Frontend Micro-Frontend: Opanowanie Architektury Module Federation

We współczesnym, szybko ewoluującym krajobrazie web developmentu, budowanie i utrzymywanie aplikacji frontendowych na dużą skalę może stawać się coraz bardziej złożone. Tradycyjne architektury monolityczne często prowadzą do wyzwań, takich jak przeładowanie kodu, powolne czasy budowania i trudności w niezależnych wdrożeniach. Micro-frontendy oferują rozwiązanie poprzez rozbicie frontendu na mniejsze, łatwiejsze w zarządzaniu części. Ten artykuł zagłębia się w Module Federation, potężną technikę implementacji micro-frontendów, badając jej korzyści, architekturę i praktyczne strategie implementacji.

Czym są Micro-Frontendy?

Micro-frontendy to styl architektoniczny, w którym aplikacja frontendowa jest rozkładana na mniejsze, niezależne i wdrażalne jednostki. Każdy micro-frontend jest zazwyczaj własnością oddzielnego zespołu, co pozwala na większą autonomię i szybsze cykle rozwoju. Podejście to odzwierciedla architekturę mikroserwisów powszechnie stosowaną na backendzie.

Kluczowe cechy micro-frontendów to:

• Niezależna Wdrażalność: Każdy micro-frontend może być wdrażany niezależnie, bez wpływu na inne części aplikacji.
• Autonomia Zespołu: Różne zespoły mogą posiadać i rozwijać różne micro-frontendy, korzystając z preferowanych technologii i przepływów pracy.
• Różnorodność Technologii: Micro-frontendy mogą być budowane przy użyciu różnych frameworków i bibliotek, co pozwala zespołom wybrać najlepsze narzędzia do pracy.
• Izolacja: Micro-frontendy powinny być od siebie izolowane, aby zapobiec kaskadowym awariom i zapewnić stabilność.

Dlaczego Warto Używać Micro-Frontendów?

Przyjęcie architektury micro-frontendów oferuje kilka istotnych korzyści, szczególnie w przypadku dużych i złożonych aplikacji:

• Lepsza Skalowalność: Rozbicie frontendu na mniejsze jednostki ułatwia skalowanie aplikacji w razie potrzeby.
• Szybsze Cykle Rozwoju: Niezależne zespoły mogą pracować równolegle, co prowadzi do szybszego rozwoju i cykli wydawniczych.
• Zwiększona Autonomia Zespołu: Zespoły mają większą kontrolę nad swoim kodem i mogą podejmować decyzje niezależnie.
• Łatwiejsza Konserwacja: Mniejsze bazy kodu są łatwiejsze w utrzymaniu i debugowaniu.
• Agnostyczność Technologiczna: Zespoły mogą wybierać najlepsze technologie dla swoich konkretnych potrzeb, co pozwala na innowacje i eksperymenty.
• Zmniejszone Ryzyko: Wdrożenia są mniejsze i częstsze, co zmniejsza ryzyko awarii na dużą skalę.

Wprowadzenie do Module Federation

Module Federation to funkcja wprowadzona w Webpack 5, która umożliwia aplikacjom JavaScript dynamiczne ładowanie kodu z innych aplikacji w czasie wykonywania. Umożliwia to tworzenie prawdziwie niezależnych i komponowalnych micro-frontendów. Zamiast budować wszystko w jeden pakiet, Module Federation pozwala różnym aplikacjom udostępniać i wykorzystywać moduły innych aplikacji tak, jakby były to lokalne zależności.

W przeciwieństwie do tradycyjnych podejść do micro-frontendów, które opierają się na iframe'ach lub web componentach, Module Federation zapewnia bardziej płynne i zintegrowane doświadczenie dla użytkownika. Unika narzutu wydajnościowego i złożoności związanych z innymi technikami.

Jak Działa Module Federation

Module Federation działa w oparciu o koncepcję "udostępniania" i "konsumowania" modułów. Jedna aplikacja (tzw. "host" lub "kontener") może udostępniać moduły, podczas gdy inne aplikacje (tzw. "remotes") mogą konsumować te udostępnione moduły. Oto szczegółowy opis procesu:

1. Udostępnianie Modułów: Micro-frontend, skonfigurowany jako aplikacja "remote" w Webpacku, udostępnia pewne moduły (komponenty, funkcje, narzędzia) poprzez plik konfiguracyjny. Ta konfiguracja określa moduły, które mają być udostępniane, oraz odpowiadające im punkty wejścia.
2. Konsumpcja Modułów: Inny micro-frontend, skonfigurowany jako aplikacja "host" lub "kontener", deklaruje aplikację remote jako zależność. Określa adres URL, pod którym można znaleźć manifest Module Federation aplikacji remote (mały plik JSON opisujący udostępnione moduły).
3. Rozwiązywanie w Czasie Wykonywania: Kiedy aplikacja host potrzebuje użyć modułu z aplikacji remote, dynamicznie pobiera manifest Module Federation aplikacji remote. Webpack następnie rozwiązuje zależność modułu i ładuje wymagany kod z aplikacji remote w czasie wykonywania.
4. Udostępnianie Kodu: Module Federation umożliwia również udostępnianie kodu między aplikacjami host i remote. Jeśli obie aplikacje używają tej samej wersji współdzielonej zależności (np. React, lodash), kod będzie współdzielony, co pozwoli uniknąć duplikacji i zmniejszyć rozmiar pakietów.

Konfiguracja Module Federation: Praktyczny Przykład

Zilustrujmy Module Federation prostym przykładem z udziałem dwóch micro-frontendów: "Katalog Produktów" i "Koszyk Zakupowy". Katalog Produktów udostępni komponent listy produktów, który Koszyk Zakupowy wykorzysta do wyświetlania powiązanych produktów.

Struktura Projektu

  
  micro-frontend-example/
    product-catalog/
      src/
        components/
          ProductList.jsx
        index.js
        webpack.config.js
    shopping-cart/
      src/
        components/
          RelatedProducts.jsx
        index.js
        webpack.config.js
  

Katalog Produktów (Remote)

webpack.config.js

  
  const { ModuleFederationPlugin } = require('webpack').container;
  const path = require('path');

  module.exports = {
    // ... inne konfiguracje webpacka
    plugins: [
      new ModuleFederationPlugin({
        name: 'product_catalog',
        filename: 'remoteEntry.js',
        exposes: {
          './ProductList': './src/components/ProductList',
        },
        shared: {
          react: { singleton: true, eager: true, requiredVersion: '^17.0.0' },
          'react-dom': { singleton: true, eager: true, requiredVersion: '^17.0.0' },
        },
      }),
    ],
  };
  

Wyjaśnienie:

• name: Unikalna nazwa aplikacji remote.
• filename: Nazwa pliku punktu wejścia, który będzie udostępniany. Ten plik zawiera manifest Module Federation.
• exposes: Definiuje, które moduły będą udostępniane przez tę aplikację. W tym przypadku udostępniamy komponent `ProductList` z `src/components/ProductList.jsx` pod nazwą `./ProductList`.
• shared: Określa zależności, które powinny być współdzielone między aplikacjami host i remote. Jest to kluczowe dla uniknięcia duplikacji kodu i zapewnienia kompatybilności. `singleton: true` zapewnia, że ​​załadowana zostanie tylko jedna instancja współdzielonej zależności. `eager: true` ładuje współdzieloną zależność początkowo, co może poprawić wydajność. `requiredVersion` definiuje akceptowalny zakres wersji dla współdzielonej zależności.

src/components/ProductList.jsx

  
  import React from 'react';

  const ProductList = ({ products }) => (
    

      {products.map((product) => (
        
{product.name} - ${product.price}
      ))}
    
  );

  export default ProductList;
  

Koszyk Zakupowy (Host)

webpack.config.js

  
  const { ModuleFederationPlugin } = require('webpack').container;
  const path = require('path');

  module.exports = {
    // ... inne konfiguracje webpacka
    plugins: [
      new ModuleFederationPlugin({
        name: 'shopping_cart',
        remotes: {
          product_catalog: 'product_catalog@http://localhost:3001/remoteEntry.js',
        },
        shared: {
          react: { singleton: true, eager: true, requiredVersion: '^17.0.0' },
          'react-dom': { singleton: true, eager: true, requiredVersion: '^17.0.0' },
        },
      }),
    ],
  };
  

Wyjaśnienie:

• name: Unikalna nazwa aplikacji host.
• remotes: Definiuje aplikacje remote, z których ta aplikacja będzie konsumować moduły. W tym przypadku deklarujemy remote o nazwie `product_catalog` i określamy adres URL, pod którym można znaleźć jego plik `remoteEntry.js`. Format to `remoteName: 'remoteName@remoteEntryUrl'`.
• shared: Podobnie jak aplikacja remote, aplikacja host również definiuje swoje współdzielone zależności. Zapewnia to, że aplikacje host i remote używają kompatybilnych wersji współdzielonych bibliotek.

src/components/RelatedProducts.jsx

  
  import React, { useEffect, useState } from 'react';
  import ProductList from 'product_catalog/ProductList';

  const RelatedProducts = () => {
    const [products, setProducts] = useState([]);

    useEffect(() => {
      // Pobierz dane powiązanych produktów (np. z API)
      const fetchProducts = async () => {
        // Zastąp swoim rzeczywistym endpointem API
        const response = await fetch('https://fakestoreapi.com/products?limit=3');
        const data = await response.json();
        setProducts(data);
      };

      fetchProducts();
    }, []);

    return (
      

        
Powiązane Produkty
        {products.length > 0 ?  : 
Ładowanie...
}
      
    );
  };

  export default RelatedProducts;
  

Wyjaśnienie:

• import ProductList from 'product_catalog/ProductList'; Ta linia importuje komponent `ProductList` z remote `product_catalog`. Składnia `remoteName/moduleName` mówi Webpackowi, aby pobrał moduł z określonej aplikacji remote.
• Komponent następnie używa zaimportowanego komponentu `ProductList` do wyświetlania powiązanych produktów.

Uruchamianie Przykładu

1. Uruchom zarówno aplikację Katalog Produktów, jak i Koszyk Zakupowy, używając ich odpowiednich serwerów deweloperskich (np. `npm start`). Upewnij się, że działają na różnych portach (np. Katalog Produktów na porcie 3001, a Koszyk Zakupowy na porcie 3000).
2. Przejdź do aplikacji Koszyk Zakupowy w swojej przeglądarce.
3. Powinieneś zobaczyć sekcję Powiązane Produkty, która jest renderowana przez komponent `ProductList` z aplikacji Katalog Produktów.

Zaawansowane Koncepcje Module Federation

Poza podstawową konfiguracją, Module Federation oferuje kilka zaawansowanych funkcji, które mogą ulepszyć Twoją architekturę micro-frontendów:

Udostępnianie Kodu i Wersjonowanie

Jak pokazano w przykładzie, Module Federation umożliwia udostępnianie kodu między aplikacjami host i remote. Osiąga się to poprzez opcję konfiguracji `shared` w Webpacku. Określając współdzielone zależności, możesz uniknąć duplikacji kodu i zmniejszyć rozmiar pakietów. Właściwe wersjonowanie współdzielonych zależności jest kluczowe dla zapewnienia kompatybilności i zapobiegania konfliktom. Wersjonowanie semantyczne (SemVer) jest powszechnie stosowanym standardem wersjonowania oprogramowania, który pozwala definiować kompatybilne zakresy wersji (np. `^17.0.0` dopuszcza dowolną wersję większą lub równą 17.0.0, ale mniejszą niż 18.0.0).

Dynamiczne Remotes

W poprzednim przykładzie adres URL remote był zakodowany na stałe w pliku `webpack.config.js`. Jednak w wielu rzeczywistych scenariuszach może być konieczne dynamiczne określenie adresu URL remote w czasie wykonywania. Można to osiągnąć, używając konfiguracji remote opartej na obietnicach:

  
  // webpack.config.js
  remotes: {
    product_catalog: new Promise(resolve => {
      // Pobierz adres URL remote z pliku konfiguracyjnego lub API
      fetch('/config.json')
        .then(response => response.json())
        .then(config => {
          const remoteUrl = config.productCatalogUrl;
          resolve(`product_catalog@${remoteUrl}/remoteEntry.js`);
        });
    }),
  },
  

Pozwala to na skonfigurowanie adresu URL remote na podstawie środowiska (np. programistyczne, testowe, produkcyjne) lub innych czynników.

Asynchroniczne Ładowanie Modułów

Module Federation obsługuje asynchroniczne ładowanie modułów, co pozwala na ładowanie modułów na żądanie. Może to poprawić początkowy czas ładowania aplikacji, opóźniając ładowanie modułów niekrytycznych.

  
  // RelatedProducts.jsx
  import React, { Suspense, lazy } from 'react';

  const ProductList = lazy(() => import('product_catalog/ProductList'));

  const RelatedProducts = () => {
    return (
      

        
Powiązane Produkty
        Ładowanie...
}>
          
        
      
    );
  };
  

Używając `React.lazy` i `Suspense`, możesz asynchronicznie załadować komponent `ProductList` z aplikacji remote. Komponent `Suspense` zapewnia rezerwowy interfejs użytkownika (np. wskaźnik ładowania), podczas gdy moduł jest ładowany.

Federacyjne Style i Zasoby

Module Federation można również używać do udostępniania stylów i zasobów między micro-frontendami. Może to pomóc w utrzymaniu spójnego wyglądu i stylu w całej aplikacji.

Aby udostępniać style, możesz udostępniać moduły CSS lub komponenty stylizowane z aplikacji remote. Aby udostępniać zasoby (np. obrazy, czcionki), możesz skonfigurować Webpack do kopiowania zasobów do współdzielonej lokalizacji, a następnie odwoływać się do nich z aplikacji host.

Najlepsze Praktyki dla Module Federation

Implementując Module Federation, ważne jest, aby przestrzegać najlepszych praktyk, aby zapewnić pomyślną i łatwą w utrzymaniu architekturę:

• Zdefiniuj Jasne Granice: Wyraźnie zdefiniuj granice między micro-frontendami, aby uniknąć ścisłego sprzężenia i zapewnić niezależną wdrażalność.
• Ustal Protokoły Komunikacji: Zdefiniuj jasne protokoły komunikacji między micro-frontendami. Rozważ użycie szyn zdarzeń, współdzielonych bibliotek zarządzania stanem lub niestandardowych interfejsów API.
• Ostrożnie Zarządzaj Współdzielonymi Zależnościami: Ostrożnie zarządzaj współdzielonymi zależnościami, aby uniknąć konfliktów wersji i zapewnić kompatybilność. Używaj wersjonowania semantycznego i rozważ użycie narzędzia do zarządzania zależnościami, takiego jak npm lub yarn.
• Wdróż Solidną Obsługę Błędów: Wdróż solidną obsługę błędów, aby zapobiec kaskadowym awariom i zapewnić stabilność aplikacji.
• Monitoruj Wydajność: Monitoruj wydajność swoich micro-frontendów, aby zidentyfikować wąskie gardła i zoptymalizować wydajność.
• Zautomatyzuj Wdrożenia: Zautomatyzuj proces wdrażania, aby zapewnić spójne i niezawodne wdrożenia.
• Używaj Spójnego Stylu Kodowania: Wymuś spójny styl kodowania we wszystkich micro-frontendach, aby poprawić czytelność i łatwość utrzymania. Narzędzia takie jak ESLint i Prettier mogą w tym pomóc.
• Dokumentuj Swoją Architekturę: Dokumentuj swoją architekturę micro-frontendów, aby upewnić się, że wszyscy członkowie zespołu rozumieją system i jak on działa.

Module Federation vs. Inne Podejścia do Micro-Frontendów

Chociaż Module Federation jest potężną techniką implementacji micro-frontendów, nie jest to jedyne podejście. Inne popularne metody to:

• Iframes: Iframes zapewniają silną izolację między micro-frontendami, ale mogą być trudne do bezproblemowej integracji i mogą mieć wpływ na wydajność.
• Web Components: Web components pozwalają tworzyć elementy interfejsu użytkownika wielokrotnego użytku, które można używać w różnych micro-frontendach. Jednak ich implementacja może być bardziej złożona niż Module Federation.
• Integracja w Czasie Kompilacji: Podejście to polega na budowaniu wszystkich micro-frontendów w jedną aplikację w czasie kompilacji. Chociaż może to uprościć wdrożenie, zmniejsza autonomię zespołu i zwiększa ryzyko konfliktów.
• Single-SPA: Single-SPA to framework, który pozwala łączyć wiele aplikacji jednostronicowych w jedną aplikację. Zapewnia bardziej elastyczne podejście niż integracja w czasie kompilacji, ale jego konfiguracja może być bardziej złożona.

Wybór podejścia zależy od specyficznych wymagań aplikacji oraz wielkości i struktury zespołu. Module Federation oferuje dobry balans między elastycznością, wydajnością i łatwością użycia, co czyni go popularnym wyborem w wielu projektach.

Przykłady Zastosowań Module Federation w Świecie Rzeczywistym

Chociaż konkretne implementacje firm są często poufne, ogólne zasady Module Federation są stosowane w różnych branżach i scenariuszach. Oto kilka potencjalnych przykładów:

• Platformy E-commerce: Platforma e-commerce mogłaby użyć Module Federation do oddzielenia różnych sekcji witryny, takich jak katalog produktów, koszyk zakupowy, proces realizacji zamówienia i zarządzanie kontem użytkownika, na oddzielne micro-frontendy. Pozwala to różnym zespołom na niezależną pracę nad tymi sekcjami i wdrażanie aktualizacji bez wpływu na resztę platformy. Na przykład zespół w *Niemczech* mógłby skupić się na katalogu produktów, podczas gdy zespół w *Indiach* zarządza koszykiem zakupowym.
• Aplikacje Usług Finansowych: Aplikacja usług finansowych mogłaby użyć Module Federation do izolowania wrażliwych funkcji, takich jak platformy transakcyjne i zarządzanie kontami, na oddzielne micro-frontendy. Zwiększa to bezpieczeństwo i umożliwia niezależny audyt tych krytycznych komponentów. Wyobraź sobie zespół w *Londynie* specjalizujący się w funkcjach platformy transakcyjnej i inny zespół w *Nowym Jorku* zajmujący się zarządzaniem kontami.
• Systemy Zarządzania Treścią (CMS): CMS mógłby użyć Module Federation, aby umożliwić programistom tworzenie i wdrażanie niestandardowych modułów jako micro-frontendy. Umożliwia to większą elastyczność i personalizację dla użytkowników CMS. Zespół w *Japonii* mógłby zbudować specjalistyczny moduł galerii obrazów, a zespół w *Brazylii* tworzy zaawansowany edytor tekstu.
• Aplikacje Opieki Zdrowotnej: Aplikacja opieki zdrowotnej mogłaby użyć Module Federation do integracji różnych systemów, takich jak elektroniczna dokumentacja medyczna (EHR), portale pacjentów i systemy rozliczeniowe, jako oddzielne micro-frontendy. Poprawia to interoperacyjność i ułatwia integrację nowych systemów. Na przykład zespół w *Kanadzie* mógłby zintegrować nowy moduł telemedycyny, a zespół w *Australii* koncentruje się na poprawie doświadczenia portalu pacjenta.

Podsumowanie

Module Federation zapewnia potężne i elastyczne podejście do implementacji micro-frontendów. Umożliwiając aplikacjom dynamiczne ładowanie kodu od siebie w czasie wykonywania, umożliwia tworzenie prawdziwie niezależnych i komponowalnych architektur frontendowych. Chociaż wymaga starannego planowania i implementacji, korzyści płynące ze zwiększonej skalowalności, szybszych cykli rozwoju i większej autonomii zespołu sprawiają, że jest to atrakcyjny wybór dla dużych i złożonych aplikacji webowych. Wraz z ciągłą ewolucją krajobrazu web developmentu, Module Federation ma odegrać coraz ważniejszą rolę w kształtowaniu przyszłości architektury frontendowej.

Rozumiejąc koncepcje i najlepsze praktyki opisane w tym artykule, możesz wykorzystać Module Federation do budowania skalowalnych, łatwych w utrzymaniu i innowacyjnych aplikacji frontendowych, które spełniają wymagania dzisiejszego szybkiego świata cyfrowego.