Frontend архитектура: Микро-фронтенди и Module Federation – Изчерпателно ръководство

В днешния сложен пейзаж на уеб разработката, изграждането и поддръжката на мащабни frontend приложения може да бъде предизвикателство. Традиционните монолитни frontend архитектури често водят до раздут код, бавно време за изграждане и трудности в съвместната работа в екип. Микро-фронтендите и module federation предлагат мощни решения на тези проблеми, като разделят големите приложения на по-малки, независими и управляеми части. Това изчерпателно ръководство изследва концепциите за микро-фронтенд архитектура и module federation, техните предимства, предизвикателства, стратегии за внедряване и кога да ги изберете.

Какво представляват микро-фронтендите?

Микро-фронтендите са архитектурен стил, който структурира frontend приложение като колекция от независими, самостоятелни единици, всяка от които е собственост на отделен екип. Тези единици могат да бъдат разработвани, тествани и внедрявани независимо, което позволява по-голяма гъвкавост и мащабируемост. Представете си го като колекция от независими уебсайтове, безпроблемно интегрирани в едно потребителско изживяване.

Основната идея зад микро-фронтендите е да се приложат принципите на микроуслугите към frontend-а. Точно както микроуслугите разлагат backend-а на по-малки, управляеми услуги, микро-фронтендите разлагат frontend-а на по-малки, управляеми приложения или функции.

Предимства на микро-фронтендите:

• Повишена мащабируемост: Независимото внедряване на микро-фронтенди позволява на екипите да мащабират своите части от приложението, без да засягат други екипи или цялото приложение.
• Подобрена поддръжка: По-малките кодови бази са по-лесни за разбиране, тестване и поддръжка. Всеки екип е отговорен за собствения си микро-фронтенд, което улеснява идентифицирането и отстраняването на проблеми.
• Разнообразие на технологиите: Екипите могат да избират най-добрата технологична база за своя конкретен микро-фронтенд, което позволява по-голяма гъвкавост и иновации. Това може да бъде от решаващо значение в големи организации, където различни екипи могат да имат опит в различни рамки.
• Независими внедрявания: Микро-фронтендите могат да бъдат внедрявани независимо, което позволява по-бързи цикли на пускане и намален риск. Това е особено важно за големи приложения, където са необходими чести актуализации.
• Автономия на екипа: Екипите имат пълна собственост върху своя микро-фронтенд, насърчавайки чувството за отговорност и отчетност. Това дава възможност на екипите да вземат решения и да итерират бързо.
• Повторна използваемост на кода: Общите компоненти и библиотеки могат да бъдат споделяни между микро-фронтендите, насърчавайки повторната употреба на кода и последователността.

Предизвикателства на микро-фронтендите:

• Повишена сложност: Внедряването на микро-фронтенд архитектура добавя сложност към цялостната система. Координирането на множество екипи и управлението на комуникацията между микро-фронтендите може да бъде предизвикателство.
• Предизвикателства при интеграцията: Осигуряването на безпроблемна интеграция между микро-фронтендите изисква внимателно планиране и координация. Трябва да бъдат разгледани въпроси като споделени зависимости, маршрутизация и стилизиране.
• Производителност: Зареждането на множество микро-фронтенди може да доведе до допълнително натоварване на производителността, особено ако те не са оптимизирани. Трябва да се обърне внимателно внимание на времето за зареждане и използването на ресурсите.
• Управление на споделено състояние: Управлението на споделено състояние между микро-фронтендите може да бъде сложно. Често се изискват стратегии като споделени библиотеки, шини за събития или централизирани решения за управление на състоянието.
• Оперативно натоварване: Управлението на инфраструктурата за множество микро-фронтенди може да бъде по-сложно от управлението на едно монолитно приложение.
• Кръстосани проблеми: Справянето с кръстосани проблеми като удостоверяване, оторизация и анализи изисква внимателно планиране и координация между екипите.

Какво е Module Federation?

Module federation е JavaScript архитектура, въведена в Webpack 5, която ви позволява да споделяте код между отделно изградени и внедрени приложения. Тя ви позволява да създавате микро-фронтенди чрез динамично зареждане и изпълнение на код от други приложения по време на изпълнение. По същество, тя позволява на различни JavaScript приложения да действат като градивни елементи едно за друго.

За разлика от традиционните микро-фронтенд подходи, които често разчитат на iframes или уеб компоненти, module federation позволява безпроблемна интеграция и споделено състояние между микро-фронтендите. Тя ви позволява да излагате компоненти, функции или дори цели модули от едно приложение на друго, без да се налага да ги публикувате в споделен регистър на пакети.

Ключови концепции на Module Federation:

• Хост: Приложението, което консумира модули от други приложения (remotes).
• Remote: Приложението, което излага модули за консумация от други приложения (hosts).
• Споделени зависимости: Зависимости, които се споделят между хост и remote приложенията. Module federation ви позволява да избягвате дублирането на споделени зависимости, подобрявайки производителността и намалявайки размера на пакета.
• Webpack конфигурация: Module federation се конфигурира чрез Webpack конфигурационния файл, където дефинирате кои модули да изложите и кои remotes да консумирате.

Предимства на Module Federation:

• Споделяне на код: Module federation ви позволява да споделяте код между отделно изградени и внедрени приложения, намалявайки дублирането на код и подобрявайки повторната употреба на кода.
• Независими внедрявания: Микро-фронтендите могат да бъдат внедрявани независимо, което позволява по-бързи цикли на пускане и намален риск. Промените в един микро-фронтенд не изискват повторно внедряване на други микро-фронтенди.
• Технологично агностичен (до известна степен): Въпреки че се използва предимно с Webpack-базирани приложения, module federation може да бъде интегриран с други инструменти за изграждане и рамки с известни усилия.
• Подобрена производителност: Чрез споделяне на зависимости и динамично зареждане на модули, module federation може да подобри производителността на приложението и да намали размера на пакета.
• Опростена разработка: Module federation опростява процеса на разработка, като позволява на екипите да работят върху независими микро-фронтенди, без да се притесняват за проблеми с интеграцията.

Предизвикателства на Module Federation:

• Webpack зависимост: Module federation е предимно Webpack функция, което означава, че трябва да използвате Webpack като инструмент за изграждане.
• Сложност на конфигурацията: Конфигурирането на module federation може да бъде сложно, особено за големи приложения с много микро-фронтенди.
• Управление на версиите: Управлението на версиите на споделени зависимости и изложени модули може да бъде предизвикателство. Изисква се внимателно планиране и координация, за да се избегнат конфликти и да се осигури съвместимост.
• Грешки по време на изпълнение: Проблеми с remote модулите могат да доведат до грешки по време на изпълнение в хост приложението. Правилната обработка на грешки и мониторинг са от съществено значение.
• Съображения за сигурност: Излагането на модули на други приложения въвежда съображения за сигурност. Трябва внимателно да обмислите кои модули да изложите и как да ги защитите от неоторизиран достъп.

Микро-фронтенд архитектури: Различни подходи

Има няколко различни подхода за внедряване на микро-фронтенд архитектури, всеки със своите предимства и недостатъци. Ето някои от най-често срещаните подходи:

• Интеграция по време на изграждане: Микро-фронтендите се изграждат и интегрират в едно приложение по време на изграждане. Този подход е лесен за внедряване, но му липсва гъвкавостта на други подходи.
• Интеграция по време на изпълнение чрез Iframes: Микро-фронтендите се зареждат в iframes по време на изпълнение. Този подход осигурява силна изолация, но може да доведе до проблеми с производителността и трудности с комуникацията между микро-фронтендите.
• Интеграция по време на изпълнение чрез уеб компоненти: Микро-фронтендите са пакетирани като уеб компоненти и се зареждат в основното приложение по време на изпълнение. Този подход осигурява добра изолация и повторна използваемост, но може да бъде по-сложен за внедряване.
• Интеграция по време на изпълнение чрез JavaScript: Микро-фронтендите се зареждат като JavaScript модули по време на изпълнение. Този подход предлага най-голяма гъвкавост и производителност, но изисква внимателно планиране и координация. Module federation попада в тази категория.
• Edge Side Includes (ESI): Сървърно ориентиран подход, при който фрагменти от HTML се сглобяват в edge на CDN.

Стратегии за внедряване на микро-фронтенди с Module Federation

Внедряването на микро-фронтенди с module federation изисква внимателно планиране и изпълнение. Ето някои ключови стратегии, които трябва да обмислите:

1. Определете ясни граници: Ясно определете границите между микро-фронтендите. Всеки микро-фронтенд трябва да бъде отговорен за конкретен домейн или функция.
2. Създайте споделена библиотека с компоненти: Създайте споделена библиотека с компоненти, която може да се използва от всички микро-фронтенди. Това насърчава последователността и намалява дублирането на код. Самата библиотека с компоненти може да бъде federated модул.
3. Внедрете централизирана система за маршрутизация: Внедрете централизирана система за маршрутизация, която да обработва навигацията между микро-фронтендите. Това осигурява безпроблемно потребителско изживяване.
4. Изберете стратегия за управление на състоянието: Изберете стратегия за управление на състоянието, която работи добре за вашето приложение. Опциите включват споделени библиотеки, шини за събития или централизирани решения за управление на състоянието като Redux или Vuex.
5. Внедрете стабилен конвейер за изграждане и внедряване: Внедрете стабилен конвейер за изграждане и внедряване, който автоматизира процеса на изграждане, тестване и внедряване на микро-фронтенди.
6. Установете ясни комуникационни канали: Установете ясни комуникационни канали между екипите, работещи по различни микро-фронтенди. Това гарантира, че всички са на една и съща страница и че проблемите се разрешават бързо.
7. Наблюдавайте и измервайте производителността: Наблюдавайте и измервайте производителността на вашата микро-фронтенд архитектура. Това ви позволява да идентифицирате и отстраните проблемите с производителността.

Пример: Внедряване на прост микро-фронтенд с Module Federation (React)

Нека илюстрираме прост пример с помощта на React и Webpack module federation. Ще имаме две приложения: Host приложение и Remote приложение.

Remote приложение (RemoteApp) - Излага компонент

1. Инсталирайте зависимости:

            npm install react react-dom webpack webpack-cli webpack-dev-server html-webpack-plugin --save-dev
            

              
                Copy
              
            
          

2. Създайте прост компонент (RemoteComponent.jsx):

            import React from 'react';

const RemoteComponent = () => {
  return <div style={{ border: '2px solid blue', padding: '10px', margin: '10px' }}>
           <h2>Remote Component</h2>
           <p>This component is being served from the Remote App!</p>
         </div>;
};

export default RemoteComponent;
            

              
                Copy
              
            
          

3. Създайте index.js:

            import React from 'react';
import ReactDOM from 'react-dom';
import RemoteComponent from './RemoteComponent';

ReactDOM.render(<RemoteComponent />, document.getElementById('root'));
            

              
                Copy
              
            
          

4. Създайте webpack.config.js:

            const HtmlWebpackPlugin = require('html-webpack-plugin');
const ModuleFederationPlugin = require('webpack/lib/container/ModuleFederationPlugin');
const path = require('path');

module.exports = {
  entry: './index',
  mode: 'development',
  devServer: {
    port: 3001,
  },
  output: {
    publicPath: 'auto',
  },
  resolve: {
    extensions: ['.js', '.jsx'],
  },
  module: {
    rules: [
      {
        test: /\.(js|jsx)$/,
        exclude: /node_modules/,
        use: {
          loader: 'babel-loader',
          options: {
            presets: ['@babel/preset-react', '@babel/preset-env'],
          },
        },
      },
    ],
  },
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'RemoteApp',
      filename: 'remoteEntry.js',
      exposes: {
        './RemoteComponent': './RemoteComponent',
      },
      shared: {
        ...require('./package.json').dependencies,
        react: { singleton: true, eager: true, requiredVersion: require('./package.json').dependencies['react'] },
        'react-dom': { singleton: true, eager: true, requiredVersion: require('./package.json').dependencies['react-dom'] },
      },
    }),
    new HtmlWebpackPlugin({
      template: './index.html',
    }),
  ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

5. Създайте index.html:

            <!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>Remote App</title>
</head>
<body>
  <div id="root"></div>
</body>
</html>
            

              
                Copy
              
            
          

6. Добавете Babel конфигурация (.babelrc или babel.config.js):

            {
  "presets": ["@babel/preset-env", "@babel/preset-react"]
}
            

              
                Copy
              
            
          

7. Стартирайте Remote приложението:

            npx webpack serve
            

              
                Copy
              
            
          

Host приложение (HostApp) - Консумира Remote компонента

1. Инсталирайте зависимости:

            npm install react react-dom webpack webpack-cli webpack-dev-server html-webpack-plugin --save-dev
            

              
                Copy
              
            
          

2. Създайте прост компонент (Home.jsx):

            import React, { Suspense } from 'react';

const RemoteComponent = React.lazy(() => import('RemoteApp/RemoteComponent'));

const Home = () => {
  return (
    <div style={{ border: '2px solid green', padding: '10px', margin: '10px' }}>
      <h1>Host Application</h1>
      <p>This is the main application consuming a remote component.</p>
      <Suspense fallback={<div>Loading Remote Component...</div>}>
        <RemoteComponent />
      </Suspense>
    </div>
  );
};

export default Home;
            

              
                Copy
              
            
          

3. Създайте index.js:

            import React from 'react';
import ReactDOM from 'react-dom';
import Home from './Home';

ReactDOM.render(<Home />, document.getElementById('root'));
            

              
                Copy
              
            
          

4. Създайте webpack.config.js:

            const HtmlWebpackPlugin = require('html-webpack-plugin');
const ModuleFederationPlugin = require('webpack/lib/container/ModuleFederationPlugin');
const path = require('path');

module.exports = {
  entry: './index',
  mode: 'development',
  devServer: {
    port: 3000,
  },
  output: {
    publicPath: 'auto',
  },
  resolve: {
    extensions: ['.js', '.jsx'],
  },
  module: {
    rules: [
      {
        test: /\.(js|jsx)$/,
        exclude: /node_modules/,
        use: {
          loader: 'babel-loader',
          options: {
            presets: ['@babel/preset-react', '@babel/preset-env'],
          },
        },
      },
    ],
  },
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'HostApp',
      remotes: {
        RemoteApp: 'RemoteApp@http://localhost:3001/remoteEntry.js',
      },
      shared: {
        ...require('./package.json').dependencies,
        react: { singleton: true, eager: true, requiredVersion: require('./package.json').dependencies['react'] },
        'react-dom': { singleton: true, eager: true, requiredVersion: require('./package.json').dependencies['react-dom'] },
      },
    }),
    new HtmlWebpackPlugin({
      template: './index.html',
    }),
  ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

5. Създайте index.html:

            <!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>Host App</title>
</head>
<body>
  <div id="root"></div>
</body>
</html>
            

              
                Copy
              
            
          

6. Добавете Babel конфигурация (.babelrc или babel.config.js):

            {
  "presets": ["@babel/preset-env", "@babel/preset-react"]
}
            

              
                Copy
              
            
          

7. Стартирайте Host приложението:

            npx webpack serve
            

              
                Copy
              
            
          

Този пример показва как Host App може да консумира RemoteComponent от Remote App по време на изпълнение. Ключовите аспекти включват дефиниране на remote entry point в webpack конфигурацията на Host и използване на React.lazy и Suspense за асинхронно зареждане на remote компонента.

Кога да изберете микро-фронтенди и Module Federation

Микро-фронтендите и module federation не са универсално решение. Те са най-подходящи за големи, сложни приложения с множество екипи, работещи паралелно. Ето някои сценарии, в които микро-фронтендите и module federation могат да бъдат полезни:

• Големи екипи: Когато няколко екипа работят върху едно и също приложение, микро-фронтендите могат да помогнат за изолиране на кода и намаляване на конфликтите.
• Наследени приложения: Микро-фронтендите могат да се използват за постепенно мигриране на наследено приложение към модерна архитектура.
• Независими внедрявания: Когато трябва да внедрявате актуализации често, без да засягате други части на приложението, микро-фронтендите могат да осигурят необходимата изолация.
• Разнообразие на технологиите: Когато искате да използвате различни технологии за различни части на приложението, микро-фронтендите могат да ви позволят да го направите.
• Изисквания за мащабируемост: Когато трябва да мащабирате различни части на приложението независимо, микро-фронтендите могат да осигурят необходимата гъвкавост.

Въпреки това, микро-фронтендите и module federation не винаги са най-добрият избор. За малки, прости приложения, добавената сложност може да не си заслужава ползите. В такива случаи монолитната архитектура може да бъде по-подходяща.

Алтернативни подходи към микро-фронтендите

Въпреки че module federation е мощен инструмент за изграждане на микро-фронтенди, той не е единственият подход. Ето някои алтернативни стратегии:

• Iframes: Прост, но често по-малко ефективен подход, осигуряващ силна изолация, но с предизвикателства в комуникацията и стилизирането.
• Уеб компоненти: Базиран на стандарти подход за създаване на UI елементи за многократна употреба. Може да се използва за изграждане на микро-фронтенди, които са независими от рамките.
• Single-SPA: Рамка за оркестриране на множество JavaScript приложения на една страница.
• Server-Side Includes (SSI) / Edge-Side Includes (ESI): Сървърно ориентирани техники за съставяне на фрагменти от HTML.

Най-добри практики за микро-фронтенд архитектура

Ефективното внедряване на микро-фронтенд архитектура изисква спазване на най-добрите практики:

• Принцип на единствената отговорност: Всеки микро-фронтенд трябва да има ясна и добре дефинирана отговорност.
• Независима възможност за внедряване: Всеки микро-фронтенд трябва да бъде независимо внедряем.
• Технологичен агностицизъм (където е възможно): Стремете се към технологичен агностицизъм, за да позволите на екипите да избират най-добрите инструменти за работата.
• Комуникация, базирана на договори: Дефинирайте ясни договори за комуникация между микро-фронтендите.
• Автоматизирано тестване: Внедрете цялостно автоматизирано тестване, за да осигурите качеството на всеки микро-фронтенд и цялостната система.
• Централизирано регистриране и мониторинг: Внедрете централизирано регистриране и мониторинг, за да проследявате производителността и здравето на микро-фронтенд архитектурата.

Заключение

Микро-фронтендите и module federation предлагат мощен подход за изграждане на мащабируеми, поддържани и гъвкави frontend приложения. Чрез разделяне на големите приложения на по-малки, независими единици, екипите могат да работят по-ефективно, да пускат актуализации по-често и да иновират по-бързо. Въпреки че има предизвикателства, свързани с внедряването на микро-фронтенд архитектура, ползите често надвишават разходите, особено за големи, сложни приложения. Module federation предоставя особено елегантно и ефективно решение за споделяне на код и компоненти между микро-фронтендите. Чрез внимателно планиране и изпълнение на вашата микро-фронтенд стратегия можете да създадете frontend архитектура, която е добре пригодена към нуждите на вашата организация и вашите потребители.

Тъй като пейзажът на уеб разработката продължава да се развива, микро-фронтендите и module federation вероятно ще станат все по-важни архитектурни модели. Чрез разбиране на концепциите, ползите и предизвикателствата на тези подходи можете да се позиционирате да изградите следващото поколение уеб приложения.