ソフトウェアアーキテクチャ設計ガイド - C4 モデルの詳細な説明

ソフトウェア開発の世界では、アーキテクチャ設計を明確に伝えることが極めて重要です。 C4 モデル (コンテキスト、コンテナー、コンポーネント、コード) は、開発アーキテクト向けにカスタマイズされたシステムアーキテクチャダイアグラム手法です。システムのさまざまなレベルのアーキテクチャ情報を表現するためのシンプルで明確かつわかりやすい方法を提供し、開発者、アーキテクト、および利害関係者がアーキテクチャ上の決定をよりよく理解して伝達するのに役立ちます。

Ⅰ. C4モデルとは何ですか？

C4 モデルは、Simon Brown が著書「Software Architecture for Developers」で初めて提案したものです。一連の図表を通じてソフトウェアシステムのアーキテクチャを示すことを目的としています。これらの図は、システムコンテキスト図、コンテナー図、コンポーネント図、コード図など、システムのさまざまなレベルに応じて分割されます。 C4 モデルでは、特定のグラフィカル言語やモデリング言語を使用する必要がないため、ユーザーは非常に柔軟にアーキテクチャ図を生成できます。

II. C4モデルの4つのレベル

1. システムコンテキスト図

システムコンテキストダイアグラムはC4 モデルの最上位レベルにあり、ソフトウェアシステムアーキテクチャダイアグラムの開始点となります。システムの境界、システム関連のユーザー、その他のサポートシステム、およびそれらのシステムとの相互作用を含む、システムの全体像を示します。このタイプの図は、技術的な詳細に立ち入ることなくシンプルでわかりやすいため、技術に詳しくない関係者に最適です。

主な要素: 記述するソフトウェアシステム、ユーザー、外部依存システムなど。

対象者: 技術者と非技術者を問わず、ソフトウェア開発チーム内外の全員。

C4 システムコンテキスト図

2. コンテナ図

コンテナ図は、システムコンテキスト図を拡大して補足したもので、システムの物理構造を示します。各コンテナは、Web サーバー、アプリケーションサーバー、データベースサーバーなど、個別に実行/デプロイ可能なユニットを表します。コンテナ図には、システムの主なテクノロジの選択と、コンテナ間の通信および相互作用も表示されます。

主な要素: Spring Boot パッケージアプリケーション、MySQL データベース、Redis など、ソフトウェアシステムの範囲内のコンテナー。

対象者: ソフトウェアアーキテクト、開発者、運用/サポートスタッフなど、ソフトウェア開発チーム内外の技術者。

C4 システムコンテナ図

3. コンポーネント図

コンポーネント図はコンテナーの奥深くまで進み、コンテナーに含まれるコンポーネントとコンポーネント間の関係を表示します。コンポーネントは通常、ユーザーインターフェイス、ビジネスロジック、データ処理など、システムの主要なビジネス機能を表します。このタイプの図は、システムの内部構造の詳細なビューを提供するため、開発者やアーキテクトにとって非常に重要です。

主な要素: Dubbo インターフェース、REST インターフェース、サービスなどのコンテナ内のコンポーネント。

対象者: ソフトウェアアーキテクトおよび開発者。

C4 コンテナコンポーネント図

4. コード図

コードダイアグラムは、コンポーネント内のクラスとそれらの相互作用を示し、最も詳細なレベルです。このタイプの図は通常、クラス、そのプロパティ、メソッド、関係など、単一のコンポーネントの実装の詳細を示すために使用されます。しかし、アジャイル開発が重視される今日の世界では、コードがまだ記述されていない非常に重要なコンポーネントでない限り、コードダイアグラムを作成することは一般的に推奨されません。

主な要素: クラス、インターフェース、オブジェクト、関数、データベーステーブルなど、コンポーネント内のコード要素。

対象者: ソフトウェアアーキテクトおよび開発者。

C4コード図 - コンテナ読み込み関連クラス図

さらに、C4 モデルには、さまざまなレベルやシナリオでのソフトウェアシステムの組み合わせと連携を記述するためのシステムランドスケープ図、動的図、展開図などの拡張ビューも含まれています。

III. C4 チャートツール

C4 チャートを描画するためのツールは多数あります。一般的なツールには、draw.io、Plantuml、ProcessOn などがあります。ユーザーはニーズに応じて適切なチャートツールを選択できます。初心者には、C4 チャートのオンライン描画をサポートし、豊富なスパイダーチャートテンプレートを提供するプロフェッショナルなフローチャートツールであるProcessOn の使用をお勧めします。

C4チャートを作成する→

IV. C4チャートの描き方

1. ProcessOnにログインした後、「新規ファイル」ボタンをクリックします。ポップアップ表示されるオプションから「フローチャート」を選択します。

2. ProcessOn にはさまざまなテンプレートが用意されています。新しいファイルを作成するときに、適切な C4チャートテンプレートを開始点として選択すると、設定とレイアウトにかかる時間を大幅に節約できます。

空白ページから始めることを選択した場合は、この手順をスキップできます。

3. 左側のグラフィックライブラリの下にある [その他のグラフィック] をクリックし、作成する C4 チャートの種類を選択して、[OK] をクリックします。

4. 左側のグラフィックライブラリから適切な要素を選択し、キャンバスにドラッグしてサイズと位置を調整し、図形を選択して「+」をクリックし、他の図形との接続を作成します。図形または線を選択し、上部のツールバーを使用して、図形または線の色、境界線、フォント、その他のプロパティを設定します。

5. ProcessOn が提供する共有およびコラボレーション機能を使用すると、C4 図をチームメンバーまたは関係者と共有して表示または編集することができます。 C4 図を画像または PDF形式でエクスポートして、他の機会に使用することもできます。

V. C4チャートの例

以下は、インターネットバンキングシステムの C4 モデルです。

ソフトウェアアーキテクチャ設計 - C4 モデル

以下は、ソフトウェアシステムのデータ生成およびリリースモジュールの C4 モデルです。

ソフトウェアシステムのC4モデル

上記のテンプレートはすべて ProcessOn テンプレートコミュニティからのものです。アーキテクチャ設計のアイデアを参考にしたり、複製して使用したりできます。

C4 モデルは、開発アーキテクトがソフトウェアアーキテクチャを一貫して明確に理解し、伝達するのに役立つ強力なツールです。プロジェクトで C4 図を使用すると、コミュニケーションの効率が向上し、誤解のリスクが軽減され、アーキテクチャ上の決定が適切に文書化され、理解されるようになります。経験豊富な建築家であっても、初心者の開発者であっても、C4 図は建築ツールボックスに欠かせない要素です。