Mikro-frontends: En omfattende guide til Module Federation

I det stadig utviklende landskapet for webutvikling kan det å bygge og vedlikeholde store, komplekse frontend-applikasjoner bli en betydelig utfordring. Monolittiske frontends, der hele applikasjonen er en enkelt, tett koblet kodebase, fører ofte til tregere utviklingssykluser, økt distribusjonsrisiko og vanskeligheter med å skalere individuelle funksjoner.

Mikro-frontends tilbyr en løsning ved å bryte ned frontend-en i mindre, uavhengige og håndterbare enheter. Denne arkitektoniske tilnærmingen gjør det mulig for team å jobbe autonomt, distribuere uavhengig og velge de teknologiene som passer best for deres spesifikke behov. En av de mest lovende teknologiene for å implementere mikro-frontends er Module Federation.

Hva er mikro-frontends?

Mikro-frontends er en arkitektonisk stil der en frontend-applikasjon er sammensatt av flere mindre, uavhengige frontend-applikasjoner. Disse applikasjonene kan utvikles, distribueres og vedlikeholdes av forskjellige team, ved hjelp av forskjellige teknologier, og uten å kreve koordinering ved byggetid. Hver mikro-frontend er ansvarlig for en spesifikk funksjon eller et domene i den overordnede applikasjonen.

Hovedprinsipper for mikro-frontends:

Teknologiuavhengig: Team kan velge den beste teknologistakken for sin spesifikke mikro-frontend.
Isolerte team-kodebaser: Hver mikro-frontend har sin egen uavhengige kodebase, noe som muliggjør uavhengig utvikling og distribusjon.
Uavhengig distribusjon: Endringer i én mikro-frontend krever ikke redistribusjon av hele applikasjonen.
Autonome team: Team er ansvarlige for sin mikro-frontend og kan jobbe uavhengig.
Progressiv oppgradering: Individuelle mikro-frontends kan oppgraderes eller erstattes uten å påvirke resten av applikasjonen.

Introduksjon til Module Federation

Module Federation er en JavaScript-arkitektur introdusert i Webpack 5 som lar en JavaScript-applikasjon dynamisk laste kode fra en annen applikasjon under kjøring. Dette betyr at forskjellige applikasjoner kan dele og konsumere moduler fra hverandre, selv om de er bygget med forskjellige teknologier eller distribuert på forskjellige servere.

Module Federation gir en kraftig mekanisme for å implementere mikro-frontends ved å la forskjellige frontend-applikasjoner eksponere og konsumere moduler fra hverandre. Dette muliggjør sømløs integrasjon av forskjellige mikro-frontends til en enkelt, sammenhengende brukeropplevelse.

Sentrale fordeler med Module Federation:

Kodedeling: Mikro-frontends kan dele kode og komponenter, noe som reduserer duplisering og forbedrer konsistens.
Kjøretidsintegrasjon: Mikro-frontends kan integreres under kjøring, noe som tillater dynamisk komposisjon og oppdateringer.
Uavhengige distribusjoner: Mikro-frontends kan distribueres uavhengig uten å kreve koordinering eller redistribusjon av andre applikasjoner.
Teknologiuavhengig: Mikro-frontends kan bygges med forskjellige teknologier og likevel integreres ved hjelp av Module Federation.
Reduserte byggetider: Ved å dele kode og avhengigheter kan Module Federation redusere byggetider og forbedre utviklingseffektiviteten.

Hvordan Module Federation fungerer

Module Federation fungerer ved å definere to typer applikasjoner: vert (host) og fjern (remote). Vertsapplikasjonen er hovedapplikasjonen som konsumerer moduler fra andre applikasjoner. Fjernapplikasjonen er en applikasjon som eksponerer moduler som skal konsumeres av andre applikasjoner.

Når en vertsapplikasjon støter på en import-setning for en modul som eksponeres av en fjernapplikasjon, laster Webpack dynamisk fjernapplikasjonen og løser importen under kjøring. Dette gjør at vertsapplikasjonen kan bruke modulen fra fjernapplikasjonen som om den var en del av sin egen kodebase.

Sentrale konsepter i Module Federation:

Vert (Host): Applikasjonen som konsumerer moduler fra fjernapplikasjoner.
Fjern (Remote): Applikasjonen som eksponerer moduler som skal konsumeres av andre applikasjoner.
Eksponerte moduler: Modulene som en fjernapplikasjon gjør tilgjengelige for konsumering av andre applikasjoner.
Delte moduler: Moduler som deles mellom vert- og fjernapplikasjoner, noe som reduserer duplisering og forbedrer ytelsen.

Implementering av mikro-frontends med Module Federation: Et praktisk eksempel

La oss se på en enkel e-handelsapplikasjon med tre mikro-frontends: en produktkatalog, en handlevogn og en brukerprofil.

Hver mikro-frontend utvikles av et separat team og distribueres uavhengig. Produktkatalogen er bygget med React, handlevognen med Vue.js, og brukerprofilen med Angular. Hovedapplikasjonen fungerer som vert og integrerer disse tre mikro-frontendene i ett enkelt brukergrensesnitt.

Steg 1: Konfigurere fjernapplikasjonene

Først må vi konfigurere hver mikro-frontend som en fjernapplikasjon. Dette innebærer å definere modulene som skal eksponeres og de delte modulene som skal brukes.

Produktkatalog (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'],
    }),
  ],
};

I denne konfigurasjonen eksponerer vi ProductList-komponenten fra filen ./src/components/ProductList. Vi deler også react- og react-dom-modulene med vertsapplikasjonen.

Handlevogn (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'],
    }),
  ],
};

Her eksponerer vi ShoppingCart-komponenten og deler vue-modulen.

Brukerprofil (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'],
    }),
  ],
};

Vi eksponerer UserProfile-komponenten og deler de nødvendige Angular-modulene.

Steg 2: Konfigurere vertsapplikasjonen

Deretter må vi konfigurere vertsapplikasjonen til å konsumere modulene som eksponeres av fjernapplikasjonene. Dette innebærer å definere fjernressursene og mappe dem til deres respektive URL-er.

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'],
    }),
  ],
};

I denne konfigurasjonen definerer vi tre fjernressurser: productCatalog, shoppingCart, og userProfile. Hver fjernressurs er mappet til URL-en til sin remoteEntry.js-fil. Vi deler også de felles avhengighetene på tvers av alle mikro-frontendene.

Steg 3: Konsumere modulene i vertsapplikasjonen

Til slutt kan vi konsumere modulene som eksponeres av fjernapplikasjonene i vertsapplikasjonen. Dette innebærer å importere modulene ved hjelp av dynamiske importer og rendre dem på de riktige stedene.

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-handelsapplikasjon</h1>
      <Suspense fallback={<div>Laster produktkatalog...</div>}>
        <ProductList />
      </Suspense>
      <Suspense fallback={<div>Laster handlevogn...</div>}>
        <ShoppingCart />
      <\Suspense>
      <Suspense fallback={<div>Laster brukerprofil...</div>}>
        <UserProfile />
      </Suspense>
    </div>
  );
}

export default App;

Vi bruker React.lazy og Suspense til å dynamisk laste modulene fra fjernapplikasjonene. Dette sikrer at modulene bare lastes når de trengs, noe som forbedrer ytelsen til applikasjonen.

Avanserte betraktninger og beste praksis

Selv om Module Federation gir en kraftig mekanisme for å implementere mikro-frontends, er det flere avanserte betraktninger og beste praksis å huske på.

Versjonskontroll og kompatibilitet

Når man deler moduler mellom mikro-frontends, er det avgjørende å håndtere versjoner og sikre kompatibilitet. Forskjellige mikro-frontends kan ha forskjellige avhengigheter eller kreve forskjellige versjoner av delte moduler. Å bruke semantisk versjonering og nøye håndtere delte avhengigheter kan bidra til å unngå konflikter og sikre at mikro-frontendene fungerer sømløst sammen.

Vurder verktøy som `@module-federation/automatic-vendor-federation` for å hjelpe til med å automatisere prosessen med å håndtere delte avhengigheter.

Tilstandshåndtering

Å dele tilstand mellom mikro-frontends kan være utfordrende. Forskjellige mikro-frontends kan ha forskjellige løsninger for tilstandshåndtering eller kreve ulik tilgang til delt tilstand. Det finnes flere tilnærminger til å håndtere tilstand i en mikro-frontend-arkitektur, inkludert:

Delte tilstandsbiblioteker: Bruke et delt tilstandsbibliotek som Redux eller Zustand for å håndtere global tilstand.
Egendefinerte hendelser: Bruke egendefinerte hendelser for å kommunisere tilstandsendringer mellom mikro-frontends.
URL-basert tilstand: Kode tilstand i URL-en og dele den mellom mikro-frontends.

Den beste tilnærmingen avhenger av de spesifikke behovene til applikasjonen og koblingsnivået mellom mikro-frontendene.

Kommunikasjon mellom mikro-frontends

Mikro-frontends trenger ofte å kommunisere med hverandre for å utveksle data eller utløse handlinger. Det er flere måter å oppnå dette på, inkludert:

Egendefinerte hendelser: Bruke egendefinerte hendelser for å kringkaste meldinger mellom mikro-frontends.
Delte tjenester: Opprette delte tjenester som kan nås av alle mikro-frontends.
Meldingskøer: Bruke en meldingskø for å kommunisere asynkront mellom mikro-frontends.

Å velge riktig kommunikasjonsmekanisme avhenger av kompleksiteten i interaksjonene og ønsket grad av frikobling mellom mikro-frontendene.

Sikkerhetshensyn

Når man implementerer mikro-frontends, er det viktig å vurdere sikkerhetsimplikasjonene. Hver mikro-frontend bør være ansvarlig for sin egen sikkerhet, inkludert autentisering, autorisasjon og datavalidering. Deling av kode og data mellom mikro-frontends bør gjøres sikkert og med passende tilgangskontroller.

Sørg for riktig input-validering og sanering for å forhindre cross-site scripting (XSS)-sårbarheter. Oppdater avhengigheter regelmessig for å tette sikkerhetshull.

Testing og overvåking

Testing og overvåking av mikro-frontends kan være mer komplisert enn å teste og overvåke monolittiske applikasjoner. Hver mikro-frontend bør testes uavhengig, og integrasjonstester bør utføres for å sikre at mikro-frontendene fungerer korrekt sammen. Overvåking bør implementeres for å spore ytelsen og helsen til hver mikro-frontend.

Implementer ende-til-ende-tester som spenner over flere mikro-frontends for å sikre en sømløs brukeropplevelse. Overvåk applikasjonens ytelsesmetrikker for å identifisere flaskehalser og områder for forbedring.

Module Federation vs. andre mikro-frontend-tilnærminger

Selv om Module Federation er et kraftig verktøy for å bygge mikro-frontends, er det ikke den eneste tilgjengelige tilnærmingen. Andre vanlige mikro-frontend-tilnærminger inkluderer:

Byggetidsintegrasjon: Integrere mikro-frontends ved byggetid ved hjelp av verktøy som Webpack eller Parcel.
Kjøretidsintegrasjon med iframes: Innlemme mikro-frontends i iframes.
Web-komponenter: Bruke web-komponenter for å lage gjenbrukbare UI-elementer som kan deles mellom mikro-frontends.
Single-SPA: Bruke et rammeverk som Single-SPA for å håndtere ruting og orkestrering av mikro-frontends.

Hver tilnærming har sine egne fordeler og ulemper, og den beste tilnærmingen avhenger av de spesifikke behovene til applikasjonen.

Module Federation vs. iframes

iframes gir sterk isolasjon, men kan være tungvinte å håndtere og kan påvirke ytelsen negativt på grunn av overheaden til hver iframe. Kommunikasjon mellom iframes kan også være kompleks.

Module Federation tilbyr en mer sømløs integrasjonsopplevelse med bedre ytelse og enklere kommunikasjon mellom mikro-frontends. Det krever imidlertid nøye håndtering av delte avhengigheter og versjoner.

Module Federation vs. Single-SPA

Single-SPA er et meta-rammeverk som gir en enhetlig tilnærming til å håndtere og orkestrere mikro-frontends. Det tilbyr funksjoner som delt kontekst, ruting og tilstandshåndtering.

Module Federation kan brukes sammen med Single-SPA for å gi en fleksibel og skalerbar arkitektur for å bygge komplekse mikro-frontend-applikasjoner.

Bruksområder for Module Federation

Module Federation er godt egnet for en rekke bruksområder, inkludert:

Store bedriftsapplikasjoner: Bygge og vedlikeholde store, komplekse bedriftsapplikasjoner med flere team.
E-handelsplattformer: Lage modulære og skalerbare e-handelsplattformer med uavhengige funksjoner som produktkataloger, handlevogner og betalingsprosesser.
Innholdsstyringssystemer (CMS): Utvikle fleksible og utvidbare CMS-plattformer med tilpassbare innholdsmoduler.
Dashboards og analyseplattformer: Bygge interaktive dashboards og analyseplattformer med uavhengige widgets og visualiseringer.

For eksempel, se for deg et globalt e-handelsselskap som Amazon. De kunne bruke Module Federation til å bryte ned nettstedet sitt i mindre, uavhengige mikro-frontends, som produktsidene, handlevognen, betalingsprosessen og brukerkontoadministrasjonen. Hver av disse mikro-frontendene kunne utvikles og distribueres av separate team, noe som gir raskere utviklingssykluser og økt smidighet. De kunne bruke forskjellige teknologier for hver mikro-frontend, for eksempel React for produktsidene, Vue.js for handlevognen og Angular for betalingsprosessen. Dette lar dem utnytte styrkene til hver teknologi og velge det beste verktøyet for jobben.

Et annet eksempel er en multinasjonal bank. De kunne bruke Module Federation til å bygge en bankplattform som er skreddersydd for de spesifikke behovene i hver region. De kunne ha forskjellige mikro-frontends for hver region, med funksjoner som er spesifikke for den regionens bankreguleringer og kundepreferanser. Dette lar dem gi en mer personlig og relevant opplevelse for kundene sine.

Konklusjon

Module Federation tilbyr en kraftig og fleksibel tilnærming til å bygge mikro-frontends. Det gjør det mulig for team å jobbe uavhengig, distribuere uavhengig og velge de teknologiene som passer best for deres behov. Ved å dele kode og avhengigheter kan Module Federation redusere byggetider, forbedre ytelsen og forenkle utviklingsprosessen.

Selv om Module Federation har sine utfordringer, som versjonskontroll og tilstandshåndtering, kan disse håndteres med nøye planlegging og bruk av passende verktøy og teknikker. Ved å følge beste praksis og vurdere de avanserte betraktningene som er diskutert i denne guiden, kan du lykkes med å implementere mikro-frontends med Module Federation og bygge skalerbare, vedlikeholdbare og uavhengige frontend-applikasjoner.

Ettersom landskapet for webutvikling fortsetter å utvikle seg, blir mikro-frontends et stadig viktigere arkitektonisk mønster. Module Federation gir et solid grunnlag for å bygge mikro-frontends og er et verdifullt verktøy for enhver frontend-utvikler som ønsker å bygge moderne, skalerbare webapplikasjoner.