Frontend Arhitektūra: Mikro-Frontend un Moduļu Federācija – Visaptverošs Ceļvedis

Mūsdienu sarežģītajā tīmekļa izstrādes vidē liela mēroga frontend lietotņu izveide un uzturēšana var būt izaicinoša. Tradicionālās monolītās frontend arhitektūras bieži vien noved pie koda uzpūšanās, lēna būvēšanas laika un grūtībām komandu sadarbībā. Mikro-frontend un moduļu federācija piedāvā spēcīgus risinājumus šīm problēmām, sadalot lielas lietotnes mazākās, neatkarīgās un pārvaldāmās daļās. Šis visaptverošais ceļvedis izpēta mikro-frontend arhitektūras un moduļu federācijas koncepcijas, to priekšrocības, izaicinājumus, ieviešanas stratēģijas un to, kad tās izvēlēties.

Kas ir Mikro-Frontend?

Mikro-frontend ir arhitektūras stils, kas strukturē frontend lietotni kā neatkarīgu, pašpietiekamu vienību kolekciju, kuras katru pieder atsevišķai komandai. Šīs vienības var izstrādāt, testēt un izvietot neatkarīgi, nodrošinot lielāku elastību un mērogojamību. Padomājiet par to kā par neatkarīgu tīmekļa vietņu kolekciju, kas nemanāmi integrētas vienotā lietotāja pieredzē.

Mikro-frontend pamatideja ir piemērot mikroservisu principus frontend. Tāpat kā mikroservisi sadala backend mazākos, pārvaldāmos pakalpojumos, mikro-frontend sadala frontend mazākās, pārvaldāmās lietotnēs vai funkcijās.

Mikro-Frontend Priekšrocības:

• Palielināta Mērogojamība: Mikro-frontend neatkarīga izvietošana ļauj komandām mērogot savas lietotnes daļas, neietekmējot citas komandas vai visu lietotni.
• Uzlabota Uzturamība: Mazākas koda bāzes ir vieglāk saprast, testēt un uzturēt. Katra komanda ir atbildīga par savu mikro-frontend, atvieglojot problēmu identificēšanu un novēršanu.
• Tehnoloģiju Daudzveidība: Komandas var izvēlēties labāko tehnoloģiju steku savam konkrētajam mikro-frontend, nodrošinot lielāku elastību un inovācijas. Tas var būt ļoti svarīgi lielās organizācijās, kur dažādām komandām var būt zināšanas par dažādām sistēmām.
• Neatkarīga Izvietošana: Mikro-frontend var izvietot neatkarīgi, nodrošinot ātrākus izlaišanas ciklus un samazinātu risku. Tas ir īpaši svarīgi lielām lietotnēm, kur nepieciešami bieži atjauninājumi.
• Komandas Autonomija: Komandām ir pilnīga atbildība par savu mikro-frontend, veicinot atbildības sajūtu. Tas ļauj komandām pieņemt lēmumus un ātri atkārtot.
• Koda Atkārtota Izmantošana: Kopīgus komponentus un bibliotēkas var koplietot starp mikro-frontend, veicinot koda atkārtotu izmantošanu un konsekvenci.

Mikro-Frontend Izaicinājumi:

• Palielināta Sarežģītība: Mikro-frontend arhitektūras ieviešana palielina sistēmas kopējo sarežģītību. Vairāku komandu koordinēšana un mikro-frontend saziņas pārvaldība var būt izaicinoša.
• Integrācijas Izaicinājumi: Lai nodrošinātu nevainojamu integrāciju starp mikro-frontend, nepieciešama rūpīga plānošana un koordinācija. Jārisina tādi jautājumi kā koplietojamās atkarības, maršrutēšana un stilistika.
• Veiktspējas Zaudējumi: Vairāku mikro-frontend ielāde var radīt veiktspējas zudumus, it īpaši, ja tie nav optimizēti. Liela uzmanība jāpievērš ielādes laikam un resursu izmantošanai.
• Koplietojamā Stāvokļa Pārvaldība: Koplietojamā stāvokļa pārvaldība starp mikro-frontend var būt sarežģīta. Bieži vien ir nepieciešamas stratēģijas, piemēram, koplietojamas bibliotēkas, notikumu kopnes vai centralizēti stāvokļa pārvaldības risinājumi.
• Operacionālie Zaudējumi: Infrastruktūras pārvaldība vairākiem mikro-frontend var būt sarežģītāka nekā vienas monolītās lietotnes pārvaldība.
• Vispārējās Problēmas: Vispārēju problēmu, piemēram, autentifikācijas, autorizācijas un analītikas, risināšanai nepieciešama rūpīga plānošana un koordinācija starp komandām.

Kas ir Moduļu Federācija?

Moduļu federācija ir JavaScript arhitektūra, kas ieviesta Webpack 5, kas ļauj koplietot kodu starp atsevišķi veidotām un izvietotām lietotnēm. Tas ļauj jums izveidot mikro-frontend, dinamiski ielādējot un izpildot kodu no citām lietotnēm izpildes laikā. Būtībā tas ļauj dažādām JavaScript lietotnēm darboties kā vienai otras celtniecības blokiem.

Atšķirībā no tradicionālajām mikro-frontend pieejām, kas bieži vien paļaujas uz iframes vai tīmekļa komponentiem, moduļu federācija nodrošina nevainojamu integrāciju un koplietojamu stāvokli starp mikro-frontend. Tas ļauj jums eksponēt komponentus, funkcijas vai pat veselus moduļus no vienas lietotnes uz citu, nepublicējot tos koplietojamā pakotņu reģistrā.

Moduļu Federācijas Galvenās Koncepcijas:

• Host: Lietotne, kas patērē moduļus no citām lietotnēm (remotes).
• Remote: Lietotne, kas eksponē moduļus patēriņam citām lietotnēm (hosts).
• Koplietojamās Atkarības: Atkarības, kas tiek koplietotas starp host un remote lietotnēm. Moduļu federācija ļauj izvairīties no koplietojamo atkarību dublēšanas, uzlabojot veiktspēju un samazinot pakotnes lielumu.
• Webpack Konfigurācija: Moduļu federācija tiek konfigurēta, izmantojot Webpack konfigurācijas failu, kurā definējat, kurus moduļus eksponēt un kurus remotes patērēt.

Moduļu Federācijas Priekšrocības:

• Koda Koplietošana: Moduļu federācija ļauj koplietot kodu starp atsevišķi veidotām un izvietotām lietotnēm, samazinot koda dublēšanos un uzlabojot koda atkārtotu izmantošanu.
• Neatkarīga Izvietošana: Mikro-frontend var izvietot neatkarīgi, nodrošinot ātrākus izlaišanas ciklus un samazinātu risku. Izmaiņas vienā mikro-frontend neprasa citu mikro-frontend atkārtotu izvietošanu.
• Tehnoloģiski Agnostisks (zināmā mērā): Lai gan galvenokārt tiek izmantota ar Webpack bāzētām lietotnēm, moduļu federāciju var integrēt ar citiem būvēšanas rīkiem un ietvariem ar zināmiem pūliņiem.
• Uzlabota Veiktspēja: Koplietojot atkarības un dinamiski ielādējot moduļus, moduļu federācija var uzlabot lietotnes veiktspēju un samazināt pakotnes lielumu.
• Vienkāršota Izstrāde: Moduļu federācija vienkāršo izstrādes procesu, ļaujot komandām strādāt pie neatkarīgiem mikro-frontend, neuztraucoties par integrācijas problēmām.

Moduļu Federācijas Izaicinājumi:

• Webpack Atkarība: Moduļu federācija galvenokārt ir Webpack funkcija, kas nozīmē, ka jums ir jāizmanto Webpack kā būvēšanas rīks.
• Konfigurācijas Sarežģītība: Moduļu federācijas konfigurēšana var būt sarežģīta, īpaši lielām lietotnēm ar daudziem mikro-frontend.
• Versiju Pārvaldība: Koplietojamo atkarību un eksponēto moduļu versiju pārvaldība var būt izaicinoša. Nepieciešama rūpīga plānošana un koordinācija, lai izvairītos no konfliktiem un nodrošinātu saderību.
• Izpildes Laika Kļūdas: Problēmas ar remote moduļiem var izraisīt izpildes laika kļūdas host lietotnē. Ir būtiska pareiza kļūdu apstrāde un uzraudzība.
• Drošības Apsvērumi: Moduļu eksponēšana citām lietotnēm rada drošības apsvērumus. Jums rūpīgi jāapsver, kurus moduļus eksponēt un kā tos aizsargāt no neatļautas piekļuves.

Mikro-Frontend Arhitektūras: Dažādas Piejas

Ir vairākas dažādas pieejas mikro-frontend arhitektūru ieviešanai, katrai no tām ir savas priekšrocības un trūkumi. Šeit ir dažas no visbiežāk sastopamajām pieejām:

• Integrācija Būvēšanas Laikā: Mikro-frontend tiek veidoti un integrēti vienā lietotnē būvēšanas laikā. Šo pieeju ir vienkārši ieviest, bet tai trūkst citu pieeju elastības.
• Integrācija Izpildes Laikā, Izmantojot Iframes: Mikro-frontend tiek ielādēti iframes izpildes laikā. Šī pieeja nodrošina spēcīgu izolāciju, bet var izraisīt veiktspējas problēmas un grūtības saziņā starp mikro-frontend.
• Integrācija Izpildes Laikā, Izmantojot Tīmekļa Komponentus: Mikro-frontend tiek iepakoti kā tīmekļa komponenti un ielādēti galvenajā lietotnē izpildes laikā. Šī pieeja nodrošina labu izolāciju un atkārtotu izmantojamību, bet to var būt sarežģītāk ieviest.
• Integrācija Izpildes Laikā, Izmantojot JavaScript: Mikro-frontend tiek ielādēti kā JavaScript moduļi izpildes laikā. Šī pieeja piedāvā vislielāko elastību un veiktspēju, bet prasa rūpīgu plānošanu un koordināciju. Moduļu federācija ietilpst šajā kategorijā.
• Edge Side Includes (ESI): Servera puses pieeja, kurā HTML fragmenti tiek apkopoti CDN malā.

Ieviešanas Stratēģijas Mikro-Frontend ar Moduļu Federāciju

Mikro-frontend ieviešana ar moduļu federāciju prasa rūpīgu plānošanu un izpildi. Šeit ir dažas galvenās stratēģijas, kas jāņem vērā:

1. Definējiet Skaidras Robežas: Skaidri definējiet robežas starp mikro-frontend. Katram mikro-frontend jābūt atbildīgam par noteiktu domēnu vai funkciju.
2. Izveidojiet Koplietojamu Komponentu Bibliotēku: Izveidojiet koplietojamu komponentu bibliotēku, ko var izmantot visi mikro-frontend. Tas veicina konsekvenci un samazina koda dublēšanos. Komponentu bibliotēka pati var būt federēts modulis.
3. Ieviesiet Centralizētu Maršrutēšanas Sistēmu: Ieviesiet centralizētu maršrutēšanas sistēmu, kas apstrādā navigāciju starp mikro-frontend. Tas nodrošina nevainojamu lietotāja pieredzi.
4. Izvēlieties Stāvokļa Pārvaldības Stratēģiju: Izvēlieties stāvokļa pārvaldības stratēģiju, kas labi darbojas jūsu lietotnei. Iespējas ietver koplietojamas bibliotēkas, notikumu kopnes vai centralizētus stāvokļa pārvaldības risinājumus, piemēram, Redux vai Vuex.
5. Ieviesiet Stabilu Būvēšanas un Izvietošanas Cauruļvadu: Ieviesiet stabilu būvēšanas un izvietošanas cauruļvadu, kas automatizē mikro-frontend būvēšanas, testēšanas un izvietošanas procesu.
6. Izveidojiet Skaidrus Saziņas Kanālus: Izveidojiet skaidrus saziņas kanālus starp komandām, kas strādā pie dažādiem mikro-frontend. Tas nodrošina, ka visi ir vienisprātis un ka problēmas tiek ātri atrisinātas.
7. Uzraugiet un Mēriet Veiktspēju: Uzraugiet un mēriet savas mikro-frontend arhitektūras veiktspēju. Tas ļauj jums identificēt un novērst veiktspējas vājās vietas.

Piemērs: Vienkārša Mikro-Frontend Ieviešana ar Moduļu Federāciju (React)

Ilustrēsim vienkāršu piemēru, izmantojot React un Webpack moduļu federāciju. Mums būs divas lietotnes: Host lietotne un Remote lietotne.

Remote Lietotne (RemoteApp) - Eksponē Komponentu

1. Instalējiet Atkarības:

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

              
                Copy
              
            
          

2. Izveidojiet Vienkāršu Komponentu (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. Izveidojiet index.js:

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

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

              
                Copy
              
            
          

4. Izveidojiet 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. Izveidojiet index.html:

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

              
                Copy
              
            
          

6. Pievienojiet Babel konfigurāciju (.babelrc or babel.config.js):

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

              
                Copy
              
            
          

7. Palaidiet Remote Lietotni:

            npx webpack serve
            

              
                Copy
              
            
          

Host Lietotne (HostApp) - Patērē Remote Komponentu

1. Instalējiet Atkarības:

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

              
                Copy
              
            
          

2. Izveidojiet Vienkāršu Komponentu (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. Izveidojiet index.js:

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

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

              
                Copy
              
            
          

4. Izveidojiet 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. Izveidojiet index.html:

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

              
                Copy
              
            
          

6. Pievienojiet Babel konfigurāciju (.babelrc or babel.config.js):

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

              
                Copy
              
            
          

7. Palaidiet Host Lietotni:

            npx webpack serve
            

              
                Copy
              
            
          

Šis piemērs parāda, kā Host Lietotne var patērēt RemoteComponent no Remote Lietotnes izpildes laikā. Galvenie aspekti ietver remote ievades punkta definēšanu Host webpack konfigurācijā un React.lazy un Suspense izmantošanu, lai asinhroni ielādētu remote komponentu.

Kad Izvēlēties Mikro-Frontend un Moduļu Federāciju

Mikro-frontend un moduļu federācija nav universāls risinājums. Tie ir vispiemērotākie lielām, sarežģītām lietotnēm, kurās paralēli strādā vairākas komandas. Šeit ir daži scenāriji, kad mikro-frontend un moduļu federācija var būt noderīga:

• Lielas Komandas: Kad pie vienas un tās pašas lietotnes strādā vairākas komandas, mikro-frontend var palīdzēt izolēt kodu un samazināt konfliktus.
• Mantotās Lietotnes: Mikro-frontend var izmantot, lai pakāpeniski migrētu mantoto lietotni uz modernu arhitektūru.
• Neatkarīga Izvietošana: Kad jums ir bieži jāizvieto atjauninājumi, neietekmējot citas lietotnes daļas, mikro-frontend var nodrošināt nepieciešamo izolāciju.
• Tehnoloģiju Daudzveidība: Kad vēlaties izmantot dažādas tehnoloģijas dažādām lietotnes daļām, mikro-frontend var ļaut jums to darīt.
• Mērogojamības Prasības: Kad jums ir jāmērogo dažādas lietotnes daļas neatkarīgi, mikro-frontend var nodrošināt nepieciešamo elastību.

Tomēr mikro-frontend un moduļu federācija ne vienmēr ir labākā izvēle. Mazām, vienkāršām lietotnēm papildu sarežģītība var nebūt ieguvumu vērta. Šādos gadījumos piemērotāka var būt monolītā arhitektūra.

Alternatīvas Piejas Mikro-Frontend

Lai gan moduļu federācija ir spēcīgs rīks mikro-frontend veidošanai, tā nav vienīgā pieeja. Šeit ir dažas alternatīvas stratēģijas:

• Iframes: Vienkārša, bet bieži vien mazāk efektīva pieeja, kas nodrošina spēcīgu izolāciju, bet ar problēmām saziņā un stilistikā.
• Tīmekļa Komponenti: Uz standartiem balstīta pieeja atkārtoti izmantojamu UI elementu izveidei. Var izmantot mikro-frontend veidošanai, kas ir neatkarīgi no ietvara.
• Single-SPA: Sistēma vairāku JavaScript lietotņu orķestrēšanai vienā lapā.
• Server-Side Includes (SSI) / Edge-Side Includes (ESI): Servera puses metodes HTML fragmentu kompozīcijai.

Labākā Prakse Mikro-Frontend Arhitektūrai

Lai efektīvi ieviestu mikro-frontend arhitektūru, ir jāievēro labākā prakse:

• Viena Atbildības Princips: Katram mikro-frontend jābūt skaidrai un labi definētai atbildībai.
• Neatkarīga Izvietojamība: Katram mikro-frontend jābūt neatkarīgi izvietojamam.
• Tehnoloģiskais Agnosticisms (kur iespējams): Tiecieties uz tehnoloģisko agnosticismu, lai komandas varētu izvēlēties labākos rīkus darbam.
• Uz Līgumiem Balstīta Saziņa: Definējiet skaidrus līgumus saziņai starp mikro-frontend.
• Automatizēta Testēšana: Ieviesiet visaptverošu automatizētu testēšanu, lai nodrošinātu katra mikro-frontend un visas sistēmas kvalitāti.
• Centralizēta Reģistrēšana un Uzraudzība: Ieviesiet centralizētu reģistrēšanu un uzraudzību, lai izsekotu mikro-frontend arhitektūras veiktspēju un veselību.

Secinājums

Mikro-frontend un moduļu federācija piedāvā spēcīgu pieeju mērogojamu, uzturamu un elastīgu frontend lietotņu veidošanai. Sadalot lielas lietotnes mazākās, neatkarīgās vienībās, komandas var strādāt efektīvāk, biežāk izlaist atjauninājumus un ātrāk ieviest jauninājumus. Lai gan ir izaicinājumi, kas saistīti ar mikro-frontend arhitektūras ieviešanu, ieguvumi bieži vien atsver izmaksas, īpaši lielām, sarežģītām lietotnēm. Moduļu federācija nodrošina īpaši elegantu un efektīvu risinājumu koda un komponentu koplietošanai starp mikro-frontend. Rūpīgi plānojot un izpildot savu mikro-frontend stratēģiju, jūs varat izveidot frontend arhitektūru, kas ir labi piemērota jūsu organizācijas un jūsu lietotāju vajadzībām.

Tā kā tīmekļa izstrādes vide turpina attīstīties, mikro-frontend un moduļu federācija, visticamāk, kļūs par arvien svarīgākiem arhitektūras modeļiem. Izprotot šo pieeju koncepcijas, priekšrocības un izaicinājumus, jūs varat pozicionēt sevi, lai izveidotu nākamās paaudzes tīmekļa lietotnes.