بررسی عمیق میکروفرانتاندها با استفاده از Module Federation: معماری، مزایا، استراتژیهای پیادهسازی و بهترین روشها برای برنامههای وب مقیاسپذیر.
میکروفرانتاند فرانتاند: تسلط بر معماری Module Federation
در چشمانداز امروزی توسعه وب که به سرعت در حال تحول است، ساخت و نگهداری برنامههای فرانتاند در مقیاس بزرگ میتواند به طور فزایندهای پیچیده شود. معماریهای یکپارچه سنتی اغلب منجر به چالشهایی مانند حجیم شدن کد، زمان طولانی ساخت (build) و دشواری در استقرارهای مستقل میشوند. میکروفرانتاندها با تقسیم کردن فرانتاند به قطعات کوچکتر و قابل مدیریتتر، راهحلی ارائه میدهند. این مقاله به بررسی عمیق Module Federation، یک تکنیک قدرتمند برای پیادهسازی میکروفرانتاندها، میپردازد و مزایا، معماری و استراتژیهای عملی پیادهسازی آن را بررسی میکند.
میکروفرانتاندها چه هستند؟
میکروفرانتاندها یک سبک معماری هستند که در آن یک برنامه فرانتاند به واحدهای کوچکتر، مستقل و قابل استقرار تجزیه میشود. هر میکروفرانتاند معمولاً توسط یک تیم جداگانه مدیریت میشود که این امر امکان استقلال بیشتر و چرخههای توسعه سریعتر را فراهم میکند. این رویکرد مشابه معماری میکروسرویسها است که معمولاً در بکاند استفاده میشود.
ویژگیهای کلیدی میکروفرانتاندها عبارتند از:
- قابلیت استقرار مستقل: هر میکروفرانتاند میتواند به طور مستقل و بدون تأثیر بر سایر بخشهای برنامه مستقر شود.
- استقلال تیم: تیمهای مختلف میتوانند میکروفرانتاندهای متفاوتی را با استفاده از فناوریها و گردش کارهای دلخواه خود توسعه دهند و مدیریت کنند.
- تنوع فناوری: میکروفرانتاندها میتوانند با استفاده از فریمورکها و کتابخانههای مختلف ساخته شوند، که به تیمها اجازه میدهد بهترین ابزارها را برای کار خود انتخاب کنند.
- ایزولهسازی: میکروفرانتاندها باید از یکدیگر ایزوله باشند تا از خطاهای زنجیرهای جلوگیری کرده و پایداری را تضمین کنند.
چرا از میکروفرانتاندها استفاده کنیم؟
اتخاذ معماری میکروفرانتاند مزایای قابل توجهی را به ویژه برای برنامههای بزرگ و پیچیده ارائه میدهد:
- مقیاسپذیری بهبود یافته: تقسیم کردن فرانتاند به واحدهای کوچکتر، مقیاسپذیری برنامه را در صورت نیاز آسانتر میکند.
- چرخههای توسعه سریعتر: تیمهای مستقل میتوانند به صورت موازی کار کنند که منجر به توسعه و انتشار سریعتر میشود.
- افزایش استقلال تیم: تیمها کنترل بیشتری بر روی کد خود دارند و میتوانند به طور مستقل تصمیمگیری کنند.
- نگهداری آسانتر: پایگاهکدهای کوچکتر برای نگهداری و اشکالزدایی آسانتر هستند.
- عدم وابستگی به فناوری: تیمها میتوانند بهترین فناوریها را برای نیازهای خاص خود انتخاب کنند که امکان نوآوری و آزمایش را فراهم میکند.
- کاهش ریسک: استقرارها کوچکتر و مکررتر هستند که ریسک خرابیهای بزرگ را کاهش میدهد.
مقدمهای بر Module Federation
Module Federation یک ویژگی است که در Webpack 5 معرفی شده و به برنامههای جاوا اسکریپت اجازه میدهد تا به صورت پویا کد را از برنامههای دیگر در زمان اجرا بارگذاری کنند. این امکان ایجاد میکروفرانتاندهای واقعاً مستقل و قابل ترکیب را فراهم میکند. به جای ساخت همه چیز در یک بسته (bundle) واحد، Module Federation به برنامههای مختلف اجازه میدهد تا ماژولهای یکدیگر را به اشتراک بگذارند و مصرف کنند، گویی که وابستگیهای محلی هستند.
برخلاف رویکردهای سنتی به میکروفرانتاندها که به iframes یا web components متکی هستند، Module Federation یک تجربه یکپارچهتر و منسجمتر برای کاربر فراهم میکند. این روش از سربار عملکرد و پیچیدگی مرتبط با این تکنیکهای دیگر جلوگیری میکند.
Module Federation چگونه کار میکند؟
Module Federation بر اساس مفهوم "در معرض قرار دادن" (exposing) و "مصرف کردن" (consuming) ماژولها عمل میکند. یک برنامه ("میزبان" یا "کانتینر") میتواند ماژولها را در معرض دید قرار دهد، در حالی که برنامههای دیگر ("ریموتها") میتوانند این ماژولهای در معرض دید قرار گرفته را مصرف کنند. در اینجا خلاصهای از این فرآیند ارائه شده است:
- در معرض قرار دادن ماژول: یک میکروفرانتاند که به عنوان یک برنامه "ریموت" در Webpack پیکربندی شده است، ماژولهای خاصی (کامپوننتها، توابع، ابزارها) را از طریق یک فایل پیکربندی در معرض دید قرار میدهد. این پیکربندی ماژولهایی که باید به اشتراک گذاشته شوند و نقاط ورودی مربوط به آنها را مشخص میکند.
- مصرف ماژول: میکروفرانتاند دیگری که به عنوان یک برنامه "میزبان" یا "کانتینر" پیکربندی شده است، برنامه ریموت را به عنوان یک وابستگی اعلام میکند. این برنامه URLیی را مشخص میکند که مانیفست فدراسیون ماژول ریموت (یک فایل JSON کوچک که ماژولهای در معرض دید را توصیف میکند) در آنجا یافت میشود.
- تفکیک در زمان اجرا: هنگامی که برنامه میزبان نیاز به استفاده از یک ماژول از برنامه ریموت دارد، به صورت پویا مانیفست فدراسیون ماژول ریموت را دریافت میکند. سپس Webpack وابستگی ماژول را تفکیک کرده و کد مورد نیاز را از برنامه ریموت در زمان اجرا بارگذاری میکند.
- اشتراکگذاری کد: Module Federation همچنین امکان اشتراکگذاری کد بین برنامههای میزبان و ریموت را فراهم میکند. اگر هر دو برنامه از نسخه یکسانی از یک وابستگی مشترک (مانند React، lodash) استفاده کنند، کد به اشتراک گذاشته میشود که از تکرار جلوگیری کرده و اندازه بستهها را کاهش میدهد.
راهاندازی Module Federation: یک مثال عملی
بیایید Module Federation را با یک مثال ساده شامل دو میکروفرانتاند توضیح دهیم: یک "کاتالوگ محصولات" و یک "سبد خرید". کاتالوگ محصولات یک کامپوننت لیست محصولات را در معرض دید قرار میدهد که سبد خرید برای نمایش محصولات مرتبط از آن استفاده خواهد کرد.
ساختار پروژه
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
کاتالوگ محصولات (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' },
},
}),
],
};
توضیح:
- name: نام منحصر به فرد اپلیکیشن remote.
- filename: نام فایل نقطه ورودی که در معرض دید قرار خواهد گرفت. این فایل حاوی مانیفست فدراسیون ماژول است.
- exposes: تعریف میکند که کدام ماژولها توسط این برنامه در معرض دید قرار خواهند گرفت. در این مورد، ما کامپوننت `ProductList` را از `src/components/ProductList.jsx` با نام `./ProductList` در معرض دید قرار میدهیم.
- shared: وابستگیهایی را مشخص میکند که باید بین برنامههای میزبان و ریموت به اشتراک گذاشته شوند. این برای جلوگیری از کد تکراری و اطمینان از سازگاری بسیار مهم است. `singleton: true` تضمین میکند که تنها یک نمونه از وابستگی مشترک بارگذاری شود. `eager: true` وابستگی مشترک را در ابتدا بارگذاری میکند که میتواند عملکرد را بهبود بخشد. `requiredVersion` محدوده نسخه قابل قبول برای وابستگی مشترک را تعریف میکند.
src/components/ProductList.jsx
import React from 'react';
const ProductList = ({ products }) => (
{products.map((product) => (
- {product.name} - ${product.price}
))}
);
export default ProductList;
سبد خرید (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' },
},
}),
],
};
توضیح:
- name: نام منحصر به فرد اپلیکیشن میزبان.
- remotes: برنامههای ریموتی را که این برنامه از آنها ماژول مصرف خواهد کرد، تعریف میکند. در این مورد، ما یک ریموت به نام `product_catalog` اعلام کرده و URLیی را که فایل `remoteEntry.js` آن در آنجا یافت میشود، مشخص میکنیم. فرمت آن `remoteName: 'remoteName@remoteEntryUrl'` است.
- shared: مشابه برنامه ریموت، برنامه میزبان نیز وابستگیهای مشترک خود را تعریف میکند. این تضمین میکند که برنامههای میزبان و ریموت از نسخههای سازگار کتابخانههای مشترک استفاده میکنند.
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;
توضیح:
- import ProductList from 'product_catalog/ProductList'; این خط کامپوننت `ProductList` را از ریموت `product_catalog` وارد میکند. سینتکس `remoteName/moduleName` به Webpack میگوید که ماژول را از برنامه ریموت مشخص شده دریافت کند.
- سپس کامپوننت از `ProductList` وارد شده برای نمایش محصولات مرتبط استفاده میکند.
اجرای مثال
- هر دو برنامه کاتالوگ محصولات و سبد خرید را با استفاده از سرورهای توسعه مربوطه خود (مثلاً `npm start`) اجرا کنید. مطمئن شوید که آنها روی پورتهای مختلفی اجرا میشوند (مثلاً کاتالوگ محصولات روی پورت 3001 و سبد خرید روی پورت 3000).
- به برنامه سبد خرید در مرورگر خود بروید.
- شما باید بخش محصولات مرتبط را ببینید که توسط کامپوننت `ProductList` از برنامه کاتالوگ محصولات رندر میشود.
مفاهیم پیشرفته Module Federation
فراتر از راهاندازی اولیه، Module Federation چندین ویژگی پیشرفته ارائه میدهد که میتواند معماری میکروفرانتاند شما را بهبود بخشد:
اشتراکگذاری کد و نسخهبندی
همانطور که در مثال نشان داده شد، Module Federation امکان اشتراکگذاری کد بین برنامههای میزبان و ریموت را فراهم میکند. این امر از طریق گزینه پیکربندی `shared` در Webpack به دست میآید. با مشخص کردن وابستگیهای مشترک، میتوانید از کد تکراری جلوگیری کرده و اندازه بستهها را کاهش دهید. نسخهبندی صحیح وابستگیهای مشترک برای اطمینان از سازگاری و جلوگیری از تداخل بسیار مهم است. نسخهبندی معنایی (SemVer) یک استاندارد پرکاربرد برای نسخهبندی نرمافزار است که به شما امکان میدهد محدودههای نسخه سازگار را تعریف کنید (مثلاً `^17.0.0` به هر نسخهای بزرگتر یا مساوی 17.0.0 اما کمتر از 18.0.0 اجازه میدهد).
ریموتهای پویا (Dynamic Remotes)
در مثال قبلی، URL ریموت به صورت ثابت در فایل `webpack.config.js` کدگذاری شده بود. با این حال، در بسیاری از سناریوهای واقعی، ممکن است نیاز داشته باشید که URL ریموت را به صورت پویا در زمان اجرا تعیین کنید. این کار را میتوان با استفاده از یک پیکربندی ریموت مبتنی بر promise انجام داد:
// 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`);
});
}),
},
این به شما امکان میدهد تا URL ریموت را بر اساس محیط (مانند توسعه، آزمایشی، تولید) یا عوامل دیگر پیکربندی کنید.
بارگذاری ناهمزمان ماژول (Asynchronous Module Loading)
Module Federation از بارگذاری ناهمزمان ماژول پشتیبانی میکند، که به شما امکان میدهد ماژولها را در صورت تقاضا بارگذاری کنید. این میتواند با به تعویق انداختن بارگذاری ماژولهای غیرضروری، زمان بارگذاری اولیه برنامه شما را بهبود بخشد.
// RelatedProducts.jsx
import React, { Suspense, lazy } from 'react';
const ProductList = lazy(() => import('product_catalog/ProductList'));
const RelatedProducts = () => {
return (
Related Products
Loading...}>
);
};
با استفاده از `React.lazy` و `Suspense`، میتوانید کامپوننت `ProductList` را به صورت ناهمزمان از برنامه ریموت بارگذاری کنید. کامپوننت `Suspense` یک رابط کاربری جایگزین (مانند یک نشانگر بارگذاری) را در حین بارگذاری ماژول فراهم میکند.
استایلها و داراییهای فدرال (Federated Styles and Assets)
Module Federation همچنین میتواند برای به اشتراک گذاشتن استایلها و داراییها بین میکروفرانتاندها استفاده شود. این میتواند به حفظ ظاهر و احساس یکپارچه در سراسر برنامه شما کمک کند.
برای به اشتراک گذاشتن استایلها، میتوانید ماژولهای CSS یا styled-components را از یک برنامه ریموت در معرض دید قرار دهید. برای به اشتراک گذاشتن داراییها (مانند تصاویر، فونتها)، میتوانید Webpack را طوری پیکربندی کنید که داراییها را در یک مکان مشترک کپی کرده و سپس از برنامه میزبان به آنها ارجاع دهید.
بهترین روشها برای Module Federation
هنگام پیادهسازی Module Federation، مهم است که از بهترین روشها پیروی کنید تا یک معماری موفق و قابل نگهداری داشته باشید:
- تعریف مرزهای واضح: مرزهای بین میکروفرانتاندها را به وضوح تعریف کنید تا از وابستگی شدید جلوگیری کرده و قابلیت استقرار مستقل را تضمین کنید.
- ایجاد پروتکلهای ارتباطی: پروتکلهای ارتباطی واضحی بین میکروفرانتاندها تعریف کنید. استفاده از event busها، کتابخانههای مدیریت وضعیت مشترک یا APIهای سفارشی را در نظر بگیرید.
- مدیریت دقیق وابستگیهای مشترک: وابستگیهای مشترک را با دقت مدیریت کنید تا از تداخل نسخهها جلوگیری کرده و سازگاری را تضمین کنید. از نسخهبندی معنایی استفاده کنید و استفاده از ابزار مدیریت وابستگی مانند npm یا yarn را در نظر بگیرید.
- پیادهسازی مدیریت خطای قوی: مدیریت خطای قوی را پیادهسازی کنید تا از خطاهای زنجیرهای جلوگیری کرده و پایداری برنامه خود را تضمین کنید.
- نظارت بر عملکرد: عملکرد میکروفرانتاندهای خود را برای شناسایی گلوگاهها و بهینهسازی عملکرد نظارت کنید.
- خودکارسازی استقرارها: فرآیند استقرار را خودکار کنید تا از استقرارهای مداوم و قابل اعتماد اطمینان حاصل کنید.
- استفاده از یک سبک کدنویسی یکپارچه: یک سبک کدنویسی یکپارچه را در تمام میکروفرانتاندها اعمال کنید تا خوانایی و قابلیت نگهداری را بهبود بخشید. ابزارهایی مانند ESLint و Prettier میتوانند در این زمینه کمک کنند.
- مستندسازی معماری: معماری میکروفرانتاند خود را مستند کنید تا اطمینان حاصل شود که همه اعضای تیم سیستم و نحوه کار آن را درک میکنند.
Module Federation در مقابل سایر رویکردهای میکروفرانتاند
در حالی که Module Federation یک تکنیک قدرتمند برای پیادهسازی میکروفرانتاندها است، تنها رویکرد موجود نیست. سایر روشهای محبوب عبارتند از:
- Iframes: Iframeها ایزولهسازی قوی بین میکروفرانتاندها فراهم میکنند، اما ادغام یکپارچه آنها میتواند دشوار باشد و ممکن است سربار عملکرد داشته باشند.
- Web Components: Web Componentها به شما امکان میدهند عناصر UI قابل استفاده مجدد ایجاد کنید که میتوانند در میکروفرانتاندهای مختلف استفاده شوند. با این حال، پیادهسازی آنها میتواند پیچیدهتر از Module Federation باشد.
- ادغام در زمان ساخت (Build-Time Integration): این رویکرد شامل ساخت تمام میکروفرانتاندها در یک برنامه واحد در زمان ساخت است. در حالی که این میتواند استقرار را ساده کند، استقلال تیم را کاهش داده و خطر تداخل را افزایش میدهد.
- Single-SPA: Single-SPA یک فریمورک است که به شما امکان میدهد چندین برنامه تکصفحهای را در یک برنامه واحد ترکیب کنید. این یک رویکرد انعطافپذیرتر از ادغام در زمان ساخت ارائه میدهد اما راهاندازی آن میتواند پیچیدهتر باشد.
انتخاب رویکرد مناسب به نیازهای خاص برنامه شما و اندازه و ساختار تیم شما بستگی دارد. Module Federation تعادل خوبی بین انعطافپذیری، عملکرد و سهولت استفاده ارائه میدهد که آن را به یک انتخاب محبوب برای بسیاری از پروژهها تبدیل کرده است.
نمونههای واقعی از Module Federation
در حالی که پیادهسازیهای خاص شرکتها اغلب محرمانه است، اصول کلی Module Federation در صنایع و سناریوهای مختلفی به کار گرفته میشود. در اینجا چند نمونه بالقوه آورده شده است:
- پلتفرمهای تجارت الکترونیک: یک پلتفرم تجارت الکترونیک میتواند از Module Federation برای جداسازی بخشهای مختلف وبسایت، مانند کاتالوگ محصولات، سبد خرید، فرآیند پرداخت و مدیریت حساب کاربری، به میکروفرانتاندهای جداگانه استفاده کند. این به تیمهای مختلف اجازه میدهد تا به طور مستقل روی این بخشها کار کنند و بهروزرسانیها را بدون تأثیر بر بقیه پلتفرم مستقر کنند. به عنوان مثال، یک تیم در *آلمان* ممکن است روی کاتالوگ محصولات تمرکز کند در حالی که یک تیم در *هند* سبد خرید را مدیریت میکند.
- برنامههای خدمات مالی: یک برنامه خدمات مالی میتواند از Module Federation برای ایزوله کردن ویژگیهای حساس، مانند پلتفرمهای معاملاتی و مدیریت حساب، به میکروفرانتاندهای جداگانه استفاده کند. این امنیت را افزایش میدهد و امکان ممیزی مستقل این اجزای حیاتی را فراهم میکند. تصور کنید تیمی در *لندن* در ویژگیهای پلتفرم معاملاتی تخصص دارد و تیم دیگری در *نیویورک* مدیریت حساب را بر عهده دارد.
- سیستمهای مدیریت محتوا (CMS): یک CMS میتواند از Module Federation استفاده کند تا به توسعهدهندگان اجازه دهد ماژولهای سفارشی را به عنوان میکروفرانتاند ایجاد و مستقر کنند. این انعطافپذیری و سفارشیسازی بیشتری را برای کاربران CMS فراهم میکند. تیمی در *ژاپن* میتواند یک ماژول گالری تصاویر تخصصی بسازد، در حالی که تیمی در *برزیل* یک ویرایشگر متن پیشرفته ایجاد میکند.
- برنامههای مراقبتهای بهداشتی: یک برنامه مراقبتهای بهداشتی میتواند از Module Federation برای ادغام سیستمهای مختلف، مانند پروندههای الکترونیکی سلامت (EHRs)، پورتالهای بیمار و سیستمهای صورتحساب، به عنوان میکروفرانتاندهای جداگانه استفاده کند. این قابلیت همکاری را بهبود میبخشد و ادغام سیستمهای جدید را آسانتر میکند. به عنوان مثال، تیمی در *کانادا* میتواند یک ماژول جدید تلههلث را ادغام کند، در حالی که تیمی در *استرالیا* بر بهبود تجربه پورتال بیمار تمرکز دارد.
نتیجهگیری
Module Federation یک رویکرد قدرتمند و انعطافپذیر برای پیادهسازی میکروفرانتاندها فراهم میکند. با اجازه دادن به برنامهها برای بارگذاری پویا کد از یکدیگر در زمان اجرا، این امکان را برای ایجاد معماریهای فرانتاند واقعاً مستقل و قابل ترکیب فراهم میکند. در حالی که این امر نیازمند برنامهریزی و پیادهسازی دقیق است، مزایای افزایش مقیاسپذیری، چرخههای توسعه سریعتر و استقلال بیشتر تیم، آن را به یک انتخاب جذاب برای برنامههای وب بزرگ و پیچیده تبدیل میکند. با ادامه تحول چشمانداز توسعه وب، Module Federation قرار است نقش مهمتری در شکلدهی به آینده معماری فرانتاند ایفا کند.
با درک مفاهیم و بهترین روشهای ذکر شده در این مقاله، میتوانید از Module Federation برای ساخت برنامههای فرانتاند مقیاسپذیر، قابل نگهداری و نوآورانه استفاده کنید که پاسخگوی نیازهای دنیای دیجیتال پرشتاب امروز باشند.