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作者 | 三畫
來(lái)源 |公眾號(hào)「阿里巴巴云原生」
導(dǎo)讀：技術(shù)傳播的價(jià)值，不僅僅體現(xiàn)在通過(guò)商業(yè)化產(chǎn)品和開源項(xiàng)目來(lái)縮短我們構(gòu)建應(yīng)用的路徑，加速業(yè)務(wù)的上線速率，也體現(xiàn)在優(yōu)秀工程師在工作效率提升、產(chǎn)品性能優(yōu)化和用戶體驗(yàn)改善等經(jīng)驗(yàn)方面的分享，以提高我們的專業(yè)能力。本文作者阿里巴巴技術(shù)專家三畫，分享了自己和團(tuán)隊(duì)在畫好架構(gòu)圖方面的理念和經(jīng)驗(yàn)，首發(fā)于阿里內(nèi)部技術(shù)分享平臺(tái)，梓敬、鵬升和余樂(lè)對(duì)此文亦有貢獻(xiàn)。
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：
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：
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、處理流程視圖和開發(fā)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)于開發(fā)人員，反映系統(tǒng)開發(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畫組織機(jī)構(gòu)圖用什么軟件，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畫組織機(jī)構(gòu)圖用什么軟件，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( )
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：
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( )
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。
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\ mvc的web應(yīng)用提供系統(tǒng)的功能入口，基于架構(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)部或外部的開發(fā)人員，也可以是運(yùn)維人員。用途可以羅列為：
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( )
組件圖是把某個(gè)容器進(jìn)行展開，描述其內(nèi)部的模塊。
用途
這個(gè)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：
4. 類圖(Code/Class )
這個(gè)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。