Architektura frontendu: Mikro-frontendy a Module Federation – Komplexní průvodce

V dnešním komplexním prostředí vývoje webu může být vytváření a údržba rozsáhlých frontendových aplikací náročné. Tradiční monolitické frontendové architektury často vedou k nabobtnání kódu, pomalým časům sestavení a potížím s týmovou spoluprací. Mikro-frontendy a module federation nabízejí výkonná řešení těchto problémů rozdělením velkých aplikací na menší, nezávislé a spravovatelné části. Tento komplexní průvodce prozkoumává koncepty architektury mikro-frontendů a module federation, jejich výhody, výzvy, implementační strategie a kdy je zvolit.

Co jsou mikro-frontendy?

Mikro-frontendy jsou architektonický styl, který strukturu frontendové aplikace tvoří jako kolekci nezávislých, soběstačných jednotek, z nichž každá je vlastněna samostatným týmem. Tyto jednotky mohou být vyvíjeny, testovány a nasazovány nezávisle, což umožňuje větší flexibilitu a škálovatelnost. Představte si to jako sbírku nezávislých webových stránek plynule integrovaných do jednotného uživatelského zážitku.

Základní myšlenkou mikro-frontendů je aplikace principů mikroslužeb na frontend. Stejně jako mikroslužby rozkládají backend na menší, spravovatelné služby, mikro-frontendy rozkládají frontend na menší, spravovatelné aplikace nebo funkce.

Výhody mikro-frontendů:

• Zvýšená škálovatelnost: Nezávislé nasazení mikro-frontendů umožňuje týmům škálovat své části aplikace, aniž by to ovlivnilo jiné týmy nebo celou aplikaci.
• Zlepšená udržitelnost: Menší kódové základny jsou snáze pochopitelné, testovatelné a udržovatelné. Každý tým je zodpovědný za svůj vlastní mikro-frontend, což usnadňuje identifikaci a opravu problémů.
• Technologická rozmanitost: Týmy si mohou zvolit nejlepší technologický stack pro svůj konkrétní mikro-frontend, což umožňuje větší flexibilitu a inovace. To může být klíčové ve velkých organizacích, kde různé týmy mohou mít odborné znalosti v různých frameworcích.
• Nezávislá nasazení: Mikro-frontendy lze nasazovat nezávisle, což umožňuje rychlejší vydávání verzí a snížení rizika. To je obzvláště důležité pro velké aplikace, kde jsou nutné časté aktualizace.
• Týmová autonomie: Týmy mají plné vlastnictví svého mikro-frontendu, což podporuje pocit odpovědnosti a sounáležitosti. To dává týmům možnost rychle se rozhodovat a iterovat.
• Opětovné použití kódu: Společné komponenty a knihovny mohou být sdíleny napříč mikro-frontendy, což podporuje opětovné použití kódu a konzistenci.

Výzvy mikro-frontendů:

• Zvýšená složitost: Implementace architektury mikro-frontendů zvyšuje celkovou složitost systému. Koordinace více týmů a správa komunikace mezi mikro-frontendy může být náročná.
• Integrační výzvy: Zajištění bezproblémové integrace mezi mikro-frontendy vyžaduje pečlivé plánování a koordinaci. Je třeba řešit problémy jako sdílené závislosti, směrování a stylování.
• Provozní režie: Načítání více mikro-frontendů může způsobit provozní režii, zejména pokud nejsou optimalizovány. Je třeba věnovat pečlivou pozornost dobám načítání a využití zdrojů.
• Správa sdíleného stavu: Správa sdíleného stavu napříč mikro-frontendy může být složitá. Často jsou vyžadovány strategie jako sdílené knihovny, sběrnice událostí nebo centralizovaná řešení pro správu stavu.
• Operační režie: Správa infrastruktury pro více mikro-frontendů může být složitější než správa jedné monolitické aplikace.
• Průřezové záležitosti: Řešení průřezových záležitostí, jako je autentizace, autorizace a analytika, vyžaduje pečlivé plánování a koordinaci napříč týmy.

Co je Module Federation?

Module federation je JavaScriptová architektura, představená ve Webpacku 5, která umožňuje sdílet kód mezi samostatně sestavenými a nasazenými aplikacemi. Umožňuje vytvářet mikro-frontendy dynamickým načítáním a spouštěním kódu z jiných aplikací za běhu. V podstatě umožňuje různým JavaScriptovým aplikacím fungovat jako stavební bloky pro sebe navzájem.

Na rozdíl od tradičních přístupů k mikro-frontendům, které často spoléhají na iframy nebo webové komponenty, module federation umožňuje bezproblémovou integraci a sdílený stav mezi mikro-frontendy. Umožňuje vám vystavit komponenty, funkce nebo dokonce celé moduly z jedné aplikace do druhé, aniž byste je museli publikovat do sdíleného registru balíčků.

Klíčové koncepty Module Federation:

• Host: Aplikace, která spotřebovává moduly z jiných aplikací (remotes).
• Remote: Aplikace, která vystavuje moduly ke spotřebě jinými aplikacemi (hosts).
• Sdílené závislosti: Závislosti, které jsou sdíleny mezi hostitelskou a vzdálenou aplikací. Module federation vám umožňuje vyhnout se duplikaci sdílených závislostí, což zlepšuje výkon a zmenšuje velikost balíčku.
• Konfigurace Webpacku: Module federation se konfiguruje prostřednictvím konfiguračního souboru Webpacku, kde definujete, které moduly vystavit a které vzdálené moduly spotřebovat.

Výhody Module Federation:

• Sdílení kódu: Module federation umožňuje sdílet kód mezi samostatně sestavenými a nasazenými aplikacemi, čímž snižuje duplikaci kódu a zlepšuje jeho opětovné použití.
• Nezávislá nasazení: Mikro-frontendy lze nasazovat nezávisle, což umožňuje rychlejší vydávání verzí a snížení rizika. Změny jednoho mikro-frontendu nevyžadují opětovné nasazení ostatních mikro-frontendů.
• Technologicky agnostické (do určité míry): Ačkoliv se module federation primárně používá s aplikacemi založenými na Webpacku, lze ji s určitým úsilím integrovat s jinými nástroji pro sestavování a frameworky.
• Zlepšený výkon: Sdílením závislostí a dynamickým načítáním modulů může module federation zlepšit výkon aplikace a zmenšit velikost balíčku.
• Zjednodušený vývoj: Module federation zjednodušuje vývojový proces tím, že umožňuje týmům pracovat na nezávislých mikro-frontendech, aniž by se musely starat o problémy s integrací.

Výzvy Module Federation:

• Závislost na Webpacku: Module federation je primárně funkcí Webpacku, což znamená, že musíte Webpack používat jako nástroj pro sestavování.
• Složitost konfigurace: Konfigurace module federation může být složitá, zejména u velkých aplikací s mnoha mikro-frontendy.
• Správa verzí: Správa verzí sdílených závislostí a vystavených modulů může být náročná. Je zapotřebí pečlivé plánování a koordinace, aby se předešlo konfliktům a zajistila kompatibilita.
• Chyby za běhu: Problémy se vzdálenými moduly mohou vést k chybám za běhu v hostitelské aplikaci. Správné zpracování chyb a monitorování jsou nezbytné.
• Bezpečnostní aspekty: Vystavení modulů jiným aplikacím přináší bezpečnostní aspekty. Musíte pečlivě zvážit, které moduly vystavit a jak je chránit před neoprávněným přístupem.

Architektury mikro-frontendů: Různé přístupy

Existuje několik různých přístupů k implementaci architektur mikro-frontendů, každý s vlastními výhodami a nevýhodami. Zde jsou některé z nejběžnějších přístupů:

• Integrace v době sestavení: Mikro-frontendy jsou sestaveny a integrovány do jediné aplikace v době sestavení. Tento přístup je jednoduchý na implementaci, ale postrádá flexibilitu jiných přístupů.
• Integrace za běhu pomocí Iframů: Mikro-frontendy se načítají do iframů za běhu. Tento přístup poskytuje silnou izolaci, ale může vést k problémům s výkonem a potížím s komunikací mezi mikro-frontendy.
• Integrace za běhu pomocí Web Components: Mikro-frontendy jsou baleny jako webové komponenty a načítány do hlavní aplikace za běhu. Tento přístup poskytuje dobrou izolaci a znovupoužitelnost, ale může být složitější na implementaci.
• Integrace za běhu pomocí JavaScriptu: Mikro-frontendy jsou načítány jako JavaScriptové moduly za běhu. Tento přístup nabízí největší flexibilitu a výkon, ale vyžaduje pečlivé plánování a koordinaci. Module federation spadá do této kategorie.
• Edge Side Includes (ESI): Serverový přístup, kde jsou fragmenty HTML sestavovány na okraji CDN.

Implementační strategie pro mikro-frontendy s Module Federation

Implementace mikro-frontendů s module federation vyžaduje pečlivé plánování a provedení. Zde jsou některé klíčové strategie, které je třeba zvážit:

1. Definujte jasné hranice: Jasně definujte hranice mezi mikro-frontendy. Každý mikro-frontend by měl být zodpovědný za konkrétní doménu nebo funkci.
2. Zřiďte sdílenou knihovnu komponent: Vytvořte sdílenou knihovnu komponent, kterou mohou používat všechny mikro-frontendy. To podporuje konzistenci a snižuje duplikaci kódu. Knihovna komponent může být sama o sobě federativním modulem.
3. Implementujte centralizovaný směrovací systém: Implementujte centralizovaný směrovací systém, který řídí navigaci mezi mikro-frontendy. To zajišťuje bezproblémovou uživatelskou zkušenost.
4. Zvolte strategii správy stavu: Zvolte strategii správy stavu, která pro vaši aplikaci funguje dobře. Možnosti zahrnují sdílené knihovny, sběrnice událostí nebo centralizovaná řešení správy stavu jako Redux nebo Vuex.
5. Implementujte robustní build a deployment pipeline: Implementujte robustní build a deployment pipeline, která automatizuje proces sestavování, testování a nasazování mikro-frontendů.
6. Zřiďte jasné komunikační kanály: Zřiďte jasné komunikační kanály mezi týmy pracujícími na různých mikro-frontendech. Tím zajistíte, že všichni jsou na stejné vlně a že problémy jsou rychle řešeny.
7. Monitorujte a měřte výkon: Monitorujte a měřte výkon vaší architektury mikro-frontendů. To vám umožní identifikovat a řešit úzká místa výkonu.

Příklad: Implementace jednoduchého mikro-frontendu s Module Federation (React)

Ilustrujme si jednoduchý příklad s použitím Reactu a Webpack module federation. Budeme mít dvě aplikace: Host aplikaci a Remote aplikaci.

Vzdálená aplikace (RemoteApp) – Vystavuje komponentu

1. Instalace závislostí:

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

              
                Copy
              
            
          

2. Vytvoření jednoduché komponenty (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. Vytvoření index.js:

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

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

              
                Copy
              
            
          

4. Vytvoření 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. Vytvoření index.html:

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

              
                Copy
              
            
          

6. Přidejte konfiguraci Babel (.babelrc nebo babel.config.js):

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

              
                Copy
              
            
          

7. Spusťte vzdálenou aplikaci:

            npx webpack serve
            

              
                Copy
              
            
          

Hostitelská aplikace (HostApp) – Spotřebovává vzdálenou komponentu

1. Instalace závislostí:

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

              
                Copy
              
            
          

2. Vytvoření jednoduché komponenty (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. Vytvoření index.js:

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

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

              
                Copy
              
            
          

4. Vytvoření 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. Vytvoření index.html:

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

              
                Copy
              
            
          

6. Přidejte konfiguraci Babel (.babelrc nebo babel.config.js):

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

            

              
                Copy
              
            
          

7. Spusťte hostitelskou aplikaci:

            npx webpack serve
            

              
                Copy
              
            
          

Tento příklad ukazuje, jak může hostitelská aplikace spotřebovat vzdálenou komponentu z vzdálené aplikace za běhu. Klíčovými aspekty je definování vzdáleného vstupního bodu v konfiguraci webpacku hostitele a použití React.lazy a Suspense pro asynchronní načítání vzdálené komponenty.

Kdy zvolit mikro-frontendy a Module Federation

Mikro-frontendy a module federation nejsou univerzálním řešením. Nejlépe se hodí pro velké, složité aplikace s více týmy pracujícími souběžně. Zde jsou některé scénáře, kde mohou být mikro-frontendy a module federation prospěšné:

• Velké týmy: Když na stejné aplikaci pracuje více týmů, mikro-frontendy mohou pomoci izolovat kód a snížit konflikty.
• Starší aplikace: Mikro-frontendy lze použít k postupné migraci starší aplikace na moderní architekturu.
• Nezávislá nasazení: Když potřebujete často nasazovat aktualizace, aniž by to ovlivnilo jiné části aplikace, mikro-frontendy mohou poskytnout potřebnou izolaci.
• Technologická rozmanitost: Když chcete pro různé části aplikace používat různé technologie, mikro-frontendy vám to mohou umožnit.
• Požadavky na škálovatelnost: Když potřebujete škálovat různé části aplikace nezávisle, mikro-frontendy mohou poskytnout potřebnou flexibilitu.

Nicméně, mikro-frontendy a module federation nejsou vždy tou nejlepší volbou. Pro malé, jednoduché aplikace nemusí být přidaná složitost hodna výhod. V takových případech může být vhodnější monolitická architektura.

Alternativní přístupy k mikro-frontendům

Zatímco module federation je silným nástrojem pro budování mikro-frontendů, není to jediný přístup. Zde jsou některé alternativní strategie:

• Iframy: Jednoduchý, ale často méně výkonný přístup, poskytující silnou izolaci, ale s problémy v komunikaci a stylování.
• Web Components: Přístup založený na standardech pro vytváření znovupoužitelných UI prvků. Lze použít k budování mikro-frontendů, které jsou agnostické vůči frameworkům.
• Single-SPA: Framework pro orchestraci více JavaScriptových aplikací na jedné stránce.
• Server-Side Includes (SSI) / Edge-Side Includes (ESI): Serverové techniky pro skládání fragmentů HTML.

Osvědčené postupy pro architekturu mikro-frontendů

Efektivní implementace architektury mikro-frontendů vyžaduje dodržování osvědčených postupů:

• Princip jediné odpovědnosti: Každý mikro-frontend by měl mít jasnou a dobře definovanou odpovědnost.
• Nezávislá nasaditelnost: Každý mikro-frontend by měl být nezávisle nasaditelný.
• Technologická agnostika (kde je to možné): Snažte se o technologickou agnostiku, abyste týmům umožnili vybrat nejlepší nástroje pro danou práci.
• Komunikace založená na smlouvách: Definujte jasné smlouvy pro komunikaci mezi mikro-frontendy.
• Automatizované testování: Implementujte komplexní automatizované testování, abyste zajistili kvalitu každého mikro-frontendu a celého systému.
• Centralizované logování a monitorování: Implementujte centralizované logování a monitorování pro sledování výkonu a stavu architektury mikro-frontendů.

Závěr

Mikro-frontendy a module federation nabízejí výkonný přístup k budování škálovatelných, udržovatelných a flexibilních frontendových aplikací. Rozdělením velkých aplikací na menší, nezávislé jednotky mohou týmy pracovat efektivněji, častěji vydávat aktualizace a rychleji inovovat. Ačkoli implementace architektury mikro-frontendů s sebou nese výzvy, přínosy často převyšují náklady, zejména u velkých a komplexních aplikací. Module federation poskytuje obzvláště elegantní a efektivní řešení pro sdílení kódu a komponent mezi mikro-frontendy. Pečlivým plánováním a prováděním vaší mikro-frontendové strategie můžete vytvořit frontendovou architekturu, která je dobře přizpůsobena potřebám vaší organizace a vašim uživatelům.

Vzhledem k tomu, že se prostředí vývoje webu neustále vyvíjí, mikro-frontendy a module federation se pravděpodobně stanou stále důležitějšími architektonickými vzory. Pochopením konceptů, výhod a výzev těchto přístupů se můžete připravit na budování nové generace webových aplikací.