C4モデルの説明：ソフトウェアアーキテクチャにおける4つのレベルがどのように連携するか

そのC4モデルは、多くのチームが抱える課題である、明確で階層的かつスケーラブルな複雑なシステムの記述方法を提供するため、ソフトウェアアーキテクチャを文書化する方法として広く受け入れられるようになった。一つの巨大な図に頼るのではなく、C4アプローチはアーキテクチャを四つの相互接続されたレベルに分け、適切なタイミングで適切な情報量を明らかにする。

本記事はC4の4つのレベル間の関係——コンテキスト、コンテナ、コンポーネント、コード——がどのように構造化されたエコシステムとして機能するかについて述べる。また、なぜC4が重要な理由どのように4つの図が互いに補完し合う方法いつモデルがアーキテクチャをより効果的に伝えるのに役立つのかを高レベルで理解できる。

C4モデルが階層構造として設計されている理由

アーキテクチャを単一の図として扱うのではなく、C4は情報を4つのレベルに分散させ、それぞれの対象者が必要な詳細のみを把握できるようにする。これにより混乱を防ぎ、ドキュメントの維持が容易になり、戦略的理解から技術的詳細へと自然な流れが保証される。

C4の背後にある階層的論理

• まず広範な関係（コンテキスト）
• 次にシステム構造（コンテナ）
• さらに詳細に内部構造（コンポーネント）
• 最後にコードレベルの詳細（コード）

各レベルが次のレベルの基盤となる。この「ズームイン」アプローチにより、複雑なシステムを教える、分析する、維持するのに容易になる。

4つのレベルがどのように相互に接続されているか

4つの別々の図を考えてではなく、徐々に展開される単一のアーキテクチャストーリーを想像してください：

1. コンテキスト：システムが世界においてどのような位置にあるかを定義する

コンテキストレベルはシステムが何であるか、そして誰や何とやり取りしているかを説明する.

これにより、その後のすべての内容の舞台が整えられます。この明確さがなければ、より深い図は意味をなしません。（注：画像はVisual ParadigmのC4モデリングソフトウェアツールを使用して作成されています)

2. コンテナ：システムが高レベルでどのように機能するかを説明する

環境が明確になったら、モデルはシステムの内部構造へと移行します。

コンテナレベルはシステムがアプリケーション、サービス、データベース、インターフェースなどにどのように分割されているか、そしてこれらの単位がどのように通信しているかを示します。

このレベルは、コンテキスト図が定義する内容によって直接制約されます。

3. コンポーネント：各コンテナの内部構造を明らかにする

コンテナは高レベルのものですが、コンポーネントは1つのコンテナ内の詳細な責任を示します。

すべてのコンポーネント図は次の問いに答える：

「このコンテナ内のロジックはどのように構成されているか？」

これにより、システムアーキテクチャから開発者指向の構造へとスムーズに移行できます。

4. コード図：コンポーネントの背後にある実装を示す

コードレベルでは、抽象化が実際のクラス、インターフェース、関数に変わります。

これは、コンポーネントレベルの概念を開発者が扱う実際の実装に翻訳します。

この最終レベルはオプションです。なぜならコードは頻繁に変更されるからですが、必要に応じて、アーキテクチャをソフトウェアそのものと直接結びつけることができます。

C4が機能する理由：さまざまな対象者に対する一貫性

各レベルは、特定の対象者を想定して設計されています：

このレイヤーごとの対象者との整合性が、C4が成功する最大の理由の一つである。
誰もが過度に複雑な図に押し込まれるのを防ぐ。

C4が実際のプロジェクトにおけるコミュニケーションをどう改善するか

1. チームが「巨大な1枚の図」の混乱を避けるのを助ける

C4がなければ、多くのアーキテクチャ図はすべてを一つに押し込もうとする。
C4は分離を促進することで、複雑性を段階的に導入する。

2. 異なる技術レベルでの議論をサポートする

• 経営陣はコンテキスト図について議論できる。
• アーキテクトはコンテナ図を参照する。
• 開発者はコンポーネントとコードに注目する。

これにより、整合性を失わず生産的な会話が可能になる。

3. 新規メンバーのオンボーディングのためのロードマップを提供する

• 新規の開発者は、大きなプロジェクトに参加する際に迷いを感じることが多い。
• C4は、システムを段階的に理解するための構造的な方法を提供する。

4. ドキュメントの保守性を向上させる

• 下位レベルの図は上位レベルの図に影響されずに変更できる。
• すべてを更新し続ける負担を軽減する。

C4モデルが現代の技術スタックにどう適合するか

C4モデルは、あらゆるアーキテクチャを記述できるほど柔軟である：

• モノリス
• マイクロサービス
• サーバーレスシステム
• クラウドネイティブプラットフォーム
• ハイブリッド環境

各レベルは独立しているが相互に接続されているため、システムの拡大や変化に伴ってモデルが適応します。

以下のツールなどはVisual Paradigm Onlineこれらの関連する図を整列させることを容易にします。
たとえば、Visual Paradigm OnlineのAI図生成機能は、すべてのレベルで一貫した形状、語彙、関係性を生成でき、図が異なるタイミングで作成された場合でも、単一のアーキテクチャ的物語を維持するのに役立ちます。

C4図が継続的開発実践を支援する方法

アジャイルおよびDevOps環境では、アーキテクチャは継続的に進化します。C4は以下の点でこれを支援します：

• 高レベルの概要を安定させること
• 低レベルの図を簡単に適応させること
• コードレベルのドキュメントをオプションまたは自動生成可能にする
• アーキテクチャと実装の間の密接なフィードバックループを促進すること

これにより、C4は理論的なものではなく実用的なモデルとなります。

C4全体に関するよくある質問

1. すべての4つのC4図を作成する必要がありますか？

必ずしもそうではありません。多くのチームはコンテキスト図とコンテナ図に注目します。コンポーネント図とコード図は必要に応じてのみ作成されます。

2. 各レベルで同じ表記を使用すべきですか？

はい。一貫性はC4の強みの一部です。すべてのレベルで同じ記号とラベル表記を使用することで、物語の流れを理解しやすくなります。

3. C4はUMLとどう異なりますか？

C4はよりシンプルでアーキテクチャに焦点を当てています。UMLは多くの図の種類を提供しますが、C4は4つの階層的なビューに集中しています。多くのチームは、C4コンポーネントの下位レベルの詳細にUMLを使用しています。

4. Visual ParadigmでC4図を作成できますか？

はい。4つのレベルすべてを作成でき、視覚的に一貫性を持たせ、AIを使って生成できます。Visual Paradigmが提供するC4ツールセットは以下の通りです：

• Visual Paradigm Online
  • AIチャットボットC4図生成用
  • AI搭載C4 PlantUMLスタジオ

    

• Visual Paradigm
  • C4モデリングツール
  • AI C4図生成ツール

    

Visual ParadigmのC4ソリューションについて詳しくは、こちら.

これにより、手作業による再作業なしに、レベル間の関係を維持できます。

まとめ

C4モデルが発展しているのは、アーキテクチャを4つの章で語られる物語と混乱した記号の塊ではなく、レベル間の関係に強みを持つからです：

• コンテキストが問題を定義する
• コンテナがアーキテクチャを説明する
• コンポーネントが機能を整理する
• コードが論理を実装する

これらを組み合わせることで、あらゆるソフトウェアシステムの完全で多層的な視点を提供します。このアプローチにより、明確さ、コミュニケーション、オンボーディング、協働、長期的な保守性が向上します。