Question

如何软件系统设计(软件系统设计流程)

Answer 1

一、善用UML工具

用例图

用于需求分析阶段，从用户角度描述系统功能。

用例图

静态图：类图、对象图、包图

静态图

交互图-时序图（注重时间）

常用组合片段：选项（Opt）、循环（Loop）、并行（Par）、抉择（Alt）、中断（Break）

时序图

交互图-协作图（注重对象）

协作图

行为图-状态图（注重状态）

状态图

行为图-活动图（注重活动）

活动图

实现图-组件图

组件图

实现图-部署图

部署图

二、遵从设计原则

设计模式基础

单一职责：一个类只负责一个职能；

里氏转换：在子类中不应重写、重载父类的方法，子类要能替代父类；

接口隔离：不依赖不需要的接口，拆分大接口；

迪米特法则：一个对象应该对其他对象保持最少的了解（低耦合）；

开放封闭：对扩展开放，对修改关闭；

依赖倒置：抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象，即针对接口编程，所有依赖关系都终止于抽象类或接口，不要对实现编程。

设计模式

创建型

工厂方法（FactoryMethod）、抽象工厂（AbstractFactory）、建造者（Builder）、单例（Singleton）、原型（Prototype）。

结构型

组合（Composite）、代理（Proxy）、外观（Facade）、适配器（Adapter）、装饰（Decorator）、桥接（Bridge）、享元（Flyweight）。

行为型

策略（Strategy）、模板方法（Temple

Method）、观察者（Observer）、状态（State）、备忘录（Memento）、迭代器（Iterator）、命令（Command）、责任链（Chain

Of）、中介者（Mediator）、访问者（Visitor）、解释器（Interpreter）。

分布式设计原则

高可用

降级、限流（漏桶-平滑、令牌桶-可突发、环形队列滑动窗口）、切流、熔断、回流、可回流、超时、隔离（线程、读写、资源、热点、爬虫）、负载均衡。

高并发

无状态、拆分、服务化、队列、数据异构（异构->原子化->聚合->缓存）、缓存、并发化（Future、Callback、CompletableFuture）、池化。

业务设计

防重、幂等、规则引擎、状态机、审计、审批。

分布式理论

CAP：一致性、可用性、分区容错性（三选二）；

BASE：基本可用、软状态、最终一致性；

ACID：原子性、一致性、隔离性、持久性。

一致性原则

XA协议：准备->提交（具有阻塞、协调者单点、脑裂等缺点）；

XA三段协议：询问->准备->提交；

TCC：try->confirm/try->cancel锁定->确认/释放；

最终一致性：查询、补偿、定期校对、可靠消息、缓存一致性。

超时处理

原则：谁超时谁处理，即接口调用超时，查询补偿；接口调用成功后，接口内部服务超时须自己补偿。

两状态同步接口（OK/ERR）：接口调用超时，调用方查询补偿；接口内部服务超时，内部快速失败冲正；

三状态同步接口（OK/ING/ERR）：接口调用超时，调用方查询补偿；接口内部服务超时，返回处理中，内部查询补偿到成功，调用方轮询；

异步接口：接口调用超时，调用方查询补偿；接口内部服务超时，内部查询补偿到成功，回调通知；接口回调通知超时，指数补偿回调；

消息队列：生产者发送超时，持久化可靠发送幂等消费；消费者消费超时，消息处理完偏移量增加。

缓存

缓存分片：客户端分片（redic）、代理分片、集群分片（一致性Hash）；

缓存穿透：缓存空值、有效Key判断；

缓存并发：分布式锁、本地锁、软过期（业务过期）；

缓存雪崩：错峰失效。

三、画好架构图

41视图

场景视图：参与者与功能用例关系，用例图表示；

逻辑视图：功能拆解后的组件边界及关系，组件图和类图表示；

物理视图：软件与硬件映射关系，部署图表示；

处理流程图：各组件流程与数据交互，时序图和流程图表示；

开发视图：模块划分及包组成，包图表示。

C4视图

语境图：梳理待建设系统用户和高层次依赖，在中间画出自己的系统，周围是用户与其它交互系统。

C4语境图

容器图：展开语境图待建设系统，用框图表示，可包含名称、技术选择、职责、框图间交互，明确外部系统边界。

C4容器图

组件图：展开某个容器，描述其内部模块组件组成、关系。

C4组件图

类图：同UML静态图，此处不再展开。