Opanowanie JavaScript Module Federation: Siła Współdzielonego Zakresu i Dzielenia Zależności

W dynamicznie zmieniającym się świecie tworzenia aplikacji internetowych, budowanie skalowalnych i łatwych w utrzymaniu aplikacji często wymaga stosowania zaawansowanych wzorców architektonicznych. Wśród nich znaczną popularność zyskała koncepcja mikrofrontendów, pozwalająca zespołom na niezależne rozwijanie i wdrażanie poszczególnych części aplikacji. Sercem płynnej integracji i efektywnego współdzielenia kodu między tymi niezależnymi jednostkami jest wtyczka Module Federation dla Webpacka, a kluczowym elementem jej siły jest współdzielony zakres (shared scope).

Ten kompleksowy przewodnik zagłębia się w mechanizm współdzielonego zakresu w ramach JavaScript Module Federation. Zbadamy, czym on jest, dlaczego jest niezbędny do dzielenia zależności, jak działa oraz przedstawimy praktyczne strategie jego efektywnej implementacji. Naszym celem jest wyposażenie deweloperów w wiedzę pozwalającą wykorzystać tę potężną funkcję do zwiększenia wydajności, zmniejszenia rozmiarów paczek i poprawy doświadczenia deweloperskiego w zróżnicowanych, globalnych zespołach programistycznych.

Czym jest JavaScript Module Federation?

Zanim zagłębimy się w temat współdzielonego zakresu, kluczowe jest zrozumienie fundamentalnej koncepcji Module Federation. Wprowadzona wraz z Webpack 5, Module Federation to rozwiązanie działające na etapie budowania i w czasie rzeczywistym, które pozwala aplikacjom JavaScript dynamicznie współdzielić kod (taki jak biblioteki, frameworki, a nawet całe komponenty) między oddzielnie skompilowanymi aplikacjami. Oznacza to, że można mieć wiele odrębnych aplikacji (często nazywanych 'zdalnymi' (remotes) lub 'konsumentami' (consumers)), które mogą ładować kod z aplikacji 'kontenera' (container) lub 'hosta' (host) i na odwrót.

Główne korzyści płynące z Module Federation to:

• Współdzielenie Kodu: Eliminacja zbędnego kodu w wielu aplikacjach, co zmniejsza całkowity rozmiar paczek i poprawia czas ładowania.
• Niezależne Wdrożenia: Zespoły mogą rozwijać i wdrażać różne części dużej aplikacji niezależnie, co sprzyja zwinności i szybszym cyklom wydawniczym.
• Agnostycyzm Technologiczny: Chociaż używane głównie z Webpackiem, ułatwia w pewnym stopniu współdzielenie między różnymi narzędziami do budowania czy frameworkami, promując elastyczność.
• Integracja w Czasie Rzeczywistym: Aplikacje mogą być komponowane w czasie działania, co pozwala na dynamiczne aktualizacje i elastyczne struktury aplikacji.

Problem: Nadmiarowe Zależności w Mikrofrontendach

Rozważmy scenariusz, w którym mamy wiele mikrofrontendów, a każdy z nich zależy od tej samej wersji popularnej biblioteki UI, takiej jak React, lub biblioteki do zarządzania stanem, jak Redux. Bez mechanizmu współdzielenia, każdy mikrofrontend spakowałby własną kopię tych zależności. Prowadzi to do:

• Rozdmuchane Rozmiary Paczek: Każda aplikacja niepotrzebnie duplikuje wspólne biblioteki, co prowadzi do większych rozmiarów plików do pobrania dla użytkowników.
• Zwiększone Zużycie Pamięci: Wiele instancji tej samej biblioteki załadowanych w przeglądarce może zużywać więcej pamięci.
• Niespójne Zachowanie: Różne wersje współdzielonych bibliotek w różnych aplikacjach mogą prowadzić do subtelnych błędów i problemów z kompatybilnością.
• Marnowanie Zasobów Sieciowych: Użytkownicy mogą pobierać tę samą bibliotekę wielokrotnie, jeśli nawigują między różnymi mikrofrontendami.

Właśnie w tym miejscu do gry wchodzi współdzielony zakres Module Federation, oferując eleganckie rozwiązanie tych problemów.

Zrozumienie Współdzielonego Zakresu Module Federation

Współdzielony zakres (shared scope), często konfigurowany za pomocą opcji shared wtyczki Module Federation, to mechanizm, który umożliwia wielu niezależnie wdrożonym aplikacjom współdzielenie zależności. Po skonfigurowaniu, Module Federation zapewnia, że tylko jedna instancja określonej zależności jest ładowana i udostępniana wszystkim aplikacjom, które jej wymagają.

W swojej istocie, współdzielony zakres działa poprzez tworzenie globalnego rejestru lub kontenera dla współdzielonych modułów. Kiedy aplikacja żąda współdzielonej zależności, Module Federation sprawdza ten rejestr. Jeśli zależność jest już obecna (tj. załadowana przez inną aplikację lub hosta), używa istniejącej instancji. W przeciwnym razie, ładuje zależność i rejestruje ją we współdzielonym zakresie do przyszłego użytku.

Konfiguracja zazwyczaj wygląda następująco:

            // webpack.config.js

const { ModuleFederationPlugin } = require('webpack');

module.exports = {
  // ... other webpack configurations
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'container',
      remotes: {
        'app1': 'app1@http://localhost:3001/remoteEntry.js',
        'app2': 'app2@http://localhost:3002/remoteEntry.js',
      },
      shared: {
        'react': {
          singleton: true,
          eager: true,
          requiredVersion: '^18.0.0',
        },
        'react-dom': {
          singleton: true,
          eager: true,
          requiredVersion: '^18.0.0',
        },
      },
    }),
  ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

Kluczowe Opcje Konfiguracji dla Współdzielonych Zależności:

• singleton: true: To być może najważniejsza opcja. Gdy ustawiona na true, zapewnia, że tylko jedna instancja współdzielonej zależności jest ładowana we wszystkich konsumujących aplikacjach. Jeśli wiele aplikacji próbuje załadować tę samą zależność typu singleton, Module Federation dostarczy im tę samą instancję.
• eager: true: Domyślnie, współdzielone zależności są ładowane leniwie (lazily), co oznacza, że są pobierane tylko wtedy, gdy są jawnie importowane lub używane. Ustawienie eager: true wymusza załadowanie zależności zaraz po uruchomieniu aplikacji, nawet jeśli nie jest od razu używana. Może to być korzystne dla krytycznych bibliotek, takich jak frameworki, aby zapewnić ich dostępność od samego początku.
• requiredVersion: '...': Ta opcja określa wymaganą wersję współdzielonej zależności. Module Federation spróbuje dopasować żądaną wersję. Jeśli różne aplikacje wymagają różnych wersji, Module Federation posiada mechanizmy do obsługi tego (omówione później).
• version: '...': Można jawnie ustawić wersję zależności, która zostanie opublikowana we współdzielonym zakresie.
• import: false: To ustawienie informuje Module Federation, aby nie dołączał automatycznie współdzielonej zależności do paczki. Zamiast tego, oczekuje, że zostanie ona dostarczona zewnętrznie (co jest domyślnym zachowaniem przy współdzieleniu).
• packageDir: '...': Określa katalog pakietu, z którego ma być rozwiązana współdzielona zależność, co jest przydatne w monorepo.

Jak Współdzielony Zakres Umożliwia Dzielenie Zależności

Przeanalizujmy ten proces na praktycznym przykładzie. Wyobraźmy sobie, że mamy główną aplikację 'kontener' i dwie aplikacje 'zdalne', `app1` i `app2`. Wszystkie trzy aplikacje zależą od `react` i `react-dom` w wersji 18.

Scenariusz 1: Aplikacja Kontener Współdzieli Zależności

W tym powszechnym ustawieniu aplikacja kontener definiuje współdzielone zależności. Plik `remoteEntry.js`, generowany przez Module Federation, eksponuje te współdzielone moduły.

Konfiguracja Webpacka Kontenera (`container/webpack.config.js`):

            const { ModuleFederationPlugin } = require('webpack');

module.exports = {
  // ...
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'container',
      filename: 'remoteEntry.js',
      exposes: {
        './App': './src/App',
      },
      shared: {
        'react': {
          singleton: true,
          eager: true,
          requiredVersion: '^18.0.0',
        },
        'react-dom': {
          singleton: true,
          eager: true,
          requiredVersion: '^18.0.0',
        },
      },
    }),
  ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

Teraz `app1` i `app2` będą konsumować te współdzielone zależności.

Konfiguracja Webpacka `app1` (`app1/webpack.config.js`):

            const { ModuleFederationPlugin } = require('webpack');

module.exports = {
  // ...
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'app1',
      filename: 'remoteEntry.js',
      exposes: {
        './Feature1': './src/Feature1',
      },
      remotes: {
        'container': 'container@http://localhost:3000/remoteEntry.js',
      },
      shared: {
        'react': {
          singleton: true,
          requiredVersion: '^18.0.0',
        },
        'react-dom': {
          singleton: true,
          requiredVersion: '^18.0.0',
        },
      },
    }),
  ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

Konfiguracja Webpacka `app2` (`app2/webpack.config.js`):

Konfiguracja dla `app2` byłaby podobna do `app1`, również deklarując `react` i `react-dom` jako współdzielone z tymi samymi wymaganiami co do wersji.

Jak to działa w czasie rzeczywistym:

1. Aplikacja kontener ładuje się jako pierwsza, udostępniając swoje współdzielone instancje `react` i `react-dom` w swoim zakresie Module Federation.
2. Kiedy `app1` się ładuje, żąda `react` i `react-dom`. Module Federation w `app1` widzi, że są one oznaczone jako współdzielone i `singleton: true`. Sprawdza globalny zakres w poszukiwaniu istniejących instancji. Jeśli kontener już je załadował, `app1` ponownie wykorzystuje te instancje.
3. Podobnie, gdy `app2` się ładuje, również ponownie wykorzystuje te same instancje `react` i `react-dom`.

W rezultacie do przeglądarki ładowana jest tylko jedna kopia `react` i `react-dom`, co znacznie zmniejsza całkowity rozmiar pobieranych plików.

Scenariusz 2: Dzielenie Zależności Między Aplikacjami Zdalnymi

Module Federation pozwala również aplikacjom zdalnym na współdzielenie zależności między sobą. Jeśli `app1` i `app2` używają biblioteki, która *nie jest* współdzielona przez kontener, nadal mogą ją współdzielić, jeśli obie zadeklarują ją jako współdzieloną w swoich odpowiednich konfiguracjach.

Przykład: Powiedzmy, że zarówno `app1`, jak i `app2` używają biblioteki narzędziowej `lodash`.

Konfiguracja Webpacka `app1` (dodanie lodash):

            
// ... within ModuleFederationPlugin for app1
shared: {
  // ... react, react-dom
  'lodash': {
    singleton: true,
    requiredVersion: '^4.17.21',
  },
},

            

              
                Copy
              
            
          

Konfiguracja Webpacka `app2` (dodanie lodash):

            
// ... within ModuleFederationPlugin for app2
shared: {
  // ... react, react-dom
  'lodash': {
    singleton: true,
    requiredVersion: '^4.17.21',
  },
},

            

              
                Copy
              
            
          

W tym przypadku, nawet jeśli kontener jawnie nie współdzieli `lodash`, `app1` i `app2` zdołają współdzielić jedną instancję `lodash` między sobą, pod warunkiem, że są ładowane w tym samym kontekście przeglądarki.

Obsługa Niezgodności Wersji

Jednym z najczęstszych wyzwań w dzieleniu zależności jest zgodność wersji. Co się stanie, gdy `app1` wymaga `react` w wersji 18.1.0, a `app2` wymaga `react` w wersji 18.2.0? Module Federation dostarcza solidne strategie zarządzania takimi scenariuszami.

1. Ścisłe Dopasowanie Wersji (Domyślne zachowanie dla `requiredVersion`)

Gdy określisz dokładną wersję (np. '18.1.0') lub ścisły zakres (np. '^18.1.0'), Module Federation będzie to egzekwować. Jeśli aplikacja spróbuje załadować współdzieloną zależność w wersji, która nie spełnia wymagań innej aplikacji już z niej korzystającej, może to prowadzić do błędów.

2. Zakresy Wersji i Opcje Zapasowe

Opcja `requiredVersion` obsługuje wersjonowanie semantyczne (SemVer). Na przykład, '^18.0.0' oznacza każdą wersję od 18.0.0 do (ale nie włączając) 19.0.0. Jeśli wiele aplikacji wymaga wersji w tym zakresie, Module Federation zazwyczaj użyje najwyższej kompatybilnej wersji, która spełnia wszystkie wymagania.

Rozważmy następujący przypadek:

• Kontener: shared: { 'react': { requiredVersion: '^18.0.0' } }
• `app1`: shared: { 'react': { requiredVersion: '^18.1.0' } }
• `app2`: shared: { 'react': { requiredVersion: '^18.2.0' } }

Jeśli kontener załaduje się jako pierwszy, ustanowi `react` w wersji 18.0.0 (lub jakiejkolwiek wersji, którą faktycznie spakuje). Gdy `app1` zażąda `react` z `^18.1.0`, może to się nie udać, jeśli wersja kontenera jest niższa niż 18.1.0. Jednakże, jeśli `app1` załaduje się pierwszy i dostarczy `react` w wersji 18.1.0, a następnie `app2` zażąda `react` z `^18.2.0`, Module Federation spróbuje spełnić wymaganie `app2`. Jeśli instancja `react` w wersji 18.1.0 jest już załadowana, może wyrzucić błąd, ponieważ wersja 18.1.0 nie spełnia wymagań `^18.2.0`.

Aby to złagodzić, najlepszą praktyką jest definiowanie współdzielonych zależności z najszerszym akceptowalnym zakresem wersji, zazwyczaj w aplikacji kontenera. Na przykład, użycie '^18.0.0' pozwala na elastyczność. Jeśli konkretna aplikacja zdalna ma twardą zależność od nowszej wersji poprawki, powinna być skonfigurowana tak, aby jawnie dostarczać tę wersję.

3. Użycie `shareKey` i `shareScope`

Module Federation pozwala również kontrolować klucz, pod którym moduł jest współdzielony, oraz zakres, w którym się znajduje. Może to być przydatne w zaawansowanych scenariuszach, takich jak współdzielenie różnych wersji tej samej biblioteki pod różnymi kluczami.

4. Opcja `strictVersion`

Gdy opcja `strictVersion` jest włączona (co jest domyślne dla `requiredVersion`), Module Federation wyrzuca błąd, jeśli zależność nie może zostać spełniona. Ustawienie `strictVersion: false` może pozwolić na bardziej pobłażliwą obsługę wersji, gdzie Module Federation może spróbować użyć starszej wersji, jeśli nowsza nie jest dostępna, ale może to prowadzić do błędów w czasie wykonania.

Dobre Praktyki Używania Współdzielonego Zakresu

Aby efektywnie wykorzystać współdzielony zakres Module Federation i unikać typowych pułapek, rozważ następujące dobre praktyki:

1. Centralizuj Współdzielone Zależności: Wyznacz główną aplikację (często kontener lub dedykowaną aplikację z bibliotekami współdzielonymi) jako źródło prawdy dla powszechnych, stabilnych zależności, takich jak frameworki (React, Vue, Angular), biblioteki komponentów UI i biblioteki do zarządzania stanem.
2. Definiuj Szerokie Zakresy Wersji: Używaj zakresów SemVer (np. '^18.0.0') dla współdzielonych zależności w głównej aplikacji współdzielącej. Pozwala to innym aplikacjom używać kompatybilnych wersji bez wymuszania ścisłych aktualizacji w całym ekosystemie.
3. Dokumentuj Współdzielone Zależności: Utrzymuj przejrzystą dokumentację na temat tego, które zależności są współdzielone, ich wersji oraz które aplikacje są odpowiedzialne za ich udostępnianie. Pomaga to zespołom zrozumieć graf zależności.
4. Monitoruj Rozmiary Paczek: Regularnie analizuj rozmiary paczek swoich aplikacji. Współdzielony zakres Module Federation powinien prowadzić do zmniejszenia rozmiaru dynamicznie ładowanych fragmentów (chunks), ponieważ wspólne zależności są eksternalizowane.
5. Zarządzaj Niestabilnymi Zależnościami: Bądź ostrożny z zależnościami, które są często aktualizowane lub mają niestabilne API. Współdzielenie takich zależności może wymagać bardziej starannego zarządzania wersjami i testowania.
6. Używaj `eager: true` z Rozwagą: Chociaż `eager: true` zapewnia wczesne załadowanie zależności, nadużywanie tej opcji może prowadzić do większych początkowych ładowań. Używaj jej dla krytycznych bibliotek, które są niezbędne do uruchomienia aplikacji.
7. Testowanie jest Kluczowe: Dokładnie testuj integrację swoich mikrofrontendów. Upewnij się, że współdzielone zależności są poprawnie ładowane i że konflikty wersji są obsługiwane z gracją. Niezbędne są zautomatyzowane testy, w tym testy integracyjne i end-to-end.
8. Rozważ Monorepo dla Uproszczenia: Dla zespołów rozpoczynających pracę z Module Federation, zarządzanie współdzielonymi zależnościami w monorepo (używając narzędzi takich jak Lerna czy Yarn Workspaces) może uprościć konfigurację i zapewnić spójność. Opcja `packageDir` jest tu szczególnie przydatna.
9. Obsługuj Skrajne Przypadki za Pomocą `shareKey` i `shareScope`: Jeśli napotkasz złożone scenariusze wersjonowania lub musisz udostępnić różne wersje tej samej biblioteki, zbadaj opcje `shareKey` i `shareScope` dla bardziej szczegółowej kontroli.
10. Kwestie Bezpieczeństwa: Upewnij się, że współdzielone zależności są pobierane z zaufanych źródeł. Wdrażaj najlepsze praktyki bezpieczeństwa dla swojego potoku budowania i procesu wdrażania.

Globalny Wpływ i Kwestie do Rozważenia

Dla globalnych zespołów deweloperskich, Module Federation i jego współdzielony zakres oferują znaczące korzyści:

• Spójność Między Regionami: Zapewnia, że wszyscy użytkownicy, niezależnie od lokalizacji geograficznej, doświadczają aplikacji z tymi samymi kluczowymi zależnościami, redukując regionalne niespójności.
• Szybsze Cykle Iteracyjne: Zespoły w różnych strefach czasowych mogą pracować nad niezależnymi funkcjami lub mikrofrontendami, nie martwiąc się ciągle o duplikowanie wspólnych bibliotek lub wchodzenie sobie w drogę w kwestii wersji zależności.
• Optymalizacja dla Różnorodnych Sieci: Zmniejszenie ogólnego rozmiaru pobieranych plików dzięki współdzielonym zależnościom jest szczególnie korzystne dla użytkowników z wolniejszymi lub limitowanymi połączeniami internetowymi, które są powszechne w wielu częściach świata.
• Uproszczony Onboarding: Nowi deweloperzy dołączający do dużego projektu mogą łatwiej zrozumieć architekturę aplikacji i zarządzanie zależnościami, gdy wspólne biblioteki są jasno zdefiniowane i współdzielone.

Jednakże, globalne zespoły muszą również pamiętać o:

• Strategie CDN: Jeśli współdzielone zależności są hostowane na CDN, upewnij się, że CDN ma dobry zasięg globalny i niską latencję dla wszystkich docelowych regionów.
• Wsparcie Offline: Dla aplikacji wymagających funkcjonalności offline, zarządzanie współdzielonymi zależnościami i ich buforowaniem staje się bardziej złożone.
• Zgodność z Przepisami: Upewnij się, że współdzielenie bibliotek jest zgodne z wszelkimi odpowiednimi licencjami oprogramowania lub przepisami o ochronie danych w różnych jurysdykcjach.

Częste Pułapki i Jak Ich Unikać

1. Nieprawidłowo Skonfigurowany `singleton`

Problem: Zapomnienie o ustawieniu singleton: true dla bibliotek, które powinny mieć tylko jedną instancję.

Rozwiązanie: Zawsze ustawiaj singleton: true dla frameworków, bibliotek i narzędzi, które zamierzasz unikalnie współdzielić między swoimi aplikacjami.

2. Niespójne Wymagania Dotyczące Wersji

Problem: Różne aplikacje określające znacznie różniące się, niekompatybilne zakresy wersji dla tej samej współdzielonej zależności.

Rozwiązanie: Standaryzuj wymagania dotyczące wersji, zwłaszcza w aplikacji kontenera. Używaj szerokich zakresów SemVer i dokumentuj wszelkie wyjątki.

3. Nadmierne Współdzielenie Nieistotnych Bibliotek

Problem: Próba współdzielenia każdej małej biblioteki narzędziowej, co prowadzi do skomplikowanej konfiguracji i potencjalnych konfliktów.

Rozwiązanie: Skup się na współdzieleniu dużych, powszechnych i stabilnych zależności. Małe, rzadko używane narzędzia mogą być lepiej dołączane lokalnie, aby uniknąć złożoności.

4. Nieprawidłowa Obsługa Pliku `remoteEntry.js`

Problem: Plik `remoteEntry.js` nie jest dostępny lub nie jest poprawnie serwowany aplikacjom konsumującym.

Rozwiązanie: Upewnij się, że Twoja strategia hostingu dla plików wejściowych zdalnych aplikacji jest solidna, a adresy URL określone w konfiguracji `remotes` są dokładne i dostępne.

5. Ignorowanie Implikacji `eager: true`

Problem: Ustawienie eager: true na zbyt wielu zależnościach, co prowadzi do powolnego czasu początkowego ładowania.

Rozwiązanie: Używaj eager: true tylko dla zależności, które są absolutnie krytyczne dla początkowego renderowania lub podstawowej funkcjonalności Twoich aplikacji.

Podsumowanie

Współdzielony zakres JavaScript Module Federation to potężne narzędzie do budowania nowoczesnych, skalowalnych aplikacji internetowych, szczególnie w architekturze mikrofrontendowej. Umożliwiając efektywne dzielenie zależności, rozwiązuje problemy duplikacji kodu, nadmiaru i niespójności, co prowadzi do poprawy wydajności i łatwości utrzymania. Zrozumienie i prawidłowa konfiguracja opcji shared, zwłaszcza właściwości singleton i requiredVersion, jest kluczem do odblokowania tych korzyści.

W miarę jak globalne zespoły deweloperskie coraz częściej adoptują strategie mikrofrontendowe, opanowanie współdzielonego zakresu Module Federation staje się niezwykle ważne. Stosując się do dobrych praktyk, starannie zarządzając wersjonowaniem i przeprowadzając dokładne testy, można wykorzystać tę technologię do budowania solidnych, wydajnych i łatwych w utrzymaniu aplikacji, które skutecznie obsługują zróżnicowaną, międzynarodową bazę użytkowników.

Wykorzystaj moc współdzielonego zakresu i utoruj drogę do bardziej wydajnego i opartego na współpracy tworzenia aplikacji internetowych w całej Twojej organizacji.