很多做軟件開發同學的夢想都是成爲一名架構師，而架構師的核心工作就是做好軟件設計。軟件設計是軟件開發過程中的一個重要環節，那麼如何進行軟件設計，其輸出標準又是什麼呢？軟件設計過程中，如何和各個相關方溝通，使軟件設計能同時滿足用戶的功能需求和非功能需求，並降低公司的開發成本？
前期思考
很多軟件開發同學的職業規劃都是架構師，試想這樣一個場景，如果公司安排你做架構師，讓你在項目開發前期進行了一些架構設計。
- 你該如何開展你的工作？
- 應該如何說出你的工作成果？
- 你如何確定你的設計是否滿足用戶需求的？
- 你是否有把握最後交付的軟件是滿足要求的？
- 是否有把握讓軟件團隊每個工程師清晰瞭解自己的職責範圍，並有效的完成開發工作?
架構師的核心工作就是做好軟件架構設計，軟件設計是軟件開發過程中一個重要的環節。
- 如何進行軟件設計？
- 軟件設計的輸出是什麼？
- 軟件升級過程中如何和各個相關方溝通？
- 軟件設計如何既能滿足用戶的功能需求，又能滿足用戶的非功能需求，也能滿足用戶的成本要求？
- 如何能夠使開發工程師，測試工程師，運維工程師，理解軟件的整體架構，主要模塊劃分，關鍵技術實現，核心領域模型，使他們能夠做好自己的工作，從而使整個軟件開發過程，處於一個可控的範圍之內，並在軟件開發之初，就對軟件未來的藍圖有個清晰的認識？
以上這些訴求可以說是軟件開發管理與技術的核心訴求，這些問題搞定了，軟件的開發過程和結果也就得到了保障。
核心關鍵點
兩個客觀存在
我們再來看看，解決這些問題你需要理解的核心關鍵點，也就是說究竟如何做軟件設計，解決方法就是軟件建模，就是軟件的抽象模型，這些模型之上配上文字說明，就形成了軟件的設計文檔。
模型是對客觀存在的抽象，在軟件開發中有兩個客觀存在：
一個是我們要解決的領域問題，比如我們要開發一個電子商務網站，那麼客觀的領域問題就是如何做生意，賣家如何管理商品，管理訂單服務用戶，買家如何挑選商品，如何下單，如何支付等等，對於這些客觀領域問題的抽象就是各種功能及其關係，各種模型對象及其關係，各種業務處理流程。
另一個客觀存在就是最終開發出來的軟件系統，這個軟件系統也是客觀存在的。
- 軟件有哪些主要組成？
- 這些類如何組織成一個一個的組件？
- 這些內核組件之間的依賴關係是如何的？
- 運行期如何調用，需要部署多少臺服務器？
- 服務器之間如何通信？
所以這兩方面的客觀存在的抽象就是我們的軟件模型。
一方面，我們要對領域問題和軟件系統進行分析，設計抽象，另一方面，我們根據抽象出來的模型，進行軟件開發，這就是軟件開發的主要過程。
而對領域問題和軟件系統進行分析，設計抽象，這個過程我們稱它爲軟件建模與設計。
UML工具
軟件建模工具很多，目前主要是統一建模語言UML。
所謂的建模，就是對領域問題和軟件系統進行抽象設計，一個工具完成前述軟件開發過程中的兩個客觀存在的建模。
而所謂的語言，一則用於溝通，滿足設計階段和各個相關方溝通的目的，一則用於思考，即使軟件開發過程中不需要跟其他人溝通，或者還沒有到了溝通的時候，依然可以使用UML建模，幫助自己進行設計思考。
此外，語言還有個特點，就是有方言，就我觀察不同公司，不同團隊，都有自己的特點，並不需要拘泥於以往那樣規範和語法，只要不引起歧義，在使用過程中對語法元素適當變通，這是UML的最佳時間。
軟件建模與設計過程又可以拆分成需求分析，概要設計，詳細設計三個階段，而軟件建模的主要工具是UML，下面我們看一下使用方法包含了哪些軟件模型，常用的有7種。
7種軟件模型
下面我們討論這7種模型圖，如何在三個階段使用。
類圖
類圖是最常見的UML圖形，用來描述類的特性和類之間的靜態關係，一個類包含三個部分，類的名稱，類的屬性列表，類的方法列表之間有6種靜態關係關聯，關聯，依賴，聚合，組合，繼承，泛化，而相關的一組類及其關係，用一張圖畫出來就是類圖，類圖主要是在詳細設計階段化，如果內圖已經設計出來了，那麼開發工程師只需要按照內圖實現代碼就可以了，只要類的方法邏輯不是太複雜，不同的工程是實現出來的代碼幾乎是一樣的，從而保證軟件的規範統一。
實踐中通常不需要把一個軟件所有的類都畫出來，把核心的有代表性的，有一定技術難度的內畫出來，一般就可以了，除了在詳細設計階段畫類圖，在需求分析階段，也可以將關鍵的領域模型對象圖，用例圖畫出來，這個階段，關注的是領域對象的識別及其關係，所以通常用簡化的類圖來描述。
序列圖
序列圖描述類之間的關係，描述參與者自己的動態調用關係，每個參與者有一條垂直向下的生命線，用虛線表示，而參與者之間的消息，也從上到下表示其調用的前後順序關係。
每個生命線都有個結果，只有在參與者活動的時候纔是激活的，序列圖通常用於描述對象之間的交互，這個對象可以是類對象，也可以是更大粒度的參與者，比如組件，比如服務器，比如子系統。總之，只要描述不同參與者之間的交互的，都可以使用序列圖，也就是說，在軟件設計的各個階段，都可以畫序列圖。
組件圖
組件是更大粒度的設計元素，一個組件中通常包含多個類，組件圖有時候和包的用途比較接近，組件可以描述邏輯上的組件，也可以描述物理上的組件，比如一個JAR，一個DLL的，因此組件圖更靈活一點，實踐中，用組件圖而不是包圖進行模塊設計更常見一些。
組件圖描述中間之間的靜態關係，主要是依賴關係，如果想要描述組件之間的動態調用關係，可以使用組件序列圖，以組建作爲參與者，描述組件之間的消息調用關係，因爲組件的力度比較粗，通常用於描述設計軟件的模塊及其之間的關係，需要在設計早期階段就畫出來。
部署圖
他是描述軟件系統的最終部署情況，需要部署多少臺服務器？關鍵組件都部署在哪些服務器上？部署圖呈現的是系統最終物理呈現的藍圖。
- 根據部署圖，所有相關者，客戶，老闆，工程師，都能夠清晰的瞭解到最終運行的系統，物理上是什麼樣子？和現有系統服務器的關係，和第三方服務器的關係。
- 根據部署圖，還可以估算出服務器和第三方軟件的採購成本。
因此，部署圖是整個軟件設計模型中比較宏觀的一張圖，在設計早期就需要畫的一張模型圖。根據部署，各方可以討論是否對這個方案認可，只有對部署圖達成共識，才能夠繼續後面的細節設計，部署圖主要用在概要設計階段。
用例圖
主要在需求分析階段，通過反映用戶和軟件系統之間的交互，描述軟件的功能需求，圖中小人物被稱爲角色，角色可以是人，也可以是其他的系統，系統的功能可能會很複雜，所以一個用例圖，可能只包含其中一小部分功能，這些功能被一個巨型框框起來，這個巨型框被稱爲用力的邊界，框裏的橢圓，表示一個一個的功能，功能之間可以調用依賴，也可以進行功能擴展，因爲用例圖中功能描述比較簡單，通常還需要對用例圖配以文字說明，形成需求文檔。
狀態圖
用來展示單個對象生命週期的狀態變更，業務系統中，很多重要的領域對象對於比較複雜的狀態變遷，比如賬號，有創業狀態，激活狀態，凍結狀態，欠費狀態等等各種狀態，因此，用戶訂單商品紅包這些常見的領域模型，都有多種狀態，這些狀態的變遷描述，可以在用例圖中用文字描述，隨着角色的各種操作而改變，但是這種描述方式，狀態散落在各處，做開發的時候容易搞錯，就是產品經理自己在設計的時候，也容易搞錯對象的狀態變遷，狀態圖可以很好的解決這一問題。
一張狀態圖描述一個對象生命週期的各種狀態及其變遷的關係。
活動圖
主要用來描述過程邏輯，業務流程。UML中沒有流程圖，很多時候人們用活動圖代替流程圖，活動圖和早期流程圖的圖形元素也很接近.
實心圓代表流程開始，空心圓代表流程結束，圓角矩形表示活動，菱形表示分支判斷，此外，引入了一個重要的概念，泳道。可以根據活動的範圍，將活動根據領域，系統角色的，劃分到不同的泳道中，使流程邊界更加清晰明瞭。
總結
模型圖本身並不複雜，幾分鐘的時間就可以學習一個模型圖的畫法。難的是如何在合適的場合下用正確的UML模型，表達自己的設計意圖，從而形成一套完整的軟件模型，進而組織起一個言之有物，層次分明，可以指導開發，在團隊內部達成共識的設計文檔。
我們從軟件設計的不同階段這一維度重新梳理一下，如何使用正確的模型進行軟件建模。
需求分析
在需求分析階段，主要是通過用例圖描述系統的功能與使用場景；對於關鍵的業務流程，可以通過活動圖描述。如果在需求階段，就提出要和現有的某些子系統整合，可以通過時序圖，描述新系統和原來的子系統的調用關係。
核心領域對象，可以通過簡化的類圖進行模型領域抽象，並描述核心領域對象之間的關係。
如果某些對象內部有複雜的狀態變化，比如用戶，訂單這些，可以用狀態圖進行描述。
概要設計
在概要設計階段，通過部署圖，描述系統最終的物理藍圖，通過組件圖以及組件時序圖，設計軟件主要模塊及其關係，還可以通過組建活動圖，描述組件之間的流程邏輯。
詳細設計
在詳細設計階段，主要輸出的就是類圖和類的時序圖，直到最終的代碼開發，如果某個類方法內部，有比較複雜的邏輯，那麼可以畫方法的活動圖進行描述，UML的工具可以是很複雜的，收費的，比如EA這樣的大型軟件工具。也可以使用processon在線的免費的工具。對於一般的開發者，建議從簡單的用起，因爲那個建模可以很複雜，也可以很簡單，簡單掌握類圖，時序圖，組件圖，部署圖，用例圖，狀態圖，活動圖。在7種模型圖，靈活的在需求分析，概要設計詳細設計階段，根據場景的不同，繪製對應的模型圖，可以實實在在的做好軟件建模，搞好系統設計，作爲一個掌控局面，引領技術團隊的架構師。