软件架构的C4模型

封面图 • 2025-11-21 • 架构设计

C4 模型是一种用于描述软件架构的**四层模型**，由 **Simon Brown** 提出。它旨在帮助开发人员、架构师和利益相关者更清晰地理解和沟通软件系统的设计。C4 模型的名称来源于四个层级（Context, Containers, Components, Code），每一层都提供了不同粒度的抽象。

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## 🧩 C4 模型的四个层次

### 1. **Context Layer（上下文层）**
- **目的**：展示系统的整体范围和外部依赖。
- **内容**：
  - 系统的用户（用户角色）
  - 系统与其他系统之间的交互
  - 外部服务或系统的集成
- **图示**：使用 **用例图** 或 **泳道图（Swimlane Diagram）** 来表示。
- **例子**：一个电商平台可能有“顾客”、“管理员”、“支付网关”、“物流系统”等。

> ⚠️ 这一层是面向非技术人员（如业务人员、产品经理）的。

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### 2. **Containers Layer（容器层）**
- **目的**：展示系统的主要组成单元（容器），以及它们之间的关系。
- **内容**：
  - 容器（Container）：可以是 Web 应用、微服务、数据库、API 网关、移动端应用等。
  - 容器之间的通信方式（如 HTTP、消息队列、RPC 等）
- **图示**：使用 **容器图（Container Diagram）**。
- **例子**：一个电商系统可能包括：
  - 前端 Web 应用（React）
  - 后端 API 服务（Node.js）
  - 数据库（PostgreSQL）
  - 第三方支付接口（Stripe）

> 📌 这一层适合架构师与开发团队之间进行交流。

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### 3. **Components Layer（组件层）**
- **目的**：详细展示每个容器内部的结构，即组件（Component）。
- **内容**：
  - 组件（Component）：一个逻辑上的模块，比如“订单处理模块”、“用户认证模块”等。
  - 组件之间的依赖关系
  - 技术实现（如 Java 类、Python 模块等）
- **图示**：使用 **组件图（Component Diagram）**。
- **例子**：在“订单处理模块”中可能包含：
  - 订单创建组件
  - 支付验证组件
  - 通知组件

> ✅ 这一层是开发人员最常使用的，有助于理解代码结构。

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### 4. **Code Layer（代码层）**
- **目的**：展示具体的代码结构（类、方法、函数等）。
- **内容**：
  - 类、方法、函数
  - 依赖关系（如类之间的调用）
- **图示**：使用 **类图（Class Diagram）** 或 **代码结构图**。
- **例子**：在“订单创建组件”中可能包含：
  - `OrderService` 类
  - `validateOrder()` 方法
  - `createOrder()` 方法

> 🔍 这一层是开发人员在编码时参考的，通常不用于架构文档。

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## 🧭 C4 模型的优势

| 优势 | 描述 |
|------|------|
| **分层清晰** | 从宏观到微观逐步展开，便于理解和沟通 |
| **适合不同受众** | 上下文层适合业务人员，代码层适合开发人员 |
| **易于维护** | 每一层都可以独立更新，不影响其他层 |
| **支持多种工具** | 可以使用 PlantUML、Mermaid、Draw.io 等工具绘制 |

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## 🧰 工具推荐

| 工具 | 类型 | 说明 |
|------|------|------|
| [PlantUML](https://plantuml.com/) | 文本生成图表 | 支持 C4 模型的语法 |
| [Mermaid](https://mermaid-js.github.io/mermaid/#/) | 浏览器渲染 | 适用于 Markdown 中的图表 |
| [Draw.io / Diagrams.net](https://www.diagrams.net/) | 图形化工具 | 可手动生成 C4 图 |
| [C4 Model Tooling](https://c4model.com/) | 官方资源 | 包含模板和教程 |

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## 📝 示例（简化的 C4 模型）

### Context Layer:
```
[Customer] -> [Web App]
[Web App] -> [Payment Gateway]
[Web App] -> [Inventory System]
```

### Containers Layer:
```
+-------------------+
|   Web Application |
| (React + Node.js) |
+-------------------+
          |
          v
+-------------------+
|   Payment Service |
|    (Stripe API)   |
+-------------------+
          |
          v
+-------------------+
|   Inventory DB    |
|    (PostgreSQL)   |
+-------------------+
```

### Components Layer:
```
[Web App]
├── User Authentication Component
├── Order Processing Component
│   ├── Order Validation
│   └── Order Creation
└── Product Catalog Component
```

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如果你需要我帮你画一个 C4 模型的图或者写一个 C4 模型的文档模板，也可以告诉我！