C4 Architektur

C4 Architektur (C4 Model) ist ein Modell zur Visualisierung und Dokumentation der Architektur von Software-Systemen. Es wurde von Simon Brown entwickelt und bietet eine strukturierte Methode, um Softwarearchitekturen auf verschiedenen Abstraktionsebenen darzustellen.

Das C4-Modell geht tief in die Struktur und Kommunikation innerhalb eines Systems und ist darauf ausgelegt, die Architektur eines Softwareprojekts auf verschiedenen Abstraktionsebenen zu visualisieren. Lassen Sie uns jede Ebene detaillierter durchgehen:

1. Kontextdiagramm (Level 1)

• Zweck: Das Kontextdiagramm gibt einen übersichtlichen Überblick darüber, wie das gesamte System in seiner Umgebung funktioniert. Es zeigt die Beziehungen des Systems zu externen Akteuren (Benutzern, anderen Systemen oder externen Dienstleistungen) und beschreibt, wie das System in größere Geschäftszwecke und Abläufe eingebettet ist.
• Inhalt:
  • Externe Akteure (Benutzer, Systeme, Geräte).
  • System: Das System als Ganzes wird als ein Block dargestellt.
  • Interaktionen: Es werden die Kommunikationsflüsse zwischen den externen Akteuren und dem System dargestellt.
  • Ziel: Das Ziel dieser Ebene ist es, den großen Rahmen zu zeigen, ohne in technische Details einzutauchen. Es ist besonders nützlich für Stakeholder, die den „großen Zusammenhang“ verstehen möchten.
• Beispiel:
  • Ein Online-Shop-System:
    • Akteure: Kunden, Zahlungsdienstleister, Bestandsverwaltungssystem.
    • Interaktionen: Der Kunde bestellt ein Produkt, das System kommuniziert mit dem Zahlungsdienstleister und prüft den Lagerbestand.

2. Containerdiagramm (Level 2)

• Zweck: Diese Ebene bietet eine detailliertere Ansicht des Systems und zeigt, wie das System intern aufgeteilt ist. Hier geht es darum, die Hauptcontainer zu identifizieren, aus denen das System besteht, und wie diese miteinander kommunizieren.
• Inhalt:
  • Container: Jedes „Container“ ist eine ausführbare Einheit oder ein Datenbehälter, z.B. eine Webanwendung, ein Server, eine Datenbank oder eine mobile App. Container können auch Microservices oder APIs darstellen.
  • Interaktionen: Es wird gezeigt, wie die Container miteinander kommunizieren und welche Technologien sie verwenden (z.B. REST-APIs, Datenbanken, Message Queues).
  • Datenfluss: Es wird oft gezeigt, wie Daten von einem Container in einen anderen fließen.
• Ziel: Diese Ebene bietet einen guten Überblick über die Architektur des Systems aus einer technischen Perspektive, die noch nicht bis ins kleinste Detail geht, aber die wichtigsten internen Komponenten und deren Kommunikation aufzeigt.
• Beispiel:
  • Ein Online-Shop:
    • Container:
      • Webanwendung (Frontend)
      • Backend-Service (API)
      • Datenbank (Produktdaten)
      • Zahlungs-Gateway-Service (extern)
    • Interaktionen:
      • Der Web-Frontend kommuniziert mit dem Backend-Service über eine API.
      • Das Backend-Service greift auf die Datenbank zu, um Produkte abzurufen.

3. Komponentendiagramm (Level 3)

• Zweck: Diese Ebene zeigt die inneren Komponenten eines Containers und wie sie miteinander kommunizieren. Sie geht tiefer und hilft dabei, die Interne Architektur eines einzelnen Containers zu verstehen. In dieser Ansicht sieht man, wie die Funktionen innerhalb eines Containers organisiert sind.
• Inhalt:
  • Komponenten: Dies können Klassen, Module, Services oder andere Softwareeinheiten sein, die den Container bilden. Jede Komponente hat eine spezifische Verantwortlichkeit.
  • Interaktionen: Wie die verschiedenen Komponenten miteinander interagieren, um die Funktionalität des Containers zu gewährleisten.
  • Technologien: Es werden auch Technologien und Frameworks, die in den Komponenten verwendet werden, wie z.B. Datenbanken, Microservices, Messaging-Queues oder Web-Frameworks, dargestellt.
• Ziel: Das Komponentendiagramm ist nützlich, um internen Code oder Softwarestrukturen in einem Container zu erklären. Entwickler und Architekten können hier die modularen Einheiten des Systems besser verstehen.
• Beispiel:
  • Online-Shop Backend:
    • Komponenten:
      • Bestell-Management-Service: Verarbeitet Bestellungen.
      • Produkt-Service: Verwalten von Produktinformationen.
      • Kunden-Service: Verwalten von Kundendaten.
    • Interaktionen:
      • Der Bestell-Management-Service kommuniziert mit dem Produkt-Service und dem Kunden-Service, um Bestellungen zu verarbeiten.

4. Code-Diagramm (Level 4)

• Zweck: Dies ist die detaillierteste Ebene des C4-Modells und beschreibt die Struktur des Codes in einer Komponente. Es stellt eine technische Architektur dar, die sich mit spezifischen Klassen, Methoden und deren Interaktionen befasst.
• Inhalt:
  • Klassen und Objekte: Detaillierte Darstellungen von einzelnen Klassen, Interfaces und deren Beziehungen.
  • Methoden und Funktionen: Beschreibungen der Methoden und wie sie zusammenarbeiten.
  • Datenstrukturen und Algorithmen: In dieser Ebene können auch wichtige Datenstrukturen und ihre Funktionsweise dargestellt werden.
• Ziel: Diese Ebene ist besonders für Entwickler und Software-Architekten nützlich, die sich mit dem inneren Aufbau der Komponenten auf einer sehr niedrigen Ebene beschäftigen müssen. Es ist nützlich für die Implementierung und die Wartung von Systemen.
• Beispiel:
  • Online-Shop Backend (Bestell-Management-Service):
    • Klassen:
      • OrderController: Verarbeitet Bestellanforderungen.
      • OrderService: Enthält Geschäftslogik für Bestellungen.
      • OrderRepository: Speichert und holt Bestellungen aus der Datenbank.
    • Interaktionen:
      • OrderController ruft Methoden von OrderService auf, um die Logik zu steuern.
      • OrderService interagiert mit OrderRepository, um Bestellungen zu speichern.

Vorteile der C4 Architektur:

• Klarheit: C4 bietet klare, leicht verständliche Diagramme, die die Softwarearchitektur schrittweise von einer allgemeinen Übersicht bis hin zu detaillierten Implementierungsdetails zeigen.
• Flexibilität: Es ist flexibel genug, um es für kleine Anwendungen oder große, komplexe Systeme anzupassen.
• Modularität: Durch die unterschiedlichen Ebenen kann sich jeder Stakeholder, je nach Bedarf, die für ihn relevante Detailtiefe anschauen.
• Kommunikation: Es erleichtert die Kommunikation zwischen Entwicklern, Architekten und Nicht-Technikern, da jede Ebene unterschiedliche Perspektiven bietet.

Fazit

Das C4-Modell hilft dabei, die Softwarearchitektur zu strukturieren und so zu dokumentieren, dass sie für alle Beteiligten verständlich ist, und ermöglicht eine kontinuierliche Verbesserung und Skalierung der Systemarchitektur.

Weitere Themen: Die 11 besten KI-Entwicklertools verändern die Arbeitsabläufe im Jahr 2025 und DeepSeek