Frontend Arkitektur: Mikro-frontends og Module Federation – En omfattende guide

I nutidens komplekse webudviklingslandskab kan det være udfordrende at bygge og vedligeholde store frontend-applikationer. Traditionelle monolitiske frontend-arkitekturer fører ofte til oppustet kode, langsomme build-tider og vanskeligheder med teamsamarbejde. Mikro-frontends og module federation tilbyder effektive løsninger på disse problemer ved at opdele store applikationer i mindre, uafhængige og håndterbare dele. Denne omfattende guide udforsker koncepterne bag mikro-frontend arkitektur og module federation, deres fordele, udfordringer, implementeringsstrategier, og hvornår man skal vælge dem.

Hvad er Mikro-Frontends?

Mikro-frontends er en arkitektonisk stil, der strukturerer en frontend-applikation som en samling af uafhængige, selvstændige enheder, der hver især ejes af et separat team. Disse enheder kan udvikles, testes og implementeres uafhængigt, hvilket giver større fleksibilitet og skalerbarhed. Tænk på det som en samling af uafhængige websteder, der er problemfrit integreret i en enkelt brugeroplevelse.

Kernen i mikro-frontends er at anvende principperne for mikrotjenester på frontend. Ligesom mikrotjenester nedbryder en backend i mindre, håndterbare tjenester, nedbryder mikro-frontends en frontend i mindre, håndterbare applikationer eller funktioner.

Fordele ved Mikro-Frontends:

• Øget Skalerbarhed: Uafhængig implementering af mikro-frontends giver teams mulighed for at skalere deres dele af applikationen uden at påvirke andre teams eller hele applikationen.
• Forbedret Vedligeholdelse: Mindre kodebaser er lettere at forstå, teste og vedligeholde. Hvert team er ansvarlig for sin egen mikro-frontend, hvilket gør det lettere at identificere og løse problemer.
• Teknologisk Mangfoldighed: Teams kan vælge den bedste teknologiske stack til deres specifikke mikro-frontend, hvilket giver større fleksibilitet og innovation. Dette kan være afgørende i store organisationer, hvor forskellige teams kan have ekspertise inden for forskellige frameworks.
• Uafhængige Implementeringer: Mikro-frontends kan implementeres uafhængigt, hvilket giver hurtigere release-cyklusser og reduceret risiko. Dette er især vigtigt for store applikationer, hvor hyppige opdateringer er nødvendige.
• Team Autonomi: Teams har fuldt ejerskab over deres mikro-frontend, hvilket fremmer en følelse af ansvar og ansvarlighed. Dette giver teams mulighed for at træffe beslutninger og iterere hurtigt.
• Kode Genbrug: Fælles komponenter og biblioteker kan deles på tværs af mikro-frontends, hvilket fremmer kode genbrug og konsistens.

Udfordringer ved Mikro-Frontends:

• Øget Kompleksitet: Implementering af en mikro-frontend arkitektur tilføjer kompleksitet til det samlede system. Koordinering af flere teams og administration af inter-mikro-frontend kommunikation kan være udfordrende.
• Integrationsudfordringer: Sikring af problemfri integration mellem mikro-frontends kræver omhyggelig planlægning og koordinering. Problemer som delte afhængigheder, routing og styling skal løses.
• Performance Overhead: Indlæsning af flere mikro-frontends kan introducere performance overhead, især hvis de ikke er optimeret. Der skal lægges omhyggelig vægt på indlæsningstider og ressourceudnyttelse.
• Delt State Management: Administration af delt state på tværs af mikro-frontends kan være kompleks. Strategier som delte biblioteker, event buses eller centraliserede state management løsninger er ofte nødvendige.
• Operationel Overhead: Administration af infrastrukturen for flere mikro-frontends kan være mere kompleks end administration af en enkelt monolitisk applikation.
• Tværgående Hensyn: Håndtering af tværgående hensyn som autentificering, autorisation og analyse kræver omhyggelig planlægning og koordinering på tværs af teams.

Hvad er Module Federation?

Module federation er en JavaScript-arkitektur, der blev introduceret i Webpack 5, som giver dig mulighed for at dele kode mellem separat byggede og implementerede applikationer. Det giver dig mulighed for at oprette mikro-frontends ved dynamisk at indlæse og udføre kode fra andre applikationer under kørsel. I bund og grund giver det forskellige JavaScript-applikationer mulighed for at fungere som byggesten for hinanden.

I modsætning til traditionelle mikro-frontend tilgange, der ofte er afhængige af iframes eller webkomponenter, giver module federation mulighed for problemfri integration og delt state mellem mikro-frontends. Det giver dig mulighed for at eksponere komponenter, funktioner eller endda hele moduler fra en applikation til en anden, uden at skulle udgive dem til et delt pakke-register.

Vigtige Koncepter i Module Federation:

• Host: Applikationen, der forbruger moduler fra andre applikationer (remotes).
• Remote: Applikationen, der eksponerer moduler til forbrug af andre applikationer (hosts).
• Delte Afhængigheder: Afhængigheder, der deles mellem host- og remote-applikationerne. Module federation giver dig mulighed for at undgå at duplikere delte afhængigheder, hvilket forbedrer performance og reducerer bundle-størrelsen.
• Webpack Konfiguration: Module federation konfigureres via Webpack-konfigurationsfilen, hvor du definerer, hvilke moduler der skal eksponeres, og hvilke remotes der skal forbruges.

Fordele ved Module Federation:

• Kode Deling: Module federation giver dig mulighed for at dele kode mellem separat byggede og implementerede applikationer, hvilket reducerer kode-duplikering og forbedrer kode-genbrug.
• Uafhængige Implementeringer: Mikro-frontends kan implementeres uafhængigt, hvilket giver hurtigere release-cyklusser og reduceret risiko. Ændringer i en mikro-frontend kræver ikke genimplementering af andre mikro-frontends.
• Teknologisk Agnostisk (til en vis grad): Selvom det primært bruges med Webpack-baserede applikationer, kan module federation integreres med andre build-værktøjer og frameworks med en vis indsats.
• Forbedret Performance: Ved at dele afhængigheder og dynamisk indlæse moduler kan module federation forbedre applikationsperformance og reducere bundle-størrelsen.
• Forenklet Udvikling: Module federation forenkler udviklingsprocessen ved at give teams mulighed for at arbejde på uafhængige mikro-frontends uden at skulle bekymre sig om integrationsproblemer.

Udfordringer ved Module Federation:

• Webpack Afhængighed: Module federation er primært en Webpack-funktion, hvilket betyder, at du skal bruge Webpack som dit build-værktøj.
• Konfigurationskompleksitet: Konfiguration af module federation kan være kompleks, især for store applikationer med mange mikro-frontends.
• Versionsstyring: Administration af versioner af delte afhængigheder og eksponerede moduler kan være udfordrende. Omhyggelig planlægning og koordinering er nødvendig for at undgå konflikter og sikre kompatibilitet.
• Runtime Fejl: Problemer med remote moduler kan føre til runtime fejl i host-applikationen. Korrekt fejlhåndtering og overvågning er afgørende.
• Sikkerhedsmæssige Overvejelser: Eksponering af moduler til andre applikationer introducerer sikkerhedsmæssige overvejelser. Du skal nøje overveje, hvilke moduler der skal eksponeres, og hvordan du beskytter dem mod uautoriseret adgang.

Mikro-Frontends Arkitekturer: Forskellige Tilgange

Der er flere forskellige tilgange til implementering af mikro-frontend arkitekturer, hver med sine egne fordele og ulemper. Her er nogle af de mest almindelige tilgange:

• Build-time Integration: Mikro-frontends bygges og integreres i en enkelt applikation under build-tiden. Denne tilgang er enkel at implementere, men mangler fleksibiliteten fra andre tilgange.
• Run-time Integration via Iframes: Mikro-frontends indlæses i iframes under kørsel. Denne tilgang giver stærk isolation, men kan føre til performance problemer og vanskeligheder med kommunikation mellem mikro-frontends.
• Run-time Integration via Web Components: Mikro-frontends pakkes som webkomponenter og indlæses i hovedapplikationen under kørsel. Denne tilgang giver god isolation og genanvendelighed, men kan være mere kompleks at implementere.
• Run-time Integration via JavaScript: Mikro-frontends indlæses som JavaScript-moduler under kørsel. Denne tilgang giver den største fleksibilitet og performance, men kræver omhyggelig planlægning og koordinering. Module federation falder ind under denne kategori.
• Edge Side Includes (ESI): En server-side tilgang, hvor fragmenter af HTML samles i kanten af en CDN.

Implementeringsstrategier for Mikro-Frontends med Module Federation

Implementering af mikro-frontends med module federation kræver omhyggelig planlægning og udførelse. Her er nogle vigtige strategier at overveje:

1. Definer Klare Grænser: Definer klart grænserne mellem mikro-frontends. Hver mikro-frontend skal være ansvarlig for et specifikt domæne eller funktion.
2. Etabler et Delt Komponentbibliotek: Opret et delt komponentbibliotek, der kan bruges af alle mikro-frontends. Dette fremmer konsistens og reducerer kode-duplikering. Komponentbiblioteket kan i sig selv være et federated modul.
3. Implementer et Centraliseret Routing System: Implementer et centraliseret routing system, der håndterer navigation mellem mikro-frontends. Dette sikrer en problemfri brugeroplevelse.
4. Vælg en State Management Strategi: Vælg en state management strategi, der fungerer godt for din applikation. Muligheder omfatter delte biblioteker, event buses eller centraliserede state management løsninger som Redux eller Vuex.
5. Implementer en Robust Build- og Implementeringspipeline: Implementer en robust build- og implementeringspipeline, der automatiserer processen med at bygge, teste og implementere mikro-frontends.
6. Etabler Klare Kommunikationskanaler: Etabler klare kommunikationskanaler mellem teams, der arbejder på forskellige mikro-frontends. Dette sikrer, at alle er på samme side, og at problemer løses hurtigt.
7. Overvåg og Mål Performance: Overvåg og mål performance af din mikro-frontend arkitektur. Dette giver dig mulighed for at identificere og adressere performance flaskehalse.

Eksempel: Implementering af en Simpel Mikro-Frontend med Module Federation (React)

Lad os illustrere et simpelt eksempel ved hjælp af React og Webpack module federation. Vi vil have to applikationer: en Host-applikation og en Remote-applikation.

Remote Applikation (RemoteApp) - Eksponerer en Komponent

1. Installer Afhængigheder:

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

              
                Copy
              
            
          

2. Opret en Simpel Komponent (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. Opret index.js:

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

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

              
                Copy
              
            
          

4. Opret 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. Opret index.html:

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

              
                Copy
              
            
          

6. Tilføj Babel konfiguration (.babelrc eller babel.config.js):

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

              
                Copy
              
            
          

7. Kør Remote App:

            npx webpack serve
            

              
                Copy
              
            
          

Host Applikation (HostApp) - Forbruger Remote Komponenten

1. Installer Afhængigheder:

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

              
                Copy
              
            
          

2. Opret en Simpel Komponent (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. Opret index.js:

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

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

              
                Copy
              
            
          

4. Opret 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. Opret index.html:

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

              
                Copy
              
            
          

6. Tilføj Babel konfiguration (.babelrc eller babel.config.js):

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

              
                Copy
              
            
          

7. Kør Host App:

            npx webpack serve
            

              
                Copy
              
            
          

Dette eksempel viser, hvordan Host App kan forbruge RemoteComponent fra Remote App under kørsel. Vigtige aspekter omfatter definition af remote entry point i Host's webpack-konfiguration og brug af React.lazy og Suspense til at indlæse den remote komponent asynkront.

Hvornår skal man Vælge Mikro-Frontends og Module Federation

Mikro-frontends og module federation er ikke en one-size-fits-all løsning. De er bedst egnet til store, komplekse applikationer med flere teams, der arbejder parallelt. Her er nogle scenarier, hvor mikro-frontends og module federation kan være gavnlige:

• Store Teams: Når flere teams arbejder på den samme applikation, kan mikro-frontends hjælpe med at isolere kode og reducere konflikter.
• Legacy Applikationer: Mikro-frontends kan bruges til gradvist at migrere en legacy applikation til en moderne arkitektur.
• Uafhængige Implementeringer: Når du har brug for at implementere opdateringer ofte uden at påvirke andre dele af applikationen, kan mikro-frontends give den nødvendige isolation.
• Teknologisk Mangfoldighed: Når du vil bruge forskellige teknologier til forskellige dele af applikationen, kan mikro-frontends give dig mulighed for at gøre det.
• Skalerbarhedskrav: Når du har brug for at skalere forskellige dele af applikationen uafhængigt, kan mikro-frontends give den nødvendige fleksibilitet.

Mikro-frontends og module federation er dog ikke altid det bedste valg. For små, simple applikationer er den ekstra kompleksitet muligvis ikke værd at fordelene. I sådanne tilfælde kan en monolitisk arkitektur være mere passende.

Alternative Tilgange til Mikro-Frontends

Mens module federation er et kraftfuldt værktøj til at bygge mikro-frontends, er det ikke den eneste tilgang. Her er nogle alternative strategier:

• Iframes: En simpel, men ofte mindre performant tilgang, der giver stærk isolation, men med udfordringer inden for kommunikation og styling.
• Web Components: Standardbaseret tilgang til oprettelse af genanvendelige UI-elementer. Kan bruges til at bygge mikro-frontends, der er framework-agnostiske.
• Single-SPA: Et framework til orkestrering af flere JavaScript-applikationer på en enkelt side.
• Server-Side Includes (SSI) / Edge-Side Includes (ESI): Server-side teknikker til sammensætning af fragmenter af HTML.

Best Practices for Mikro-Frontend Arkitektur

Implementering af en mikro-frontend arkitektur effektivt kræver overholdelse af best practices:

• Single Responsibility Principle: Hver mikro-frontend skal have et klart og veldefineret ansvar.
• Uafhængig Implementerbarhed: Hver mikro-frontend skal være uafhængigt implementerbar.
• Teknologisk Agnosticisme (hvor det er muligt): Stræb efter teknologisk agnosticisme for at give teams mulighed for at vælge de bedste værktøjer til jobbet.
• Kontraktbaseret Kommunikation: Definer klare kontrakter for kommunikation mellem mikro-frontends.
• Automatiseret Testning: Implementer omfattende automatiseret testning for at sikre kvaliteten af hver mikro-frontend og det samlede system.
• Centraliseret Logging og Overvågning: Implementer centraliseret logging og overvågning for at spore performance og sundhed af mikro-frontend arkitekturen.

Konklusion

Mikro-frontends og module federation tilbyder en kraftfuld tilgang til at bygge skalerbare, vedligeholdelige og fleksible frontend-applikationer. Ved at opdele store applikationer i mindre, uafhængige enheder kan teams arbejde mere effektivt, frigive opdateringer hyppigere og innovere hurtigere. Selvom der er udfordringer forbundet med implementering af en mikro-frontend arkitektur, opvejer fordelene ofte omkostningerne, især for store, komplekse applikationer. Module federation giver en særlig elegant og effektiv løsning til deling af kode og komponenter mellem mikro-frontends. Ved omhyggeligt at planlægge og udføre din mikro-frontend strategi kan du oprette en frontend arkitektur, der er velegnet til behovene i din organisation og dine brugere.

Efterhånden som webudviklingslandskabet fortsætter med at udvikle sig, vil mikro-frontends og module federation sandsynligvis blive stadig vigtigere arkitektoniske mønstre. Ved at forstå koncepterne, fordelene og udfordringerne ved disse tilgange kan du positionere dig til at bygge den næste generation af webapplikationer.