn)行在物理或軟件環(huán)境上。物理環(huán)境可能是服務(wù)器、PC機(jī)、移動(dòng)終端等物理設(shè)備；軟件環(huán)境可以是虛擬機(jī)、容器、進(jìn)程或線程。部署視圖就是對(duì)這個(gè)部署信息進(jìn)行描述。在UML中通常由部署圖表示。
185348f4-0365-4309-bdf5-5a2fd2ad336b.jpeg
處理視圖
處理視圖，又稱過程視圖、運(yùn)行視圖。用于描述系統(tǒng)軟件組件之間的通信時(shí)序，數(shù)據(jù)的輸入輸出。在UML中通常由時(shí)序圖和流程圖表示，如下圖所示：
開發(fā)視圖
開發(fā)視圖關(guān)注軟件開發(fā)環(huán)境下實(shí)際模塊的組織，反映系統(tǒng)開發(fā)實(shí)施過程。
一個(gè)設(shè)計(jì)良好的開發(fā)視圖，應(yīng)該能夠滿足以下要求：
- 通過邏輯架構(gòu)元素，能夠找到它所有代碼和所有的二進(jìn)制交付件
- 每一個(gè)代碼源文件，都能夠找到它所屬的邏輯架構(gòu)元素
- 每一個(gè)二進(jìn)制交付件，都能夠找到它集成了哪些邏輯架構(gòu)元素
場(chǎng)景視圖
場(chǎng)景視圖，即4+1中的1。從前面的圖可以看到，4+1中的4個(gè)視圖都是圍繞著場(chǎng)景視圖為核心的。它用于描述系統(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(jì)。在UML中通常由用例圖表示：
以上5種架構(gòu)視圖，是從不同角度表示一個(gè)軟件系統(tǒng)的不同特征
如何畫架構(gòu)圖？架構(gòu)圖和4+1視圖是從兩個(gè)不同的維度來說架構(gòu)的，可以簡(jiǎn)單的認(rèn)為（不過這樣認(rèn)為是有問題的） 應(yīng)用架構(gòu)圖和業(yè)務(wù)架構(gòu)圖等等是針對(duì)不同的人員群體，比如管理人員或者決策者等一些不是太懂技術(shù)的都是看的業(yè)務(wù)架構(gòu)圖，技術(shù)架構(gòu)是純給技術(shù)人員看的，而應(yīng)用架構(gòu)主要給CTO等之類的看的（當(dāng)然也看業(yè)務(wù)架構(gòu)），區(qū)別在于主要的面向群體不同，有時(shí)候有些叫法可能不一樣。而且4+1視圖與單獨(dú)區(qū)分出來的架構(gòu)圖說法有時(shí)候是混在一起的，比如部署架構(gòu)圖，物理架構(gòu)圖等 就是基于4+1視圖的物理視圖出來的。當(dāng)然，業(yè)務(wù)架構(gòu)圖、應(yīng)用架構(gòu)圖、數(shù)據(jù)架構(gòu)圖、技術(shù)架構(gòu)圖等等合起來才是一個(gè)完整的架構(gòu)藍(lán)圖。
畫架構(gòu)圖可以分以下幾步：
- 搞清楚要畫的架構(gòu)圖的類型；
- 確認(rèn)架構(gòu)圖中的關(guān)鍵要素（比如產(chǎn)品、技術(shù)、服務(wù)）；
- 梳理關(guān)鍵要素之間的關(guān)聯(lián)：包含、支撐、同級(jí)并列等；
- 輸出關(guān)聯(lián)關(guān)系清晰的架構(gòu)圖。
一、從具象到抽象
架構(gòu)圖表達(dá)的就是事物的結(jié)構(gòu)，大多數(shù)領(lǐng)域都可以用具象的方式來呈現(xiàn)，比如下圖中的人體器官系統(tǒng)圖就顯得一目了然。但是IT行業(yè)幾乎沒有具象表達(dá)的可能性。不像人體器官系統(tǒng)的直觀視覺表達(dá)那么有效。所以，設(shè)計(jì)IT系統(tǒng)架構(gòu)圖，第一步就是要完成合理的“抽象”。
1、恰當(dāng)?shù)念w粒度
抽象最重要的目標(biāo)就是決定用什么樣的顆粒度來列出事物，而不是巨細(xì)無遺。這完全取決于架構(gòu)圖的受眾和想要表達(dá)的系統(tǒng)的規(guī)模。越是非技術(shù)受眾，越要降低顆粒度，越是大型系統(tǒng)，也要降低顆粒度。雖然我們可以在一個(gè)架構(gòu)圖中表達(dá)事物的層次，但是平面空間總是有限，就像人體器官分布圖沒辦法呈現(xiàn)細(xì)胞組織一個(gè)道理。
2、通用和規(guī)范的命名
確定了抽象層級(jí)，在架構(gòu)圖上就要列出需要表達(dá)的事物對(duì)象。因?yàn)槿狈呦蟮膮⒄眨械膶?duì)象表達(dá)唯一途徑就是文字標(biāo)簽，最多加上符號(hào)圖標(biāo)。這就要求制作者必須使用規(guī)范或約定俗成的事物命名，否則讀者將無法理解。比如，上例中的操作系統(tǒng)架構(gòu)圖，F(xiàn)ile System絕對(duì)不能寫成Doc System，因?yàn)橹挥星罢呤且粋€(gè)規(guī)范名稱。
很多IT產(chǎn)品設(shè)計(jì)中會(huì)有自己的獨(dú)特命名組件，甚至這些命名沒有任何的語(yǔ)義元素。這些命名在架構(gòu)圖中出現(xiàn)必須要附加實(shí)際含義的說明，否則沒有讀者會(huì)知道“海豚系統(tǒng)“是什么意思。當(dāng)然IT行業(yè)中也會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)勢(shì)壟斷產(chǎn)品，以自己的獨(dú)特命名確定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以至于你不知道都不好意思，這種情況當(dāng)然另當(dāng)別論。
當(dāng)使用圖標(biāo)和符號(hào)來表達(dá)事物對(duì)象時(shí)，要注意選擇規(guī)范和識(shí)別性強(qiáng)的圖形。在一些非常專業(yè)的領(lǐng)域，比如電子電氣架構(gòu)圖，甚至有對(duì)各種組件規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)定義。即使有含義準(zhǔn)確的符號(hào)圖標(biāo)，依然建議制作時(shí)附加上文本標(biāo)簽，可以讓架構(gòu)圖的讀者更明晰地理解。相反，沒有圖形，只有文字的架構(gòu)圖是完全可以接受的。
3、明確抽象對(duì)象之間的關(guān)系
在抽象系統(tǒng)架構(gòu)中，各種對(duì)象之間的關(guān)系只有三種：包含、并列和聯(lián)結(jié)。比如操作系統(tǒng)包含用戶模式和內(nèi)核模式，用戶模式和內(nèi)核模式是并列的，客戶端和服務(wù)器是通過TCP/IP協(xié)議連接（聯(lián)結(jié)）的。無論系統(tǒng)多么龐大和復(fù)雜，對(duì)象和對(duì)象之間的關(guān)系就這么幾種。而且，在平面空間中，無論怎么演繹，也只能有效地表達(dá)這些有限的關(guān)系類型。
二、確定架構(gòu)圖形態(tài)
1、三種基本形態(tài)
鑒于抽象對(duì)象之間有限的關(guān)系種類，架構(gòu)圖無非有三種形態(tài)：
- 分叉模式（Branching Model），表達(dá)事物的分支
- 網(wǎng)絡(luò)模式（Network Model），表達(dá)事物的聯(lián)結(jié)
- 通過空間組合，組合以上兩種模式
所以，不用糾結(jié)要表達(dá)的系統(tǒng)有多么復(fù)雜。只要認(rèn)知到系統(tǒng)對(duì)象之間的內(nèi)在關(guān)系性質(zhì)，就不難選擇一個(gè)基本形態(tài)來表達(dá)。如果空間允許，也完全可以綜合運(yùn)用分叉和網(wǎng)絡(luò)一體化表達(dá)更完整的系統(tǒng)。
2、確定邊界
架構(gòu)圖既然表達(dá)的是一個(gè)系統(tǒng)，那么這個(gè)系統(tǒng)必然有一個(gè)明確的邊界。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的邊界是與上一級(jí)網(wǎng)絡(luò)的連接網(wǎng)關(guān)，一個(gè)SaaS軟件的邊界是主體應(yīng)用、其依賴的開源組件和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。確定邊界后的系統(tǒng)才能盤點(diǎn)內(nèi)部所包含的組件對(duì)象層次和數(shù)量。一般而言，一個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)圖不宜超過30-40個(gè)對(duì)象，超出這個(gè)限制則可能要考慮提高抽象層次；反過來，如果一個(gè)架構(gòu)圖只包含寥寥數(shù)個(gè)對(duì)象，那也犯不著勞累追求架構(gòu)圖的高要求，轉(zhuǎn)而用一些簡(jiǎn)單的框圖就能夠搞定，這時(shí)候，我們應(yīng)該降低抽象層次，以反映出更具體和詳細(xì)的架構(gòu)信息。
超出這個(gè)既定邊界的對(duì)象理論上無需繪制，但有時(shí)候我們?yōu)榱吮磉_(dá)與外部系統(tǒng)的連接關(guān)系，會(huì)用次要色彩在邊界線外繪制部分系統(tǒng)邊界外的對(duì)象。這有點(diǎn)像某個(gè)行政區(qū)的地圖中會(huì)把連接其他區(qū)域的交通線上標(biāo)上“通往...”。
3、確定主次
假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)包含10個(gè)子系統(tǒng)，如果往下鉆取一級(jí)，就有可能要表達(dá)上百個(gè)對(duì)象。這時(shí)候如果輕重不分，則可能讓最終的產(chǎn)出過于繁復(fù)。我們可以依據(jù)策略的需要進(jìn)行選擇，只分支展開系統(tǒng)的一部分，而讓其他部分粗略表達(dá)。不必要的細(xì)節(jié)展現(xiàn)過多，反而讓看的人無法識(shí)別出重點(diǎn)。因?yàn)槊恳粡埣軜?gòu)圖都有明確的溝通目標(biāo)和上下文，這樣主次有別的表達(dá)不僅是合理的，而且很多時(shí)候是必要的。
4、確定空間位置
空間位置是架構(gòu)圖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。我們要按照易于理解的邏輯關(guān)系，把抽象對(duì)象放到平面上的合理位置，人的視覺焦點(diǎn)就可以被空間關(guān)系有效引導(dǎo)，從而更直觀地理解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理。
在確定空間位置時(shí)，根據(jù)不同的架構(gòu)圖基本形態(tài)，有幾個(gè)重要準(zhǔn)則：
（1）分叉模式下，要注意均衡利用空間，避免畫面一部分過度稀疏，一部分過度稠密。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要借助矩形框、連接分叉線的幫助。如果遇到了實(shí)在窘迫的空間限制，也可以利用Call-out的局部放大設(shè)計(jì)來利用獨(dú)立的空間詳解一個(gè)特定模塊。
（2）分叉模式下，依然要關(guān)注邏輯次序。在樹狀分叉下，雖然每個(gè)分支的地位都是均等的，但是并不意味著可以隨便決定次序。設(shè)計(jì)者依然可以根據(jù)同級(jí)別對(duì)象的主次關(guān)系、先后關(guān)系來決定排序。
（3）網(wǎng)絡(luò)模式下，根據(jù)被聯(lián)結(jié)組件的性質(zhì)決定南北向。在IT架構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般把底層的基礎(chǔ)技術(shù)組件定義為北向（North Bound），放在架構(gòu)圖的下方，把高層級(jí)的應(yīng)用組件定義為南向（South Bound），放在架構(gòu)圖的上方。把中間的各個(gè)技術(shù)組件依照高低位性質(zhì)依序排列聯(lián)結(jié)。這就是我們經(jīng)常看到的分層技術(shù)架構(gòu)圖。
典型的分層技術(shù)架構(gòu)圖
注意：南北向也不是絕對(duì)的上下結(jié)構(gòu)。只要條理清晰，左右結(jié)構(gòu)也同樣可以表達(dá)這些遞進(jìn)的層次。例如下圖：
（4）網(wǎng)絡(luò)模式下，可以將具備聯(lián)結(jié)關(guān)系的對(duì)象放在彼此鄰近的位置上，以方便創(chuàng)建清晰的連接線。比如下圖，在同一級(jí)別的層次上，可能存在彼此需要聯(lián)結(jié)的組件。這時(shí)候，是放在左邊，中間，還是右邊就有一定的講究了，否則就無法繪制出簡(jiǎn)潔的連線。
d00a9b03-adb6-4d8e-a9da-4fe6c72a7e1a.jpeg
三、視覺設(shè)計(jì)
可以用一些視覺設(shè)計(jì)技巧
1、制定統(tǒng)一的設(shè)計(jì)范式
在抽象架構(gòu)圖中，會(huì)充滿組件框和連接線。無論使用何種繪圖工具，先要定義出標(biāo)準(zhǔn)的圖形樣式、色彩、文本標(biāo)簽的字體、字號(hào)、連接線樣式等。在真?zhèn)€架構(gòu)圖中，應(yīng)該依據(jù)這些定義好的基本樣式來重復(fù)對(duì)象，而不是想到哪里，畫到哪里。很多架構(gòu)圖看起來充滿了完全不同的組件樣式，看起來凌亂不堪，就是因?yàn)槿狈α诉@個(gè)范式的約束。
架構(gòu)圖上的同性質(zhì)組件只能使用單一的圖形樣式，字體、字號(hào)和粗細(xì)都要統(tǒng)一，影響觀感一致性的還包括字距、文本框邊距（margin）、文本框間距（padding）、文本對(duì)齊模式等細(xì)節(jié)。這些樣式屬性，稍微有一些不一樣，放到一張架構(gòu)圖中就會(huì)一眼看出來，非常不舒服。
原則上，我們應(yīng)該最少的樣式差異，不要使用過多數(shù)量的色彩，不要為了區(qū)別事物，把什么屬性都重新定義一邊。兩類事物之間，靠色彩能區(qū)別，靠標(biāo)簽字號(hào)也能區(qū)別，甚至僅僅靠色彩明度就能區(qū)別，不需要同時(shí)變化兩個(gè)屬性。
2、使用圖形符號(hào)輔助表達(dá)
利用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域約定俗成的符號(hào)、專有圖標(biāo)或三維圖形來增強(qiáng)架構(gòu)圖設(shè)計(jì)，可以讓看的人更輕松地閱讀架構(gòu)圖。而且，精致的畫面可以給讀者傳遞系統(tǒng)的精密度和高質(zhì)量感受。
- 用具象物縮略圖來表達(dá)系統(tǒng)組件
- 用三維圖形來表達(dá)組件層次
3、使用附注、旁注來平衡空間
在技術(shù)性較強(qiáng)的架構(gòu)圖中，有時(shí)候我們必須提供一些重要的技術(shù)細(xì)節(jié)，但是架構(gòu)圖的空間可能不允許我們這么做。此時(shí)，可以使用編號(hào)附注或者Call-out連線的旁注來實(shí)現(xiàn)。