Kommunikation zwischen Frontend Micro-Frontends: Event Bus und Message Passing

In der modernen Webentwicklung hat sich die Micro-Frontend-Architektur als eine leistungsstarke Lösung für den Aufbau skalierbarer und wartbarer Anwendungen etabliert. Indem ein großer Frontend-Monolith in kleinere, unabhängige Einheiten zerlegt wird, können Teams autonom arbeiten, unabhängig voneinander bereitstellen und unterschiedliche Technologien für jedes Micro-Frontend einsetzen. Diese verteilte Natur bringt jedoch eine neue Herausforderung mit sich: Wie kann die Kommunikation zwischen diesen unabhängigen Komponenten erleichtert werden? Hier kommen Techniken wie Event Bus und Message Passing ins Spiel.

Was sind Micro-Frontends?

Bevor wir uns mit Kommunikationsstrategien befassen, wollen wir definieren, was Micro-Frontends sind. Micro-Frontends sind im Wesentlichen unabhängig bereitstellbare und wartbare Frontend-Anwendungen, die oft von verschiedenen Teams erstellt werden. Sie können unterschiedliche Technologien (z. B. React, Angular, Vue.js) verwenden und werden zur Laufzeit, zur Build-Zeit oder sogar zur Benutzerinteraktionszeit zusammengesetzt.

Wichtige Merkmale von Micro-Frontends sind:

• Unabhängige Bereitstellbarkeit: Jedes Micro-Frontend kann bereitgestellt werden, ohne andere Teile der Anwendung zu beeinträchtigen.
• Technologieunabhängig: Verschiedene Micro-Frontends können mit unterschiedlichen Technologien erstellt werden.
• Autonome Teams: Verschiedene Teams können unterschiedliche Micro-Frontends besitzen und entwickeln.
• Code-Isolierung: Änderungen in einem Micro-Frontend sollten andere Micro-Frontends nicht beeinträchtigen.

Die Notwendigkeit der Kommunikation zwischen Micro-Frontends

Obwohl Unabhängigkeit ein entscheidender Vorteil von Micro-Frontends ist, müssen sie oft miteinander kommunizieren. Diese Kommunikation kann aus verschiedenen Gründen erforderlich sein, wie zum Beispiel:

• Datenaustausch: Übermittlung von Daten zwischen Micro-Frontends (z. B. Benutzerprofilinformationen, Produktdetails).
• Auslösen von Aktionen: Ein Micro-Frontend muss möglicherweise eine Aktion in einem anderen auslösen (z. B. einen Warenkorb aktualisieren, eine Benachrichtigung anzeigen).
• Zustandssynchronisierung: Aufrechterhaltung eines konsistenten Zustands über mehrere Micro-Frontends hinweg (z. B. Authentifizierungsstatus, Benutzereinstellungen).
• Navigation und Routing: Koordination der Navigation zwischen verschiedenen Bereichen der Anwendung, die möglicherweise von unterschiedlichen Micro-Frontends gehandhabt werden.

Ohne eine gut definierte Kommunikationsstrategie können Micro-Frontends zu isolierten Silos werden, was die Benutzererfahrung beeinträchtigt und die Verwaltung der Gesamtanwendung erschwert. Daher ist es entscheidend, zuverlässige und effiziente Mechanismen für die Kommunikation zwischen den Micro-Frontends zu etablieren.

Kommunikationsstrategien: Event Bus und Message Passing

In einer Micro-Frontend-Architektur können verschiedene Kommunikationsmuster verwendet werden. Dieser Beitrag konzentriert sich auf zwei weit verbreitete Ansätze: Event Bus und Message Passing.

1. Event Bus

Das Event-Bus-Muster ist ein Publish-Subscribe-Mechanismus, der es Micro-Frontends ermöglicht, ohne direkte Abhängigkeiten voneinander zu kommunizieren. Bei diesem Muster veröffentlichen Micro-Frontends Ereignisse (Events) in einem zentralen Event Bus, und andere Micro-Frontends abonnieren bestimmte Ereignisse. Wenn ein Ereignis veröffentlicht wird, erhalten alle Abonnenten eine Benachrichtigung.

So funktioniert es:

1. Ereignisdefinition: Definieren Sie eine Reihe von Ereignissen, die Micro-Frontends veröffentlichen und abonnieren können. Diese Ereignisse sollten gut definierte Datenstrukturen (Payloads) haben.
2. Event-Bus-Implementierung: Implementieren Sie einen zentralen Event Bus. Dies kann ein einfaches JavaScript-Objekt oder eine anspruchsvollere Bibliothek wie Mitt, rfdc oder eine benutzerdefinierte Implementierung sein.
3. Veröffentlichen von Ereignissen: Micro-Frontends veröffentlichen Ereignisse im Event Bus, wenn bestimmte Aktionen auftreten.
4. Abonnieren von Ereignissen: Micro-Frontends abonnieren die Ereignisse, an denen sie interessiert sind. Wenn ein Ereignis veröffentlicht wird, benachrichtigt der Event Bus die Abonnenten, und diese können das Ereignis entsprechend behandeln.

Beispiel (mit Mitt):

            
// Einen Event Bus erstellen
import mitt from 'mitt';
const emitter = mitt();

// Micro-Frontend A (Publisher)
function publishProductAdded(product) {
  emitter.emit('product:added', product);
}

// Micro-Frontend B (Subscriber)
function handleProductAdded(product) {
  console.log('Produkt hinzugefügt:', product);
  // Warenkorb aktualisieren, Benachrichtigung anzeigen, usw.
}

emitter.on('product:added', handleProductAdded);

// Verwendung in Micro-Frontend A:
publishProductAdded({ id: 123, name: 'Beispielprodukt', price: 19.99 });

            

              
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Vorteile des Event Bus:

• Lose Kopplung: Micro-Frontends müssen nichts voneinander wissen. Sie interagieren nur mit dem Event Bus.
• Skalierbarkeit: Neue Micro-Frontends können leicht hinzugefügt werden, ohne bestehende zu beeinträchtigen.
• Flexibilität: Micro-Frontends können Ereignisse nach Bedarf dynamisch abonnieren und deabonnieren.

Nachteile des Event Bus:

• Potenzial für Ereigniskollisionen: Wenn Ereignisse nicht gut definiert sind, besteht das Risiko von Namenskollisionen. Die Implementierung einer klaren Namenskonvention und eines Ereignisschemas ist entscheidend.
• Komplexität beim Debugging: Die Verfolgung des Ereignisflusses kann insbesondere in großen Anwendungen eine Herausforderung sein. Erwägen Sie den Einsatz von Logging- oder Debugging-Tools zur Nachverfolgung von Ereignissen.
• Performance-Overhead: Übermäßiges Veröffentlichen von Ereignissen kann die Leistung beeinträchtigen. Optimieren Sie die Ereignisfrequenz und die Payload-Größe.
• Keine garantierte Zustellung: Ereignisse können verloren gehen, wenn die Abonnenten zum Zeitpunkt der Veröffentlichung nicht zuhören.

2. Message Passing

Message Passing beinhaltet die direkte Kommunikation zwischen Micro-Frontends unter Verwendung von Techniken wie `window.postMessage`. Dies ermöglicht es einem Micro-Frontend, eine Nachricht an ein anderes zu senden, das auf einen bestimmten Ursprung (Domain oder Subdomain) abzielt.

So funktioniert es:

1. Nachrichtendefinition: Definieren Sie die Struktur der Nachrichten, die Micro-Frontends austauschen werden. Jede Nachricht sollte eine `type`-Eigenschaft zur Identifizierung des Zwecks der Nachricht und eine `payload`-Eigenschaft mit den Daten haben.
2. Senden von Nachrichten: Ein Micro-Frontend sendet eine Nachricht an ein anderes mit `window.postMessage`. Die Nachricht enthält den Nachrichtentyp, die Payload und den Zielursprung.
3. Empfangen von Nachrichten: Das empfangende Micro-Frontend lauscht auf `message`-Ereignisse am `window`-Objekt. Wenn eine Nachricht empfangen wird, prüft es den Ursprung und den Nachrichtentyp, um zu bestimmen, wie es damit umgehen soll.

Beispiel:

            
// Micro-Frontend A (Sender)
function sendMessageToB(message) {
  const targetOrigin = 'https://microfrontend-b.example.com';
  window.postMessage(message, targetOrigin);
}

// Beispielnachricht:
const message = {
  type: 'user:updated',
  payload: { id: 1, name: 'John Doe' },
};

// Die Nachricht senden
sendMessageToB(message);

// Micro-Frontend B (Empfänger)
window.addEventListener('message', (event) => {
  // Den Ursprung validieren, um Sicherheitslücken zu vermeiden
  if (event.origin !== 'https://microfrontend-a.example.com') {
    return;
  }

  const message = event.data;

  if (message.type === 'user:updated') {
    console.log('Benutzer aktualisiert:', message.payload);
    // Benutzerprofil aktualisieren, Benachrichtigung anzeigen, usw.
  }
});

            

              
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Vorteile von Message Passing:

• Direkte Kommunikation: Bietet einen direkten Kanal zwischen Micro-Frontends, was für bestimmte Anwendungsfälle effizienter sein kann.
• Gezielte Nachrichten: Nachrichten werden an einen bestimmten Ursprung gesendet, was das Risiko unbeabsichtigter Empfänger verringert.
• Einfache Implementierung: Relativ einfach mit integrierten Browser-APIs zu implementieren.

Nachteile von Message Passing:

• Enge Kopplung: Micro-Frontends müssen den Ursprung des anderen Micro-Frontends kennen, mit dem sie kommunizieren.
• Sicherheitsüberlegungen: Es ist entscheidend, den Ursprung eingehender Nachrichten zu validieren, um Cross-Site-Scripting (XSS)-Schwachstellen zu vermeiden.
• Komplexität in komplexen Szenarien: Die Verwaltung mehrerer Nachrichtenkanäle kann mit zunehmender Anzahl von Micro-Frontends komplex werden.
• Fehlerbehandlung: Es kann schwieriger sein, Fehler zu behandeln und eine zuverlässige Nachrichtenzustellung im Vergleich zu robusteren Nachrichtensystemen sicherzustellen.

Die richtige Kommunikationsstrategie wählen

Die Wahl zwischen Event Bus und Message Passing hängt von den spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung ab. Hier ist ein Vergleich, der Ihnen bei der Entscheidung helfen soll:

Berücksichtigen Sie diese Faktoren bei Ihrer Entscheidung:

• Grad der Kopplung: Wenn Sie lose gekoppelte Micro-Frontends benötigen, ist der Event Bus die bessere Wahl. Wenn Sie eine direkte Kommunikation zwischen bestimmten Micro-Frontends benötigen, könnte Message Passing besser geeignet sein.
• Skalierbarkeitsanforderungen: Wenn Sie eine große Anzahl von Micro-Frontends erwarten, ist der Event Bus im Allgemeinen skalierbarer.
• Sicherheitsüberlegungen: Beide Ansätze erfordern sorgfältige Sicherheitsüberlegungen. Stellen Sie eine korrekte Ereignisdefinition und Ursprungsvalidierung sicher, um Schwachstellen zu vermeiden.
• Komplexitätstoleranz: Berücksichtigen Sie die Komplexität der Implementierung und Wartung jedes Ansatzes. Beginnen Sie mit der einfachsten Lösung, die Ihre Anforderungen erfüllt.

Best Practices für die Kommunikation zwischen Micro-Frontends

Unabhängig von der gewählten Kommunikationsstrategie helfen Ihnen die folgenden Best Practices dabei, eine robuste und wartbare Micro-Frontend-Architektur sicherzustellen:

• Definieren Sie ein klares Kommunikationsprotokoll: Etablieren Sie ein klares und gut dokumentiertes Kommunikationsprotokoll, das die Struktur von Ereignissen oder Nachrichten definiert. Dies trägt zur Gewährleistung der Konsistenz bei und beugt Fehlern vor.
• Verwenden Sie Versionierung: Versionieren Sie Ihre Ereignisse oder Nachrichten, um die Kompatibilität bei der Weiterentwicklung Ihrer Micro-Frontends sicherzustellen. Dies ermöglicht es Ihnen, Änderungen einzuführen, ohne bestehende Integrationen zu beeinträchtigen.
• Implementieren Sie eine Fehlerbehandlung: Implementieren Sie robuste Fehlerbehandlungsmechanismen, um Kommunikationsfehler ordnungsgemäß zu behandeln. Dazu gehören das Protokollieren von Fehlern, das Wiederholen fehlgeschlagener Versuche und das Geben von Feedback an den Benutzer.
• Überwachen Sie die Kommunikation: Überwachen Sie die Kommunikation zwischen den Micro-Frontends, um Leistungsengpässe und potenzielle Probleme zu identifizieren. Verwenden Sie Protokollierung und Metriken, um die Häufigkeit, Latenz und Fehlerraten von Ereignissen oder Nachrichten zu verfolgen.
• Priorisieren Sie die Sicherheit: Priorisieren Sie bei der Implementierung der Micro-Frontend-Kommunikation immer die Sicherheit. Validieren Sie den Ursprung eingehender Nachrichten, bereinigen Sie Daten und verwenden Sie sichere Kommunikationskanäle (z. B. HTTPS).
• Dokumentieren Sie alles: Dokumentieren Sie Ihre Micro-Frontend-Architektur gründlich, einschließlich der Kommunikationsprotokolle, Ereignisschemata und Nachrichtenformate. Dies hilft sicherzustellen, dass Ihr Team das System im Laufe der Zeit verstehen und warten kann.

Alternative Kommunikationsstrategien

Obwohl Event Bus und Message Passing üblich sind, gibt es hier weitere Ansätze für die Kommunikation zwischen Micro-Frontends:

• Gemeinsames Zustandsmanagement (z. B. Redux, Vuex): Ein zentraler Store, auf den alle Micro-Frontends zugreifen können. Dies erfordert eine sorgfältige Verwaltung, um Konflikte zu vermeiden.
• Web Components: Verwendung von benutzerdefinierten HTML-Elementen, um Micro-Frontends zu kapseln und klare Schnittstellen zu definieren.
• Backend for Frontend (BFF): Jedes Micro-Frontend kommuniziert mit seinem eigenen dedizierten Backend-Service, der dann die Kommunikation koordiniert.
• Benutzerdefinierte Ereignisse: Auslösen von und Lauschen auf benutzerdefinierte Ereignisse im DOM.

Fazit

Effektive Kommunikation ist für eine erfolgreiche Micro-Frontend-Architektur unerlässlich. Indem Sie die Stärken und Schwächen verschiedener Kommunikationsstrategien wie Event Bus und Message Passing verstehen, können Sie den richtigen Ansatz für Ihre spezifischen Bedürfnisse wählen. Denken Sie daran, Best Practices für Sicherheit, Fehlerbehandlung und Dokumentation zu befolgen, um ein robustes und wartbares System zu gewährleisten. Da sich die Micro-Frontend-Landschaft weiterentwickelt, wird die Erforschung alternativer Kommunikationsmuster und das Bleiben auf dem Laufenden mit den neuesten Trends entscheidend für den Aufbau skalierbarer und anpassungsfähiger Webanwendungen sein. Berücksichtigen Sie bei der Gestaltung von Kommunikationsmustern globale Zielgruppen und unterschiedliche Netzwerkbedingungen und entscheiden Sie sich für Ansätze, die die Datenübertragung minimieren und die Ausfallsicherheit maximieren. Implementieren Sie Überwachung und Alarmierung, um Kommunikationsprobleme, die die Benutzererfahrung beeinträchtigen könnten, proaktiv zu identifizieren und zu beheben, insbesondere in Regionen mit weniger zuverlässiger Infrastruktur.