如何畫出一張優(yōu)秀的架構(gòu)圖，程序員必備技能

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技術(shù)傳播的價值，不僅僅體現(xiàn)在通過商業(yè)化產(chǎn)品和開源項目來縮短我們構(gòu)建應用的路徑。

加速業(yè)務的上線速率，也體現(xiàn)在優(yōu)秀工程師的工作效率提升、產(chǎn)品性能優(yōu)化和用戶體驗改善等經(jīng)驗方面的分享，以提高我們的專業(yè)能力。

接下來，阿里巴巴技術(shù)專家三畫，將分享自己和團隊在畫好架構(gòu)圖方面的理念和經(jīng)驗，希望對你有所幫助。

當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。

先厘清一些基礎概念

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系所進行的抽象描述，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情況所做的分配，是對元素之間的關系以及元素同周邊環(huán)境之間的關系所做的定義。

做好架構(gòu)是個復雜的任務，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、遵循相關決策。

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)的演進方向的整體視圖。

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
• 達成共識
• 減少歧義

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。

①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系，反映系統(tǒng)的最終需求和交互設計，通常由用例圖表示。

②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。

③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，用于指導軟件系統(tǒng)的部署實施過程。

④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。

⑤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，以及細化到內(nèi)部包的組成設計，服務于開發(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。

我們認為，在畫出一個好的架構(gòu)圖之前， 首先應該要明確其受眾，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，而應該根據(jù)受眾的不同，傳遞的信息的不同，用圖準確地表達出來，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準就是：受眾有沒有準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，它應該是自描述的，并且要具備一致性和足夠的準確性，能夠與代碼相呼應。

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他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(應用程序、數(shù)據(jù)存儲、微服務等)、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，但最關鍵的是，我們認為，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軟件架構(gòu)。

①語境圖(System Context Diagram)

這是一個想象的待建設的互聯(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)。

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)，周圍是用戶和其他與之相互作用的系統(tǒng)。這個圖的關鍵就是梳理清楚待建設系統(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)，要建設的系統(tǒng)包括一個基于 Java\Spring MVC的 Web 應用提供系統(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 應用提供服務，一個 MySQL 數(shù)據(jù)庫用于存儲，各個應用之間的交互都在箭頭線上寫明了。

看這張圖的時候，不會去關注到圖中是直角方框還是圓角方框，不會關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。

這個圖的受眾可以是團隊內(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)中的職責是如何分布的，容器間是如何交互的。
• 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，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行展開，描述其內(nèi)部的模塊。

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/服務組成
• 厘清了組件之間的關系和依賴
• 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，就不詳細介紹了。

案例分享

下面是內(nèi)部的一個實時數(shù)據(jù)工具的架構(gòu)圖。作為一個應該自描述的架構(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 的理論也是不斷進化的。

但不論是哪種畫圖方法論，我們回到畫圖初衷，是為了更好的交流，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。

畫圖的工具有：

• Keynote
• Xmind
• EdrawMax
• Visio
• OmniGraffle
• Process On
• …

文中物理視圖 Download 地址：

• Win：http://t.cn/EXAGBDW
• Mac：http://t.cn/EXAqtxI

  作者 |  三畫 

來源 |  easemob.com/news/2767

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