什么是系统架构设计？
系统架构设计是对系统高层结构和行为的描述，包括：
- 系统的各个模块（组件）
- 模块之间的交互方式
- 数据流动、控制流动
- 技术选型与部署策略
系统架构常见的风格有：
- 分层架构（Layered Architecture）
- 微服务架构（Microservice Architecture）
- 客户端-服务器（Client-Server）
- 事件驱动架构（EDA）
- 面向服务架构（SOA）
UML在系统架构设计中的作用
UML 提供了一整套图形符号来帮助我们表达系统的不同层次结构。主要包括以下几种图：
| UML图类型 | 用途 |
|---|---|
| 用例图（Use Case Diagram） | 描述系统与用户之间的交互 |
| 类图（Class Diagram） | 描述系统中的类、接口及其关系 |
| 组件图（Component Diagram） | 描述系统中各个软件组件及其依赖 |
| 部署图（Deployment Diagram） | 描述系统的物理部署结构，如服务器、网络节点等 |
| 时序图（Sequence Diagram） | 描述对象之间按时间顺序的消息交换 |
| 活动图（Activity Diagram） | 描述业务流程或算法流程 |
| 状态图（State Diagram） | 描述对象在不同状态之间的变化 |
系统架构设计流程 + UML 图组合实践
需求分析阶段
- 主要产出：用例图
- 目标：了解系统角色、功能、边界
系统架构设计阶段
- 产出：
- 分层结构草图（可以使用类图或组件图）
- 技术选型（框架、数据库、消息队列等）
- 微服务划分图（组件图 + 部署图）
模块设计阶段
- 产出：
- 类图（定义类、继承、接口）
- 时序图（描述接口或服务之间的调用流程）
- 状态图（用于处理复杂状态机逻辑）
系统部署阶段
- 产出：
- 部署图（展示微服务部署在哪些服务器上、如何通信）
一个完整系统示例
假设我们设计一个视频监控系统，包含如下部分：
- 前端 Web 页面
- 后端服务（用户认证、录像管理、实时预览）
- 媒体服务（RTSP 转 WebRTC）
- 数据库与存储
- SRS 流媒体服务器
我们可以这样用 UML 来描述架构：
用例图
- 用户 -> 登录
- 用户 -> 预览实时视频
- 用户 -> 查询回放录像
- 管理员 -> 设备管理
组件图
- 用户服务
- 视频管理服务
- 媒体网关（转码、拉流）
- 存储模块
- SRS 服务（独立组件）
部署图
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[客户端浏览器]
|
[Nginx 反向代理]
|
[后端 API 服务群] --连接--> [数据库]
|
调用
|
[媒体网关服务] --连接--> [SRS 服务]时序图
- 用户点击播放 -> API 服务 -> 媒体网关 -> SRS 拉流 -> 返回 WebRTC 地址 -> 前端播放
总结
| 设计层级 | 推荐 UML 图 |
|---|---|
| 系统级功能 | 用例图、组件图 |
| 逻辑结构 | 类图、时序图 |
| 流程控制 | 活动图、状态图 |
| 运维部署 | 部署图 |