JavaScript Module Federation: Een Uitgebreide Gids voor Micro-Frontend Architectuur

In het constant evoluerende landschap van webontwikkeling kan het bouwen van grote, complexe applicaties snel een intimiderende taak worden. Traditionele monolithische architecturen leiden vaak tot strak gekoppelde codebases, wat schaalbaarheid, onderhoudbaarheid en onafhankelijke implementaties belemmert. Micro-frontends bieden een aantrekkelijk alternatief, waarbij de applicatie wordt opgesplitst in kleinere, onafhankelijk implementeerbare eenheden. Onder de verschillende micro-frontend technieken onderscheidt JavaScript Module Federation zich als een krachtige en elegante oplossing.

Wat is JavaScript Module Federation?

JavaScript Module Federation, geïntroduceerd door Webpack 5, stelt JavaScript-applicaties in staat om dynamisch code en afhankelijkheden te delen tijdens runtime. In tegenstelling tot traditionele methoden voor het delen van code die afhankelijk zijn van build-time afhankelijkheden, stelt Module Federation applicaties in staat om code van andere applicaties te laden en uit te voeren, zelfs als ze zijn gebouwd met verschillende technologieën of versies van dezelfde bibliotheek. Dit creëert een echt gedistribueerde en ontkoppelde architectuur.

Stel je een scenario voor waarin je meerdere teams hebt die aan verschillende delen van een grote e-commerce website werken. Eén team is misschien verantwoordelijk voor de productcatalogus, een ander voor de winkelwagen en een derde voor gebruikersauthenticatie. Met Module Federation kan elk team hun micro-frontend onafhankelijk ontwikkelen, bouwen en implementeren, zonder zich zorgen te hoeven maken over conflicten of afhankelijkheden met andere teams. De hoofdapplicatie (de "host") kan vervolgens deze micro-frontends (de "remotes") dynamisch laden en renderen tijdens runtime, wat een naadloze gebruikerservaring creëert.

Kernconcepten van Module Federation

• Host: De hoofdapplicatie die de externe modules consumeert en rendert.
• Remote: Een onafhankelijke applicatie die modules beschikbaar stelt voor consumptie door andere applicaties.
• Shared Modules: Afhankelijkheden die worden gedeeld tussen de host en de remotes. Dit voorkomt duplicatie en zorgt voor consistente versies binnen de applicatie.
• Module Federation Plugin: Een Webpack-plugin die de functionaliteit van Module Federation mogelijk maakt.

Voordelen van Module Federation

1. Onafhankelijke Implementaties

Elke micro-frontend kan onafhankelijk worden geïmplementeerd zonder andere delen van de applicatie te beïnvloeden. Dit zorgt voor snellere releasecycli, verminderd risico en verhoogde flexibiliteit. Een team in Berlijn kan updates voor de productcatalogus implementeren terwijl het winkelwagenteam in Tokio onafhankelijk verder werkt aan hun functies. Dit is een significant voordeel voor wereldwijd verspreide teams.

2. Verhoogde Schaalbaarheid

De applicatie kan horizontaal worden geschaald door elke micro-frontend op aparte servers te implementeren. Dit zorgt voor een betere benutting van middelen en verbeterde prestaties. De authenticatiedienst, vaak een prestatieknelpunt, kan bijvoorbeeld onafhankelijk worden geschaald om piekbelastingen aan te kunnen.

3. Verbeterde Onderhoudbaarheid

Micro-frontends zijn kleiner en beter beheersbaar dan monolithische applicaties, waardoor ze gemakkelijker te onderhouden en te debuggen zijn. Elk team heeft eigenaarschap over zijn eigen codebase, waardoor ze zich kunnen concentreren op hun specifieke expertisegebied. Stel je een wereldwijd team voor dat gespecialiseerd is in betalingsgateways; zij kunnen die specifieke micro-frontend onderhouden zonder andere teams te beïnvloeden.

4. Technologie-agnostisch

Micro-frontends kunnen worden gebouwd met verschillende technologieën of frameworks, waardoor teams de beste tools voor de klus kunnen kiezen. De ene micro-frontend kan met React zijn gebouwd, terwijl een andere Vue.js gebruikt. Deze flexibiliteit is vooral handig bij het integreren van verouderde applicaties of wanneer verschillende teams verschillende voorkeuren of expertise hebben.

5. Herbruikbaarheid van Code

Gedeelde modules kunnen worden hergebruikt in meerdere micro-frontends, wat codeduplicatie vermindert en de consistentie verbetert. Dit is met name handig voor gemeenschappelijke componenten, utility-functies of designsytemen. Stel je een wereldwijd consistent designsysteem voor dat wordt gedeeld door alle micro-frontends, wat zorgt voor een uniforme merkervaring.

Module Federation Implementeren: Een Praktisch Voorbeeld

Laten we een vereenvoudigd voorbeeld doorlopen van hoe je Module Federation implementeert met Webpack 5. We maken twee applicaties: een host-applicatie en een remote-applicatie. De remote-applicatie zal een eenvoudige component beschikbaar stellen die de host-applicatie zal consumeren.

Stap 1: De Host-applicatie Opzetten

Maak een nieuwe map voor de host-applicatie en initialiseer een nieuw npm-project:

            mkdir host-app
cd host-app
npm init -y
            

              
                Copy
              
            
          

Installeer Webpack en de bijbehorende afhankelijkheden:

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

              
                Copy
              
            
          

Maak een `webpack.config.js`-bestand aan in de root van de host-applicatie met de volgende configuratie:

            const HtmlWebpackPlugin = require('html-webpack-plugin');
const ModuleFederationPlugin = require('webpack/lib/container/ModuleFederationPlugin');
const path = require('path');

module.exports = {
 mode: 'development',
 devtool: 'source-map',
 entry: './src/index.js',
 output: {
 path: path.resolve(__dirname, 'dist'),
 filename: 'bundle.js',
 publicPath: 'http://localhost:3000/', // Belangrijk voor Module Federation
 },
 devServer: {
 port: 3000,
 hot: true,
 historyApiFallback: true,
 },
 module: {
 rules: [
 {
 test: /\.js$/i, // Regex bijgewerkt om JSX te ondersteunen
 exclude: /node_modules/,
 use: {
 loader: 'babel-loader',
 options: {
 presets: ['@babel/preset-env', '@babel/preset-react'] // React preset toegevoegd
 }
 }
 },
 {
 test: /\.css$/i,
 use: ["style-loader", "css-loader"],
 },
 ],
 },
 plugins: [
 new ModuleFederationPlugin({
 name: 'host',
 remotes: {
 remoteApp: 'remote@http://localhost:3001/remoteEntry.js', // Verwijst naar de remote entry
 },
 shared: ['react', 'react-dom'], // Deel react
 }),
 new HtmlWebpackPlugin({
 template: './public/index.html',
 }),
 ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

Deze configuratie definieert het entry-point, de output-directory, de instellingen van de ontwikkelserver en de Module Federation-plugin. De `remotes`-eigenschap specificeert de locatie van het `remoteEntry.js`-bestand van de remote-applicatie. De `shared`-eigenschap definieert de modules die worden gedeeld tussen de host- en remote-applicaties. We delen 'react' en 'react-dom' in dit voorbeeld.

Maak een `index.html`-bestand aan in de `public`-map:

            <!DOCTYPE html>
<html>
<head>
 <title>Host Applicatie</title>
</head>
<body>
 <div id="root"></div>
<script src="/bundle.js"></script>
</body>
</html>
            

              
                Copy
              
            
          

Maak een `src`-map en daarin een `index.js`-bestand aan. Dit bestand laadt de externe component en rendert deze in de host-applicatie:

            import React from 'react';
import ReactDOM from 'react-dom/client';

import RemoteComponent from 'remoteApp/RemoteComponent';

const App = () => (
 <div>
 <h1>Host Applicatie</h1>
 <p>Dit is de host-applicatie die een externe component consumeert.</p>
 <RemoteComponent />
 </div>
);

const root = ReactDOM.createRoot(document.getElementById('root'));
root.render(<App/>);

            

              
                Copy
              
            
          

Installeer babel-loader en de bijbehorende presets

            npm install -D babel-loader @babel/core @babel/preset-env @babel/preset-react style-loader css-loader
            

              
                Copy
              
            
          

Stap 2: De Remote-applicatie Opzetten

Maak een nieuwe map voor de remote-applicatie en initialiseer een nieuw npm-project:

            mkdir remote-app
cd remote-app
npm init -y
            

              
                Copy
              
            
          

Installeer Webpack en de bijbehorende afhankelijkheden:

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

              
                Copy
              
            
          

Maak een `webpack.config.js`-bestand aan in de root van de remote-applicatie met de volgende configuratie:

            const HtmlWebpackPlugin = require('html-webpack-plugin');
const ModuleFederationPlugin = require('webpack/lib/container/ModuleFederationPlugin');
const path = require('path');

module.exports = {
 mode: 'development',
 devtool: 'source-map',
 entry: './src/index.js',
 output: {
 path: path.resolve(__dirname, 'dist'),
 filename: 'bundle.js',
 publicPath: 'http://localhost:3001/', // Belangrijk voor Module Federation
 },
 devServer: {
 port: 3001,
 hot: true,
 historyApiFallback: true,
 },
 module: {
 rules: [
 {
 test: /\.js$/i,
 exclude: /node_modules/,
 use: {
 loader: 'babel-loader',
 options: {
 presets: ['@babel/preset-env', '@babel/preset-react']
 }
 }
 },
 {
 test: /\.css$/i,
 use: ["style-loader", "css-loader"],
 },
 ],
 },
 plugins: [
 new ModuleFederationPlugin({
 name: 'remote',
 filename: 'remoteEntry.js',
 exposes: {
 './RemoteComponent': './src/RemoteComponent.js', // De component beschikbaar stellen
 },
 shared: ['react', 'react-dom'], // Deel react
 }),
 new HtmlWebpackPlugin({
 template: './public/index.html',
 }),
 ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

Deze configuratie is vergelijkbaar met die van de host-applicatie, maar met een paar belangrijke verschillen. De `name`-eigenschap is ingesteld op `remote` en de `exposes`-eigenschap definieert de modules die beschikbaar worden gesteld aan andere applicaties. In dit geval stellen we de `RemoteComponent` beschikbaar.

Maak een `index.html`-bestand aan in de `public`-map:

            <!DOCTYPE html>
<html>
<head>
 <title>Remote Applicatie</title>
</head>
<body>
 <div id="root"></div>
<script src="/bundle.js"></script>
</body>
</html>
            

              
                Copy
              
            
          

Maak een `src`-map aan en daarin een `RemoteComponent.js`-bestand. Dit bestand bevat de component die beschikbaar wordt gesteld aan de host-applicatie:

            import React from 'react';

const RemoteComponent = () => (
 <div style={{ border: '2px solid red', padding: '10px', margin: '10px' }}>
 <h2>Remote Component</h2>
 <p>Deze component wordt geladen vanuit de remote-applicatie.</p>
 </div>
);

export default RemoteComponent;

            

              
                Copy
              
            
          

Maak een `src`-map aan en daarin een `index.js`-bestand. Dit bestand rendert de `RemoteComponent` wanneer de remote-applicatie onafhankelijk wordt uitgevoerd (optioneel):

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

const App = () => (
 <div>
 <h1>Remote Applicatie</h1>
 <RemoteComponent />
 </div>
);

const root = ReactDOM.createRoot(document.getElementById('root'));
root.render(<App/>);

            

              
                Copy
              
            
          

Stap 3: De Applicaties Uitvoeren

Voeg start-scripts toe aan beide `package.json`-bestanden:

            "scripts": {
 "start": "webpack serve"
}
            

              
                Copy
              
            
          

Start beide applicaties met `npm start`. Open je browser en navigeer naar `http://localhost:3000`. Je zou de host-applicatie moeten zien die de remote component rendert. De remote component heeft een rode rand, wat aangeeft dat deze vanuit de remote-applicatie wordt geladen.

Geavanceerde Concepten en Overwegingen

1. Versiebeheer en Compatibiliteit

Bij het delen van afhankelijkheden tussen micro-frontends is het belangrijk om rekening te houden met versiebeheer en compatibiliteit. Module Federation biedt mechanismen voor het specificeren van versiebereiken en het oplossen van conflicten. Tools zoals semantisch versiebeheer (semver) worden cruciaal bij het beheren van afhankelijkheden en het waarborgen van compatibiliteit tussen verschillende micro-frontends. Een falen om versiebeheer correct te beheren kan leiden tot runtime-fouten of onverwacht gedrag, vooral in complexe systemen met talrijke micro-frontends.

2. Authenticatie en Autorisatie

Het implementeren van authenticatie en autorisatie in een micro-frontend architectuur vereist zorgvuldige planning. Gangbare benaderingen zijn het gebruik van een gedeelde authenticatiedienst of het implementeren van op tokens gebaseerde authenticatie. Beveiliging is van het grootste belang, en het is cruciaal om best practices te volgen voor het beschermen van gevoelige gegevens. Een e-commerceplatform kan bijvoorbeeld een speciale authenticatie-micro-frontend hebben die verantwoordelijk is voor het verifiëren van gebruikersgegevens voordat toegang tot andere micro-frontends wordt verleend.

3. Communicatie Tussen Micro-Frontends

Micro-frontends moeten vaak met elkaar communiceren om gegevens uit te wisselen of acties te activeren. Er kunnen verschillende communicatiepatronen worden gebruikt, zoals events, gedeeld state management of directe API-aanroepen. De keuze van het juiste communicatiepatroon hangt af van de specifieke eisen van de applicatie. Tools zoals Redux of Vuex kunnen worden gebruikt voor gedeeld state management. Aangepaste events kunnen worden gebruikt voor losse koppeling en asynchrone communicatie. API-aanroepen kunnen worden gebruikt voor complexere interacties.

4. Prestatieoptimalisatie

Het laden van externe modules kan de prestaties beïnvloeden, vooral als de modules groot zijn of de netwerkverbinding traag is. Het optimaliseren van de grootte van de modules, het gebruik van code splitting en het cachen van externe modules kan de prestaties verbeteren. Lazy loading van modules, alleen wanneer ze nodig zijn, is een andere belangrijke optimalisatietechniek. Overweeg ook het gebruik van een Content Delivery Network (CDN) om externe modules te serveren vanaf geografisch dichterbij gelegen locaties voor de eindgebruikers, waardoor de latentie wordt verminderd.

5. Testen van Micro-Frontends

Het testen van micro-frontends vereist een andere aanpak dan het testen van monolithische applicaties. Elke micro-frontend moet onafhankelijk worden getest, evenals in integratie met andere micro-frontends. Contract testing kan worden gebruikt om te garanderen dat micro-frontends compatibel zijn met elkaar. Unit tests, integratietests en end-to-end tests zijn allemaal belangrijk voor het waarborgen van de kwaliteit van de micro-frontend architectuur.

6. Foutafhandeling en Monitoring

Het implementeren van robuuste foutafhandeling en monitoring is cruciaal voor het identificeren en oplossen van problemen in een micro-frontend architectuur. Gecentraliseerde logging- en monitoringsystemen kunnen inzicht geven in de gezondheid en prestaties van de applicatie. Tools zoals Sentry of New Relic kunnen worden gebruikt om fouten en prestatiemetrieken over verschillende micro-frontends te volgen. Een goed ontworpen strategie voor foutafhandeling kan trapsgewijze storingen voorkomen en een veerkrachtige gebruikerservaring te garanderen.

Gebruiksscenario's voor Module Federation

Module Federation is zeer geschikt voor diverse gebruiksscenario's, waaronder:

• Grote E-commerce Platforms: Het opdelen van de website in kleinere, onafhankelijk implementeerbare eenheden voor productcatalogus, winkelwagen, gebruikersauthenticatie en afrekenen.
• Bedrijfsapplicaties: Het bouwen van complexe dashboards en portalen waarbij verschillende teams verantwoordelijk zijn voor verschillende secties.
• Content Management Systemen (CMS): Ontwikkelaars in staat stellen om onafhankelijk aangepaste modules of plug-ins te maken en te implementeren.
• Microservices Architecturen: Het integreren van front-end applicaties met microservices backends.
• Progressive Web Apps (PWA's): Het dynamisch laden en bijwerken van functies in een PWA.

Neem bijvoorbeeld een multinationale bankapplicatie. Met module federation kunnen de kernbankfuncties, het investeringsplatform en het klantenserviceportaal onafhankelijk worden ontwikkeld en geïmplementeerd. Dit stelt gespecialiseerde teams in staat zich te concentreren op specifieke gebieden, terwijl een uniforme en consistente gebruikerservaring over alle diensten heen wordt gewaarborgd.

Alternatieven voor Module Federation

Hoewel Module Federation een overtuigende oplossing biedt voor micro-frontend architecturen, is het niet de enige optie. Andere populaire technieken zijn:

• iFrames: Een eenvoudige maar vaak minder flexibele aanpak waarbij de ene applicatie in de andere wordt ingesloten.
• Web Components: Herbruikbare, aangepaste HTML-elementen die in verschillende applicaties kunnen worden gebruikt.
• Single-SPA: Een framework voor het bouwen van single-page applicaties met meerdere frameworks.
• Build-time Integratie: Het combineren van alle micro-frontends in één applicatie tijdens het build-proces.

Elke techniek heeft zijn eigen voor- en nadelen, en de beste keuze hangt af van de specifieke eisen van de applicatie. Module Federation onderscheidt zich door zijn runtime flexibiliteit en het vermogen om code dynamisch te delen zonder dat alle applicaties opnieuw gebouwd en geïmplementeerd hoeven te worden.

Conclusie

JavaScript Module Federation is een krachtige techniek voor het bouwen van schaalbare, onderhoudbare en onafhankelijke micro-frontend architecturen. Het biedt tal van voordelen, waaronder onafhankelijke implementaties, verhoogde schaalbaarheid, verbeterde onderhoudbaarheid, technologie-agnosticisme en herbruikbaarheid van code. Door de kernconcepten te begrijpen, praktische voorbeelden te implementeren en rekening te houden met geavanceerde concepten, kunnen ontwikkelaars Module Federation benutten om robuuste en flexibele webapplicaties te bouwen. Naarmate webapplicaties complexer worden, biedt Module Federation een waardevol hulpmiddel om die complexiteit te beheren en teams in staat te stellen efficiënter en effectiever te werken.

Omarm de kracht van gedecentraliseerde webontwikkeling met JavaScript Module Federation en ontgrendel het potentieel voor het bouwen van echt modulaire en schaalbare applicaties. Of je nu een e-commerceplatform, een bedrijfsapplicatie of een CMS bouwt, Module Federation kan je helpen de applicatie op te splitsen in kleinere, beter beheersbare eenheden en een betere gebruikerservaring te bieden.