Архітектура фронтенду: мікрофронтенди та федерація модулів – вичерпний посібник

У сучасному складному ландшафті веброзробки створення та підтримка великомасштабних фронтенд-застосунків може бути складним завданням. Традиційні монолітні архітектури фронтенду часто призводять до роздутого коду, повільного часу збірки та труднощів у командній співпраці. Мікрофронтенди та федерація модулів пропонують потужні рішення цих проблем, розбиваючи великі застосунки на менші, незалежні та керовані частини. Цей вичерпний посібник досліджує концепції архітектури мікрофронтендів та федерації модулів, їхні переваги, виклики, стратегії впровадження та коли їх варто обирати.

Що таке мікрофронтенди?

Мікрофронтенди — це архітектурний стиль, який структурує фронтенд-застосунок як сукупність незалежних, самодостатніх одиниць, кожною з яких володіє окрема команда. Ці одиниці можна розробляти, тестувати та розгортати незалежно, що забезпечує більшу гнучкість та масштабованість. Уявіть це як набір незалежних вебсайтів, плавно інтегрованих в єдиний користувацький досвід.

Основна ідея мікрофронтендів полягає в застосуванні принципів мікросервісів до фронтенду. Так само як мікросервіси розкладають бекенд на менші, керовані сервіси, мікрофронтенди розкладають фронтенд на менші, керовані застосунки або функції.

Переваги мікрофронтендів:

• Підвищена масштабованість: Незалежне розгортання мікрофронтендів дозволяє командам масштабувати свої частини застосунку, не впливаючи на інші команди або на весь застосунок.
• Покращена підтримуваність: Менші кодові бази легше розуміти, тестувати та підтримувати. Кожна команда відповідає за свій власний мікрофронтенд, що полегшує виявлення та виправлення проблем.
• Технологічна різноманітність: Команди можуть обирати найкращий технологічний стек для свого конкретного мікрофронтенду, що забезпечує більшу гнучкість та інноваційність. Це може бути критично важливим у великих організаціях, де різні команди можуть мати досвід роботи з різними фреймворками.
• Незалежні розгортання: Мікрофронтенди можна розгортати незалежно, що дозволяє прискорити цикли випуску та зменшити ризики. Це особливо важливо для великих застосунків, де потрібні часті оновлення.
• Автономність команд: Команди мають повну відповідальність за свій мікрофронтенд, що сприяє почуттю відповідальності та підзвітності. Це дає командам змогу приймати рішення та швидко ітерувати.
• Повторне використання коду: Спільні компоненти та бібліотеки можна використовувати в різних мікрофронтендах, що сприяє повторному використанню коду та узгодженості.

Виклики мікрофронтендів:

• Підвищена складність: Впровадження архітектури мікрофронтендів додає складності до загальної системи. Координація кількох команд та управління комунікацією між мікрофронтендами може бути складним завданням.
• Проблеми інтеграції: Забезпечення безшовної інтеграції між мікрофронтендами вимагає ретельного планування та координації. Необхідно вирішувати такі питання, як спільні залежності, маршрутизація та стилізація.
• Накладні витрати на продуктивність: Завантаження кількох мікрофронтендів може призвести до накладних витрат на продуктивність, особливо якщо вони не оптимізовані. Потрібно приділяти пильну увагу часу завантаження та використанню ресурсів.
• Управління спільним станом: Управління спільним станом між мікрофронтендами може бути складним. Часто потрібні такі стратегії, як спільні бібліотеки, шини подій або централізовані рішення для управління станом.
• Операційні накладні витрати: Управління інфраструктурою для кількох мікрофронтендів може бути складнішим, ніж управління єдиним монолітним застосунком.
• Наскрізні аспекти: Вирішення наскрізних аспектів, таких як автентифікація, авторизація та аналітика, вимагає ретельного планування та координації між командами.

Що таке федерація модулів?

Федерація модулів — це архітектура JavaScript, представлена у Webpack 5, яка дозволяє обмінюватися кодом між окремо зібраними та розгорнутими застосунками. Вона дає змогу створювати мікрофронтенди шляхом динамічного завантаження та виконання коду з інших застосунків під час виконання. По суті, вона дозволяє різним застосункам JavaScript виступати в ролі будівельних блоків один для одного.

На відміну від традиційних підходів до мікрофронтендів, які часто покладаються на iframe або вебкомпоненти, федерація модулів забезпечує безшовну інтеграцію та спільний стан між мікрофронтендами. Вона дозволяє експонувати компоненти, функції або навіть цілі модулі з одного застосунку в інший без необхідності публікувати їх у спільному реєстрі пакетів.

Ключові концепції федерації модулів:

• Хост (Host): Застосунок, який споживає модулі з інших застосунків (віддалених).
• Віддалений (Remote): Застосунок, який експонує модулі для споживання іншими застосунками (хостами).
• Спільні залежності (Shared Dependencies): Залежності, які є спільними для хоста та віддалених застосунків. Федерація модулів дозволяє уникнути дублювання спільних залежностей, покращуючи продуктивність та зменшуючи розмір бандла.
• Конфігурація Webpack: Федерація модулів налаштовується через конфігураційний файл Webpack, де ви визначаєте, які модулі експортувати та які віддалені застосунки споживати.

Переваги федерації модулів:

• Спільне використання коду: Федерація модулів дає змогу обмінюватися кодом між окремо зібраними та розгорнутими застосунками, зменшуючи дублювання коду та покращуючи його повторне використання.
• Незалежні розгортання: Мікрофронтенди можна розгортати незалежно, що дозволяє прискорити цикли випуску та зменшити ризики. Зміни в одному мікрофронтенді не вимагають повторного розгортання інших мікрофронтендів.
• Технологічна агностичність (певною мірою): Хоча федерація модулів переважно використовується із застосунками на основі Webpack, її можна інтегрувати з іншими інструментами збірки та фреймворками з певними зусиллями.
• Покращена продуктивність: Завдяки спільному використанню залежностей та динамічному завантаженню модулів федерація модулів може покращити продуктивність застосунку та зменшити розмір бандла.
• Спрощена розробка: Федерація модулів спрощує процес розробки, дозволяючи командам працювати над незалежними мікрофронтендами, не турбуючись про проблеми інтеграції.

Виклики федерації модулів:

• Залежність від Webpack: Федерація модулів є переважно функцією Webpack, що означає, що вам потрібно використовувати Webpack як інструмент збірки.
• Складність конфігурації: Налаштування федерації модулів може бути складним, особливо для великих застосунків з багатьма мікрофронтендами.
• Управління версіями: Управління версіями спільних залежностей та експонованих модулів може бути складним. Для уникнення конфліктів та забезпечення сумісності потрібне ретельне планування та координація.
• Помилки під час виконання: Проблеми з віддаленими модулями можуть призвести до помилок під час виконання в хост-застосунку. Важливе значення мають належна обробка помилок та моніторинг.
• Аспекти безпеки: Експонування модулів іншим застосункам створює аспекти безпеки. Вам потрібно ретельно продумати, які модулі експортувати та як захистити їх від несанкціонованого доступу.

Архітектури мікрофронтендів: різні підходи

Існує кілька різних підходів до реалізації архітектур мікрофронтендів, кожен зі своїми перевагами та недоліками. Ось деякі з найпоширеніших підходів:

• Інтеграція на етапі збірки: Мікрофронтенди збираються та інтегруються в єдиний застосунок під час збірки. Цей підхід простий у реалізації, але йому бракує гнучкості інших підходів.
• Інтеграція під час виконання через Iframes: Мікрофронтенди завантажуються в iframes під час виконання. Цей підхід забезпечує сильну ізоляцію, але може призвести до проблем з продуктивністю та труднощів у комунікації між мікрофронтендами.
• Інтеграція під час виконання через Web Components: Мікрофронтенди пакуються як вебкомпоненти та завантажуються в основний застосунок під час виконання. Цей підхід забезпечує хорошу ізоляцію та можливість повторного використання, але може бути складнішим у реалізації.
• Інтеграція під час виконання через JavaScript: Мікрофронтенди завантажуються як модулі JavaScript під час виконання. Цей підхід пропонує найбільшу гнучкість та продуктивність, але вимагає ретельного планування та координації. Федерація модулів належить до цієї категорії.
• Edge Side Includes (ESI): Серверний підхід, при якому фрагменти HTML збираються на межі CDN.

Стратегії впровадження мікрофронтендів з федерацією модулів

Впровадження мікрофронтендів з федерацією модулів вимагає ретельного планування та виконання. Ось деякі ключові стратегії, які варто розглянути:

1. Визначте чіткі межі: Чітко визначте межі між мікрофронтендами. Кожен мікрофронтенд повинен відповідати за конкретний домен або функцію.
2. Створіть спільну бібліотеку компонентів: Створіть спільну бібліотеку компонентів, яку зможуть використовувати всі мікрофронтенди. Це сприяє узгодженості та зменшує дублювання коду. Сама бібліотека компонентів може бути федеративним модулем.
3. Впровадьте централізовану систему маршрутизації: Впровадьте централізовану систему маршрутизації, яка обробляє навігацію між мікрофронтендами. Це забезпечує безшовний користувацький досвід.
4. Оберіть стратегію управління станом: Оберіть стратегію управління станом, яка добре підходить для вашого застосунку. Варіанти включають спільні бібліотеки, шини подій або централізовані рішення для управління станом, такі як Redux або Vuex.
5. Впровадьте надійний конвеєр збірки та розгортання: Впровадьте надійний конвеєр збірки та розгортання, який автоматизує процес збірки, тестування та розгортання мікрофронтендів.
6. Встановіть чіткі канали комунікації: Встановіть чіткі канали комунікації між командами, що працюють над різними мікрофронтендами. Це гарантує, що всі знаходяться на одній хвилі, а проблеми вирішуються швидко.
7. Моніторте та вимірюйте продуктивність: Моніторте та вимірюйте продуктивність вашої архітектури мікрофронтендів. Це дозволяє виявляти та усувати вузькі місця в продуктивності.

Приклад: реалізація простого мікрофронтенду з федерацією модулів (React)

Розглянемо простий приклад з використанням React та федерації модулів Webpack. У нас буде два застосунки: основний (Host) та віддалений (Remote).

Віддалений застосунок (RemoteApp) - експортує компонент

1. Встановіть залежності:

            npm install react react-dom webpack webpack-cli webpack-dev-server html-webpack-plugin --save-dev
            

              
                Copy
              
            
          

2. Створіть простий компонент (RemoteComponent.jsx):

            import React from 'react';

const RemoteComponent = () => {
  return <div style={{ border: '2px solid blue', padding: '10px', margin: '10px' }}>
           <h2>Remote Component</h2>
           <p>This component is being served from the Remote App!</p>
         </div>;
};

export default RemoteComponent;
            

              
                Copy
              
            
          

3. Створіть index.js:

            import React from 'react';
import ReactDOM from 'react-dom';
import RemoteComponent from './RemoteComponent';

ReactDOM.render(<RemoteComponent />, document.getElementById('root'));
            

              
                Copy
              
            
          

4. Створіть webpack.config.js:

            const HtmlWebpackPlugin = require('html-webpack-plugin');
const ModuleFederationPlugin = require('webpack/lib/container/ModuleFederationPlugin');
const path = require('path');

module.exports = {
  entry: './index',
  mode: 'development',
  devServer: {
    port: 3001,
  },
  output: {
    publicPath: 'auto',
  },
  resolve: {
    extensions: ['.js', '.jsx'],
  },
  module: {
    rules: [
      {
        test: /\.(js|jsx)$/,
        exclude: /node_modules/,
        use: {
          loader: 'babel-loader',
          options: {
            presets: ['@babel/preset-react', '@babel/preset-env'],
          },
        },
      },
    ],
  },
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'RemoteApp',
      filename: 'remoteEntry.js',
      exposes: {
        './RemoteComponent': './RemoteComponent',
      },
      shared: {
        ...require('./package.json').dependencies,
        react: { singleton: true, eager: true, requiredVersion: require('./package.json').dependencies['react'] },
        'react-dom': { singleton: true, eager: true, requiredVersion: require('./package.json').dependencies['react-dom'] },
      },
    }),
    new HtmlWebpackPlugin({
      template: './index.html',
    }),
  ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

5. Створіть index.html:

            <!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>Remote App</title>
</head>
<body>
  <div id="root"></div>
</body>
</html>
            

              
                Copy
              
            
          

6. Додайте конфігурацію Babel (.babelrc або babel.config.js):

            {
  "presets": ["@babel/preset-env", "@babel/preset-react"]
}
            

              
                Copy
              
            
          

7. Запустіть віддалений застосунок:

            npx webpack serve
            

              
                Copy
              
            
          

Основний застосунок (HostApp) - використовує віддалений компонент

1. Встановіть залежності:

            npm install react react-dom webpack webpack-cli webpack-dev-server html-webpack-plugin --save-dev
            

              
                Copy
              
            
          

2. Створіть простий компонент (Home.jsx):

            import React, { Suspense } from 'react';

const RemoteComponent = React.lazy(() => import('RemoteApp/RemoteComponent'));

const Home = () => {
  return (
    <div style={{ border: '2px solid green', padding: '10px', margin: '10px' }}>
      <h1>Host Application</h1>
      <p>This is the main application consuming a remote component.</p>
      <Suspense fallback={<div>Loading Remote Component...</div>}>
        <RemoteComponent />
      </Suspense>
    </div>
  );
};

export default Home;
            

              
                Copy
              
            
          

3. Створіть index.js:

            import React from 'react';
import ReactDOM from 'react-dom';
import Home from './Home';

ReactDOM.render(<Home />, document.getElementById('root'));
            

              
                Copy
              
            
          

4. Створіть webpack.config.js:

            const HtmlWebpackPlugin = require('html-webpack-plugin');
const ModuleFederationPlugin = require('webpack/lib/container/ModuleFederationPlugin');
const path = require('path');

module.exports = {
  entry: './index',
  mode: 'development',
  devServer: {
    port: 3000,
  },
  output: {
    publicPath: 'auto',
  },
  resolve: {
    extensions: ['.js', '.jsx'],
  },
  module: {
    rules: [
      {
        test: /\.(js|jsx)$/,
        exclude: /node_modules/,
        use: {
          loader: 'babel-loader',
          options: {
            presets: ['@babel/preset-react', '@babel/preset-env'],
          },
        },
      },
    ],
  },
  plugins: [
    new ModuleFederationPlugin({
      name: 'HostApp',
      remotes: {
        RemoteApp: 'RemoteApp@http://localhost:3001/remoteEntry.js',
      },
      shared: {
        ...require('./package.json').dependencies,
        react: { singleton: true, eager: true, requiredVersion: require('./package.json').dependencies['react'] },
        'react-dom': { singleton: true, eager: true, requiredVersion: require('./package.json').dependencies['react-dom'] },
      },
    }),
    new HtmlWebpackPlugin({
      template: './index.html',
    }),
  ],
};

            

              
                Copy
              
            
          

5. Створіть index.html:

            <!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>Host App</title>
</head>
<body>
  <div id="root"></div>
</body>
</html>
            

              
                Copy
              
            
          

6. Додайте конфігурацію Babel (.babelrc або babel.config.js):

            {
  "presets": ["@babel/preset-env", "@babel/preset-react"]
}
            

              
                Copy
              
            
          

7. Запустіть основний застосунок:

            npx webpack serve
            

              
                Copy
              
            
          

Цей приклад показує, як основний застосунок (Host App) може використовувати RemoteComponent з віддаленого застосунку (Remote App) під час виконання. Ключові аспекти включають визначення точки входу віддаленого застосунку у конфігурації webpack основного застосунку та використання React.lazy і Suspense для асинхронного завантаження віддаленого компонента.

Коли обирати мікрофронтенди та федерацію модулів

Мікрофронтенди та федерація модулів — це не універсальне рішення. Вони найкраще підходять для великих, складних застосунків з кількома командами, що працюють паралельно. Ось деякі сценарії, де мікрофронтенди та федерація модулів можуть бути корисними:

• Великі команди: Коли над одним застосунком працює кілька команд, мікрофронтенди можуть допомогти ізолювати код та зменшити конфлікти.
• Застарілі застосунки: Мікрофронтенди можна використовувати для поступової міграції застарілого застосунку на сучасну архітектуру.
• Незалежні розгортання: Коли вам потрібно часто розгортати оновлення, не впливаючи на інші частини застосунку, мікрофронтенди можуть забезпечити необхідну ізоляцію.
• Технологічна різноманітність: Коли ви хочете використовувати різні технології для різних частин застосунку, мікрофронтенди можуть це дозволити.
• Вимоги до масштабованості: Коли вам потрібно незалежно масштабувати різні частини застосунку, мікрофронтенди можуть забезпечити необхідну гнучкість.

Однак мікрофронтенди та федерація модулів не завжди є найкращим вибором. Для невеликих, простих застосунків додаткова складність може не вартувати переваг. У таких випадках більш доцільною може бути монолітна архітектура.

Альтернативні підходи до мікрофронтендів

Хоча федерація модулів є потужним інструментом для створення мікрофронтендів, це не єдиний підхід. Ось деякі альтернативні стратегії:

• Iframes: Простий, але часто менш продуктивний підхід, що забезпечує сильну ізоляцію, але має проблеми з комунікацією та стилізацією.
• Web Components: Підхід, заснований на стандартах, для створення повторно використовуваних елементів інтерфейсу. Можна використовувати для створення мікрофронтендів, незалежних від фреймворків.
• Single-SPA: Фреймворк для оркестрації кількох застосунків JavaScript на одній сторінці.
• Server-Side Includes (SSI) / Edge-Side Includes (ESI): Серверні техніки для компонування фрагментів HTML.

Найкращі практики для архітектури мікрофронтендів

Ефективна реалізація архітектури мікрофронтендів вимагає дотримання найкращих практик:

• Принцип єдиної відповідальності: Кожен мікрофронтенд повинен мати чітку та добре визначену відповідальність.
• Незалежна розгортаємість: Кожен мікрофронтенд повинен бути незалежно розгортаємим.
• Технологічна агностичність (де це можливо): Прагніть до технологічної агностичності, щоб дозволити командам обирати найкращі інструменти для роботи.
• Комунікація на основі контрактів: Визначте чіткі контракти для комунікації між мікрофронтендами.
• Автоматизоване тестування: Впроваджуйте комплексне автоматизоване тестування для забезпечення якості кожного мікрофронтенду та системи в цілому.
• Централізоване логування та моніторинг: Впроваджуйте централізоване логування та моніторинг для відстеження продуктивності та стану архітектури мікрофронтендів.

Висновок

Мікрофронтенди та федерація модулів пропонують потужний підхід до створення масштабованих, підтримуваних та гнучких фронтенд-застосунків. Розбиваючи великі застосунки на менші, незалежні одиниці, команди можуть працювати ефективніше, частіше випускати оновлення та швидше впроваджувати інновації. Хоча існують виклики, пов'язані з реалізацією архітектури мікрофронтендів, переваги часто переважують витрати, особливо для великих, складних застосунків. Федерація модулів надає особливо елегантне та ефективне рішення для спільного використання коду та компонентів між мікрофронтендами. Ретельно плануючи та реалізуючи свою стратегію мікрофронтендів, ви можете створити архітектуру фронтенду, яка добре відповідає потребам вашої організації та ваших користувачів.

Оскільки ландшафт веброзробки продовжує розвиватися, мікрофронтенди та федерація модулів, ймовірно, стануть все більш важливими архітектурними патернами. Розуміючи концепції, переваги та виклики цих підходів, ви можете позиціонувати себе для створення вебзастосунків наступного покоління.