那些優(yōu)秀的軟件架構(gòu)圖，都是怎么畫的？

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來(lái)自：CodeSheep

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

• 對(duì)著畫布無(wú)從下手、刪了又來(lái)？
• 用一張圖描述我的系統(tǒng)，并且讓產(chǎn)品、運(yùn)營(yíng)、開(kāi)發(fā)都能看明白？
• 畫了一半的圖還不清楚受眾是誰(shuí)？
• 畫出來(lái)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(diǎn)少是不是要找點(diǎn)兒框框加進(jìn)來(lái)？

• 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(lái)讓架構(gòu)圖更清晰。

先理清一些基礎(chǔ)概念

1. 什么是架構(gòu)

架構(gòu)就是對(duì)系統(tǒng)中的實(shí)體以及實(shí)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(duì)物/信息的功能與形式元素之間的對(duì)應(yīng)情況所做的分配，是對(duì)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(gè)復(fù)雜的任務(wù)，也是個(gè)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)圖是為了抽象的表示軟件系統(tǒng)的整體輪廓和各個(gè)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(gè)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(shí)
• 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(chǎng)景視圖、邏輯視圖、物理視圖、處理流程視圖和開(kāi)發(fā)視圖。

• 場(chǎng)景視圖

場(chǎng)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(jì)，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(guò)程,通常由UML的組件圖和類圖來(lái)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(jì)算機(jī)器節(jié)點(diǎn)上，用于指導(dǎo)軟件系統(tǒng)的部署實(shí)施過(guò)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(shí)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(shí)序圖和流程圖表示。

• 開(kāi)發(fā)視圖

開(kāi)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(jì)，服務(wù)于開(kāi)發(fā)人員，反映系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)施過(guò)程。

以上 5 種架構(gòu)視圖從不同角度表示一個(gè)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(yàn)總結(jié)，圖也是從網(wǎng)上摘來(lái)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(guò)對(duì)這些圖的分類以及作用，思考了一下，總結(jié)下來(lái)，我們認(rèn)為，在畫出一個(gè)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(gè)物理視圖去畫物理視圖，為了畫一個(gè)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(lái)，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(gè)直接標(biāo)準(zhǔn)就是：受眾有沒(méi)有準(zhǔn)確接收到想傳遞的信息。

明確這兩點(diǎn)之后，從受眾角度來(lái)說(shuō)，一個(gè)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(jiàn)問(wèn)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(huì)引起混淆。

2. 虛線、實(shí)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(huì)引起誤會(huì)。

3. 運(yùn)行時(shí)與編譯時(shí)沖突？層級(jí)沖突？

架構(gòu)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，只使用單個(gè)圖表來(lái)表示架構(gòu)很容易造成莫名其妙的語(yǔ)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(chǔ)、微服務(wù)等）、組件和代碼來(lái)描述一個(gè)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(diǎn)，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(lái)自 C4 官網(wǎng)，然后加上了一些我們的理解，來(lái)看看如何更好的表達(dá)軟件架構(gòu)

1. 語(yǔ)境圖(System Context Diagram)

這是一個(gè)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(jī)銀行系統(tǒng)存取客戶賬戶、交易信息，通過(guò)外部電郵系統(tǒng)給客戶發(fā)郵件。可以看到，非常簡(jiǎn)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(gè)系統(tǒng)有交互的周邊系統(tǒng)。

用途

這樣一個(gè)簡(jiǎn)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(shuí)，誰(shuí)會(huì)用它，它要如何融入已有的IT環(huán)境。這個(gè)圖的受眾可以是開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)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(shuí)會(huì)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(gè)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(lái)只需要幾分鐘時(shí)間。

2. 容器圖(Container Diagram)

容器圖是把語(yǔ)境圖里待建設(shè)的系統(tǒng)做了一個(gè)展開(kāi)。

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(gè)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(jī)app提供手機(jī)端的功能入口，一個(gè)基于java的api應(yīng)用提供服務(wù)，一個(gè)mysql數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)，各個(gè)應(yīng)用之間的交互都在箭頭線上寫明了。

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

我們有許多的畫圖方式，都對(duì)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(shí)是，這往往是非常高的一個(gè)要求，所以，很多圖只能看個(gè)大概的含義。

用途

這個(gè)圖的受眾可以是團(tuán)隊(duì)內(nèi)部或外部的開(kāi)發(fā)人員，也可以是運(yùn)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(kāi)發(fā)者在哪里寫代碼

怎么畫

用一個(gè)框圖來(lái)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(gè)容器進(jìn)行展開(kāi)，描述其內(nèi)部的模塊。

用途

這個(gè)圖主要是給內(nèi)部開(kāi)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(kāi)發(fā)如何分解交付提供了框架

4. 類圖(Code/Class Diagram)

這個(gè)圖很顯然是給技術(shù)人員看的，比較常見(jiàn)，就不詳細(xì)介紹了。

案例分享

下面是內(nèi)部的一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)工具的架構(gòu)圖。作為一個(gè)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?cè)诋嫷倪^(guò)程中不必被條條框框所限制。簡(jiǎn)而言之，畫之前想好：畫圖給誰(shuí)看，看什么，怎么樣不解釋就看懂。

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