Mikro-frontends: En omfattande guide till Module Federation

I det ständigt föränderliga landskapet för webbutveckling kan det vara en betydande utmaning att bygga och underhålla stora, komplexa frontend-applikationer. Monolitiska frontends, där hela applikationen är en enda, tätt kopplad kodbas, leder ofta till långsammare utvecklingscykler, ökade driftsättningsrisker och svårigheter att skala enskilda funktioner.

Mikro-frontends erbjuder en lösning genom att bryta ner en frontend i mindre, oberoende och hanterbara enheter. Detta arkitektoniska tillvägagångssätt gör det möjligt för team att arbeta autonomt, driftsätta oberoende och välja de teknologier som bäst passar deras specifika behov. En av de mest lovande teknikerna för att implementera Mikro-frontends är Module Federation.

Vad är Mikro-frontends?

Mikro-frontends är en arkitektonisk stil där en frontend-applikation består av flera mindre, oberoende frontend-applikationer. Dessa applikationer kan utvecklas, driftsättas och underhållas av olika team, med olika teknologier och utan att kräva samordning vid byggtid. Varje mikro-frontend ansvarar för en specifik funktion eller domän av den övergripande applikationen.

Nyckelprinciper för Mikro-frontends:

• Teknikagnostiskt: Team kan välja den bästa teknikstacken för sin specifika mikro-frontend.
• Isolerade kodbaser för team: Varje mikro-frontend har sin egen oberoende kodbas, vilket möjliggör oberoende utveckling och driftsättning.
• Oberoende driftsättning: Ändringar i en mikro-frontend kräver inte att hela applikationen driftsätts på nytt.
• Autonoma team: Teamen ansvarar för sin mikro-frontend och kan arbeta självständigt.
• Progressiv uppgradering: Enskilda mikro-frontends kan uppgraderas eller bytas ut utan att påverka resten av applikationen.

Introduktion till Module Federation

Module Federation är en JavaScript-arkitektur som introducerades i Webpack 5 och som gör det möjligt för en JavaScript-applikation att dynamiskt ladda kod från en annan applikation i körtid. Detta innebär att olika applikationer kan dela och konsumera moduler från varandra, även om de är byggda med olika teknologier eller driftsatta på olika servrar.

Module Federation tillhandahåller en kraftfull mekanism för att implementera Mikro-frontends genom att göra det möjligt för olika frontend-applikationer att exponera och konsumera moduler från varandra. Detta möjliggör en sömlös integration av olika mikro-frontends till en enda, sammanhängande användarupplevelse.

Huvudfördelar med Module Federation:

• Koddelning: Mikro-frontends kan dela kod och komponenter, vilket minskar duplicering och förbättrar konsistensen.
• Integration i körtid: Mikro-frontends kan integreras i körtid, vilket möjliggör dynamisk komposition och uppdateringar.
• Oberoende driftsättningar: Mikro-frontends kan driftsättas oberoende utan att kräva samordning eller omdistribution av andra applikationer.
• Teknikagnostiskt: Mikro-frontends kan byggas med olika teknologier och ändå integreras med hjälp av Module Federation.
• Reducerade byggtider: Genom att dela kod och beroenden kan Module Federation minska byggtiderna och förbättra utvecklingseffektiviteten.

Hur Module Federation fungerar

Module Federation fungerar genom att definiera två typer av applikationer: värd (host) och fjärr (remote). Värd-applikationen är huvudapplikationen som konsumerar moduler från andra applikationer. Fjärr-applikationen är en applikation som exponerar moduler för att konsumeras av andra applikationer.

När en värdapplikation stöter på en import-satsning för en modul som exponeras av en fjärrapplikation, laddar Webpack dynamiskt fjärrapplikationen och löser importen i körtid. Detta gör det möjligt för värdapplikationen att använda modulen från fjärrapplikationen som om den vore en del av dess egen kodbas.

Nyckelbegrepp i Module Federation:

• Värd: Applikationen som konsumerar moduler från fjärrapplikationer.
• Fjärr: Applikationen som exponerar moduler för att konsumeras av andra applikationer.
• Exponerade moduler: Modulerna som en fjärrapplikation gör tillgängliga för konsumtion av andra applikationer.
• Delade moduler: Moduler som delas mellan värd- och fjärrapplikationer, vilket minskar duplicering och förbättrar prestandan.

Implementering av Mikro-frontends med Module Federation: Ett praktiskt exempel

Låt oss titta på en enkel e-handelsapplikation med tre mikro-frontends: en produktkatalog, en varukorg och en användarprofil.

Varje mikro-frontend utvecklas av ett separat team och driftsätts oberoende. Produktkatalogen är byggd med React, varukorgen med Vue.js och användarprofilen med Angular. Huvudapplikationen fungerar som värd och integrerar dessa tre mikro-frontends i ett enda användargränssnitt.

Steg 1: Konfigurera fjärrapplikationerna

Först måste vi konfigurera varje mikro-frontend som en fjärrapplikation. Detta innebär att definiera de moduler som ska exponeras och de delade moduler som ska användas.

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 denna konfiguration exponerar vi ProductList-komponenten från filen ./src/components/ProductList. Vi delar också react- och react-dom-modulerna med värdapplikationen.

Varukorg (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'],
    }),
  ],
};

Här exponerar vi ShoppingCart-komponenten och delar vue-modulen.

Användarprofil (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 exponerar UserProfile-komponenten och delar de nödvändiga Angular-modulerna.

Steg 2: Konfigurera värdapplikationen

Därefter behöver vi konfigurera värdapplikationen för att konsumera de moduler som exponeras av fjärrapplikationerna. Detta innebär att definiera fjärrarna och mappa dem till deras 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 denna konfiguration definierar vi tre fjärrar: productCatalog, shoppingCart och userProfile. Varje fjärr mappas till URL:en för dess remoteEntry.js-fil. Vi delar också de gemensamma beroendena över alla mikro-frontends.

Steg 3: Konsumera modulerna i värdapplikationen

Slutligen kan vi konsumera de moduler som exponeras av fjärrapplikationerna i värdapplikationen. Detta innebär att importera modulerna med hjälp av dynamiska importer och rendera dem på lämpliga platser.

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-handelsapplikation</h1>
      <Suspense fallback={<div>Laddar produktkatalog...</div>}>
        <ProductList />
      </Suspense>
      <Suspense fallback={<div>Laddar varukorg...</div>}>
        <ShoppingCart />
      <\Suspense>
      <Suspense fallback={<div>Laddar användarprofil...</div>}>
        <UserProfile />
      </Suspense>
    </div>
  );
}

export default App;

Vi använder React.lazy och Suspense för att dynamiskt ladda modulerna från fjärrapplikationerna. Detta säkerställer att modulerna endast laddas när de behövs, vilket förbättrar applikationens prestanda.

Avancerade överväganden och bästa praxis

Även om Module Federation tillhandahåller en kraftfull mekanism för att implementera Mikro-frontends, finns det flera avancerade överväganden och bästa praxis att ha i åtanke.

Versionshantering och kompatibilitet

När man delar moduler mellan Mikro-frontends är det avgörande att hantera versioner och säkerställa kompatibilitet. Olika mikro-frontends kan ha olika beroenden eller kräva olika versioner av delade moduler. Att använda semantisk versionering och noggrant hantera delade beroenden kan hjälpa till att undvika konflikter och säkerställa att mikro-frontend-applikationerna fungerar sömlöst tillsammans.

Överväg verktyg som `@module-federation/automatic-vendor-federation` för att hjälpa till att automatisera processen med att hantera delade beroenden.

Tillståndshantering

Att dela tillstånd (state) mellan mikro-frontends kan vara utmanande. Olika mikro-frontends kan ha olika lösningar för tillståndshantering eller kräva olika åtkomst till delat tillstånd. Det finns flera tillvägagångssätt för att hantera tillstånd i en mikro-frontend-arkitektur, inklusive:

• Delade tillståndsbibliotek: Använda ett delat tillståndsbibliotek som Redux eller Zustand för att hantera globalt tillstånd.
• Anpassade händelser (Custom Events): Använda anpassade händelser för att kommunicera tillståndsförändringar mellan mikro-frontends.
• URL-baserat tillstånd: Koda tillstånd i URL:en och dela det mellan mikro-frontends.

Det bästa tillvägagångssättet beror på applikationens specifika behov och kopplingsnivån mellan mikro-frontend-applikationerna.

Kommunikation mellan Mikro-frontends

Mikro-frontends behöver ofta kommunicera med varandra för att utbyta data eller utlösa åtgärder. Det finns flera sätt att uppnå detta, inklusive:

• Anpassade händelser (Custom Events): Använda anpassade händelser för att sända meddelanden mellan mikro-frontends.
• Delade tjänster: Skapa delade tjänster som kan nås av alla mikro-frontends.
• Meddelandeköer: Använda en meddelandekö för att kommunicera asynkront mellan mikro-frontends.

Att välja rätt kommunikationsmekanism beror på interaktionernas komplexitet och den önskade graden av frikoppling mellan mikro-frontend-applikationerna.

Säkerhetsaspekter

När man implementerar mikro-frontends är det viktigt att tänka på säkerhetskonsekvenserna. Varje mikro-frontend bör ansvara för sin egen säkerhet, inklusive autentisering, auktorisering och datavalidering. Delning av kod och data mellan mikro-frontends bör göras säkert och med lämpliga åtkomstkontroller.

Säkerställ korrekt indatavalidering och sanering för att förhindra sårbarheter för cross-site scripting (XSS). Uppdatera beroenden regelbundet för att åtgärda säkerhetsbrister.

Testning och övervakning

Att testa och övervaka mikro-frontends kan vara mer komplext än att testa och övervaka monolitiska applikationer. Varje mikro-frontend bör testas oberoende, och integrationstester bör utföras för att säkerställa att mikro-frontend-applikationerna fungerar korrekt tillsammans. Övervakning bör implementeras för att spåra prestanda och hälsa för varje mikro-frontend.

Implementera end-to-end-tester som spänner över flera mikro-frontends för att säkerställa en sömlös användarupplevelse. Övervaka applikationens prestandamått för att identifiera flaskhalsar och förbättringsområden.

Module Federation jämfört med andra Mikro-frontend-metoder

Även om Module Federation är ett kraftfullt verktyg för att bygga mikro-frontends, är det inte det enda tillgängliga tillvägagångssättet. Andra vanliga metoder för mikro-frontends inkluderar:

• Integration vid byggtid: Integrera mikro-frontends vid byggtid med verktyg som Webpack eller Parcel.
• Integration i körtid med iframes: Bädda in mikro-frontends i iframes.
• Web Components: Använda web components för att skapa återanvändbara UI-element som kan delas mellan mikro-frontends.
• Single-SPA: Använda ett ramverk som Single-SPA för att hantera routing och orkestrering av mikro-frontends.

Varje metod har sina egna fördelar och nackdelar, och den bästa metoden beror på applikationens specifika behov.

Module Federation vs. iframes

iframes ger stark isolering men kan vara besvärliga att hantera och kan påverka prestandan negativt på grund av overhead för varje iframe. Kommunikation mellan iframes kan också vara komplex.

Module Federation erbjuder en mer sömlös integrationsupplevelse med bättre prestanda och enklare kommunikation mellan mikro-frontends. Det kräver dock noggrann hantering av delade beroenden och versioner.

Module Federation vs. Single-SPA

Single-SPA är ett meta-ramverk som ger ett enhetligt tillvägagångssätt för att hantera och orkestrera mikro-frontends. Det erbjuder funktioner som delad kontext, routing och tillståndshantering.

Module Federation kan användas tillsammans med Single-SPA för att skapa en flexibel och skalbar arkitektur för att bygga komplexa mikro-frontend-applikationer.

Användningsfall för Module Federation

Module Federation är väl lämpat för en mängd olika användningsfall, inklusive:

• Stora företagsapplikationer: Bygga och underhålla stora, komplexa företagsapplikationer med flera team.
• E-handelsplattformar: Skapa modulära och skalbara e-handelsplattformar med oberoende funktioner som produktkataloger, varukorgar och kassaprocesser.
• Content Management Systems (CMS): Utveckla flexibla och utbyggbara CMS-plattformar med anpassningsbara innehållsmoduler.
• Dashboards och analysplattformar: Bygga interaktiva dashboards och analysplattformar med oberoende widgets och visualiseringar.

Tänk till exempel på ett globalt e-handelsföretag som Amazon. De skulle kunna använda Module Federation för att bryta ner sin webbplats i mindre, oberoende mikro-frontends, såsom produktsidorna, varukorgen, kassaprocessen och avsnittet för hantering av användarkonton. Var och en av dessa mikro-frontends skulle kunna utvecklas och driftsättas av separata team, vilket möjliggör snabbare utvecklingscykler och ökad agilitet. De skulle kunna använda olika teknologier för varje mikro-frontend, till exempel React för produktsidorna, Vue.js för varukorgen och Angular för kassaprocessen. Detta gör det möjligt för dem att utnyttja styrkorna hos varje teknologi och att välja det bästa verktyget för jobbet.

Ett annat exempel är en multinationell bank. De skulle kunna använda Module Federation för att bygga en bankplattform som är skräddarsydd för de specifika behoven i varje region. De skulle kunna ha olika mikro-frontends för varje region, med funktioner som är specifika för den regionens bankregler och kundpreferenser. Detta gör det möjligt för dem att erbjuda en mer personlig och relevant upplevelse för sina kunder.

Slutsats

Module Federation erbjuder ett kraftfullt och flexibelt tillvägagångssätt för att bygga mikro-frontends. Det gör det möjligt för team att arbeta oberoende, driftsätta oberoende och välja de teknologier som bäst passar deras behov. Genom att dela kod och beroenden kan Module Federation minska byggtider, förbättra prestanda och förenkla utvecklingsprocessen.

Även om Module Federation har sina utmaningar, såsom versionshantering och tillståndshantering, kan dessa hanteras med noggrann planering och användning av lämpliga verktyg och tekniker. Genom att följa bästa praxis och överväga de avancerade aspekterna som diskuterats i denna guide kan du framgångsrikt implementera Mikro-frontends med Module Federation och bygga skalbara, underhållsbara och oberoende frontend-applikationer.

I takt med att webbutvecklingslandskapet fortsätter att utvecklas blir mikro-frontends ett allt viktigare arkitektoniskt mönster. Module Federation utgör en solid grund för att bygga mikro-frontends och är ett värdefullt verktyg för alla frontend-utvecklare som vill bygga moderna, skalbara webbapplikationer.