Micro-frontend: una guida completa alla Module Federation

Nel panorama in continua evoluzione dello sviluppo web, costruire e mantenere applicazioni frontend grandi e complesse può diventare una sfida significativa. I frontend monolitici, in cui l'intera applicazione è un'unica codebase strettamente accoppiata, spesso portano a cicli di sviluppo più lenti, maggiori rischi di deployment e difficoltà nel scalare singole funzionalità.

I Micro-frontend offrono una soluzione scomponendo il frontend in unità più piccole, indipendenti e gestibili. Questo approccio architetturale consente ai team di lavorare in autonomia, effettuare deployment in modo indipendente e scegliere le tecnologie più adatte alle loro esigenze specifiche. Una delle tecnologie più promettenti per implementare i Micro-frontend è la Module Federation.

Cosa sono i Micro-frontend?

I Micro-frontend sono uno stile architetturale in cui un'applicazione frontend è composta da più applicazioni frontend più piccole e indipendenti. Queste applicazioni possono essere sviluppate, distribuite e mantenute da team diversi, utilizzando tecnologie diverse e senza richiedere coordinamento in fase di build. Ogni Micro-frontend è responsabile di una specifica funzionalità o dominio dell'applicazione complessiva.

Principi chiave dei Micro-frontend:

Agnosticismo tecnologico: I team possono scegliere lo stack tecnologico migliore per il loro specifico Micro-frontend.
Codebase di team isolate: Ogni Micro-frontend ha la propria codebase indipendente, consentendo sviluppo e deployment indipendenti.
Deployment indipendente: Le modifiche a un Micro-frontend non richiedono il redeployment dell'intera applicazione.
Team autonomi: I team sono responsabili del proprio Micro-frontend e possono lavorare in modo indipendente.
Aggiornamento progressivo: I singoli Micro-frontend possono essere aggiornati o sostituiti senza influire sul resto dell'applicazione.

Introduzione alla Module Federation

La Module Federation è un'architettura JavaScript introdotta in Webpack 5 che consente a un'applicazione JavaScript di caricare dinamicamente codice da un'altra applicazione a runtime. Ciò significa che diverse applicazioni possono condividere e consumare moduli l'una dall'altra, anche se sono costruite con tecnologie diverse o distribuite su server diversi.

La Module Federation fornisce un potente meccanismo per l'implementazione dei Micro-frontend, consentendo a diverse applicazioni frontend di esporre e consumare moduli l'una dall'altra. Ciò permette un'integrazione fluida di diversi Micro-frontend in un'unica esperienza utente coesa.

Vantaggi chiave della Module Federation:

Condivisione del codice: I Micro-frontend possono condividere codice e componenti, riducendo la duplicazione e migliorando la coerenza.
Integrazione a runtime: I Micro-frontend possono essere integrati a runtime, consentendo composizione e aggiornamenti dinamici.
Deployment indipendenti: I Micro-frontend possono essere distribuiti in modo indipendente senza richiedere coordinamento o redeployment di altre applicazioni.
Agnosticismo tecnologico: I Micro-frontend possono essere costruiti con tecnologie diverse e comunque essere integrati utilizzando la Module Federation.
Tempi di build ridotti: Condividendo codice e dipendenze, la Module Federation può ridurre i tempi di build e migliorare l'efficienza dello sviluppo.

Come funziona la Module Federation

La Module Federation funziona definendo due tipi di applicazioni: host e remote. L'applicazione host è l'applicazione principale che consuma moduli da altre applicazioni. L'applicazione remote è un'applicazione che espone moduli per essere consumati da altre applicazioni.

Quando un'applicazione host incontra un'istruzione di import per un modulo esposto da un'applicazione remota, Webpack carica dinamicamente l'applicazione remota e risolve l'import a runtime. Ciò consente all'applicazione host di utilizzare il modulo dall'applicazione remota come se fosse parte della propria codebase.

Concetti chiave nella Module Federation:

Host: L'applicazione che consuma i moduli dalle applicazioni remote.
Remote: L'applicazione che espone i moduli per essere consumati da altre applicazioni.
Moduli esposti: I moduli che un'applicazione remota rende disponibili per il consumo da parte di altre applicazioni.
Moduli condivisi: Moduli che vengono condivisi tra le applicazioni host e remote, riducendo la duplicazione e migliorando le prestazioni.

Implementare Micro-frontend con Module Federation: un esempio pratico

Consideriamo una semplice applicazione di e-commerce con tre Micro-frontend: un catalogo prodotti, un carrello della spesa e un profilo utente.

Ogni Micro-frontend è sviluppato da un team separato e distribuito in modo indipendente. Il catalogo prodotti è costruito con React, il carrello della spesa con Vue.js e il profilo utente con Angular. L'applicazione principale funge da host e integra questi tre Micro-frontend in un'unica interfaccia utente.

Passo 1: Configurare le applicazioni remote

Per prima cosa, dobbiamo configurare ogni Micro-frontend come applicazione remota. Ciò implica la definizione dei moduli che verranno esposti e dei moduli condivisi che verranno utilizzati.

Catalogo Prodotti (React)

webpack.config.js:

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

module.exports = {
  // ...
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'productCatalog',
      filename: 'remoteEntry.js',
      exposes: {
        './ProductList': './src/components/ProductList',
      },
      shared: ['react', 'react-dom'],
    }),
  ],
};

In questa configurazione, stiamo esponendo il componente ProductList dal file ./src/components/ProductList. Stiamo anche condividendo i moduli react e react-dom con l'applicazione host.

Carrello della Spesa (Vue.js)

webpack.config.js:

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

module.exports = {
  // ...
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'shoppingCart',
      filename: 'remoteEntry.js',
      exposes: {
        './ShoppingCart': './src/components/ShoppingCart',
      },
      shared: ['vue'],
    }),
  ],
};

Qui, stiamo esponendo il componente ShoppingCart e condividendo il modulo vue.

Profilo Utente (Angular)

webpack.config.js:

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

module.exports = {
  // ...
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'userProfile',
      filename: 'remoteEntry.js',
      exposes: {
        './UserProfile': './src/components/UserProfile',
      },
      shared: ['@angular/core', '@angular/common', '@angular/router'],
    }),
  ],
};

Stiamo esponendo il componente UserProfile e condividendo i moduli Angular necessari.

Passo 2: Configurare l'applicazione Host

Successivamente, dobbiamo configurare l'applicazione host per consumare i moduli esposti dalle applicazioni remote. Ciò implica la definizione delle remote e la loro mappatura agli URL corrispondenti.

webpack.config.js:

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

module.exports = {
  // ...
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'mainApp',
      remotes: {
        productCatalog: 'productCatalog@http://localhost:3001/remoteEntry.js',
        shoppingCart: 'shoppingCart@http://localhost:3002/remoteEntry.js',
        userProfile: 'userProfile@http://localhost:3003/remoteEntry.js',
      },
      shared: ['react', 'react-dom', 'vue', '@angular/core', '@angular/common', '@angular/router'],
    }),
  ],
};

In questa configurazione, stiamo definendo tre remote: productCatalog, shoppingCart e userProfile. Ogni remote è mappato all'URL del suo file remoteEntry.js. Stiamo anche condividendo le dipendenze comuni tra tutti i Micro-frontend.

Passo 3: Consumare i moduli nell'applicazione Host

Infine, possiamo consumare i moduli esposti dalle applicazioni remote nell'applicazione host. Ciò implica l'importazione dei moduli tramite import dinamici e il loro rendering nei punti appropriati.

import React, { Suspense } from 'react';
const ProductList = React.lazy(() => import('productCatalog/ProductList'));
const ShoppingCart = React.lazy(() => import('shoppingCart/ShoppingCart'));
const UserProfile = React.lazy(() => import('userProfile/UserProfile'));

function App() {
  return (
    <div>
      <h1>Applicazione E-commerce</h1>
      <Suspense fallback={<div>Caricamento Catalogo Prodotti...</div>}>
        <ProductList />
      </Suspense>
      <Suspense fallback={<div>Caricamento Carrello della Spesa...</div>}>
        <ShoppingCart />
      </Suspense>
      <Suspense fallback={<div>Caricamento Profilo Utente...</div>}>
        <UserProfile />
      </Suspense>
    </div>
  );
}

export default App;

Stiamo usando React.lazy e Suspense per caricare dinamicamente i moduli dalle applicazioni remote. Ciò garantisce che i moduli vengano caricati solo quando sono necessari, migliorando le prestazioni dell'applicazione.

Considerazioni avanzate e best practice

Sebbene la Module Federation fornisca un potente meccanismo per l'implementazione dei Micro-frontend, ci sono diverse considerazioni avanzate e best practice da tenere a mente.

Gestione delle versioni e compatibilità

Quando si condividono moduli tra Micro-frontend, è fondamentale gestire le versioni e garantire la compatibilità. Diversi Micro-frontend possono avere dipendenze diverse o richiedere versioni diverse dei moduli condivisi. L'uso del versionamento semantico e la gestione attenta delle dipendenze condivise possono aiutare a evitare conflitti e garantire che i Micro-frontend funzionino insieme senza problemi.

Considerate strumenti come `@module-federation/automatic-vendor-federation` per aiutare ad automatizzare il processo di gestione delle dipendenze condivise.

Gestione dello stato

Condividere lo stato tra Micro-frontend può essere una sfida. Diversi Micro-frontend possono avere soluzioni di gestione dello stato diverse o richiedere un accesso diverso allo stato condiviso. Esistono diversi approcci per gestire lo stato in un'architettura Micro-frontend, tra cui:

Librerie di stato condivise: Utilizzare una libreria di stato condivisa come Redux o Zustand per gestire lo stato globale.
Eventi personalizzati: Utilizzare eventi personalizzati per comunicare le modifiche di stato tra i Micro-frontend.
Stato basato su URL: Codificare lo stato nell'URL e condividerlo tra i Micro-frontend.

L'approccio migliore dipende dalle esigenze specifiche dell'applicazione e dal livello di accoppiamento tra i Micro-frontend.

Comunicazione tra Micro-frontend

I Micro-frontend spesso hanno bisogno di comunicare tra loro per scambiare dati o attivare azioni. Ci sono diversi modi per raggiungere questo obiettivo, tra cui:

Eventi personalizzati: Utilizzare eventi personalizzati per trasmettere messaggi tra i Micro-frontend.
Servizi condivisi: Creare servizi condivisi a cui possono accedere tutti i Micro-frontend.
Code di messaggi: Utilizzare una coda di messaggi per comunicare in modo asincrono tra i Micro-frontend.

La scelta del meccanismo di comunicazione giusto dipende dalla complessità delle interazioni e dal livello di disaccoppiamento desiderato tra i Micro-frontend.

Considerazioni sulla sicurezza

Quando si implementano i Micro-frontend, è importante considerare le implicazioni per la sicurezza. Ogni Micro-frontend dovrebbe essere responsabile della propria sicurezza, inclusa l'autenticazione, l'autorizzazione e la validazione dei dati. La condivisione di codice e dati tra i Micro-frontend dovrebbe avvenire in modo sicuro e con controlli di accesso appropriati.

Assicurare una corretta validazione e sanificazione dell'input per prevenire vulnerabilità di cross-site scripting (XSS). Aggiornare regolarmente le dipendenze per correggere le vulnerabilità di sicurezza.

Test e monitoraggio

Il test e il monitoraggio dei Micro-frontend possono essere più complessi del test e del monitoraggio delle applicazioni monolitiche. Ogni Micro-frontend dovrebbe essere testato in modo indipendente e dovrebbero essere eseguiti test di integrazione per garantire che i Micro-frontend funzionino correttamente insieme. Il monitoraggio dovrebbe essere implementato per tracciare le prestazioni e lo stato di salute di ogni Micro-frontend.

Implementare test end-to-end che coprono più Micro-frontend per garantire un'esperienza utente fluida. Monitorare le metriche delle prestazioni dell'applicazione per identificare colli di bottiglia e aree di miglioramento.

Module Federation vs. altri approcci ai Micro-frontend

Sebbene la Module Federation sia uno strumento potente per la creazione di Micro-frontend, non è l'unico approccio disponibile. Altri approcci comuni ai Micro-frontend includono:

Integrazione a tempo di build: Integrare i Micro-frontend in fase di build utilizzando strumenti come Webpack o Parcel.
Integrazione a runtime con iframe: Incorporare i Micro-frontend in iframe.
Web Components: Utilizzare i web components per creare elementi UI riutilizzabili che possono essere condivisi tra i Micro-frontend.
Single-SPA: Utilizzare un framework come Single-SPA per gestire il routing e l'orchestrazione dei Micro-frontend.

Ogni approccio ha i suoi vantaggi e svantaggi, e l'approccio migliore dipende dalle esigenze specifiche dell'applicazione.

Module Federation vs. iframe

Gli iframe forniscono un forte isolamento ma possono essere macchinosi da gestire e possono influire negativamente sulle prestazioni a causa dell'overhead di ogni iframe. Anche la comunicazione tra iframe può essere complessa.

La Module Federation offre un'esperienza di integrazione più fluida con prestazioni migliori e una comunicazione più semplice tra i Micro-frontend. Tuttavia, richiede una gestione attenta delle dipendenze e delle versioni condivise.

Module Federation vs. Single-SPA

Single-SPA è un meta-framework che fornisce un approccio unificato alla gestione e all'orchestrazione dei Micro-frontend. Offre funzionalità come contesto condiviso, routing e gestione dello stato.

La Module Federation può essere utilizzata in combinazione con Single-SPA per fornire un'architettura flessibile e scalabile per la creazione di complesse applicazioni Micro-frontend.

Casi d'uso per la Module Federation

La Module Federation è adatta a una varietà di casi d'uso, tra cui:

Grandi applicazioni aziendali: Costruire e mantenere applicazioni aziendali grandi e complesse con più team.
Piattaforme di e-commerce: Creare piattaforme di e-commerce modulari e scalabili con funzionalità indipendenti come cataloghi prodotti, carrelli della spesa e processi di checkout.
Sistemi di gestione dei contenuti (CMS): Sviluppare piattaforme CMS flessibili ed estensibili con moduli di contenuto personalizzabili.
Dashboard e piattaforme di analisi: Costruire dashboard interattive e piattaforme di analisi con widget e visualizzazioni indipendenti.

Ad esempio, si consideri un'azienda di e-commerce globale come Amazon. Potrebbe utilizzare la Module Federation per scomporre il proprio sito web in Micro-frontend più piccoli e indipendenti, come le pagine dei prodotti, il carrello, il processo di checkout e la sezione di gestione dell'account utente. Ognuno di questi Micro-frontend potrebbe essere sviluppato e distribuito da team separati, consentendo cicli di sviluppo più rapidi e una maggiore agilità. Potrebbero utilizzare tecnologie diverse per ogni Micro-frontend, ad esempio React per le pagine dei prodotti, Vue.js per il carrello e Angular per il processo di checkout. Ciò consente loro di sfruttare i punti di forza di ogni tecnologia e di scegliere lo strumento migliore per il lavoro.

Un altro esempio è una banca multinazionale. Potrebbe utilizzare la Module Federation per costruire una piattaforma bancaria su misura per le esigenze specifiche di ogni regione. Potrebbe avere diversi Micro-frontend per ogni regione, con funzionalità specifiche per le normative bancarie e le preferenze dei clienti di quella regione. Ciò le consente di fornire un'esperienza più personalizzata e pertinente per i suoi clienti.

Conclusione

La Module Federation offre un approccio potente e flessibile per la creazione di Micro-frontend. Consente ai team di lavorare in modo indipendente, effettuare deployment in modo indipendente e scegliere le tecnologie più adatte alle loro esigenze. Condividendo codice e dipendenze, la Module Federation può ridurre i tempi di build, migliorare le prestazioni e semplificare il processo di sviluppo.

Sebbene la Module Federation presenti delle sfide, come la gestione delle versioni e la gestione dello stato, queste possono essere affrontate con un'attenta pianificazione e l'uso di strumenti e tecniche appropriate. Seguendo le best practice e considerando le considerazioni avanzate discusse in questa guida, è possibile implementare con successo i Micro-frontend con la Module Federation e costruire applicazioni frontend scalabili, manutenibili e indipendenti.

Mentre il panorama dello sviluppo web continua a evolversi, i Micro-frontend stanno diventando un modello architetturale sempre più importante. La Module Federation fornisce una solida base per la creazione di Micro-frontend ed è uno strumento prezioso per qualsiasi sviluppatore frontend che desideri creare applicazioni web moderne e scalabili.