系统架构师 —— 全阶段串联

• 需求工程（“要做什么？”）

  • 输入：用户模糊的想法与业务痛点。

  • 核心产物：软件需求规格说明书（SRS）、数据流图（DFD）、用例图。

  • 本质：只关心需求问题和数据怎么流动，不关心具体代码怎么写。

• 系统架构设计（“骨架怎么搭？”）

  • 输入：需求阶段的 SRS、质量属性要求（性能、安全等）。

  • 核心产物：架构风格（微服务、分层、事件驱动）、4+1 视图。

  • 本质：宏观战略，确定系统的边界、技术选型以及子系统间如何通信。

• 系统设计（“内部怎么分工实现？”）

  • 概要设计：定义模块结构（SC 图）或类图，划分谁调用谁。

  • 详细设计：细化到每个模块内部的算法逻辑（IPO 图、流程图、伪代码）。

• 开发实现与测试

  • 编码将设计落地，并通过单元测试、集成测试、系统测试逐步验证。

需求工程与规格化（把现实问题转为技术规约）

原始业务痛点

⬇ 1. 需求获取 (JRP、访谈、采样)

零散用户需求

⬇ 2. 需求分析 (结构化SA 或 面向对象OOA)

分析模型：DFD/用例图/领域模型

⬇ 3. 需求定义 (编写规格说明)

软件需求规格说明书 SRS (建立需求基线)

⬇ 4. 需求验证 (评审、走查、测试)

确认无误的正式需求基线

1. 需求获取 (Requirements Elicitation)

• 输入：用户的业务痛点、现有旧系统、行业规范、业务表单。

• 关键活动与工具：

  • 用户访谈：一对一或小组深入沟通。

  • 联合需求计划 (JRP)：集中用户、分析师、开发代表开结构化研讨会，快速打破部门壁垒。

  • 问卷调查 / 抽样 (Sampling)：收集大规模群体反馈或提取代表性业务数据。

  • 故事板 (情节串联板)：用草图/低保真原型向用户讲故事，确认交互预期。

• 输出：用户需求记录清单、业务调研报告。

2. 需求分析与建模 (Requirements Analysis)

• 输入：零散、可能有冲突的用户需求清单。

• 关键活动与工具（这里分两条路线，取决于采用的方法）：

  • 结构化分析路线 (SA)：

    • 围绕数据流动建模，核心是数据流图 (DFD)和数据字典 (DD)。

    • 用ER 图描述数据模型，用状态转换图描述行为模型。

  • 面向对象分析路线 (OOA)：

    • 围绕领域对象建模，核心是用例模型 (用例图)和领域概念模型 (初步类图)。

• 输出：系统概念/逻辑分析模型（DFD、用例模型、业务实体关系）。

3. 需求定义 (Requirements Definition)

• 输入：分析建模的结果。

• 关键活动：

  • 将所有功能需求、非功能需求（性能、安全、可靠性）、运行约束用规范的工程化语言组织起来。

• 输出：软件需求规格说明书 (SRS)，它标志着需求基线 (Baseline)的形成。

4. 需求验证 (Requirements Validation)

• 输入：编写完成的 SRS 草稿。

• 关键活动：

  • 需求评审 / 检查：与专家共同审查，剔除二义性、矛盾和遗漏等。

  • 需求测试：从概念上设计验收测试用例，验证 SRS 中的条款是否可度量、可验证。

• 输出：经多方签字确认的正式 SRS、需求跟踪矩阵初版。

系统架构设计与系统设计

经过验证的正式 SRS

⬇ 1. 系统架构设计 (高层抽象、风格选型、宏观骨架)

架构模型：4+1视图 / 架构风格选型 / 质量属性方案

⬇ 2. 概要设计 (系统模块结构 / 类结构划分)

概要设计说明书：SC图 / 顶层类图 / 接口定义

⬇ 3. 详细设计 (内部算法、局部数据与处理逻辑)

详细设计说明书：IPO图 / 流程图 / 伪代码 / 状态机

1. 系统架构设计 (Architecture Design)

• 输入：SRS、系统的非功能性质量属性要求（如性能、可用性、安全性）。

• 关键活动：

  • 架构风格选型：决定采用分层架构、管道-过滤器、微服务还是事件驱动等。

  • 多视图建模：用“4+1”视图全面表达系统骨架（逻辑视图、进程视图、开发/实现视图、物理/部署视图）。

  • 架构评估：使用 ATAM 或 SAAM 识别架构的敏感点、权衡点和风险点。

• 输出：软件架构设计说明书（体系结构规格说明书）。

2. 概要设计 (High-Level Design / 接口设计)

• 输入：架构设计说明书、数据流图 (DFD) 或用例模型。

• 关键活动：

  • 结构化路线：通过变换分析或事务分析，把 DFD 转化为模块结构图 (SC)；划分功能模块、确定模块层次与调用关系。

  • 面向对象路线：确定核心业务类、包图以及子系统接口，进行数据存储的概念/逻辑设计（设计数据库表结构）。

• 输出：概要设计说明书（系统模块划分、数据结构定义、系统全局接口）。

3. 详细设计 (Detailed Design / 过程设计)

• 输入：概要设计说明书、接口定义。

• 关键活动：

  • 对每个具体模块或类内部进行过程设计（算法与控制逻辑）。

  • 使用IPO 图、N-S 盒图、PAD 图、伪代码 (PDL)表达具体实现逻辑。

  • 运用 23 种设计模式对局部结构进行优化。

• 输出：详细设计说明书（程序员可以直接照着敲代码的蓝图）。

开发实现与测试

• 编码实现：程序员对照详细设计说明书写代码。

• 单元测试：针对类和函数，用详细设计里的算法和边界条件来测逻辑。

• 集成测试：将各个模块拼装在一起，对照概要设计测接口是否通畅。

• 系统测试：在真实环境下，对照SRS检查整个系统的功能和性能。

• 验收测试：用户对照最初的业务合同与需求，确认签字上线。