Frontend-arkitektur: Mikro-frontends og Module Federation – En omfattende guide

I dagens komplekse landskap for webutvikling kan det være utfordrende å bygge og vedlikeholde store frontend-applikasjoner. Tradisjonelle monolittiske frontend-arkitekturer fører ofte til oppblåst kode, trege byggetider og vanskeligheter med teamsamarbeid. Mikro-frontends og module federation tilbyr kraftfulle løsninger på disse problemene ved å bryte ned store applikasjoner i mindre, uavhengige og håndterbare deler. Denne omfattende guiden utforsker konseptene mikro-frontend-arkitektur og module federation, deres fordeler, utfordringer, implementeringsstrategier, og når man bør velge dem.

Hva er mikro-frontends?

Mikro-frontends er en arkitekturstil som strukturerer en frontend-applikasjon som en samling av uavhengige, selvstendige enheter, hver eid av et separat team. Disse enhetene kan utvikles, testes og deployeres uavhengig, noe som gir større fleksibilitet og skalerbarhet. Tenk på det som en samling av uavhengige nettsteder som er sømløst integrert i en enkelt brukeropplevelse.

Kjerneideen bak mikro-frontends er å anvende prinsippene for mikrotjenester på frontenden. Akkurat som mikrotjenester dekomponerer en backend i mindre, håndterbare tjenester, dekomponerer mikro-frontends en frontend i mindre, håndterbare applikasjoner eller funksjoner.

Fordeler med mikro-frontends:

• Økt skalerbarhet: Uavhengig distribusjon av mikro-frontends lar team skalere sine deler av applikasjonen uten å påvirke andre team eller hele applikasjonen.
• Forbedret vedlikeholdbarhet: Mindre kodebaser er enklere å forstå, teste og vedlikeholde. Hvert team er ansvarlig for sin egen mikro-frontend, noe som gjør det lettere å identifisere og rette feil.
• Teknologisk mangfold: Team kan velge den beste teknologistakken for sin spesifikke mikro-frontend, noe som gir større fleksibilitet og innovasjon. Dette kan være avgjørende i store organisasjoner der forskjellige team kan ha ekspertise i forskjellige rammeverk.
• Uavhengige distribusjoner: Mikro-frontends kan deployeres uavhengig, noe som gir raskere utgivelsessykluser og redusert risiko. Dette er spesielt viktig for store applikasjoner der hyppige oppdateringer er nødvendige.
• Teamautonomi: Team har fullt eierskap til sin mikro-frontend, noe som fremmer en følelse av ansvar og ansvarlighet. Dette gir teamene mulighet til å ta beslutninger og iterere raskt.
• Gjenbruk av kode: Felles komponenter og biblioteker kan deles på tvers av mikro-frontends, noe som fremmer gjenbruk av kode og konsistens.

Utfordringer med mikro-frontends:

• Økt kompleksitet: Implementering av en mikro-frontend-arkitektur legger til kompleksitet i det overordnede systemet. Koordinering av flere team og håndtering av kommunikasjon mellom mikro-frontends kan være utfordrende.
• Integrasjonsutfordringer: Å sikre sømløs integrasjon mellom mikro-frontends krever nøye planlegging og koordinering. Problemer som delte avhengigheter, ruting og styling må tas hånd om.
• Ytelsesoverhead: Lasting av flere mikro-frontends kan introdusere ytelsesoverhead, spesielt hvis de ikke er optimalisert. Nøye oppmerksomhet må rettes mot lastetider og ressursbruk.
• Håndtering av delt tilstand: Håndtering av delt tilstand på tvers av mikro-frontends kan være komplekst. Strategier som delte biblioteker, event-busser eller sentraliserte løsninger for tilstandshåndtering er ofte nødvendig.
• Driftsmessig overhead: Håndtering av infrastrukturen for flere mikro-frontends kan være mer komplekst enn å håndtere en enkelt monolittisk applikasjon.
• Tverrgående hensyn: Håndtering av tverrgående hensyn som autentisering, autorisasjon og analyse krever nøye planlegging og koordinering på tvers av team.

Hva er Module Federation?

Module federation er en JavaScript-arkitektur, introdusert i Webpack 5, som lar deg dele kode mellom separat bygde og deployerte applikasjoner. Det gjør det mulig å lage mikro-frontends ved dynamisk å laste og kjøre kode fra andre applikasjoner under kjøring. I hovedsak lar det forskjellige JavaScript-applikasjoner fungere som byggeklosser for hverandre.

I motsetning til tradisjonelle tilnærminger til mikro-frontends som ofte baserer seg på iframes eller web-komponenter, muliggjør module federation sømløs integrasjon og delt tilstand mellom mikro-frontends. Det lar deg eksponere komponenter, funksjoner eller til og med hele moduler fra én applikasjon til en annen, uten å måtte publisere dem til et delt pakkeregister.

Nøkkelkonsepter i Module Federation:

• Host (Vert): Applikasjonen som konsumerer moduler fra andre applikasjoner (remotes).
• Remote (Fjern): Applikasjonen som eksponerer moduler for konsumering av andre applikasjoner (hosts).
• Delte avhengigheter: Avhengigheter som deles mellom host- og remote-applikasjoner. Module federation lar deg unngå duplisering av delte avhengigheter, noe som forbedrer ytelsen og reduserer pakkestørrelsen.
• Webpack-konfigurasjon: Module federation konfigureres gjennom Webpack-konfigurasjonsfilen, der du definerer hvilke moduler som skal eksponeres og hvilke remotes som skal konsumeres.

Fordeler med Module Federation:

• Kodedeling: Module federation gjør det mulig å dele kode mellom separat bygde og deployerte applikasjoner, noe som reduserer kodeduplisering og forbedrer gjenbruk av kode.
• Uavhengige distribusjoner: Mikro-frontends kan deployeres uavhengig, noe som gir raskere utgivelsessykluser og redusert risiko. Endringer i én mikro-frontend krever ikke redeployering av andre mikro-frontends.
• Teknologiuavhengig (til en viss grad): Selv om det primært brukes med Webpack-baserte applikasjoner, kan module federation integreres med andre byggeverktøy og rammeverk med litt innsats.
• Forbedret ytelse: Ved å dele avhengigheter og dynamisk laste moduler, kan module federation forbedre applikasjonsytelsen og redusere pakkestørrelsen.
• Forenklet utvikling: Module federation forenkler utviklingsprosessen ved å la team jobbe med uavhengige mikro-frontends uten å måtte bekymre seg for integrasjonsproblemer.

Utfordringer med Module Federation:

• Webpack-avhengighet: Module federation er primært en Webpack-funksjon, noe som betyr at du må bruke Webpack som byggeverktøy.
• Konfigurasjonskompleksitet: Konfigurering av module federation kan være komplekst, spesielt for store applikasjoner med mange mikro-frontends.
• Versjonskontroll: Håndtering av versjoner av delte avhengigheter og eksponerte moduler kan være utfordrende. Nøye planlegging og koordinering er nødvendig for å unngå konflikter og sikre kompatibilitet.
• Kjøretidsfeil: Problemer med fjernmoduler kan føre til kjøretidsfeil i host-applikasjonen. Riktig feilhåndtering og overvåking er avgjørende.
• Sikkerhetshensyn: Eksponering av moduler for andre applikasjoner introduserer sikkerhetshensyn. Du må nøye vurdere hvilke moduler som skal eksponeres og hvordan du beskytter dem mot uautorisert tilgang.

Mikro-frontend-arkitekturer: Ulike tilnærminger

Det finnes flere forskjellige tilnærminger for å implementere mikro-frontend-arkitekturer, hver med sine egne fordeler og ulemper. Her er noen av de vanligste tilnærmingene:

• Byggetidsintegrasjon: Mikro-frontends bygges og integreres i en enkelt applikasjon ved byggetid. Denne tilnærmingen er enkel å implementere, men mangler fleksibiliteten til andre tilnærminger.
• Kjøretidsintegrasjon via Iframes: Mikro-frontends lastes inn i iframes under kjøring. Denne tilnærmingen gir sterk isolasjon, men kan føre til ytelsesproblemer og vanskeligheter med kommunikasjon mellom mikro-frontends.
• Kjøretidsintegrasjon via Web Components: Mikro-frontends pakkes som web-komponenter og lastes inn i hovedapplikasjonen under kjøring. Denne tilnærmingen gir god isolasjon og gjenbrukbarhet, men kan være mer kompleks å implementere.
• Kjøretidsintegrasjon via JavaScript: Mikro-frontends lastes som JavaScript-moduler under kjøring. Denne tilnærmingen gir størst fleksibilitet og ytelse, men krever nøye planlegging og koordinering. Module federation faller inn under denne kategorien.
• Edge Side Includes (ESI): En server-side tilnærming der fragmenter av HTML settes sammen på kanten av et CDN.

Implementeringsstrategier for mikro-frontends med Module Federation

Implementering av mikro-frontends med module federation krever nøye planlegging og utførelse. Her er noen nøkkelstrategier å vurdere:

1. Definer klare grenser: Definer grensene mellom mikro-frontends tydelig. Hver mikro-frontend bør være ansvarlig for et spesifikt domene eller en funksjon.
2. Etabler et delt komponentbibliotek: Lag et delt komponentbibliotek som kan brukes av alle mikro-frontends. Dette fremmer konsistens og reduserer kodeduplisering. Komponentbiblioteket kan i seg selv være en federert modul.
3. Implementer et sentralisert rutingsystem: Implementer et sentralisert rutingsystem som håndterer navigasjon mellom mikro-frontends. Dette sikrer en sømløs brukeropplevelse.
4. Velg en strategi for tilstandshåndtering: Velg en strategi for tilstandshåndtering som fungerer bra for applikasjonen din. Alternativer inkluderer delte biblioteker, event-busser eller sentraliserte løsninger for tilstandshåndtering som Redux eller Vuex.
5. Implementer en robust bygge- og distribusjonspipeline: Implementer en robust bygge- og distribusjonspipeline som automatiserer prosessen med å bygge, teste og deployere mikro-frontends.
6. Etabler klare kommunikasjonskanaler: Etabler klare kommunikasjonskanaler mellom team som jobber med forskjellige mikro-frontends. Dette sikrer at alle er på samme side og at problemer løses raskt.
7. Overvåk og mål ytelse: Overvåk og mål ytelsen til din mikro-frontend-arkitektur. Dette lar deg identifisere og adressere ytelsesflaskehalser.

Eksempel: Implementering av en enkel mikro-frontend med Module Federation (React)

La oss illustrere et enkelt eksempel med React og Webpack module federation. Vi vil ha to applikasjoner: en Host-applikasjon og en Remote-applikasjon.

Remote-applikasjon (RemoteApp) - Eksponerer en komponent

1. Installer avhengigheter:

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

              
                Copy
              
            
          

2. Lag en enkel komponent (RemoteComponent.jsx):

            import React from 'react';

const RemoteComponent = () => {
  return <div style={{ border: '2px solid blue', padding: '10px', margin: '10px' }}>
           <h2>Fjernkomponent</h2>
           <p>Denne komponenten serveres fra Remote-appen!</p>
         </div>;
};

export default RemoteComponent;
            

              
                Copy
              
            
          

3. Lag index.js:

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

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

              
                Copy
              
            
          

4. Lag 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. Lag index.html:

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

              
                Copy
              
            
          

6. Legg til Babel-konfigurasjon (.babelrc eller babel.config.js):

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

              
                Copy
              
            
          

7. Kjør Remote-appen:

            npx webpack serve
            

              
                Copy
              
            
          

Host-applikasjon (HostApp) - Konsumerer fjernkomponenten

1. Installer avhengigheter:

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

              
                Copy
              
            
          

2. Lag en enkel komponent (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-applikasjon</h1>
      <p>Dette er hovedapplikasjonen som konsumerer en fjernkomponent.</p>
      <Suspense fallback={<div>Laster fjernkomponent...</div>}>
        <RemoteComponent />
      </Suspense>
    </div>
  );
};

export default Home;
            

              
                Copy
              
            
          

3. Lag index.js:

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

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

              
                Copy
              
            
          

4. Lag 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. Lag index.html:

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

              
                Copy
              
            
          

6. Legg til Babel-konfigurasjon (.babelrc eller babel.config.js):

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

              
                Copy
              
            
          

7. Kjør Host-appen:

            npx webpack serve
            

              
                Copy
              
            
          

Dette eksempelet viser hvordan Host-appen kan konsumere RemoteComponent fra Remote-appen under kjøring. Nøkkelaspekter inkluderer definering av remote-inngangspunktet i Host-ens webpack-konfigurasjon og bruk av React.lazy og Suspense for å laste fjernkomponenten asynkront.

Når bør man velge mikro-frontends og Module Federation?

Mikro-frontends og module federation er ikke en løsning som passer for alle. De er best egnet for store, komplekse applikasjoner med flere team som jobber parallelt. Her er noen scenarioer der mikro-frontends og module federation kan være fordelaktig:

• Store team: Når flere team jobber på samme applikasjon, kan mikro-frontends hjelpe med å isolere kode og redusere konflikter.
• Legacy-applikasjoner: Mikro-frontends kan brukes til å gradvis migrere en legacy-applikasjon til en moderne arkitektur.
• Uavhengige distribusjoner: Når du trenger å distribuere oppdateringer ofte uten å påvirke andre deler av applikasjonen, kan mikro-frontends gi den nødvendige isolasjonen.
• Teknologisk mangfold: Når du ønsker å bruke forskjellige teknologier for forskjellige deler av applikasjonen, kan mikro-frontends tillate deg å gjøre det.
• Skalerbarhetskrav: Når du trenger å skalere forskjellige deler av applikasjonen uavhengig, kan mikro-frontends gi den nødvendige fleksibiliteten.

Imidlertid er mikro-frontends og module federation ikke alltid det beste valget. For små, enkle applikasjoner er den ekstra kompleksiteten kanskje ikke verdt fordelene. I slike tilfeller kan en monolittisk arkitektur være mer passende.

Alternative tilnærminger til mikro-frontends

Selv om module federation er et kraftig verktøy for å bygge mikro-frontends, er det ikke den eneste tilnærmingen. Her er noen alternative strategier:

• Iframes: En enkel, men ofte mindre ytelsesdyktig tilnærming, som gir sterk isolasjon, men med utfordringer innen kommunikasjon og styling.
• Web Components: En standardbasert tilnærming for å lage gjenbrukbare UI-elementer. Kan brukes til å bygge mikro-frontends som er rammeverkuavhengige.
• Single-SPA: Et rammeverk for å orkestrere flere JavaScript-applikasjoner på en enkelt side.
• Server-Side Includes (SSI) / Edge-Side Includes (ESI): Server-side teknikker for å sette sammen fragmenter av HTML.

Beste praksis for mikro-frontend-arkitektur

For å implementere en mikro-frontend-arkitektur effektivt, kreves det at man følger beste praksis:

• Enkeltansvarsprinsippet: Hver mikro-frontend bør ha et klart og veldefinert ansvar.
• Uavhengig distribuerbarhet: Hver mikro-frontend bør kunne deployeres uavhengig.
• Teknologiuavhengighet (der det er mulig): Streb etter teknologiuavhengighet for å la team velge de beste verktøyene for jobben.
• Kontraktbasert kommunikasjon: Definer klare kontrakter for kommunikasjon mellom mikro-frontends.
• Automatisert testing: Implementer omfattende automatisert testing for å sikre kvaliteten på hver mikro-frontend og det overordnede systemet.
• Sentralisert logging og overvåking: Implementer sentralisert logging og overvåking for å spore ytelsen og helsen til mikro-frontend-arkitekturen.

Konklusjon

Mikro-frontends og module federation tilbyr en kraftig tilnærming for å bygge skalerbare, vedlikeholdbare og fleksible frontend-applikasjoner. Ved å bryte ned store applikasjoner i mindre, uavhengige enheter, kan team jobbe mer effektivt, lansere oppdateringer oftere og innovere raskere. Selv om det er utfordringer knyttet til implementering av en mikro-frontend-arkitektur, veier fordelene ofte opp for kostnadene, spesielt for store, komplekse applikasjoner. Module federation gir en spesielt elegant og effektiv løsning for deling av kode og komponenter mellom mikro-frontends. Ved å nøye planlegge og utføre din mikro-frontend-strategi, kan du skape en frontend-arkitektur som er godt egnet til behovene til din organisasjon og dine brukere.

Ettersom landskapet for webutvikling fortsetter å utvikle seg, vil mikro-frontends og module federation sannsynligvis bli stadig viktigere arkitekturmønstre. Ved å forstå konseptene, fordelene og utfordringene med disse tilnærmingene, kan du posisjonere deg for å bygge neste generasjon av webapplikasjoner.