Microfrontends: Een Uitgebreide Gids voor Module Federation

In het steeds evoluerende landschap van webontwikkeling kan het bouwen en onderhouden van grote, complexe frontend-applicaties een aanzienlijke uitdaging worden. Monolithische frontends, waarbij de hele applicatie één enkele, strak gekoppelde codebase is, leiden vaak tot tragere ontwikkelingscycli, verhoogde implementatierisico's en moeilijkheden bij het schalen van individuele functies.

Microfrontends bieden een oplossing door de frontend op te splitsen in kleinere, onafhankelijke en beheersbare eenheden. Deze architecturale aanpak stelt teams in staat om autonoom te werken, onafhankelijk te deployen en de technologieën te kiezen die het best passen bij hun specifieke behoeften. Een van de meest veelbelovende technologieën voor het implementeren van microfrontends is Module Federation.

Wat zijn Microfrontends?

Microfrontends zijn een architecturale stijl waarbij een frontend-applicatie is samengesteld uit meerdere kleinere, onafhankelijke frontend-applicaties. Deze applicaties kunnen worden ontwikkeld, geïmplementeerd en onderhouden door verschillende teams, met verschillende technologieën en zonder dat coördinatie tijdens de build-fase nodig is. Elke microfrontend is verantwoordelijk voor een specifieke functie of domein van de algehele applicatie.

Kernprincipes van Microfrontends:

• Technologie-agnostisch: Teams kunnen de beste technologiestack kiezen voor hun specifieke microfrontend.
• Geïsoleerde team-codebases: Elke microfrontend heeft zijn eigen onafhankelijke codebase, wat onafhankelijke ontwikkeling en deployments mogelijk maakt.
• Onafhankelijke Deployment: Wijzigingen in één microfrontend vereisen geen herimplementatie van de gehele applicatie.
• Autonome Teams: Teams zijn verantwoordelijk voor hun microfrontend en kunnen onafhankelijk werken.
• Progressieve Upgrade: Individuele microfrontends kunnen worden geüpgraded of vervangen zonder de rest van de applicatie te beïnvloeden.

Introductie van Module Federation

Module Federation is een JavaScript-architectuur, geïntroduceerd in Webpack 5, die een JavaScript-applicatie in staat stelt om tijdens runtime dynamisch code van een andere applicatie te laden. Dit betekent dat verschillende applicaties modules van elkaar kunnen delen en gebruiken, zelfs als ze met verschillende technologieën zijn gebouwd of op verschillende servers zijn geïmplementeerd.

Module Federation biedt een krachtig mechanisme voor het implementeren van microfrontends door verschillende frontend-applicaties in staat te stellen modules van elkaar beschikbaar te stellen en te gebruiken. Dit zorgt voor een naadloze integratie van verschillende microfrontends in één samenhangende gebruikerservaring.

Belangrijkste Voordelen van Module Federation:

• Code Delen: Microfrontends kunnen code en componenten delen, wat duplicatie vermindert en de consistentie verbetert.
• Runtime-integratie: Microfrontends kunnen tijdens runtime worden geïntegreerd, wat dynamische samenstelling en updates mogelijk maakt.
• Onafhankelijke Deployments: Microfrontends kunnen onafhankelijk worden gedeployed zonder coördinatie of herimplementatie van andere applicaties.
• Technologie-agnostisch: Microfrontends kunnen met verschillende technologieën worden gebouwd en toch worden geïntegreerd met behulp van Module Federation.
• Verkorte Build-tijden: Door code en afhankelijkheden te delen, kan Module Federation de build-tijden verkorten en de ontwikkelingsefficiëntie verbeteren.

Hoe Module Federation Werkt

Module Federation werkt door twee soorten applicaties te definiëren: host en remote. De host-applicatie is de hoofdapplicatie die modules van andere applicaties consumeert. De remote-applicatie is een applicatie die modules beschikbaar stelt om door andere applicaties te worden geconsumeerd.

Wanneer een host-applicatie een import-statement tegenkomt voor een module die wordt aangeboden door een remote applicatie, laadt Webpack dynamisch de remote applicatie en lost de import op tijdens runtime. Hierdoor kan de host-applicatie de module van de remote applicatie gebruiken alsof deze deel uitmaakt van zijn eigen codebase.

Kernconcepten in Module Federation:

• Host: De applicatie die modules van remote applicaties consumeert.
• Remote: De applicatie die modules beschikbaar stelt om door andere applicaties te worden geconsumeerd.
• Beschikbaar Gemaakte Modules (Exposed Modules): De modules die een remote applicatie beschikbaar stelt voor consumptie door andere applicaties.
• Gedeelde Modules (Shared Modules): Modules die worden gedeeld tussen de host- en remote applicaties, wat duplicatie vermindert en de prestaties verbetert.

Microfrontends Implementeren met Module Federation: Een Praktisch Voorbeeld

Laten we een eenvoudige e-commerce applicatie bekijken met drie microfrontends: een productcatalogus, een winkelwagen en een gebruikersprofiel.

Elke microfrontend wordt ontwikkeld door een apart team en onafhankelijk gedeployed. De productcatalogus is gebouwd met React, de winkelwagen met Vue.js en het gebruikersprofiel met Angular. De hoofdapplicatie fungeert als de host en integreert deze drie microfrontends in één enkele gebruikersinterface.

Stap 1: De Remote Applicaties Configureren

Eerst moeten we elke microfrontend configureren als een remote applicatie. Dit omvat het definiëren van de modules die beschikbaar worden gesteld en de gedeelde modules die zullen worden gebruikt.

Productcatalogus (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'],
    }),
  ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

In deze configuratie stellen we de ProductList-component beschikbaar vanuit het ./src/components/ProductList-bestand. We delen ook de react- en react-dom-modules met de host-applicatie.

Winkelwagen (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'],
    }),
  ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

Hier stellen we de ShoppingCart-component beschikbaar en delen we de vue-module.

Gebruikersprofiel (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'],
    }),
  ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

We stellen de UserProfile-component beschikbaar en delen de benodigde Angular-modules.

Stap 2: De Host-applicatie Configureren

Vervolgens moeten we de host-applicatie configureren om de modules te gebruiken die door de remote applicaties worden aangeboden. Dit omvat het definiëren van de remotes en het koppelen ervan aan hun respectievelijke URL's.

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'],
    }),
  ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

In deze configuratie definiëren we drie remotes: productCatalog, shoppingCart en userProfile. Elke remote is gekoppeld aan de URL van zijn remoteEntry.js-bestand. We delen ook de gemeenschappelijke afhankelijkheden over alle microfrontends.

Stap 3: De Modules Consumeren in de Host-applicatie

Tot slot kunnen we de modules die door de remote applicaties worden aangeboden, consumeren in de host-applicatie. Dit omvat het importeren van de modules met behulp van dynamische imports en ze op de juiste plaatsen te renderen.

            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>E-commerce Applicatie</h1>
      <Suspense fallback={<div>Productcatalogus laden...</div>}>
        <ProductList />
      </Suspense>
      <Suspense fallback={<div>Winkelwagen laden...</div>}>
        <ShoppingCart />
      <\Suspense>
      <Suspense fallback={<div>Gebruikersprofiel laden...</div>}>
        <UserProfile />
      </Suspense>
    </div>
  );
}

export default App;

            

              
                Copy
              
            
          

We gebruiken React.lazy en Suspense om de modules dynamisch te laden vanuit de remote applicaties. Dit zorgt ervoor dat de modules alleen worden geladen wanneer ze nodig zijn, wat de prestaties van de applicatie verbetert.

Geavanceerde Overwegingen en Best Practices

Hoewel Module Federation een krachtig mechanisme biedt voor het implementeren van microfrontends, zijn er verschillende geavanceerde overwegingen en best practices om in gedachten te houden.

Versiebeheer en Compatibiliteit

Bij het delen van modules tussen microfrontends is het cruciaal om versies te beheren en compatibiliteit te garanderen. Verschillende microfrontends kunnen verschillende afhankelijkheden hebben of verschillende versies van gedeelde modules vereisen. Het gebruik van semantische versionering en het zorgvuldig beheren van gedeelde afhankelijkheden kan conflicten helpen voorkomen en ervoor zorgen dat de microfrontends naadloos samenwerken.

Overweeg tools zoals `@module-federation/automatic-vendor-federation` om het proces van het beheren van gedeelde afhankelijkheden te automatiseren.

State Management

Het delen van state tussen microfrontends kan een uitdaging zijn. Verschillende microfrontends kunnen verschillende oplossingen voor state management hebben of verschillende toegang tot gedeelde state vereisen. Er zijn verschillende benaderingen om state te beheren in een microfrontend-architectuur, waaronder:

• Gedeelde State Libraries: Het gebruik van een gedeelde state library zoals Redux of Zustand om de globale state te beheren.
• Custom Events: Het gebruik van custom events om state-wijzigingen tussen microfrontends te communiceren.
• URL-gebaseerde State: Het coderen van state in de URL en deze delen tussen microfrontends.

De beste aanpak hangt af van de specifieke behoeften van de applicatie en de mate van koppeling tussen de microfrontends.

Communicatie tussen Microfrontends

Microfrontends moeten vaak met elkaar communiceren om gegevens uit te wisselen of acties te activeren. Er zijn verschillende manieren om dit te bereiken, waaronder:

• Custom Events: Het gebruik van custom events om berichten tussen microfrontends te verspreiden.
• Gedeelde Services: Het creëren van gedeelde services die toegankelijk zijn voor alle microfrontends.
• Message Queues: Het gebruik van een message queue om asynchroon te communiceren tussen microfrontends.

Het kiezen van het juiste communicatiemechanisme hangt af van de complexiteit van de interacties en de gewenste mate van ontkoppeling tussen de microfrontends.

Beveiligingsoverwegingen

Bij het implementeren van microfrontends is het belangrijk om rekening te houden met de beveiligingsimplicaties. Elke microfrontend moet verantwoordelijk zijn voor zijn eigen beveiliging, inclusief authenticatie, autorisatie en gegevensvalidatie. Het delen van code en gegevens tussen microfrontends moet veilig gebeuren en met de juiste toegangscontroles.

Zorg voor een goede invoervalidatie en -sanering om cross-site scripting (XSS)-kwetsbaarheden te voorkomen. Werk afhankelijkheden regelmatig bij om beveiligingslekken te dichten.

Testen en Monitoren

Het testen en monitoren van microfrontends kan complexer zijn dan het testen en monitoren van monolithische applicaties. Elke microfrontend moet onafhankelijk worden getest, en integratietests moeten worden uitgevoerd om ervoor te zorgen dat de microfrontends correct samenwerken. Monitoring moet worden geïmplementeerd om de prestaties en de gezondheid van elke microfrontend te volgen.

Implementeer end-to-end tests die meerdere microfrontends omvatten om een naadloze gebruikerservaring te garanderen. Monitor de prestatie-indicatoren van de applicatie om knelpunten en verbeterpunten te identificeren.

Module Federation vs. Andere Microfrontend-benaderingen

Hoewel Module Federation een krachtig hulpmiddel is voor het bouwen van microfrontends, is het niet de enige beschikbare aanpak. Andere veelvoorkomende microfrontend-benaderingen zijn:

• Build-Time Integratie: Het integreren van microfrontends tijdens de build-fase met tools zoals Webpack of Parcel.
• Run-Time Integratie met iframes: Het insluiten van microfrontends in iframes.
• Web Components: Het gebruik van web components om herbruikbare UI-elementen te creëren die kunnen worden gedeeld tussen microfrontends.
• Single-SPA: Het gebruik van een framework zoals Single-SPA om de routing en orkestratie van microfrontends te beheren.

Elke aanpak heeft zijn eigen voor- en nadelen, en de beste aanpak hangt af van de specifieke behoeften van de applicatie.

Module Federation vs. iframes

iframes bieden sterke isolatie, maar kunnen omslachtig zijn in beheer en kunnen de prestaties negatief beïnvloeden vanwege de overhead van elke iframe. Communicatie tussen iframes kan ook complex zijn.

Module Federation biedt een meer naadloze integratie-ervaring met betere prestaties en eenvoudigere communicatie tussen microfrontends. Het vereist echter zorgvuldig beheer van gedeelde afhankelijkheden en versies.

Module Federation vs. Single-SPA

Single-SPA is een meta-framework dat een uniforme aanpak biedt voor het beheren en orkestreren van microfrontends. Het biedt functies zoals gedeelde context, routing en state management.

Module Federation kan worden gebruikt in combinatie met Single-SPA om een flexibele en schaalbare architectuur te bieden voor het bouwen van complexe microfrontend-applicaties.

Use Cases voor Module Federation

Module Federation is zeer geschikt voor een verscheidenheid aan use cases, waaronder:

• Grote Enterprise Applicaties: Het bouwen en onderhouden van grote, complexe enterprise-applicaties met meerdere teams.
• E-commerce Platforms: Het creëren van modulaire en schaalbare e-commerce platforms met onafhankelijke functies zoals productcatalogi, winkelwagens en afrekenprocessen.
• Content Management Systemen (CMS): Het ontwikkelen van flexibele en uitbreidbare CMS-platforms met aanpasbare contentmodules.
• Dashboards en Analytics Platforms: Het bouwen van interactieve dashboards en analyseplatforms met onafhankelijke widgets en visualisaties.

Neem bijvoorbeeld een wereldwijd e-commercebedrijf zoals Amazon. Zij zouden Module Federation kunnen gebruiken om hun website op te splitsen in kleinere, onafhankelijke microfrontends, zoals de productpagina's, de winkelwagen, het afrekenproces en de sectie voor accountbeheer. Elk van deze microfrontends zou door afzonderlijke teams kunnen worden ontwikkeld en gedeployed, wat leidt tot snellere ontwikkelingscycli en een grotere flexibiliteit. Ze zouden verschillende technologieën kunnen gebruiken voor elke microfrontend, bijvoorbeeld React voor de productpagina's, Vue.js voor de winkelwagen en Angular voor het afrekenproces. Dit stelt hen in staat om de sterke punten van elke technologie te benutten en het beste gereedschap voor de klus te kiezen.

Een ander voorbeeld is een multinationale bank. Zij zouden Module Federation kunnen gebruiken om een bankplatform te bouwen dat is afgestemd op de specifieke behoeften van elke regio. Ze zouden verschillende microfrontends kunnen hebben voor elke regio, met functies die specifiek zijn voor de bankregelgeving en klantvoorkeuren van die regio. Dit stelt hen in staat om een meer gepersonaliseerde en relevante ervaring voor hun klanten te bieden.

Conclusie

Module Federation biedt een krachtige en flexibele aanpak voor het bouwen van microfrontends. Het stelt teams in staat om onafhankelijk te werken, onafhankelijk te deployen en de technologieën te kiezen die het best bij hun behoeften passen. Door code en afhankelijkheden te delen, kan Module Federation de build-tijden verkorten, de prestaties verbeteren en het ontwikkelingsproces vereenvoudigen.

Hoewel Module Federation zijn uitdagingen heeft, zoals versiebeheer en state management, kunnen deze worden aangepakt met zorgvuldige planning en het gebruik van de juiste tools en technieken. Door de best practices te volgen en rekening te houden met de geavanceerde overwegingen die in deze gids worden besproken, kunt u met succes microfrontends implementeren met Module Federation en schaalbare, onderhoudbare en onafhankelijke frontend-applicaties bouwen.

Naarmate het landschap van webontwikkeling blijft evolueren, worden microfrontends een steeds belangrijker architectuurpatroon. Module Federation biedt een solide basis voor het bouwen van microfrontends en is een waardevol hulpmiddel voor elke frontend-ontwikkelaar die moderne, schaalbare webapplicaties wil bouwen.