Frontend Micro-Frontend: Mestring af Module Federation-arkitektur

I nutidens hurtigt udviklende landskab for webudvikling kan det blive stadig mere komplekst at bygge og vedligeholde store frontend-applikationer. Traditionelle monolitiske arkitekturer fører ofte til udfordringer som oppustet kode, langsomme byggetider og vanskeligheder med uafhængige implementeringer. Micro-frontends tilbyder en løsning ved at opdele frontend'en i mindre, mere håndterbare dele. Denne artikel dykker ned i Module Federation, en kraftfuld teknik til implementering af micro-frontends, og udforsker dens fordele, arkitektur og praktiske implementeringsstrategier.

Hvad er Micro-Frontends?

Micro-frontends er en arkitektonisk stil, hvor en frontend-applikation nedbrydes i mindre, uafhængige og implementerbare enheder. Hver micro-frontend ejes typisk af et separat team, hvilket giver større autonomi og hurtigere udviklingscyklusser. Denne tilgang afspejler den microservices-arkitektur, der almindeligvis anvendes på backend'en.

Nøglekarakteristika for micro-frontends inkluderer:

• Uafhængig Implementering: Hver micro-frontend kan implementeres uafhængigt uden at påvirke andre dele af applikationen.
• Teamautonomi: Forskellige teams kan eje og udvikle forskellige micro-frontends ved hjælp af deres foretrukne teknologier og arbejdsgange.
• Teknologisk Diversitet: Micro-frontends kan bygges ved hjælp af forskellige frameworks og biblioteker, hvilket giver teams mulighed for at vælge de bedste værktøjer til opgaven.
• Isolation: Micro-frontends bør være isoleret fra hinanden for at forhindre kaskadefejl og sikre stabilitet.

Hvorfor bruge Micro-Frontends?

At anvende en micro-frontend-arkitektur giver flere betydelige fordele, især for store og komplekse applikationer:

• Forbedret Skalerbarhed: At opdele frontend'en i mindre enheder gør det lettere at skalere applikationen efter behov.
• Hurtigere Udviklingscyklusser: Uafhængige teams kan arbejde parallelt, hvilket fører til hurtigere udvikling og udgivelsescyklusser.
• Øget Teamautonomi: Teams har mere kontrol over deres kode og kan træffe beslutninger uafhængigt.
• Lettere Vedligeholdelse: Mindre kodebaser er lettere at vedligeholde og fejlfinde.
• Teknologiagnostisk: Teams kan vælge de bedste teknologier til deres specifikke behov, hvilket giver plads til innovation og eksperimentering.
• Reduceret Risiko: Implementeringer er mindre og hyppigere, hvilket reducerer risikoen for store fejl.

Introduktion til Module Federation

Module Federation er en funktion introduceret i Webpack 5, der giver JavaScript-applikationer mulighed for dynamisk at indlæse kode fra andre applikationer under kørsel. Dette muliggør oprettelsen af ægte uafhængige og sammensættelige micro-frontends. I stedet for at bygge alt sammen i et enkelt bundle, giver Module Federation forskellige applikationer mulighed for at dele og forbruge hinandens moduler, som om de var lokale afhængigheder.

I modsætning til traditionelle tilgange til micro-frontends, der er afhængige af iframes eller webkomponenter, giver Module Federation en mere problemfri og integreret oplevelse for brugeren. Det undgår den performance-overhead og kompleksitet, der er forbundet med disse andre teknikker.

Hvordan Module Federation fungerer

Module Federation opererer på konceptet om at "eksponere" og "forbruge" moduler. En applikation ("host" eller "container") kan eksponere moduler, mens andre applikationer ("remotes") kan forbruge disse eksponerede moduler. Her er en oversigt over processen:

1. Moduleksponering: En micro-frontend, konfigureret som en "remote"-applikation i Webpack, eksponerer visse moduler (komponenter, funktioner, hjælpeværktøjer) gennem en konfigurationsfil. Denne konfiguration specificerer de moduler, der skal deles, og deres tilsvarende indgangspunkter.
2. Modulforbrug: En anden micro-frontend, konfigureret som en "host"- eller "container"-applikation, erklærer remote-applikationen som en afhængighed. Den specificerer URL'en, hvor remotens module federation-manifest (en lille JSON-fil, der beskriver de eksponerede moduler) kan findes.
3. Runtime Resolution: Når host-applikationen skal bruge et modul fra remote-applikationen, henter den dynamisk remotens module federation-manifest. Webpack løser derefter modulafhængigheden og indlæser den nødvendige kode fra remote-applikationen under kørsel.
4. Kodedeling: Module Federation tillader også kodedeling mellem host- og remote-applikationer. Hvis begge applikationer bruger den samme version af en delt afhængighed (f.eks. React, lodash), vil koden blive delt, hvilket undgår duplikering og reducerer bundlestørrelser.

Opsætning af Module Federation: Et praktisk eksempel

Lad os illustrere Module Federation med et simpelt eksempel, der involverer to micro-frontends: et "Produktkatalog" og en "Indkøbskurv". Produktkataloget vil eksponere en produktlistekomponent, som Indkøbskurven vil forbruge for at vise relaterede produkter.

Projektstruktur

  
  micro-frontend-example/
    product-catalog/
      src/
        components/
          ProductList.jsx
        index.js
        webpack.config.js
    shopping-cart/
      src/
        components/
          RelatedProducts.jsx
        index.js
        webpack.config.js
  

Produktkatalog (Remote)

webpack.config.js

  
  const { ModuleFederationPlugin } = require('webpack').container;
  const path = require('path');

  module.exports = {
    // ... other webpack configurations
    plugins: [
      new ModuleFederationPlugin({
        name: 'product_catalog',
        filename: 'remoteEntry.js',
        exposes: {
          './ProductList': './src/components/ProductList',
        },
        shared: {
          react: { singleton: true, eager: true, requiredVersion: '^17.0.0' },
          'react-dom': { singleton: true, eager: true, requiredVersion: '^17.0.0' },
        },
      }),
    ],
  };
  

Forklaring:

• name: Det unikke navn på remote-applikationen.
• filename: Navnet på indgangspunkt-filen, der vil blive eksponeret. Denne fil indeholder module federation-manifestet.
• exposes: Definerer, hvilke moduler der vil blive eksponeret af denne applikation. I dette tilfælde eksponerer vi `ProductList`-komponenten fra `src/components/ProductList.jsx` under navnet `./ProductList`.
• shared: Specificerer afhængigheder, der skal deles mellem host- og remote-applikationer. Dette er afgørende for at undgå duplikeret kode og sikre kompatibilitet. `singleton: true` sikrer, at kun én instans af den delte afhængighed indlæses. `eager: true` indlæser den delte afhængighed fra starten, hvilket kan forbedre ydeevnen. `requiredVersion` definerer det acceptable versionsområde for den delte afhængighed.

src/components/ProductList.jsx

  
  import React from 'react';

  const ProductList = ({ products }) => (
    

      {products.map((product) => (
        
{product.name} - ${product.price}
      ))}
    
  );

  export default ProductList;
  

Indkøbskurv (Host)

webpack.config.js

  
  const { ModuleFederationPlugin } = require('webpack').container;
  const path = require('path');

  module.exports = {
    // ... other webpack configurations
    plugins: [
      new ModuleFederationPlugin({
        name: 'shopping_cart',
        remotes: {
          product_catalog: 'product_catalog@http://localhost:3001/remoteEntry.js',
        },
        shared: {
          react: { singleton: true, eager: true, requiredVersion: '^17.0.0' },
          'react-dom': { singleton: true, eager: true, requiredVersion: '^17.0.0' },
        },
      }),
    ],
  };
  

Forklaring:

• name: Det unikke navn på host-applikationen.
• remotes: Definerer de remote-applikationer, som denne applikation vil forbruge moduler fra. I dette tilfælde erklærer vi en remote ved navn `product_catalog` og specificerer URL'en, hvor dens `remoteEntry.js`-fil kan findes. Formatet er `remoteName: 'remoteName@remoteEntryUrl'`.
• shared: Ligesom remote-applikationen definerer host-applikationen også sine delte afhængigheder. Dette sikrer, at host- og remote-applikationerne bruger kompatible versioner af delte biblioteker.

src/components/RelatedProducts.jsx

  
  import React, { useEffect, useState } from 'react';
  import ProductList from 'product_catalog/ProductList';

  const RelatedProducts = () => {
    const [products, setProducts] = useState([]);

    useEffect(() => {
      // Fetch related products data (e.g., from an API)
      const fetchProducts = async () => {
        // Replace with your actual API endpoint
        const response = await fetch('https://fakestoreapi.com/products?limit=3');
        const data = await response.json();
        setProducts(data);
      };

      fetchProducts();
    }, []);

    return (
      

        
Related Products
        {products.length > 0 ?  : 
Loading...
}
      
    );
  };

  export default RelatedProducts;
  

Forklaring:

• import ProductList from 'product_catalog/ProductList'; Denne linje importerer `ProductList`-komponenten fra `product_catalog`-remoten. Syntaksen `remoteName/moduleName` fortæller Webpack at hente modulet fra den specificerede remote-applikation.
• Komponenten bruger derefter den importerede `ProductList`-komponent til at vise relaterede produkter.

Kørsel af eksemplet

1. Start både Produktkatalog- og Indkøbskurv-applikationerne ved hjælp af deres respektive udviklingsservere (f.eks. `npm start`). Sørg for, at de kører på forskellige porte (f.eks. Produktkatalog på port 3001 og Indkøbskurv på port 3000).
2. Naviger til Indkøbskurv-applikationen i din browser.
3. Du skulle se sektionen med Relaterede Produkter, som bliver renderet af `ProductList`-komponenten fra Produktkatalog-applikationen.

Avancerede Module Federation-koncepter

Ud over den grundlæggende opsætning tilbyder Module Federation flere avancerede funktioner, der kan forbedre din micro-frontend-arkitektur:

Kodedeling og versionering

Som vist i eksemplet tillader Module Federation kodedeling mellem host- og remote-applikationer. Dette opnås gennem `shared`-konfigurationsindstillingen i Webpack. Ved at specificere delte afhængigheder kan du undgå duplikeret kode og reducere bundlestørrelser. Korrekt versionering af delte afhængigheder er afgørende for at sikre kompatibilitet og forhindre konflikter. Semantisk versionering (SemVer) er en udbredt standard for versionering af software, der giver dig mulighed for at definere kompatible versionsområder (f.eks. tillader `^17.0.0` enhver version større end eller lig med 17.0.0, men mindre end 18.0.0).

Dynamiske Remotes

I det foregående eksempel var remote-URL'en hårdkodet i `webpack.config.js`-filen. I mange virkelige scenarier kan du dog have brug for dynamisk at bestemme remote-URL'en under kørsel. Dette kan opnås ved hjælp af en promise-baseret remote-konfiguration:

  
  // webpack.config.js
  remotes: {
    product_catalog: new Promise(resolve => {
      // Fetch the remote URL from a configuration file or API
      fetch('/config.json')
        .then(response => response.json())
        .then(config => {
          const remoteUrl = config.productCatalogUrl;
          resolve(`product_catalog@${remoteUrl}/remoteEntry.js`);
        });
    }),
  },
  

Dette giver dig mulighed for at konfigurere remote-URL'en baseret på miljøet (f.eks. udvikling, staging, produktion) eller andre faktorer.

Asynkron indlæsning af moduler

Module Federation understøtter asynkron indlæsning af moduler, hvilket giver dig mulighed for at indlæse moduler efter behov. Dette kan forbedre den indledende indlæsningstid for din applikation ved at udskyde indlæsningen af ikke-kritiske moduler.

  
  // RelatedProducts.jsx
  import React, { Suspense, lazy } from 'react';

  const ProductList = lazy(() => import('product_catalog/ProductList'));

  const RelatedProducts = () => {
    return (
      

        
Related Products
        Loading...
}>
          
        
      
    );
  };
  

Ved at bruge `React.lazy` og `Suspense` kan du asynkront indlæse `ProductList`-komponenten fra remote-applikationen. `Suspense`-komponenten giver en fallback-UI (f.eks. en indlæsningsindikator), mens modulet indlæses.

Fødererede styles og aktiver

Module Federation kan også bruges til at dele styles og aktiver mellem micro-frontends. Dette kan hjælpe med at opretholde et ensartet udseende og en ensartet fornemmelse på tværs af din applikation.

For at dele styles kan du eksponere CSS-moduler eller styled components fra en remote-applikation. For at dele aktiver (f.eks. billeder, skrifttyper) kan du konfigurere Webpack til at kopiere aktiverne til en delt placering og derefter henvise til dem fra host-applikationen.

Bedste praksis for Module Federation

Når du implementerer Module Federation, er det vigtigt at følge bedste praksis for at sikre en vellykket og vedligeholdelsesvenlig arkitektur:

• Definér klare grænser: Definér klart grænserne mellem micro-frontends for at undgå tæt kobling og sikre uafhængig implementering.
• Etablér kommunikationsprotokoller: Definér klare kommunikationsprotokoller mellem micro-frontends. Overvej at bruge event busser, delte state management-biblioteker eller brugerdefinerede API'er.
• Håndtér delte afhængigheder omhyggeligt: Håndtér omhyggeligt delte afhængigheder for at undgå versionskonflikter og sikre kompatibilitet. Brug semantisk versionering og overvej at bruge et afhængighedsstyringsværktøj som npm eller yarn.
• Implementér robust fejlhåndtering: Implementér robust fejlhåndtering for at forhindre kaskadefejl og sikre stabiliteten af din applikation.
• Overvåg ydeevne: Overvåg ydeevnen af dine micro-frontends for at identificere flaskehalse og optimere ydeevnen.
• Automatiser implementeringer: Automatiser implementeringsprocessen for at sikre konsistente og pålidelige implementeringer.
• Brug en konsekvent kodestil: Håndhæv en konsekvent kodestil på tværs af alle micro-frontends for at forbedre læsbarhed og vedligeholdelse. Værktøjer som ESLint og Prettier kan hjælpe med dette.
• Dokumentér din arkitektur: Dokumentér din micro-frontend-arkitektur for at sikre, at alle teammedlemmer forstår systemet, og hvordan det fungerer.

Module Federation vs. andre Micro-Frontend-tilgange

Selvom Module Federation er en kraftfuld teknik til implementering af micro-frontends, er det ikke den eneste tilgang. Andre populære metoder inkluderer:

• Iframes: Iframes giver stærk isolation mellem micro-frontends, men de kan være vanskelige at integrere problemfrit og kan have en performance-overhead.
• Web Components: Webkomponenter giver dig mulighed for at oprette genanvendelige UI-elementer, der kan bruges på tværs af forskellige micro-frontends. De kan dog være mere komplekse at implementere end Module Federation.
• Build-Time Integration: Denne tilgang indebærer at bygge alle micro-frontends til en enkelt applikation på byggetidspunktet. Selvom det kan forenkle implementeringen, reducerer det teamautonomi og øger risikoen for konflikter.
• Single-SPA: Single-SPA er et framework, der giver dig mulighed for at kombinere flere single-page-applikationer til en enkelt applikation. Det giver en mere fleksibel tilgang end build-time integration, men kan være mere komplekst at sætte op.

Valget af, hvilken tilgang der skal bruges, afhænger af de specifikke krav til din applikation og størrelsen og strukturen af dit team. Module Federation tilbyder en god balance mellem fleksibilitet, ydeevne og brugervenlighed, hvilket gør det til et populært valg for mange projekter.

Eksempler fra den virkelige verden på Module Federation

Selvom specifikke virksomhedsimplementationer ofte er fortrolige, anvendes de generelle principper for Module Federation på tværs af forskellige brancher og scenarier. Her er nogle potentielle eksempler:

• E-handelsplatforme: En e-handelsplatform kunne bruge Module Federation til at adskille forskellige sektioner af hjemmesiden, såsom produktkataloget, indkøbskurven, betalingsprocessen og brugerkontoadministration, i separate micro-frontends. Dette giver forskellige teams mulighed for at arbejde på disse sektioner uafhængigt og implementere opdateringer uden at påvirke resten af platformen. For eksempel kan et team i *Tyskland* fokusere på produktkataloget, mens et team i *Indien* administrerer indkøbskurven.
• Finansielle tjenesteapplikationer: En finansiel tjenesteapplikation kunne bruge Module Federation til at isolere følsomme funktioner, såsom handelsplatforme og kontoadministration, i separate micro-frontends. Dette forbedrer sikkerheden og muliggør uafhængig revision af disse kritiske komponenter. Forestil dig et team i *London*, der specialiserer sig i funktioner til handelsplatformen, og et andet team i *New York*, der håndterer kontoadministration.
• Content Management Systems (CMS): Et CMS kunne bruge Module Federation til at give udviklere mulighed for at oprette og implementere brugerdefinerede moduler som micro-frontends. Dette muliggør større fleksibilitet og tilpasning for brugerne af CMS'et. Et team i *Japan* kunne bygge et specialiseret billedgallerimodul, mens et team i *Brasilien* opretter en avanceret teksteditor.
• Sundhedsapplikationer: En sundhedsapplikation kunne bruge Module Federation til at integrere forskellige systemer, såsom elektroniske patientjournaler (EPJ), patientportaler og faktureringssystemer, som separate micro-frontends. Dette forbedrer interoperabiliteten og muliggør lettere integration af nye systemer. For eksempel kunne et team i *Canada* integrere et nyt telemedicinsk modul, mens et team i *Australien* fokuserer på at forbedre oplevelsen af patientportalen.

Konklusion

Module Federation giver en kraftfuld og fleksibel tilgang til implementering af micro-frontends. Ved at give applikationer mulighed for dynamisk at indlæse kode fra hinanden under kørsel, muliggør det oprettelsen af ægte uafhængige og sammensættelige frontend-arkitekturer. Selvom det kræver omhyggelig planlægning og implementering, gør fordelene ved øget skalerbarhed, hurtigere udviklingscyklusser og større teamautonomi det til et overbevisende valg for store og komplekse webapplikationer. Mens landskabet for webudvikling fortsætter med at udvikle sig, er Module Federation klar til at spille en stadig vigtigere rolle i udformningen af fremtidens frontend-arkitektur.

Ved at forstå de koncepter og bedste praksis, der er beskrevet i denne artikel, kan du udnytte Module Federation til at bygge skalerbare, vedligeholdelsesvenlige og innovative frontend-applikationer, der imødekommer kravene i nutidens hurtige digitale verden.