C4架构图使用方法

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C4架构图是一种层次化软件架构可视化方法，通过四个不同抽象层级（Context, Containers, Components, Code）描述系统结构与交互关系，其核心价值在于为不同角色的利益相关者提供恰到好处的技术细节。

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一、C4架构图的四个分层（深度递进视角）

1. 上下文图（Context Diagram） - CEO视角

graph TD A[电商系统] -->|使用| B(支付平台) A -->|同步库存| C(ERP系统) A -->|服务调用| D(物流服务商) A -.-> E(移动端用户) A -.-> F(后台管理员)

作用：展示系统与外部实体的交互关系，回答"系统存在的商业价值是什么"
典型受众：业务决策者、产品经理
关键要素：

• 主系统边界
• 外部用户角色（用户/管理员）
• 第三方系统（支付/物流等）

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2. 容器图（Containers Diagram） - 架构师视角

flowchart TB subgraph 电商系统边界 WEB[Web应用] --> API[Spring Cloud Gateway] API --> SVC1[用户服务] API --> SVC2[商品服务] SVC1 <--> DB[(MySQL)] SVC2 --> ES[(Elasticsearch)] SVC2 --> MQ[(RocketMQ)] end WEB -->|CDN加速| 用户 SVC1 -->|调用| 微信支付

作用：揭示系统内部运行时的技术组成部分，回答"系统由哪些技术服务构成"
技术规格：

• 部署形态：Docker容器/K8s集群
• 通信协议：REST/gRPC
• 存储引擎：MySQL+MongoDB
• 技术栈：Java/Node.js

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3. 组件图（Components Diagram） - 开发团队视角

用户服务模块分解：

@startuml
package "用户服务" {
    [认证组件] as Auth
    [会员组件] as Member
    [权限组件] as ACL
    [消息通知] as Notify
}

Auth --> Member : 查询用户数据
Member --> ACL : 鉴权
Auth --> Notify : 发送验证码
@enduml

编码级关注点：

• 组件间依赖关系
• 接口契约定义
• 领域模型边界划分
• 事务传播方式

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4. 代码图（Code Diagram） - 程序员视角

用户认证流程类图：

// 代码层示例（简化版）
class AuthController {
    + login() : ResponseEntity
    - authService: AuthService
}

class AuthService {
    + authenticate() : UserDTO
    - userRepo: UserRepository
    - jwtUtil: JwtUtils
}

interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
    User findByUsername(String name);
}

实现细节：

• 类方法与属性定义
• 设计模式应用（如工厂/策略模式）
• 方法级调用时序
• 缓存/锁实现细节

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二、C4图与其他架构图的本质区别

对比维度	C4模型	传统架构图
核心思想	分角色视角递进展开	单一技术视图
信息含量控制	分层屏蔽不相关细节	混杂呈现所有信息
文档可维护性	支持增量更新，各层独立演进	修改牵一发而动全身
工具支持	Structurizr/PlantUML专业化工具	Visio/PPT通用绘图工具
生命周期	贯穿需求-设计-开发全过程	侧重设计阶段

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三、C4图的三大核心价值

1. 打破沟通壁垒
   产品经理看Context图 → 架构师讨论Containers → 开发人员实现Components → 无需所有人理解全量细节

2. 精准防控软件腐化

   • 自动化SDLC核验（如API调用不符组件图时告警）
   • 架构守护工具 (ArchtUnit) 基于C4规范约束

3. 降低认知负荷

   - 业务方：“为什么接入新物流商要6个月？” → 查看Containers图中强耦合的接口设计
   - 开发组：“库存服务重构影响范围？” → 追踪Components图的依赖链路
   

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四、C4图的实用绘制指南

1. 工具选型建议

工具	适用场景	自动化能力
Structurizr	专业架构设计	代码提取/持续集成
PlantUML	开发人员快速草图	文本转图
Draw.io	非技术团队协作	手动绘制

2. 典型反模式预警

- 错误1：将消息队列画在Context层（应属于Containers层）
- 错误2：在容器图中标注Java版本号（细节过度暴露）
+ 正确做法：将技术规格描述与图示分离，用侧边文档说明

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五、行业最佳实践案例

阿里双十一架构演进文档：

• 上下文图：突出电商平台与银行/物流/供应商的协同
• 容器图：展示Tair缓存集群、Flink实时大屏、HSF服务框架
• 组件图：拆解交易链路的风控、库存计算等关键服务
• 代码图：核心算法如库存扣减的分布式锁实现

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通过C4架构图的层次化表达，既能避免过度设计导致的复杂性蔓延，又能精准传递关键架构决策，是现代软件工程中不可或缺的可视化沟通工具。