1、背景
随着公司的不断发展，业务对技术的要求也比原来更高，项目的数量越来越多、团队人数也越来越多、项目的质量要求也越来越高。随着项目的不断立项，对项目在前期的设计要求也逐步确立下来。于是，项目中技术设计文档的设计也需要留存下来。
目前，技术项目目前没有统一的规范，当前技术设计的文档也层次不齐。另外一方面，更为重要，我们目前的项目设计到底是一个什么样的标准？是否经得起考验？
如果你要写一个技术技术设计文档，本文将介绍如何写好。
1.1、为什么要写技术设计
如同解释为什么要做计划一样，我们写技术设计文档，主要有如下目的：
1、便于沟通。所谓“一图胜前言”，有文档的存在，将帮助大家了解要解决的问题、实现的方法、当前方案的局限、未来的扩展和升级、维护和运维等，用途上可以用于方案review、技术“遗产”等
2、技术的延续与传承。技术的资料帮助后续开发者可以延续之前的技术，而不是在不清楚的情况下，进行重构
3、完善思考。帮助负责人设计出技术方案更合理、有效，降低项目失败的概率
1.2、本文适合哪些人阅读
项目负责人、架构师、工程师，以及其他感兴趣的同学。
2、开始设计
编写技术设计文档，如同整体思路的完整表达一样，需要有一定的逻辑性（思路），这就是我们所谓的轮廓。
2.1、文档结构
背景介绍 → 设计思路 → 详细方案 → 补充材料
换句话说，上面的逻辑可以描述为：
- 为什么要做这个技术方案
- 我们打算用什么方案做
- 这个方案的实现细节是什么样子
- 我参考了哪些资料（帮助背书）
2.1.1、万事开始：背景介绍
背景介绍主要描述了，为什么要做这个项目。一般这部分可以分为三部分：
1、背景，重点描述“为什么要做”。一般是两种情况：解决问题和获取收益。（当然，有种情况是，产品经理或者老板要这个功能，属于业务需求，这个一般也算在收益类），比如：
最近一个月出现了7起因网络原因导致的投诉，目前已有的方案处理时间太长（4-24）小时，导致客服与技术这边非常被动。因此，我们发起这个项目，来解决类似的问题。
2、范围，对本文描述的话题设定一个边界，即：在有限的范围内讨论，以避免话题一发不可收拾。这里可以说明一下，这次设计方案的适用场景，要解决的问题的边界在哪里（要准确，不要详细），比如：
本文仅描述在APP网络条件下，基于HTTP协议网络不可达的场景
3、定义（可省略），比如：专有名词，文内涉及到的自创名词，公司内名词的解释等，这部分可以省略；比如：
DNS：DeDao Name Service，服务注册与发现（命名服务）
GW： DeDao Gateway，网关
4、现状，描述了我们目前存在的问题，带来的影响面等，比如：
出现网络问题后，我们解决的时间太长：目前用户出现网络相关的问题，我们只能寄希望于CDN服务厂商来解决，这个周期在4-24小时。
5、目标，描述了这次方案要达成的效果，可以获得的好处，比如：
当网络问题出现后，可以在10分钟内完成处理（总体的好处，与现状中描述的问题相呼应）
至于目标中涉及到的一些其他限制，可以放在附录里面（比如：基础的QPS限制等）。
2.1.2、打算怎么做：设计思路
有了问题，有了目标，接下来就是：怎么做了。
首先，我们要看看问题出现的原因是什么（定位问题），这一步非常关键，因为找准敌人是我们能不能提供有效方案的前提。
比如，网络连通性问题，造成用户连不上服务的原因，归结为两类：
1、DNS将用户调度到了错误的节点，导致这个节点无法连通
2、DNS将用户调度到了正确的节点，但是这个节点故障了（无法提供正常的服务）
那么针对上面的两个原因，我们就得有针对性的提供解决方案：
1、DNS的问题，使用IP访问的方案，或者 httpDNS的方案（两个都是可行的方案）
2、节点故障的问题，目前通知CDN合作方来调整节点，另外也可以提供多个节点做灾备
有些时候，我们需要多方案对比。针对一个问题，理论有无数的解，那么这个时候一般需要思考：哪一种核心思路是最合适的（当下）。一般情况下，我们会列至少两种可行的解决思路，来做对比。
比如：
针对节点故障的问题，有如下解决方案：
1、人工容错，通知CDN合作商进行节点调整（修复），周期4-24小时
2、提供多个CDN节点做灾备，由客户端调度
针对上面两个方案，方案1，成本小，但是周期长（SLA达不到）；方案2，实现成本大，但是SLA效果好，另外还能带来CDN成本降低的好处（虽然跟目标不符，但是也是一个好处）
这个时候，得开始描述，用了方案2，打算怎么做了。
2.1.3、说说怎么做：技术设计
有了基本的设计思路，那么如何通过设计把思路实现。这里重点描述怎么做，以及在一些技术的选型上如何取舍。
2.1.3.1、设计的准则
我们做设计，都会有一个好坏的标准（比如做技术设计评审，也会有一个是否通过的标准），那么设计什么样的设计是好的设计？从我接触到的一些人（P8P9大神）对这个问题的理解（这部分可以参考：极客时间里李运华的《从0开始学架构》），我整理总结了一下：
- 合适即可，少做过渡设计，不做勉强实现。这里有个度，即：什么程度合适，这个就需要拿捏了（经验的区别就出来了）
- 简单即可，如果可以有更简单的办法实现，那么用简单会比复杂的好
- 演化改进，“演化优于一步到位”
（上面三个我就不解释了，纯是观念问题，理解即可）
另外，我们对设计上有一些基本的描述，这些会有两个方面：设计原则和设计特性。
所谓的设计原则，一般情况下我们讲的是六大设计原则：单一职责（SRP）、开闭原则（OCP）、里式替换（LSP）、依赖导致（DIP）、接口隔离（ISP）、迪米特法则（LoD）。这部分这里不做赘述，各位可以自行Google（红色加粗表示重要）。
设计特性上，我整理了一份常见的特性：稳定性（鲁棒性）、可测试性、高可用性、可扩展性、最小复杂度、可维护性、松散耦合、可重用性、可移植性、层次性。
一般情况下，遵守上面的设计原则的设计总是比较好的（目前我没有找到反例），满足实现原则的设计，在系统特性上，一般也具备比较多的特性。比如：
满足OCP和SRP的设计，一般都松散耦合和可扩展的，做得好的，还可以满足：可维护、最小复杂度、可重用、可移植和层次性。
以上的原则和特性，需要慢慢练习，至于它的好处，也是慢慢会体现出来。
2.1.3.2、概要设计
一般情况下，我们会使用“总-分”的思路来写内容，即：先写整体框架（架构）是怎么样的，然后再分别写每个模块是怎么做的。概要设计，就是描述技术的整体怎么做。
总体设计中，可以分为以下几种场景：
1、整体设计里面包含各子系统或子模块，那么需要做整体的架构图（可以是框图、也可以部署图），来区分彼此的定义
2、如果是业务类型的设计（如实现某个业务的接口、过程等），可以有流程图来描述。
上面说的需要使用图标来描述，这里是个建议，不是必须的；如果觉得文字能够说明白，那么可以省略画图。
概要设计中，描述了多个子系统或者多模块的“定位”，即满足系统三要素：要素（命名）、关系、定位。
命名（要素）：这个模块叫什么，比如：接口层、调度器等
关系：模块和模块之间的关系，这里一般讲的是：越往上越贴近业务，越往下越贴近实现
定位：也可以叫功能、作用，它被设立的目的是什么，这部分需要满足单一职责，即：一个模块干一件事
2.1.3.3、业务设计/模块设计
这部分可以有多个，主要描述各个模块的具体实现。这部分一般有两类：
- 业务类，比如：业务接口
- 模块类，比如：存储模块、算法模块
这里，如果是业务类，需要写清楚业务的流程，即：业务实现的各种可能性，输入是什么、输出是什么，实现什么feature，实现的逻辑。注意：这部分需要满足：接口的单一职责和接口隔离，即：一个接口干一件事。
模块类，一般根据模块的定位来描述，比如：这个模块主要是做算法的，那么重点写清楚这个算法实现；如果这个模块是做存储的，可以写清楚存储的数据结构；除此之外，有时候也必要提供对外的接口。
2.1.3.4、存储设计
曾经有位大哥讲：计算机系统=数据结构+算法。那么这部分就是我们所谓的数据结构。在目前的分布式系统中，大部分的存储分为：
- 缓存（Redis、Memcache等）
- 业务数据（Mysql、MongoDB、Redis等）
- 基础数据（Mysql、MongoDB、HBase等）
- 文件存储（OSS、S3、其它文件存储）
这里存储主要在数据库上面（这部分根据重点，有的项目重点在缓存上，有些在文件上），数据库建议这里写清楚：数据库的建表语句和核心查询SQL。
2.1.3.5、降级与预案
这部分主要描述，当我们的正常业务不可用、使用超出系统限制的时候，会如何反应。这部分可以分场景（分情况）来描述，讲清楚即可。
2.1.3.6、运维与部署
一般情况下可以省略。如果涉及到跨系统调用、中间件，这里建议有一个部署图，并描述清楚，哪些是水平扩容、哪些是主备方式。
2.1.4、补充材料
补充材料可以描述，我们在做调研的过程中，涉及到的一些参考资料（可以是书、文章、论文）；另外，有一些不方便在前面描写的，也可以在这里写一写，比如：错误编号等。
2.2、如何做得更好
说完了基本结构，表示我们可以先简单写一个文档了。那么如何将文档写得更好一些，可以让他人读起来更准确、高效理解设计的内容？
2.2.1、方案是完整的
方案设计是完整的，一个设计一般会考虑：
- 业务上满足产品需求
- 测试上满足质量需求
- 时间上满足项目需求
- 运维上满足部署需求
（上面的话也不是我说的，是某知名架构师说的）
2.2.2、方案是有条理的
好的设计就像讲故事一样，有前因后果，逻辑清晰，能从一处引出到另外一处。
2.2.3、方案是易读的
并不是晦涩难懂的方式是牛逼的方案，深入浅出的东西容易让他人一目了然（当然也不反对有些人为了写的爽）。那么我们也会有一些技巧可以让方案更容易被读懂。
2.2.3.1、使用结构化表达代替完整的段落
如果某些内容可以用：1、2、3来表达，那么尽量用它来描述，比如：
这个设计讲了如何使用CDN，也讲了CDN的限制，说明的CDN的价格，最后还解释了哪些场景不能使用CDN。
可以修改为：
- 如何使用CDN
- CDN的限制
- CDN的价格
- 哪些场景不适合
2.2.3.2、使用表格来描述二维数据
如果可以用表格描述的，尽量用表格，方便一目了然。
2.2.3.3、使用图
一图胜千言，也是这个意思。关于技术设计的五个图，参考：软件工程常用的五种图
这里，其实还少了一张图（这个图在某些场景下也非常有效），叫：用例图，这种图可以更好的描述用户的功能（需求）。
2.2.3.4、合适的粒度，可以帮助表达得更准
当我们在描述一个概要设计的时候，这个时候更关注整体系统有多少个子系统，分为了多少层，那么在这个设计里面，类图就是不合适的。如果我们的设计是关于某个算法的，那么在这里花大量时间描述为什么要做这个算法也不合适。
合适的粒度可以帮助设计更有主次，更容易让表达不跑偏，从而实现准确。
2.2.3.5、标题有层次有序号
如同本文一样，有不同级别的标题、有序号，是不是更清晰一些？
3、附录
3.1、参考资料
- 《软件开发过程中的浪费--详细设计》http://www.cnblogs.com/stephen-wang/archive/2012/11/12/2767021.html
- 《软件质量模型的6大特性》https://blog.csdn.net/u012841352/article/details/54237654
- 《软件的6大特性》https://blog.csdn.net/wyl836662856/article/details/51860732
- 《代码大全》第二版
- 《设计模式之六大原则》http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3919839.html
- 《架构设计的三原则》 李运华，极客时间《从0开始学架构》
- 《UML用例图》https://blog.csdn.net/wrs120/article/details/52612107
3.2、参考样例
下面这些参考样例，来自于不同公司的不同风格，供大家参考。
- bilibili 高并发实时弹幕系统的实战之路 ，来自刘丁，重点看文章的逻辑性
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