C4模型：四步拆解复杂系统架构

文章摘要

C4模型是一种分层级的软件架构描述方法，包含Context（环境）、Container（容器）、Component（组件）和Code（代码）四个层次。它像一台变焦相机，从宏观到微观逐步聚焦系统结构：Context展示系统与外部世界的关系，Container划分主要系统模块，Component细化内部功能组件，Code呈现具体代码实现。该模型通过城市比喻（全球→城区→建筑→房间）形象说明各层关系，典型应用如在线商城系统的架构设计。其核心价值在于分层清晰、沟通高效，让不同角色都能在适合的抽象层级理解系统，同时便于文档维护和变更管理。

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一、C4模型是什么？

C4模型的名字来自它的四个层次：

• Context（环境/上下文）
• Container（容器）
• Component（组件）
• Code（代码）

它像一台“变焦相机”，可以从远到近、从宏观到微观，逐步聚焦你的系统结构。

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二、形象比喻

想象你要介绍一座“城市”

1. Context（城市在世界的位置）

• 你先告诉别人：这座城市在中国东部，靠近海边，和周围有哪些城市相连。
• 这就是“环境图”：你的系统和外部世界的关系。

2. Container（城市里的区块）

• 你再说：这座城市有商业区、住宅区、工业区、公园等。
• 这就是“容器图”：你的系统由哪些主要部分组成，每个部分负责什么。

3. Component（区块里的建筑）

• 你进一步介绍：商业区里有商场、写字楼、餐厅、电影院……
• 这就是“组件图”：每个容器内部有哪些功能模块，它们怎么协作。

4. Code（建筑的房间布局）

• 最后你带人走进商场，看每一层、每个店铺、每个房间的具体布局。
• 这就是“代码图”：具体到类、方法、文件的实现细节。

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三、每一层的作用和典型问题

层级	关注点	典型问题举例
Context	系统与外部世界的关系	谁会用这个系统？和哪些外部系统交互？
Container	系统的主要运行单元	有哪些服务/应用？怎么部署？
Component	容器内部的功能模块	这个服务内部怎么分工？模块如何协作？
Code	具体实现（类、方法、文件）	这个模块的代码结构如何？

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四、举个实际例子：在线商城系统

1. Context（环境图）

[用户] ←→ [在线商城系统] ←→ [支付平台]
                          ←→ [物流系统]

• 说明：商城系统和用户、支付、物流等外部系统的关系。

2. Container（容器图）

[Web前端]   [移动App]   [订单服务]   [商品服务]   [用户服务]   [数据库]

• 说明：商城系统由哪些主要应用/服务组成，每个服务的职责是什么。

3. Component（组件图）——以订单服务为例

[订单服务]
  ├─ 订单控制器（OrderController）
  ├─ 订单管理器（OrderManager）
  ├─ 支付集成（PaymentIntegration）
  ├─ 订单仓储（OrderRepository）

• 说明：订单服务内部有哪些模块，各自负责什么。

4. Code（代码图）

OrderManager.java
  ├─ createOrder()
  ├─ cancelOrder()
  ├─ getOrderStatus()

• 说明：具体到类、方法、文件的实现。

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五、C4模型的价值

• 沟通无障碍：不同角色能在自己关心的层次上理解系统。
• 分层清晰：从宏观到微观，逐步细化，避免一上来就陷入细节。
• 文档易维护：每层只关注该层的内容，变更容易同步。

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六、总结口诀

C4模型像变焦镜头，先看全景（Context），再看分区（Container），再看楼层（Component），最后进房间（Code）。

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下面我会用射击游戏为例，给你展示一套完整的C4四层图示例，并讲讲怎么画C4图。
（注：C4图可以用手绘、Visio、draw.io、PlantUML等工具画，重点是层次清晰、关系明确。）

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一、射击游戏的C4四层图示例

1. Context（环境/上下文图）

目的：展示射击游戏与外部世界的关系。

+-------------------+         +-------------------+
|      玩家         | <-----> |   射击游戏系统    | <-----> [游戏服务器]
+-------------------+         +-------------------+           |
                                      |                       |
                                      v                       v
                              [第三方登录平台]         [排行榜/成就系统]

• 玩家通过PC/主机/手机访问射击游戏。
• 游戏系统与服务器、第三方平台、排行榜等外部系统交互。

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2. Container（容器图）

目的：展示射击游戏的主要运行单元（应用/服务/数据库等）。

+-------------------+      +-------------------+      +-------------------+
|   客户端（Unity） |<---->|   游戏服务器      |<---->|   数据库          |
+-------------------+      +-------------------+      +-------------------+
        |                          |                          |
        v                          v                          v
[UI模块][渲染][输入][网络]   [房间管理][物理][AI][同步]   [玩家数据][战绩][配置]

• 客户端负责渲染、输入、UI、网络通信。
• 服务器负责房间管理、物理判定、AI、同步。
• 数据库存储玩家数据、战绩、配置等。

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3. Component（组件图）

目的：展示容器内部的主要功能模块及其关系。
以“游戏服务器”为例：

+------------------- 游戏服务器 -------------------+
|                                                  |
|  +-------------------+   +-------------------+   |
|  | 房间管理组件      |   | 物理碰撞组件      |   |
|  +-------------------+   +-------------------+   |
|  | AI组件            |   | 网络同步组件      |   |
|  +-------------------+   +-------------------+   |
|  | 武器系统组件      |   | 玩家管理组件      |   |
|  +-------------------+   +-------------------+   |
|                                                  |
+--------------------------------------------------+

• 房间管理：创建/销毁房间，分配玩家。
• 物理碰撞：判定子弹、角色、环境的碰撞。
• AI：敌人行为、巡逻、攻击。
• 网络同步：同步玩家状态、广播事件。
• 武器系统：武器切换、射击、弹药管理。
• 玩家管理：玩家状态、分数、复活等。

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4. Code（代码/类图）

目的：展示某个组件的具体代码结构。
以“武器系统组件”为例：

WeaponSystem
  ├─ WeaponManager
  │     ├─ equipWeapon()
  │     ├─ switchWeapon()
  ├─ Weapon
  │     ├─ fire()
  │     ├─ reload()
  │     ├─ getAmmoCount()
  ├─ Bullet
  │     ├─ move()
  │     ├─ checkCollision()
  ├─ RecoilController
  │     ├─ applyRecoil()

• WeaponManager：管理武器切换、装备。
• Weapon：武器基类，包含射击、换弹等方法。
• Bullet：子弹对象，负责移动和碰撞检测。
• RecoilController：后坐力控制。

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二、怎么画C4图？

1. 确定层级：先画Context，再画Container，再画Component，最后画Code。
2. 每层只关注本层内容：不要在Context图里画类，也不要在Code图里画外部系统。
3. 用简单的方框+箭头：方框代表系统/容器/组件/类，箭头代表关系或调用。
4. 加简短说明：每个方框下写一句话，说明它的作用。
5. 工具推荐：
   • 纸和笔（头脑风暴）
   • draw.io（免费在线）
   • PlantUML（可写代码生成C4图，适合开发者）
   • Visio、ProcessOn等

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三、总结

• C4模型让你从宏观到微观，逐步拆解射击游戏的架构。
• 画C4图时，层次分明、关系清晰、说明简洁最重要。
• 你可以用C4模型和团队、老板、合作方高效沟通复杂系统。

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