Frontend Monorepo: Lerna en Nx Workspace Management

In het steeds veranderende landschap van frontend development kan het beheren van grote en complexe projecten een aanzienlijke uitdaging zijn. Traditionele multi-repo setups, die weliswaar isolatie bieden, kunnen leiden tot codeduplicatie, hoofdpijn bij dependency management en inconsistente tooling. Dit is waar de monorepo-architectuur schittert. Een monorepo is een enkele repository met meerdere projecten, vaak gerelateerd, die samen worden gebouwd en versiebeheerd. Deze aanpak biedt tal van voordelen, maar het effectief beheren van een monorepo vereist gespecialiseerde tools. Dit artikel onderzoekt twee populaire oplossingen: Lerna en Nx.

Wat is een Monorepo?

Een monorepo is een versiebeheersysteemrepository die code bevat voor veel projecten. Deze projecten kunnen gerelateerd of volledig onafhankelijk zijn. De sleutel is dat ze dezelfde repository delen. Bedrijven als Google, Facebook, Microsoft en Uber hebben met succes monorepo's ingevoerd om hun enorme codebases te beheren. Denk aan Google die bijna al hun code, inclusief Android, Chrome en Gmail, opslaat in een enkele repository.

Voordelen van een Monorepo

• Code delen en hergebruiken: Deel eenvoudig code tussen projecten zonder complexe verpakkings- en publicatieworkflows. Stel je een design system library voor die naadloos kan worden geïntegreerd in meerdere applicaties binnen dezelfde repository.
• Vereenvoudigd Dependency Management: Beheer dependencies op één plek, waardoor consistentie tussen alle projecten wordt gewaarborgd. Het bijwerken van de dependency van een gedeelde library werkt automatisch alle projecten bij die er afhankelijk van zijn.
• Atomic Changes: Breng wijzigingen aan die meerdere projecten omvatten in één commit, waardoor consistentie wordt gewaarborgd en het testen wordt vereenvoudigd. Een refactoring die zowel de frontend als de backend beïnvloedt, kan bijvoorbeeld atomair worden uitgevoerd.
• Verbeterde samenwerking: Teams kunnen eenvoudig samenwerken aan verschillende projecten binnen dezelfde repository, waardoor kennisdeling en cross-functionele ontwikkeling worden bevorderd. Developers kunnen eenvoudig code van verschillende teams bekijken en begrijpen.
• Consistente tooling en practices: Dwing consistente codestandaarden, linting rules en bouwprocessen af voor alle projecten. Dit verbetert de codekwaliteit en onderhoudbaarheid.
• Vereenvoudigde Refactoring: Grootschalige refactoring projecten worden vereenvoudigd omdat alle gerelateerde code zich in dezelfde repository bevindt. Geautomatiseerde refactoring tools kunnen in de hele codebase worden gebruikt.

Uitdagingen van een Monorepo

• Repository Grootte: Monorepo's kunnen erg groot worden, waardoor het klonen en indexeren mogelijk wordt vertraagd. Tools zoals `git sparse-checkout` en `partial clone` kunnen dit probleem helpen verzachten.
• Build tijden: Het bouwen van de hele monorepo kan tijdrovend zijn, vooral voor grote projecten. Tools zoals Lerna en Nx bieden geoptimaliseerde bouwprocessen om dit aan te pakken.
• Toegangscontrole: Het beperken van de toegang tot specifieke delen van de monorepo kan complex zijn. Zorgvuldige planning en implementatie van toegangscontrole mechanismen zijn vereist.
• Tooling Complexiteit: Het opzetten en beheren van een monorepo vereist gespecialiseerde tooling en kennis. De leercurve kan in eerste instantie steil zijn.

Lerna: JavaScript-projecten beheren in een Monorepo

Lerna is een populaire tool voor het beheren van JavaScript-projecten in een monorepo. Het optimaliseert de workflow rond het beheren van multi-package repositories met Git en npm. Het is vooral geschikt voor projecten die npm of Yarn gebruiken voor dependency management.

Belangrijkste functies van Lerna

• Versiebeheer: Lerna kan automatisch packages versiebeheren en publiceren op basis van wijzigingen die sinds de laatste release zijn aangebracht. Het gebruikt conventional commits om het volgende versienummer te bepalen.
• Dependency Management: Lerna behandelt inter-package dependencies en zorgt ervoor dat packages binnen de monorepo van elkaar afhankelijk kunnen zijn. Het gebruikt symlinking om lokale dependencies te creëren.
• Taakuitvoering: Lerna kan commando's parallel over meerdere packages uitvoeren, waardoor bouw- en testprocessen worden versneld. Het ondersteunt het uitvoeren van scripts die zijn gedefinieerd in `package.json`.
• Wijzigingsdetectie: Lerna kan detecteren welke packages zijn gewijzigd sinds de laatste release, waardoor gerichte builds en deployments mogelijk zijn.

Lerna Gebruiksvoorbeeld

Laten we het gebruik van Lerna illustreren met een vereenvoudigd voorbeeld. Stel dat we een monorepo hebben met twee packages: `package-a` en `package-b`. `package-b` is afhankelijk van `package-a`.

monorepo/
├── lerna.json
├── package.json
├── packages/
│   ├── package-a/
│   │   ├── package.json
│   │   └── index.js
│   └── package-b/
│       ├── package.json
│       └── index.js

1. Initialiseer Lerna:

lerna init

Dit maakt `lerna.json` en werkt de root `package.json` bij. Het `lerna.json` bestand configureert het gedrag van Lerna.

2. Installeer Dependencies:

npm install
# of
yarn install

Dit installeert dependencies voor alle packages in de monorepo, op basis van de `package.json` bestanden in elke package.

3. Voer een commando uit over Packages:

lerna run test

Dit voert het `test` script uit dat is gedefinieerd in de `package.json` bestanden van alle packages die het hebben gedefinieerd.

4. Publiceer Packages:

lerna publish

Dit commando analyseert de commit history, bepaalt welke packages zijn gewijzigd, verhoogt hun versies op basis van conventional commits en publiceert ze naar npm (of uw gekozen registry).

Lerna Configuratie

Het `lerna.json` bestand is het hart van Lerna's configuratie. Hiermee kunt u het gedrag van Lerna aanpassen, zoals:

• `packages`: Specificeert de locatie van de packages binnen de monorepo. Vaak ingesteld op `["packages/*"]`.
• `version`: Specificeert de versiebeheerstrategie. Kan `independent` zijn (elke package heeft zijn eigen versie) of een vaste versie.
• `command`: Hiermee kunt u opties configureren voor specifieke Lerna commando's, zoals `publish` en `run`.

Voorbeeld `lerna.json`:

{
  "packages": [
    "packages/*"
  ],
  "version": "independent",
  "npmClient": "npm",
  "useWorkspaces": true,
  "command": {
    "publish": {
      "conventionalCommits": true,
      "message": "chore(release): publish"
    }
  }
}

Nx: Slim, snel en uitbreidbaar buildsysteem

Nx is een krachtig buildsysteem dat geavanceerde functies biedt voor monorepo-beheer. Het richt zich op incrementele builds, computation caching en taakorkestratie om de bouwtijden en de developerproductiviteit aanzienlijk te verbeteren. Hoewel Lerna zich primair richt op het beheren van packages, biedt Nx een meer uitgebreide aanpak voor het beheren van de gehele monorepo-workflow, waaronder code generatie, linting, testen en deployment.

Belangrijkste functies van Nx

• Incrementele builds: Nx analyseert de dependency graph van uw projecten en herbouwt alleen de projecten die zijn gewijzigd sinds de laatste build. Dit vermindert de bouwtijden aanzienlijk.
• Computation Caching: Nx cached de resultaten van taken, zoals builds en tests, zodat ze opnieuw kunnen worden gebruikt als de inputs niet zijn gewijzigd. Dit versnelt de development cycli verder.
• Taakorkestratie: Nx biedt een krachtig taakorkestratiesysteem waarmee u complexe build pipelines kunt definiëren en efficiënt kunt uitvoeren.
• Code generatie: Nx biedt code generatie tools waarmee u snel nieuwe projecten, componenten en modules kunt creëren, volgens best practices en consistente standaarden.
• Plugin Ecosystem: Nx heeft een rijk plugin ecosystem dat verschillende technologieën en frameworks ondersteunt, zoals React, Angular, Node.js, NestJS en meer.
• Dependency Graph Visualisatie: Nx kan de dependency graph van uw monorepo visualiseren, waardoor u de relaties tussen projecten kunt begrijpen en potentiële problemen kunt identificeren.
• Affected commando's: Nx biedt commando's om taken alleen uit te voeren op de projecten die worden beïnvloed door een specifieke wijziging. Hierdoor kunt u uw inspanningen richten op de gebieden die aandacht nodig hebben.

Nx Gebruiksvoorbeeld

Laten we het gebruik van Nx illustreren met een vereenvoudigd voorbeeld. We creëren een monorepo met een React applicatie en een Node.js library.

1. Installeer Nx CLI Globaal:

npm install -g create-nx-workspace

2. Creëer een nieuwe Nx Workspace:

create-nx-workspace my-monorepo --preset=react
cd my-monorepo

Dit creëert een nieuwe Nx workspace met een React applicatie. De `--preset=react` optie vertelt Nx om de workspace te initialiseren met React-specifieke configuraties.

3. Genereer een library:

nx generate @nrwl/node:library my-library

Dit genereert een nieuwe Node.js library genaamd `my-library`. Nx configureert automatisch de library en zijn dependencies.

4. Bouw de applicatie:

nx build my-app

Dit bouwt de React applicatie. Nx analyseert de dependency graph en herbouwt alleen de benodigde bestanden.

5. Voer tests uit:

nx test my-app

Dit voert de unit tests uit voor de React applicatie. Nx cached de testresultaten om de daaropvolgende test runs te versnellen.

6. Bekijk de Dependency Graph:

nx graph

Dit opent een web interface die de dependency graph van de monorepo visualiseert.

Nx Configuratie

Nx wordt geconfigureerd via het `nx.json` bestand, dat zich in de root van de workspace bevindt. Dit bestand definieert de projecten in de workspace, hun dependencies en de taken die erop kunnen worden uitgevoerd.

Belangrijkste configuratieopties in `nx.json` zijn onder meer:

• `projects`: Definieert de projecten in de workspace en hun configuratie, zoals hun root directory en build targets.
• `tasksRunnerOptions`: Configureert de task runner, die verantwoordelijk is voor het uitvoeren van taken en het cachen van hun resultaten.
• `affected`: Configureert hoe Nx bepaalt welke projecten worden beïnvloed door een wijziging.

Voorbeeld `nx.json`:

{
  "npmScope": "my-org",
  "affected": {
    "defaultBase": "main"
  },
  "implicitDependencies": {
    "package.json": {
      "dependencies": "*",
      "devDependencies": "*"
    },
    ".eslintrc.json": "*"
  },
  "tasksRunnerOptions": {
    "default": {
      "runner": "nx-cloud",
      "options": {
        "cacheableOperations": ["build", "lint", "test", "e2e"],
        "accessToken": "...",
        "canTrackAnalytics": false,
        "showUsageWarnings": false
      }
    }
  },
  "targetDefaults": {
    "build": {
      "dependsOn": ["^build"],
      "inputs": ["production", "default"],
      "outputs": ["{projectRoot}/dist"]
    }
  },
  "namedInputs": {
    "default": ["{projectRoot}/**/*", "!{projectRoot}/dist/**/*", "!{projectRoot}/tmp/**/*"],
    "production": ["!{projectRoot}/**/*.spec.ts", "!{projectRoot}/**/*.spec.tsx", "!{projectRoot}/**/*.spec.js", "!{projectRoot}/**/*.spec.jsx"]
  },
  "generators": {
    "@nrwl/react": {
      "application": {
        "style": "css",
        "linter": "eslint",
        "unitTestRunner": "jest"
      },
      "library": {
        "style": "css",
        "linter": "eslint",
        "unitTestRunner": "jest"
      },
      "component": {
        "style": "css"
      }
    },
  }
}

Lerna vs. Nx: Welke moet ik kiezen?

Zowel Lerna als Nx zijn uitstekende tools voor het beheren van frontend monorepo's, maar ze spelen in op iets andere behoeften. Hier is een vergelijking om u te helpen de juiste te kiezen voor uw project:

Functie	Lerna	Nx
Focus	Pakketbeheer	Buildsysteem en taakorkestratie
Incrementele Builds	Beperkt (vereist externe tools)	Ingebouwd en sterk geoptimaliseerd
Computation Caching	Nee	Ja
Code generatie	Nee	Ja
Plugin Ecosystem	Beperkt	Uitgebreid
Leercurve	Lager	Hoger
Complexiteit	Simpeler	Complexer
Use Cases	Projecten die zich primair richten op het beheren en publiceren van npm-packages.	Grote en complexe projecten die geoptimaliseerde bouwtijden, codegeneratie en een uitgebreid buildsysteem vereisen.

Kies Lerna als:

• U primair npm-packages moet beheren en publiceren.
• Uw project relatief klein tot middelgroot is.
• U de voorkeur geeft aan een eenvoudigere tool met een lagere leercurve.
• U al bekend bent met npm en Yarn.

Kies Nx als:

• U geoptimaliseerde bouwtijden en incrementele builds nodig heeft.
• U codegeneratie mogelijkheden wilt.
• U een uitgebreid buildsysteem met taakorkestratie nodig heeft.
• Uw project groot en complex is.
• U bereid bent tijd te investeren in het leren van een krachtigere tool.

Kun je Lerna met Nx gebruiken?

Ja, Lerna en Nx kunnen samen worden gebruikt. Deze combinatie stelt u in staat om de package management mogelijkheden van Lerna te benutten en tegelijkertijd te profiteren van het geoptimaliseerde buildsysteem en de taakorkestratie van Nx. Nx kan worden geconfigureerd als een task runner voor Lerna, die incrementele builds en computation caching biedt voor door Lerna beheerde packages.

Best practices voor Frontend Monorepo Management

Ongeacht of u Lerna of Nx kiest, het volgen van best practices is cruciaal voor het succesvol beheren van een frontend monorepo:

• Stel een duidelijke projectstructuur vast: Organiseer uw projecten logisch en consistent. Gebruik een duidelijke naamgevingsconventie voor packages en libraries.
• Dwing consistente codestandaarden af: Gebruik linters en formatters om een consistente codestijl in alle projecten te garanderen. Tools zoals ESLint en Prettier kunnen in uw workflow worden geïntegreerd.
• Automatiseer bouw- en testprocessen: Gebruik CI/CD pipelines om bouw-, test- en deployment processen te automatiseren. Tools zoals Jenkins, CircleCI en GitHub Actions kunnen worden gebruikt.
• Implementeer Code Reviews: Voer grondige code reviews uit om de codekwaliteit en onderhoudbaarheid te garanderen. Gebruik pull requests en code review tools.
• Monitor bouwtijden en prestaties: Houd bouwtijden en prestatie statistieken bij om knelpunten en verbeterpunten te identificeren. Nx biedt tools voor het analyseren van de bouwprestaties.
• Documenteer uw Monorepo structuur en processen: Maak duidelijke documentatie die de structuur van uw monorepo, de gebruikte tools en technologieën en de development workflows uitlegt.
• Neem Conventional Commits aan: Gebruik conventional commits om versiebeheer- en release processen te automatiseren. Lerna ondersteunt conventional commits out of the box.

Conclusie

Frontend monorepo's bieden aanzienlijke voordelen voor het beheren van grote en complexe projecten, waaronder code delen, vereenvoudigd dependency management en verbeterde samenwerking. Lerna en Nx zijn krachtige tools die u kunnen helpen een frontend monorepo effectief te beheren. Lerna is een uitstekende keuze voor het beheren van npm-packages, terwijl Nx een uitgebreider buildsysteem biedt met geavanceerde functies zoals incrementele builds en codegeneratie. Door zorgvuldig de behoeften van uw project te overwegen en best practices te volgen, kunt u met succes een frontend monorepo adopteren en de voordelen ervan plukken.

Vergeet niet om rekening te houden met factoren zoals de ervaring van uw team, de complexiteit van het project en de prestatie eisen bij het kiezen tussen Lerna en Nx. Experimenteer met beide tools en zoek degene die het beste bij uw specifieke behoeften past.

Succes met uw monorepo-reis!