一、软件设计文档的目的
对于我和我的团队而言，软件设计文档旨在：
- 明确思路：梳理问题、目标与解决方案,识别风险,做到胸有成竹。
- 识别依赖：提前确定外部依赖，与利益相关方达成共识。
- 促进沟通：便于团队成员理解设计，参与评估与讨论，集思广益。
- 任务拆解：确保任务分配明确，团队协同工作，共同达成单个成员难以完成的任务
你可以从上面这些目标中发现，对我的团队而言，软件设计文档开发前的意义，比维护阶段 的意义大，尽管他对维护阶段带来的帮助也不小。
对于软件工程师而言，是否能够写好一个软件设计文档，决定能否将自己的工程影响力扩展 到个人产出之外。如果你编写了一个设计，让你和其他三位工程师能够协同工作，那么你的 工程产出就变成了“我协调了一个团队，共同构建了一个我们中任何一个人都无法单独完成 的东西。
基于此，实践中，我形成了软件设计文档的八股文。
二、软件设计文档的八股文
1. 背景、目标和约束条件
开篇明义，介绍这个软件设计的背景，明确要解决的核心问题。
列出所有的约束条件。比如某些新功能的重构，约束条件就是要兼容老的接口。
时间限制也是约束条件。
2. 设计遵循的原则
明确设计应当遵循的指导原则，这些原则可能涉及用户体验、性能优化、安全性、可扩展性等方面。
这些原则应明确在遭遇冲突时，优先级的考量。例如，有时性能优化为首要任务，而其他情况下，灵活性 和可扩展性则被视为更为重要。
通过阐述这些原则，文档不仅展示了设计的价值取向，也为团队成员提供了决策时的参考框架。
3. 系统架构
详细描述系统的整体结构，包括层次划分、模块间关系、数据流向等。使用图表、UML图等工具，直观展示系统 的骨架，帮助读者快速把握全局。
通常，这里会有一张high level的系统架构图，简要描述如下： 1) 图中展示了各个模块及其运行态关系，如哪些模块作为库集成到其他模块中，哪些作为独立进程（daemon）运行。
2)结合图说明模块分工: 明确每个模块的基本职责,突出显示新增或变更模块的具体职责
3)图中体现出进程间通信机制: 对于独立运行的模块，说明其使用的IPC通信机制或接口;区分是基于依赖关系的 直接接口调用，还是基于契约解耦的依赖（如ROS2）
以下是系统架构图示例
4. 系统提供的功能、接口和编程模型
将本模块/系统作为一个黑盒，以图例的方式展示本模块/系统的编程模型。 提供本模块/系统变更的对外接口明确定义。
以下是编程模型图例示例
到4这里，同外部模块的依赖以及交互关系就确定了，文档已足以同外部团队、利益相关方讨论。
5. 系统内模块划分
从这个部分开始，我们开始关注具体实现（前面主要是功能和职责）。 这部分我们在实践中，有三个出发点，一是软件设计者通过这个部分的思考更好地对软件、模块、功能进行抽象，是一个反复论证、迭代 自己方案的过程，有风险也能够充分识别，二是团队内部通过这部分，能够很清晰地get到软件设计者的思路，从而可以提供更加有建设性 的建议，三是可以根据需要对工作进行分工。
系统内模块划分一般可以有一张图，这张图本质上和3中的系统架构图类似，区别在于这个时候我们讲自己的模块作为一个系统，对内部进行 更细粒度的模块划分。同样，模块间的接口也类似。
这部分应该尝试把关键类的接口明确。
6. 核心数据结构设计
详细描述系统中的核心数据结构，包括数据库表结构、对象模型、数据传输对象等。清晰的数据设计有助于确保数据的准确性和一致性。
这部分涉及到领域业务模型的实现，设计人员通过这部分的反复思考，能够不断优化自己的业务设计。
7. 典型场景交互图
类似Use cases
通过绘制典型场景下的用户交互流程图和系统内部处理流程图，直观展示系统的运行逻辑。这有助于其它人理解设计。
8. 核心算法实现
tomorrow.cyz@gmail.com
