Frontend Nx Workspace: Monorepo-Entwicklung für skalierbare Anwendungen

In der heutigen schnelllebigen Softwareentwicklungslandschaft kann der Aufbau und die Wartung umfangreicher Frontend-Anwendungen eine Herausforderung darstellen. Die Verwaltung von Abhängigkeiten, die Sicherstellung der Code-Konsistenz und die Optimierung der Build-Zeiten werden mit zunehmender Projektgröße immer komplexer. Monorepos bieten eine leistungsstarke Lösung, indem sie mehrere Projekte und Bibliotheken in einem einzigen Repository zusammenfassen. Nx, ein intelligentes, erweiterbares Build-System, verbessert die Monorepo-Entwicklung mit fortschrittlichen Tools und Funktionen.

Dieser umfassende Leitfaden untersucht die Vorteile der Verwendung eines Nx-Workspace für die Frontend-Monorepo-Entwicklung und behandelt Schlüsselkonzepte, praktische Beispiele und Best Practices.

Was ist ein Monorepo?

Ein Monorepo ist eine Softwareentwicklungsstrategie, bei der alle Projekte und ihre Abhängigkeiten in einem einzigen Repository gespeichert werden. Dieser Ansatz steht im Gegensatz zum traditionellen Multi-Repo-Ansatz, bei dem jedes Projekt sein eigenes Repository hat.

Hauptmerkmale eines Monorepo:

• Single Source of Truth: Der gesamte Code befindet sich an einem Ort.
• Code Sharing und Wiederverwendung: Einfachere gemeinsame Nutzung und Wiederverwendung von Code über Projekte hinweg.
• Vereinfachte Abhängigkeitsverwaltung: Die Verwaltung von Abhängigkeiten über Projekte hinweg wird einfacher.
• Atomare Änderungen: Änderungen können sich über mehrere Projekte erstrecken, wodurch die Konsistenz gewährleistet wird.
• Verbesserte Zusammenarbeit: Einfachere Zusammenarbeit von Teams an verwandten Projekten.

Warum ein Monorepo für die Frontend-Entwicklung verwenden?

Monorepos bieten erhebliche Vorteile für die Frontend-Entwicklung, insbesondere bei großen und komplexen Projekten.

• Verbessertes Code Sharing: Frontend-Projekte teilen oft gängige UI-Komponenten, Utility-Funktionen und Designsysteme. Ein Monorepo erleichtert die gemeinsame Nutzung von Code, reduziert Duplizierungen und fördert die Konsistenz. Beispielsweise kann eine Designsystembibliothek problemlos in mehreren React-Anwendungen innerhalb desselben Workspace gemeinsam genutzt werden.
• Optimierte Abhängigkeitsverwaltung: Die Verwaltung von Abhängigkeiten über mehrere Frontend-Projekte hinweg kann eine Herausforderung darstellen, insbesondere im sich ständig weiterentwickelnden JavaScript-Ökosystem. Ein Monorepo vereinfacht die Abhängigkeitsverwaltung, indem es Abhängigkeiten zentralisiert und Tools zur Verwaltung von Versionen und Upgrades bereitstellt.
• Verbesserte Build-Performance: Nx bietet fortschrittliches Build-Caching und Abhängigkeitsanalyse, was schnellere und effizientere Builds ermöglicht. Durch die Analyse des Abhängigkeitsgraphen kann Nx nur die von einer Änderung betroffenen Projekte neu erstellen, wodurch die Build-Zeiten erheblich reduziert werden. Dies ist entscheidend für große Frontend-Anwendungen mit zahlreichen Komponenten und Modulen.
• Vereinfachtes Refactoring: Das Refactoring von Code über mehrere Projekte hinweg ist in einem Monorepo einfacher. Änderungen können atomar vorgenommen werden, wodurch die Konsistenz gewährleistet und das Risiko der Einführung von Fehlern verringert wird. Beispielsweise kann das Umbenennen einer in mehreren Anwendungen verwendeten Komponente in einem einzigen Commit erfolgen.
• Bessere Zusammenarbeit: Ein Monorepo fördert eine bessere Zusammenarbeit zwischen Frontend-Entwicklern, indem es eine gemeinsame Codebasis und eine gemeinsame Entwicklungsumgebung bietet. Teams können problemlos zu verschiedenen Projekten beitragen und Wissen und Best Practices austauschen.

Einführung in Nx: Das intelligente, erweiterbare Build-System

Nx ist ein leistungsstarkes Build-System, das die Monorepo-Entwicklung mit fortschrittlichen Tools und Funktionen verbessert. Es bietet eine standardisierte Entwicklungsumgebung, verbessert die Build-Performance und vereinfacht die Abhängigkeitsverwaltung.

Hauptmerkmale von Nx:

• Smart Build System: Nx analysiert den Abhängigkeitsgraphen Ihrer Projekte und erstellt nur die betroffenen Projekte neu, wodurch die Build-Zeiten erheblich reduziert werden.
• Code-Generierung: Nx bietet Code-Generierungstools zum Erstellen neuer Projekte, Komponenten und Module, wodurch die Entwicklung beschleunigt und die Konsistenz gewährleistet wird.
• Integrierte Tools: Nx integriert sich in gängige Frontend-Frameworks wie React, Angular und Vue.js und bietet eine nahtlose Entwicklungsumgebung.
• Plugin-Ökosystem: Nx verfügt über ein umfangreiches Plugin-Ökosystem, das seine Funktionalität mit zusätzlichen Tools und Integrationen erweitert.
• Inkrementelle Builds: Das inkrementelle Build-System von Nx erstellt nur das neu, was sich geändert hat, wodurch die Feedbackschleife der Entwicklung drastisch beschleunigt wird.
• Computation Caching: Nx speichert die Ergebnisse teurer Berechnungen wie Builds und Tests zwischen, wodurch die Leistung weiter verbessert wird.
• Verteilte Aufgabenausführung: Für sehr große Monorepos kann Nx Aufgaben auf mehrere Maschinen verteilen, um Builds und Tests zu parallelisieren.

Einrichten eines Nx-Workspace für die Frontend-Entwicklung

Das Einrichten eines Nx-Workspace ist unkompliziert. Sie können die Nx-CLI verwenden, um einen neuen Workspace zu erstellen und Projekte und Bibliotheken hinzuzufügen.

Voraussetzungen:

• Node.js (Version 16 oder höher)
• npm oder yarn

Schritte:

1. Installieren Sie die Nx-CLI:

               npm install -g create-nx-workspace
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

2. Erstellen Sie einen neuen Nx-Workspace:

               npx create-nx-workspace my-frontend-workspace
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

   Sie werden aufgefordert, ein Preset auszuwählen. Wählen Sie ein Preset, das Ihrem bevorzugten Frontend-Framework entspricht (z. B. React, Angular, Vue.js).

3. Fügen Sie eine neue Anwendung hinzu:

               nx generate @nx/react:application my-app
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

   Dieser Befehl erstellt eine neue React-Anwendung mit dem Namen "my-app" innerhalb des Workspace.

4. Fügen Sie eine neue Bibliothek hinzu:

               nx generate @nx/react:library my-library
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

   Dieser Befehl erstellt eine neue React-Bibliothek mit dem Namen "my-library" innerhalb des Workspace. Bibliotheken werden verwendet, um Code über Anwendungen hinweg gemeinsam zu nutzen.

Organisieren Ihres Nx-Workspace

Ein gut organisierter Nx-Workspace ist entscheidend für Wartbarkeit und Skalierbarkeit. Beachten Sie die folgenden Richtlinien bei der Strukturierung Ihres Workspace:

• Anwendungen: Anwendungen sind die Einstiegspunkte Ihrer Frontend-Projekte. Sie stellen die benutzerorientierten Schnittstellen dar. Beispiele hierfür sind eine Webanwendung, eine mobile Anwendung oder eine Desktop-Anwendung.
• Bibliotheken: Bibliotheken enthalten wiederverwendbaren Code, der über mehrere Anwendungen hinweg gemeinsam genutzt werden kann. Sie sind basierend auf ihrer Funktionalität in verschiedene Typen unterteilt.
• Feature-Bibliotheken: Feature-Bibliotheken enthalten die Geschäftslogik und UI-Komponenten für ein bestimmtes Feature. Sie sind von Core- und UI-Bibliotheken abhängig.
• UI-Bibliotheken: UI-Bibliotheken enthalten wiederverwendbare UI-Komponenten, die über mehrere Features und Anwendungen hinweg verwendet werden können.
• Core-Bibliotheken: Core-Bibliotheken enthalten Utility-Funktionen, Datenmodelle und anderen gemeinsamen Code, der im gesamten Workspace verwendet wird.
• Shared Libraries: Shared Libraries enthalten Framework-agnostischen Code, der von mehreren Anwendungen und Bibliotheken unabhängig vom Frontend-Framework (React, Angular, Vue.js) verwendet werden kann. Dies fördert die Wiederverwendung von Code und reduziert Duplizierungen.

Beispiel für eine Verzeichnisstruktur:

my-frontend-workspace/
├── apps/
│   ├── my-app/
│   │   ├── src/
│   │   │   ├── app/
│   │   │   │   ├── app.tsx
│   │   │   │   └── app.module.css
│   │   │   └── main.tsx
│   │   └── project.json
│   └── my-other-app/
│       └── ...
├── libs/
│   ├── feature-my-feature/
│   │   ├── src/
│   │   │   └── lib/
│   │   │       └── feature-my-feature.tsx
│   │   └── project.json
│   ├── ui/
│   │   ├── src/
│   │   │   └── lib/
│   │   │       └── button/
│   │   │           └── button.tsx
│   │   └── project.json
│   ├── core/
│   │   ├── src/
│   │   │   └── lib/
│   │   │       └── api.ts
│   │   └── project.json
│   └── shared/
│       ├── src/
│       │   └── lib/
│       │       └── date-formatter.ts
│       └── project.json
├── tools/
│   └── generators/
├── nx.json
├── package.json
└── tsconfig.base.json

Code Sharing und Wiederverwendung mit Nx-Bibliotheken

Nx-Bibliotheken sind der Schlüssel zum Code Sharing und zur Wiederverwendung in einem Monorepo. Indem Sie Ihren Code in klar definierten Bibliotheken organisieren, können Sie Komponenten, Services und Utilities problemlos über mehrere Anwendungen hinweg gemeinsam nutzen.

Beispiel: Gemeinsame Nutzung einer UI-Komponente

Angenommen, Sie haben eine Schaltflächenkomponente, die Sie über mehrere React-Anwendungen hinweg gemeinsam nutzen möchten. Sie können eine UI-Bibliothek mit dem Namen "ui" erstellen und die Schaltflächenkomponente in dieser Bibliothek platzieren.

1. Erstellen Sie eine UI-Bibliothek:

               nx generate @nx/react:library ui
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

2. Erstellen Sie eine Schaltflächenkomponente:

               nx generate @nx/react:component button --project=ui
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

3. Implementieren Sie die Schaltflächenkomponente:

               // libs/ui/src/lib/button/button.tsx
   import styles from './button.module.css';
   
   interface ButtonProps {
    text: string;
    onClick: () => void;
   }
   
   export function Button({ text, onClick }: ButtonProps) {
    return (
    
    {text}
    
    );
   }
   
   export default Button;
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

4. Exportieren Sie die Schaltflächenkomponente aus der Bibliothek:

               // libs/ui/src/index.ts
   export * from './lib/button/button';
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

5. Verwenden Sie die Schaltflächenkomponente in einer Anwendung:

               // apps/my-app/src/app/app.tsx
   import { Button } from '@my-frontend-workspace/ui';
   
   function App() {
    return (
    
   
    
   Welcome to My App
     alert('Clicked!')} />
    
    );
   }
   
   export default App;
               
   
                 
                   Copy
                 
               
             

Durch die Verwendung von Bibliotheken können Sie sicherstellen, dass Ihre UI-Komponenten über alle Anwendungen hinweg konsistent sind. Wenn Sie die Schaltflächenkomponente in der UI-Bibliothek aktualisieren, werden alle Anwendungen, die die Komponente verwenden, automatisch aktualisiert.

Abhängigkeitsverwaltung in Nx Workspaces

Nx bietet leistungsstarke Tools zur Verwaltung von Abhängigkeiten zwischen Projekten und Bibliotheken. Sie können Abhängigkeiten explizit in der Datei `project.json` jedes Projekts oder jeder Bibliothek definieren.

Beispiel: Deklarieren einer Abhängigkeit

Angenommen, Ihre Anwendung "my-app" ist von der Bibliothek "core" abhängig. Sie können diese Abhängigkeit in der Datei `project.json` von "my-app" deklarieren.

            // apps/my-app/project.json
{
 "name": "my-app",
 "projectType": "application",
 ...
 "implicitDependencies": ["core"]
}
            

              
                Copy
              
            
          

Durch das explizite Deklarieren von Abhängigkeiten kann Nx den Abhängigkeitsgraphen Ihres Workspace analysieren und nur die betroffenen Projekte neu erstellen, wenn sich eine Abhängigkeit ändert. Dies verbessert die Build-Performance erheblich.

Build-Performance-Optimierung mit Nx

Das intelligente Build-System und die Computation-Caching-Funktionen von Nx verbessern die Build-Performance erheblich. Hier sind einige Tipps zur Optimierung der Build-Performance in Ihrem Nx-Workspace:

• Analysieren Sie den Abhängigkeitsgraphen: Verwenden Sie den Befehl `nx graph`, um den Abhängigkeitsgraphen Ihres Workspace zu visualisieren. Identifizieren Sie potenzielle Engpässe und optimieren Sie Ihre Projektstruktur, um Abhängigkeiten zu reduzieren.
• Verwenden Sie Computation Caching: Nx speichert die Ergebnisse teurer Berechnungen wie Builds und Tests zwischen. Stellen Sie sicher, dass Computation Caching in Ihrer Datei `nx.json` aktiviert ist.
• Führen Sie Aufgaben parallel aus: Nx kann Aufgaben parallel ausführen, um mehrere CPU-Kerne zu nutzen. Verwenden Sie das Flag `--parallel`, um Aufgaben parallel auszuführen.
• Verwenden Sie die verteilte Aufgabenausführung: Für sehr große Monorepos kann Nx Aufgaben auf mehrere Maschinen verteilen, um Builds und Tests zu parallelisieren.
• Optimieren Sie Ihren Code: Optimieren Sie Ihren Code, um die Build-Zeiten zu verkürzen. Entfernen Sie ungenutzten Code, optimieren Sie Bilder und verwenden Sie Code-Splitting, um die Größe Ihrer Bundles zu reduzieren.

Testen in Nx Workspaces

Nx bietet integrierte Testtools zum Ausführen von Unit-Tests, Integrationstests und End-to-End-Tests. Sie können den Befehl `nx test` verwenden, um Tests für alle Projekte im Workspace oder für ein bestimmtes Projekt auszuführen.

Beispiel: Ausführen von Tests

            nx test my-app
            

              
                Copy
              
            
          

Dieser Befehl führt alle Tests für die Anwendung "my-app" aus.

Nx unterstützt gängige Testframeworks wie Jest, Cypress und Playwright. Sie können Ihre Testumgebung in der Datei `project.json` jedes Projekts konfigurieren.

Kontinuierliche Integration und kontinuierliche Bereitstellung (CI/CD) mit Nx

Nx lässt sich nahtlos in gängige CI/CD-Systeme wie GitHub Actions, GitLab CI und Jenkins integrieren. Sie können die Befehlszeilenschnittstelle von Nx verwenden, um Builds, Tests und Bereitstellungen in Ihrer CI/CD-Pipeline zu automatisieren.

Beispiel: GitHub Actions-Workflow

Hier ist ein Beispiel für einen GitHub Actions-Workflow, der Ihren Nx-Workspace erstellt, testet und bereitstellt:

            # .github/workflows/ci.yml
name: CI

on:
 push:
 branches: [main]
 pull_request:
 branches: [main]

jobs:
 build:
 runs-on: ubuntu-latest

 steps:
 - uses: actions/checkout@v3
 with:
 fetch-depth: 0
 - uses: actions/setup-node@v3
 with:
 node-version: 16
 cache: 'npm'
 - run: npm ci
 - run: npx nx affected --target=lint --base=origin/main --head=HEAD
 - run: npx nx affected --target=test --base=origin/main --head=HEAD --watchAll=false
 - run: npx nx affected --target=build --base=origin/main --head=HEAD
            

              
                Copy
              
            
          

Dieser Workflow führt die folgenden Aufgaben aus:

• Linting: Führt Linters für betroffene Projekte aus.
• Testen: Führt Tests für betroffene Projekte aus.
• Erstellen: Erstellt betroffene Projekte.

Nx bietet den Befehl `affected`, mit dem Sie Aufgaben nur für die Projekte ausführen können, die von einer Änderung betroffen sind. Dies reduziert die Ausführungszeit Ihrer CI/CD-Pipeline erheblich.

Best Practices für die Frontend-Nx-Workspace-Entwicklung

Hier sind einige Best Practices für die Entwicklung von Frontend-Anwendungen mit Nx:

• Befolgen Sie einen konsistenten Programmierstil: Verwenden Sie einen Code-Formatter wie Prettier und einen Linter wie ESLint, um einen konsistenten Programmierstil in Ihrem gesamten Workspace zu erzwingen.
• Schreiben Sie Unit-Tests: Schreiben Sie Unit-Tests für alle Ihre Komponenten, Services und Utilities, um die Codequalität sicherzustellen und Regressionen zu verhindern.
• Verwenden Sie ein Designsystem: Verwenden Sie ein Designsystem, um die Konsistenz Ihrer UI-Komponenten sicherzustellen.
• Dokumentieren Sie Ihren Code: Dokumentieren Sie Ihren Code gründlich, um es anderen Entwicklern zu erleichtern, ihn zu verstehen und zu warten.
• Verwenden Sie die Versionskontrolle: Verwenden Sie Git für die Versionskontrolle und befolgen Sie eine konsistente Branching-Strategie.
• Automatisieren Sie Ihren Workflow: Automatisieren Sie Ihren Workflow mit CI/CD, um sicherzustellen, dass Ihr Code immer automatisch getestet und bereitgestellt wird.
• Halten Sie Abhängigkeiten auf dem neuesten Stand: Aktualisieren Sie Ihre Abhängigkeiten regelmäßig, um von den neuesten Funktionen und Sicherheitspatches zu profitieren.
• Überwachen Sie die Leistung: Überwachen Sie die Leistung Ihrer Anwendungen und identifizieren Sie potenzielle Engpässe.

Erweiterte Nx-Konzepte

Sobald Sie mit den Grundlagen von Nx vertraut sind, können Sie einige erweiterte Konzepte untersuchen, um Ihren Entwicklungs-Workflow weiter zu verbessern:

• Benutzerdefinierte Generatoren: Erstellen Sie benutzerdefinierte Generatoren, um die Erstellung neuer Projekte, Komponenten und Module zu automatisieren. Dies kann die Entwicklungszeit erheblich verkürzen und die Konsistenz gewährleisten.
• Nx-Plugins: Entwickeln Sie Nx-Plugins, um die Funktionalität von Nx mit benutzerdefinierten Tools und Integrationen zu erweitern.
• Module Federation: Verwenden Sie Module Federation, um unabhängige Teile Ihrer Anwendung separat zu erstellen und bereitzustellen. Dies ermöglicht schnellere Bereitstellungen und mehr Flexibilität.
• Nx Cloud: Integrieren Sie sich in Nx Cloud, um erweiterte Build-Einblicke, verteilte Aufgabenausführung und Remote-Caching zu erhalten.

Fazit

Nx Workspaces bieten eine leistungsstarke und effiziente Möglichkeit, Frontend-Monorepos zu verwalten. Durch die Nutzung der fortschrittlichen Tools und Funktionen von Nx können Sie die gemeinsame Nutzung von Code, die Build-Performance und die Zusammenarbeit von Entwicklern verbessern, was zu skalierbaren und wartbaren Frontend-Anwendungen führt. Die Nutzung von Nx kann Ihren Entwicklungsprozess rationalisieren und Ihrem Team erhebliche Produktivitätssteigerungen ermöglichen, insbesondere bei der Arbeit an komplexen und umfangreichen Projekten. Da sich die Frontend-Landschaft ständig weiterentwickelt, wird die Beherrschung der Monorepo-Entwicklung mit Nx zu einer immer wertvolleren Fähigkeit für Frontend-Ingenieure.

Dieser Leitfaden hat einen umfassenden Überblick über die Frontend-Nx-Workspace-Entwicklung gegeben. Indem Sie die Best Practices befolgen und die erweiterten Konzepte untersuchen, können Sie das volle Potenzial von Nx ausschöpfen und erstaunliche Frontend-Anwendungen erstellen.