Router Mikro-Frontendowy: Nawigacja Międzyaplikacyjna

We współczesnym tworzeniu stron internetowych, architektura mikro-frontendów zyskała znaczącą popularność jako sposób na budowanie dużych, złożonych aplikacji. Polega ona na dzieleniu monolitycznego frontendu na mniejsze, niezależne i możliwe do wdrożenia jednostki (mikro-frontendy). Jednym z kluczowych wyzwań w tej architekturze jest zarządzanie nawigacją międzyaplikacyjną, pozwalającą użytkownikom na płynne przechodzenie między tymi niezależnymi mikro-frontendami. Niniejszy artykuł stanowi kompleksowy przewodnik po routingu mikro-frontendowym i nawigacji międzyaplikacyjnej.

Czym są mikro-frontendy?

Mikro-frontendy to styl architektoniczny, w którym niezależnie dostarczane aplikacje frontendowe są komponowane w jedno, spójne doświadczenie użytkownika. Jest to analogiczne do mikroserwisów w backendzie. Każdy mikro-frontend jest zazwyczaj zarządzany przez oddzielny zespół, co pozwala na większą autonomię, szybsze cykle rozwoju i łatwiejszą konserwację. Korzyści z mikro-frontendów to:

• Niezależne Wdrażanie: Zespoły mogą wdrażać swoje mikro-frontendy bez wpływu na inne części aplikacji.
• Różnorodność Technologiczna: Różne mikro-frontendy mogą być budowane przy użyciu różnych technologii, co pozwala zespołom wybrać najlepsze narzędzie do pracy. Na przykład, jeden zespół może używać Reacta, podczas gdy inny używa Vue.js lub Angulara.
• Skalowalność: Aplikacja może być łatwiej skalowana, ponieważ każdy mikro-frontend może być skalowany niezależnie.
• Lepsza Utrzymywalność: Mniejsze bazy kodu są łatwiejsze do zrozumienia i utrzymania.
• Autonomia Zespołu: Zespoły mają większą kontrolę nad własnym kodem i procesem rozwoju.

Potrzeba Routera Mikro-Frontendowego

Bez dobrze zdefiniowanej strategii routingu, użytkownicy doświadczą rozłączonego i frustrującego doświadczenia podczas nawigacji między mikro-frontendami. Router mikro-frontendowy rozwiązuje ten problem, dostarczając scentralizowany mechanizm do zarządzania nawigacją w całej aplikacji. Obejmuje to obsługę:

• Zarządzanie URL: Zapewnienie, że URL dokładnie odzwierciedla bieżącą lokalizację użytkownika w aplikacji.
• Zarządzanie Stanem: Udostępnianie stanu między mikro-frontendami, gdy jest to konieczne.
• Lazy Loading: Ładowanie mikro-frontendów tylko wtedy, gdy są potrzebne, aby poprawić wydajność.
• Uwierzytelnianie i Autoryzacja: Obsługa uwierzytelniania i autoryzacji użytkownika w różnych mikro-frontendach.

Strategie Nawigacji Międzyaplikacyjnej

Istnieje kilka podejść do implementacji nawigacji międzyaplikacyjnej w architekturze mikro-frontendowej. Każde podejście ma swoje zalety i wady, a najlepszy wybór zależy od specyficznych wymagań aplikacji.

1. Użycie Scentralizowanego Routera (Single-Spa)

Single-Spa to popularny framework do budowania mikro-frontendów. Wykorzystuje scentralizowany router do zarządzania nawigacją między różnymi aplikacjami. Główna aplikacja działa jako orkiestrator i jest odpowiedzialna za renderowanie i odmontowywanie mikro-frontendów na podstawie bieżącego URL-a.

Jak to działa:

1. Użytkownik nawiguje do określonego adresu URL.
2. Router single-spa przechwytuje zmianę URL.
3. Na podstawie URL router określa, który mikro-frontend powinien być aktywny.
4. Router aktywuje odpowiedni mikro-frontend i odmontowuje wszelkie inne aktywne mikro-frontendy.

Przykład (Single-Spa):

Załóżmy, że masz trzy mikro-frontendy: home, products i cart. Router single-spa zostałby skonfigurowany w następujący sposób:

import { registerApplication, start } from 'single-spa'; registerApplication( 'home', () => import('./home/home.app.js'), location => location.pathname === '/' ); registerApplication( 'products', () => import('./products/products.app.js'), location => location.pathname.startsWith('/products') ); registerApplication( 'cart', () => import('./cart/cart.app.js'), location => location.pathname.startsWith('/cart') ); start();

W tym przykładzie każdy mikro-frontend jest rejestrowany w single-spa, a funkcja jest dostarczana, aby określić, kiedy mikro-frontend powinien być aktywny na podstawie adresu URL. Kiedy użytkownik nawiguje do /products, mikro-frontend products zostanie aktywowany.

Zalety:

• Scentralizowana kontrola nad routingiem.
• Uproszczone zarządzanie stanem (może być obsługiwane przez orkiestrator single-spa).
• Łatwa integracja z istniejącymi aplikacjami.

Wady:

• Pojedynczy punkt awarii. Jeśli orkiestrator przestanie działać, cała aplikacja zostanie dotknięta.
• Może stać się wąskim gardłem wydajności, jeśli nie zostanie zaimplementowany efektywnie.

2. Federacja Modułów (Webpack 5)

Federacja Modułów Webpack 5 pozwala na współdzielenie kodu między różnymi kompilacjami Webpacka w czasie rzeczywistym. Oznacza to, że możesz udostępniać komponenty, moduły, a nawet całe aplikacje z jednej kompilacji (hosta) do innej (zdalnej). Ułatwia to budowanie mikro-frontendów, gdzie każdy mikro-frontend jest oddzielną kompilacją Webpacka.

Jak to działa:

1. Każdy mikro-frontend jest budowany jako oddzielny projekt Webpacka.
2. Jeden mikro-frontend jest oznaczony jako aplikacja hosta.
3. Aplikacja hosta definiuje, które moduły chce zużywać z zdalnych mikro-frontendów.
4. Zdalne mikro-frontendy definiują, które moduły chcą udostępniać aplikacji hosta.
5. W czasie wykonania aplikacja hosta ładuje udostępnione moduły ze zdalnych mikro-frontendów w miarę potrzeb.

Przykład (Federacja Modułów):

Załóżmy aplikację host i aplikację remote.

host/webpack.config.js:

const { ModuleFederationPlugin } = require('webpack').container; module.exports = { // ... plugins: [ new ModuleFederationPlugin({ name: 'host', remotes: { remote: 'remote@http://localhost:3001/remoteEntry.js', }, shared: ['react', 'react-dom'], }), ], };

remote/webpack.config.js:

const { ModuleFederationPlugin } = require('webpack').container; module.exports = { // ... plugins: [ new ModuleFederationPlugin({ name: 'remote', exposes: { './Button': './src/Button', }, shared: ['react', 'react-dom'], }), ], };

W tym przykładzie aplikacja host zużywa komponent Button z aplikacji remote. Opcja shared zapewnia, że obie aplikacje używają tej samej wersji react i react-dom.

Zalety:

• Zdecentralizowana architektura. Każdy mikro-frontend jest niezależny i może być rozwijany i wdrażany oddzielnie.
• Współdzielenie kodu. Federacja Modułów pozwala na współdzielenie kodu między różnymi aplikacjami w czasie wykonania.
• Lazy loading. Moduły są ładowane tylko wtedy, gdy są potrzebne, co poprawia wydajność.

Wady:

• Bardziej złożone do skonfigurowania niż single-spa.
• Wymaga ostrożnego zarządzania współdzielonymi zależnościami, aby uniknąć konfliktów wersji.

3. Komponenty Webowe

Komponenty Webowe to zestaw standardów sieciowych, które pozwalają na tworzenie niestandardowych elementów HTML wielokrotnego użytku. Komponenty te mogą być używane w dowolnej aplikacji webowej, niezależnie od używanego frameworka. To sprawia, że idealnie pasują do architektur mikro-frontendowych, ponieważ zapewniają niezależny od technologii sposób budowania i udostępniania komponentów UI.

Jak to działa:

1. Każdy mikro-frontend udostępnia swój interfejs użytkownika jako zestaw Komponentów Webowych.
2. Główna aplikacja (lub inny mikro-frontend) zużywa te Komponenty Webowe, importując je i używając w swoim HTML-u.
3. Komponenty Webowe obsługują własne renderowanie i logikę.

Przykład (Komponenty Webowe):

micro-frontend-a.js:

class MyComponent extends HTMLElement { constructor() { super(); this.attachShadow({ mode: 'open' }); this.shadowRoot.innerHTML = `

Hello from Micro-Frontend A!

`; } } customElements.define('micro-frontend-a', MyComponent);

index.html (aplikacja główna):

Główna Aplikacja

W tym przykładzie plik micro-frontend-a.js definiuje Komponent Webowy o nazwie micro-frontend-a. Plik index.html importuje ten plik i używa Komponentu Webowego w swoim HTML-u. Przeglądarka wyrenderuje Komponent Webowy, wyświetlając "Hello from Micro-Frontend A!".

Zalety:

• Niezależne od technologii. Komponenty Webowe mogą być używane z dowolnym frameworkiem lub bez niego.
• Możliwość ponownego użycia. Komponenty Webowe mogą być łatwo używane w różnych aplikacjach.
• Enkapsulacja. Komponenty Webowe enkapsulują własne style i logikę, zapobiegając konfliktom z innymi częściami aplikacji.

Wady:

• Implementacja może być bardziej obszerna niż w przypadku innych podejść.
• Może wymagać polyfilli do obsługi starszych przeglądarek.

4. Iframy

Iframy (ramki śródliniowe) to starsza, ale nadal wykonalna opcja izolowania mikro-frontendów. Każdy mikro-frontend działa w swojej własnej ramce iframe, zapewniając wysoki stopień izolacji. Komunikację między ramkami iframe można osiągnąć za pomocą API postMessage.

Jak to działa:

1. Każdy mikro-frontend jest wdrażany jako oddzielna aplikacja webowa.
2. Główna aplikacja zawiera każdy mikro-frontend w ramce iframe.
3. Komunikacja między główną aplikacją a mikro-frontendami odbywa się za pomocą API postMessage.

Przykład (Iframy):

index.html (aplikacja główna):

Główna Aplikacja

W tym przykładzie plik index.html zawiera dwie ramki iframe, z których każda wskazuje na inny mikro-frontend.

Zalety:

• Wysoki stopień izolacji. Mikro-frontendy są całkowicie odizolowane od siebie, zapobiegając konfliktom.
• Łatwe w implementacji. Iframy to prosta i dobrze znana technologia.

Wady:

• Może być trudna komunikacja między ramkami iframe.
• Może powodować problemy z wydajnością ze względu na narzut wielu ramek iframe.
• Słabe doświadczenie użytkownika z powodu braku płynnej integracji.

Zarządzanie Stanem Pomiędzy Mikro-Frontendami

Zarządzanie stanem pomiędzy mikro-frontendami jest kluczowym aspektem nawigacji międzyaplikacyjnej. Można zastosować kilka strategii:

• Stan Oparty na URL: Kodowanie stanu w adresie URL. To podejście sprawia, że stan aplikacji jest możliwy do udostępnienia poprzez URL i łatwy do zakładkowania.
• Scentralizowane Zarządzanie Stanem (Redux, Vuex): Użycie globalnej biblioteki zarządzania stanem do udostępniania stanu między mikro-frontendami. Jest to szczególnie przydatne w złożonych aplikacjach ze znacznym współdzielonym stanem.
• Niestandardowe Zdarzenia: Używanie niestandardowych zdarzeń do komunikowania zmian stanu między mikro-frontendami. To podejście pozwala na luźne powiązanie między mikro-frontendami.
• Pamięć Przeglądarki (LocalStorage, SessionStorage): Przechowywanie stanu w pamięci przeglądarki. To podejście nadaje się do prostego stanu, który nie musi być udostępniany wszystkim mikro-frontendom. Należy jednak pamiętać o kwestiach bezpieczeństwa podczas przechowywania wrażliwych danych.

Uwierzytelnianie i Autoryzacja

Uwierzytelnianie i autoryzacja to kluczowe aspekty każdej aplikacji webowej, a stają się one jeszcze ważniejsze w architekturze mikro-frontendowej. Typowe podejścia obejmują:

• Scentralizowana Usługa Uwierzytelniania: Dedykowana usługa obsługuje uwierzytelnianie użytkownika i wydaje tokeny (np. JWT). Mikro-frontendy mogą następnie walidować te tokeny, aby określić autoryzację użytkownika.
• Współdzielony Moduł Uwierzytelniania: Współdzielony moduł jest odpowiedzialny za obsługę logiki uwierzytelniania. Ten moduł może być używany przez wszystkie mikro-frontendy.
• Uwierzytelnianie Na Krawędzi Sieci (Edge Authentication): Uwierzytelnianie jest obsługiwane na krawędzi sieci (np. za pomocą reverse proxy lub API gateway). To podejście może uprościć logikę uwierzytelniania w mikro-frontendach.

Najlepsze Praktyki dla Routingu Mikro-Frontendowego

Oto kilka najlepszych praktyk, o których należy pamiętać podczas implementacji routingu mikro-frontendowego:

• Utrzymuj Prostotę: Wybierz najprostszą strategię routingu, która spełnia Twoje potrzeby.
• Rozdziel Mikro-Frontendy: Minimalizuj zależności między mikro-frontendami, aby promować niezależny rozwój i wdrożenie.
• Używaj Spójnej Struktury URL: Utrzymuj spójną strukturę URL we wszystkich mikro-frontendach, aby poprawić doświadczenie użytkownika i SEO.
• Wdrażaj Lazy Loading: Ładuj mikro-frontendy tylko wtedy, gdy są potrzebne, aby poprawić wydajność.
• Monitoruj Wydajność: Regularnie monitoruj wydajność swojej aplikacji mikro-frontendowej, aby identyfikować i usuwać wszelkie wąskie gardła.
• Ustanawiaj Jasne Kanały Komunikacji: Upewnij się, że zespoły pracujące nad różnymi mikro-frontendami mają jasne kanały komunikacji, aby koordynować wysiłki rozwojowe i rozwiązywać wszelkie problemy integracyjne.
• Implementuj Solidne Obsługę Błędów: Wdrażaj solidne mechanizmy obsługi błędów, aby elegancko radzić sobie z awariami w poszczególnych mikro-frontendach i zapobiegać ich wpływowi na całą aplikację.
• Automatyczne Testy: Wdrażaj kompleksowe automatyczne testy, w tym testy jednostkowe, integracyjne i end-to-end, aby zapewnić jakość i stabilność aplikacji mikro-frontendowej.

Podsumowanie

Routing mikro-frontendowy jest złożonym, ale kluczowym aspektem budowania skalowalnych i łatwych w utrzymaniu aplikacji webowych. Starannie rozważając różne strategie routingu i najlepsze praktyki przedstawione w tym artykule, możesz stworzyć płynne i przyjazne dla użytkownika doświadczenie. Wybór odpowiedniego podejścia, czy to scentralizowanego routera jak Single-Spa, Federacji Modułów, Komponentów Webowych, czy nawet Iframów, zależy od Twoich konkretnych potrzeb i priorytetów. Pamiętaj, aby priorytetowo traktować odsprzężenie, spójne struktury URL i optymalizację wydajności. Implementując dobrze zaprojektowaną strategię routingu, możesz w pełni wykorzystać potencjał architektury mikro-frontendowej i budować naprawdę wyjątkowe aplikacje webowe dla globalnej publiczności.