Modèle C4

Si vous êtes comme moi, vous avez probablement déjà été perdu dans un océan de diagrammes d’architecture trop détaillés ou, au contraire, pas assez explicites. C’est là que la Modélisation C4 entre en scène.

Historique du modèle C4

Le modèle C4 a été créé par Simon Brown, un architecte logiciel britannique, au début des années 2010. Frustré par les méthodes traditionnelles de documentation d’architecture, comme UML, souvent jugées trop complexes ou mal adaptées à la communication entre équipes, il a cherché une solution plus simple et accessible.

L’idée était de proposer une méthode basée sur des niveaux de détail progressifs, répondant aux besoins variés des parties prenantes : des décideurs non techniques jusqu’aux développeurs. Le nom “C4” reflète ses quatre niveaux : Contexte, Conteneurs, Composants, Code.

Depuis sa création, le modèle C4 a gagné en popularité grâce à sa simplicité et son efficacité. Aujourd’hui, il est utilisé dans des entreprises de toutes tailles et est soutenu par des outils comme Structurizr et des bibliothèques comme C4-PlantUML, qui ont contribué à en faire un standard dans la documentation d’architecture moderne.

Concepts clés du modèle C4

Le modèle C4 est une méthode simple pour représenter un système logiciel en quatre niveaux hiérarchiques :

1. Contexte : Une vue d’ensemble montrant qui utilise le système et comment il interagit avec son environnement (personnes et systèmes externes).
2. Conteneurs : Les principaux blocs techniques (applications, bases de données, services) qui composent le système.
3. Composants : Les parties internes d’un conteneur, chaque composant ayant une responsabilité spécifique.
4. Code : Les détails techniques des classes ou modules spécifiques (rarement utilisé).

Chaque niveau utilise des objets clés comme les personnes, les systèmes logiciels, les conteneurs, et leurs relations. Cela permet de progresser du général au spécifique, en s’adaptant à l’audience (managers, développeurs, etc.).

Exemple simple :

• Contexte : Un utilisateur interagit avec une application qui utilise un service tiers.
• Conteneurs : L’application comprend une interface web, une API backend, et une base de données.
• Composants : L’API backend contient un service d’authentification, un service de gestion des tâches, et un service de notifications.

Cette méthode aide à clarifier les interactions et à documenter l’architecture de manière accessible.

Le diagramme de Contexte

Le diagramme de Contexte est la porte d’entrée du modèle C4. Son objectif est simple : offrir une vue d’ensemble de votre système et montrer où il s’intègre dans son environnement. C’est le niveau idéal pour communiquer avec des personnes non techniques, comme des managers, des parties prenantes ou des clients.

Un diagramme de Contexte répond à la question : “Comment mon système interagit-il avec son environnement ?”.

Pour construire un diagramme de Contexte, vous aurez besoin de représenter les objets clés :

1. Les personnes : Ce sont des acteurs humains, comme des utilisateurs finaux ou des administrateurs.
2. Le système logiciel principal : Celui que vous modélisez.
3. Les systèmes logiciels externes : Des services ou applications tiers (par exemple, une API de paiement, un système de messagerie).

Ces objets sont reliés par des relations, qui indiquent comment les personnes et les systèmes communiquent entre eux.

Exemple de diagramme de Contexte

Voici un exemple de diagramme de Contexte pour un LMS (Learning Management System), une application permettant à des étudiants de suivre des cours en ligne et aux administrateurs de gérer les contenus pédagogiques. Ce système s’appuie sur des services tiers pour l’authentification et l’envoi de notifications.

Ce diagramme montre comment un LMS s’intègre dans son environnement : les étudiants et les administrateurs interagissent avec le système, tandis que des services externes gèrent l’authentification et les notifications.

Comment construire un diagramme de Contexte ?

1. Restez simple et clair :
   • Ne surchargez pas le diagramme avec trop d’éléments.
   • Concentrez-vous uniquement sur les acteurs et systèmes externes importants.
2. Adaptez-vous à l’audience :
   • Si vous vous adressez à des non-techniques, mettez en avant les interactions métier (par exemple, “envoie des paiements”).
   • Si vous parlez à des techniciens, vous pouvez inclure plus de détails techniques.
3. Utilisez des noms explicites :
   • Chaque personne ou système doit avoir un nom et une description clairs.
4. Gardez à l’esprit la logique fonctionnelle :
   • Un bon diagramme de Contexte raconte une histoire. Montrez comment les interactions se déroulent globalement.

Le diagramme des Conteneurs

Le diagramme des Conteneurs est la deuxième étape du modèle C4. Il s’appuie sur le diagramme de Contexte pour entrer dans les détails de votre système logiciel en montrant ses blocs techniques principaux. C’est ici que vous commencez à explorer les interactions internes de votre application.

Dans le modèle C4, un conteneur représente une partie autonome de votre système logiciel qui peut s’exécuter indépendamment. Cela peut inclure :

• Une application web (par exemple, React, Angular).
• Une API backend (Node.js, Django).
• Une base de données (PostgreSQL, MongoDB).
• Une file d’attente (RabbitMQ, Kafka).
• Tout autre service ou composant technique.

Les conteneurs peuvent être déployés séparément et ont une responsabilité bien définie dans le système global.

Un diagramme des Conteneurs inclut :

• Les utilisateurs : Ils interagissent avec le système via un ou plusieurs conteneurs.
• Les conteneurs : Les parties techniques principales de votre système.
• Les relations : Les flux de communication entre ces conteneurs.

Chaque conteneur est décrit avec :

• Un nom clair.
• Sa technologie principale (par exemple, “Node.js”, “PostgreSQL”).
• Une brève description de son rôle.

Exemple de diagramme de Conteneurs

Voici un exemple de diagramme de Conteneurs pour un LMS (Learning Management System).

Ce diagramme montre les principaux conteneurs qui composent le système : l’interface utilisateur, l’API backend, et la base de données. Il inclut également des interactions avec des services externes pour l’authentification et les notifications.

Conseils pour construire un diagramme des Conteneurs

1. Identifiez les conteneurs clés :
   • Chaque conteneur doit représenter une responsabilité technique bien définie (exemple : stockage, interface, logique métier).
2. Nommez-les clairement :
   • Donnez à chaque conteneur un nom explicite (par exemple, “Application Web”, “Base de données”).
3. Soyez précis sur les relations :
   • Expliquez comment les conteneurs communiquent entre eux (REST API, requêtes SQL, files d’attente, etc.).
4. Ajoutez les technologies :
   • Mentionnez les technologies utilisées pour chaque conteneur. Cela aide à situer le diagramme dans un contexte technique.
5. Restez lisible :
   • Évitez de surcharger le diagramme avec trop de détails. Gardez une vue d’ensemble.

Le diagramme des Composants

Le diagramme des Composants est le troisième niveau du modèle C4. Il s’appuie sur le diagramme des Conteneurs pour aller encore plus en détail : il décompose un conteneur en ses composants internes, chacun ayant une responsabilité spécifique. C’est à ce niveau que vous commencez à explorer la mécanique interne d’un conteneur.

Dans le modèle C4, un composant est une partie logique d’un conteneur. Il peut s’agir de :

• Un module de code.
• Un service interne gérant une tâche spécifique.
• Un processus dédié dans un environnement distribué.

Chaque composant a une responsabilité clairement définie et interagit avec d’autres composants au sein du même conteneur.

Un diagramme des Composants inclut :

• Le conteneur principal : Celui que vous décomposez.
• Les composants internes : Les briques logiques du conteneur.
• Les relations entre ces composants.
• Les interactions avec d’autres conteneurs ou systèmes externes.

Exemple de diagramme des Composants

Voici un exemple de diagramme des Composants pour le backend API de notre LMS.

Ce diagramme montre les principales briques logiques au sein de l’API backend, chacune ayant une responsabilité spécifique : gestion des cours, des utilisateurs, et des notifications.

Comment construire un diagramme des Composants ?

1. Identifiez les composants clés :
   • Décomposez le conteneur en responsabilités logiques. Chaque responsabilité devient un composant.
2. Soyez précis sur les relations :
   • Décrivez les interactions entre les composants (API REST, messages, appels internes).
3. Mettez en avant les dépendances externes :
   • Si un composant communique avec une base de données ou un système externe, incluez-le.
4. Utilisez des descriptions explicites :
   • Pour chaque composant, ajoutez une brève description de sa fonction.

Le diagramme de Code

Le diagramme de Code est le niveau le plus détaillé du modèle C4. Il permet de représenter les détails techniques d’un composant spécifique, comme les classes, les fonctions, ou les modules de code qui le composent. Ce niveau est rarement utilisé, mais il peut être très utile dans des situations où une documentation précise du code est nécessaire.

Un diagramme de Code est une vue microscopique d’un composant. Il entre dans les détails de son implémentation en montrant :

• Les classes ou modules internes.
• Les relations entre ces classes ou modules.
• Les interfaces utilisées pour communiquer avec d’autres composants ou systèmes externes.

Il s’agit d’un diagramme conçu principalement pour les développeurs travaillant sur le composant en question.

Ce diagramme est particulièrement utile :

• Dans des contextes complexes : Lorsque le composant est très critique ou difficile à comprendre.
• Pour des audits ou des revues de code : Il aide à visualiser les dépendances et à repérer les failles potentielles.
• Pour documenter des bibliothèques ou frameworks : Cela permet aux développeurs externes de comprendre comment utiliser votre code.

Cependant, ce niveau de détail n’est pas toujours nécessaire, surtout dans des projets où l’architecture globale est plus importante que les implémentations spécifiques.

Un diagramme de Code inclut :

• Les classes ou modules : Les éléments fondamentaux qui composent le composant.
• Les interfaces : Les points d’entrée pour interagir avec le composant.
• Les relations : Les dépendances entre les classes ou modules, souvent sous forme de flèches.

Exemple

Voici un exemple de diagramme de Code pour le composant Service Cours de notre LMS.

Ce diagramme illustre les classes principales et leurs relations à l’intérieur du service, en se concentrant sur la gestion des cours.

Comment construire un diagramme de Code ?

1. Identifiez les éléments clés :
   • Repérez les classes, modules, ou fonctions qui composent le composant.
   • Définissez leurs responsabilités.
2. Montrez les relations :
   • Illustrez comment les classes ou modules interagissent (appel de méthode, injection de dépendances, etc.).
3. Ajoutez les interfaces externes :
   • Si votre composant communique avec une base de données ou une API externe, représentez ces interactions.
4. Restez lisible :
   • Un diagramme de Code doit être compréhensible sans nécessiter une lecture exhaustive du code source.

Les outils pour créer des diagrammes C4

Le modèle C4 est une méthode puissante, mais sa valeur dépend de la clarté et de la précision de ses représentations. Pour cela, vous avez besoin des bons outils. Ces outils se divisent en deux catégories : outils de diagrammes et outils de modélisation. Chacun offre des avantages spécifiques selon vos besoins.

Outils de diagrammes : la flexibilité avant tout

Les outils de diagrammes permettent de dessiner les niveaux du modèle C4 rapidement et manuellement. Ils sont parfaits pour des diagrammes simples et des projets où vous souhaitez garder un contrôle total sur la présentation.

Avantages :

• Simplicité : Faciles à prendre en main, sans nécessiter de compétences techniques avancées.
• Personnalisation : Vous pouvez ajuster chaque élément visuel (taille, couleur, position).
• Polyvalence : Utile pour des présentations, des documents ou des rapports.

Limites :

• Pas de synchronisation avec le code : Vous devez mettre à jour les diagrammes manuellement si le système évolue.
• Peut devenir laborieux pour des systèmes complexes.

Exemples d’outils de diagrammes

• Diagrams.net (anciennement Draw.io) ↗ : Gratuit, facile à utiliser, idéal pour dessiner des diagrammes C4 avec des formes personnalisables.
• Lucidchart ↗ : Offre une interface intuitive et des modèles prédéfinis, mais nécessite un abonnement pour les fonctionnalités avancées.

Outils de modélisation : générer des diagrammes à partir du code

Les outils de modélisation vont un cran plus loin : ils utilisent des définitions textuelles ou des modèles d’architecture pour générer automatiquement les diagrammes. Ces outils sont parfaits pour des systèmes en constante évolution, car ils permettent de garder vos diagrammes synchronisés avec le code.

Avantages :

• Automatisation : Pas besoin de redessiner manuellement lorsque votre système change.
• Cohérence : Les diagrammes sont toujours alignés avec la réalité technique.
• Documentation vivante : Les diagrammes restent à jour tout au long du cycle de vie du projet.

Limites :

• Courbe d’apprentissage : Nécessite de se familiariser avec l’outil ou la syntaxe.
• Moins de personnalisation visuelle : Les générateurs se concentrent sur la précision, pas sur l’apparence.

Exemples d’outils de modélisation

• Structurizr ↗ :
  • Créé par Simon Brown, le concepteur du modèle C4.
  • Permet de définir des diagrammes C4 à l’aide de fichiers JSON ou DSL (Domain-Specific Language).
  • Idéal pour des équipes techniques.
• PlantUML ↗ :
  • Génère des diagrammes à partir de définitions textuelles.
  • Inclut des bibliothèques pour le modèle C4, comme C4-PlantUML ↗.

Conclusion

Le modèle C4 est bien plus qu’un simple outil de dessin de diagrammes : c’est une méthode structurée pour rendre l’architecture logicielle claire, compréhensible et collaborative. En progressant du Contexte jusqu’au Code, il permet d’adresser les besoins de tous les intervenants, qu’ils soient techniques ou non.

À mon avis, sa vraie force réside dans sa simplicité et sa flexibilité. Que vous utilisiez des outils de diagrammes ou de modélisation, le modèle C4 s’adapte à votre environnement et à vos contraintes.

Alors, que vous démarriez un nouveau projet ou cherchiez à documenter une architecture existante, n’hésitez pas : adoptez le modèle C4 pour clarifier vos idées, améliorer la communication, et bâtir une documentation utile pour tous. 🚀