数字化转型与架构 - 架构设计篇｜建模之“静态”模型

　　谈到建模，大家常常会想到复杂高深的数学建模。然而，建模方法在各行各业都可以发挥作用，帮助我们深入的理解、分析并解决问题。

　　著名科学家钱学森先生说：“模型就是通过对问题现象的分解，利用我们考虑得来的原理吸收一切主要的因素，略去一切不主要的因素，所创造出来的一副图画……”。

　　建模本身是一个简化事物的过程，因此不同的模型只能呈现现实世界的某一个侧面。我们所处的世界是一个四维空间（时空三维+时间维度），所有事物都随着时间的变化而不断的变化。模型作为一张静态图表，它只能展现事物在某一时刻的画面。IT 系统模型同样如此，它以不同的视角描述系统中业务的联系以及系统自身的运转方式。IT 系统模型并不是孤立存在，它与业务模相辅相成，共同完成从现实到代码的转换。

模型映射示意图

　　在上图中的 IT 系统模型分为两类。左侧为“静态”模型，右侧为“动态”模型，“静态”模型描述场景的某个瞬间片段，“动态”模型描述一个事物或多个事物随时间变化产生的变化及相互的影响。下面介绍“静态”模型的三个图表：用例图、时序图和逻辑流程图。

用例图

　　用例图用于表示系统功能和用户之间的交互及边界，主要包含以下三个元素。

　　用例（Use Case）用椭圆形表示一个系统的功能，用于描述系统如何响应外部的请求。在没有业务建模指引的情况下，IT 人员和业务人员通常先穷举出所有能想到的用例，再把这个功能分类组合到一起。

　　参与者（Actor）用火柴棍小人表示功能的具体使用者。参与者可以是一类角色或者一个具体的用户，还可以是一个外部系统。

　　关联关系（Association）用箭头线条表示用例和参与者之间的关系。明确了每个功能的使用者，我们就可以进一步分析请求的动机和时机。

　　用例建模过程非常简单，很像头脑风暴过程中大家不断列举解决方法的过程。但是这也说明 IT 人员一开始很难从全局业务视角观察问题，需要从单点开始逐步探索出业务的全貌。

购物功能用例示意图

时序图

　　时序图是一种表示多个独立对象之间交互顺序的“二维图”。

　　时序图中横向维度是一个个独立的对象（角色、系统、类等任意粒度的元素）。纵向维度是时间轴，每个对象都向下绘制一条自己的“生命线”。生命线是一条条垂直向下的虚线。

　　对象之间通过消息进行通信和交互，消息可以是同步（发送者等待接收者响应结果，再继续执行）或者异步的（发送后不等待对方处理结果，继续执行）。对象也可以给自己发消息，描述对象内部的行为。注意，此处的消息只是作为一种执行动作的名词描述，不特指 IT 系统中向消息系统发消息。

　　图像从上至下表达交互的先后次序，从一个对象开始请求到另一个对象返回结果是一次完整的交互。在结果返回前，响应请求的对象一直处在被请求对象占用的激活状态。由于交互过程中包含同步、异步消息两类操作，从时序图中也可以明显观察出二者占用对象生命周期的差异。

提交订单时序示意图

逻辑流程图

　　逻辑流程图描述业务处理过程中的操作逻辑。

　　逻辑流程图与交互时序图非常相似，但各自又有不同的侧重点。交互时序图重点在多个不同对象之间如何协作处理同一个事务。然而，逻辑流程图只描述此事务中某一个对象的处理步骤。交互时序图只描述业务处理，逻辑流程图不仅有业务处理的操作描述，更要包含 IT 操作的描述，例如：数据如何存储、数据参数验证、系统异常处理等。

逻辑流程示意图

　　模型本没有“动静”之分，但代码是“死的”，程序运行起来是“活的”。“静态”模型描述了代码应该如何去执行操作。“动态”模型关注程序运行时，事务是如何变化及相互之间的影响。下篇文章我们将介绍两个“动态”模型。