什么是微前端

微前端(Micro-Frontends)是一種類似于微服務(wù)的架構(gòu)，它將微服務(wù)的理念應(yīng)用于瀏覽器端，即將 Web 應(yīng)用由單一的單體應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€小型前端應(yīng)用聚合為一的應(yīng)用。微前端(micro-frontends)術(shù)語在 2016 年在 TECHNOLOGY RADAR[1] 中被提及。

微前端架構(gòu)具備以下的特點：

• 技術(shù)棧無關(guān)。主框架不限制接入應(yīng)用的技術(shù)棧，微應(yīng)用具備完全自主權(quán)
• 獨立開發(fā)、獨立部署。微應(yīng)用倉庫獨立，前后端可獨立開發(fā)，部署完成后主框架自動完成同步更新
• 增量升級。在面對各種復雜場景時，我們通常很難對一個已經(jīng)存在的系統(tǒng)做全量的技術(shù)棧升級或重構(gòu)，而微前端是一種非常好的實施漸進式重構(gòu)的手段和策略
• 獨立運行時。每個微應(yīng)用之間狀態(tài)隔離，運行時狀態(tài)不共享

微前端解決了什么問題?

微前端架構(gòu)旨在解決單體應(yīng)用在一個相對長的時間跨度下，由于參與的人員、團隊的增多、變遷，從一個普通應(yīng)用演變成一個巨石應(yīng)用(Frontend Monolith)后，隨之而來的應(yīng)用不可維護的問題。比如：

• 原本一個團隊管理的項目，后面多個團隊進行管理
• 隨著項目的體積變大，編譯的速度變長，研發(fā)效率降低
• 項目變大，系統(tǒng)的復雜度也會隨之變大，可維護性越來越低，重構(gòu)成本越來越大
• ...

通過微前端拆分成一個容器應(yīng)用和多個子應(yīng)用之后，各個應(yīng)用能夠獨立部署，相互之間隔離，從而做到：

• 研發(fā)效率提升：多業(yè)務(wù)線并行開發(fā)，團隊自治，獨立迭代
• 運維風險降級：變更范圍縮小
• 技術(shù)選擇增多：各個應(yīng)用可以選擇更加適合自身的技術(shù)棧
• 重構(gòu)風險降低：低風險局部替換，漸進式完成大規(guī)模重構(gòu)
• ...

微前端實現(xiàn)方案

對比Nginx路由轉(zhuǎn)發(fā)

通過Nginx配置反向代理來實現(xiàn)不同路徑映射到不同應(yīng)用，例如www.abc.com/app1對應(yīng)app1，www.abc.com/app2對應(yīng)app2，這種方案本身并不屬于前端層面的改造，更多的是運維的配置。

優(yōu)點：

1. 簡單，快速，易配置

缺點：

1. 在切換應(yīng)用時會觸發(fā)瀏覽器刷新，影響體驗

iframe嵌套

父應(yīng)用單獨是一個頁面，每個子應(yīng)用嵌套一個iframe，父子通信可采用postMessage或者contentWindow方式。

優(yōu)點：

• 實現(xiàn)簡單，子應(yīng)用之間自帶沙箱，天然隔離，互不影響

缺點：

• url 不同步。瀏覽器刷新 iframe url 狀態(tài)丟失、后退前進按鈕無法使用。
• UI 不同步，DOM 結(jié)構(gòu)不共享。想象一下屏幕右下角 1/4 的 iframe 里來一個帶遮罩層的彈框，同時我們要求這個彈框要瀏覽器居中顯示，還要瀏覽器 resize 時自動居中..
• 全局上下文完全隔離，內(nèi)存變量不共享。iframe 內(nèi)外系統(tǒng)的通信、數(shù)據(jù)同步等需求，主應(yīng)用的 cookie 要透傳到根域名都不同的子應(yīng)用中實現(xiàn)免登效果。
• 慢。每次子應(yīng)用進入都是一次瀏覽器上下文重建、資源重新加載的過程。

Web Components

每個子應(yīng)用需要采用純Web Components技術(shù)編寫組件，是一套全新的開發(fā)模式

優(yōu)點：

• 每個子應(yīng)用擁有獨立的script和css，也可單獨部署

缺點：

• 對于歷史系統(tǒng)改造成本高，子應(yīng)用通信較為復雜易踩坑

webpack5 的 Module Federation

使用 Module Federation，我們可以在一個應(yīng)用中動態(tài)加載并執(zhí)行另一個應(yīng)用的代碼，且與技術(shù)棧無關(guān)，并且能夠共享模塊，從而減小編譯時間以及降低包體積。

優(yōu)點：

• 能夠共享模塊，減小編譯時間以及降低包體積

缺點：

• 需要升級 webpack5，構(gòu)建工具受限

組合式應(yīng)用路由分發(fā)

每個子應(yīng)用獨立構(gòu)建和部署，運行時由父應(yīng)用來進行路由管理，應(yīng)用加載，啟動，卸載，以及通信機制。

優(yōu)點：

• 純前端改造，體驗良好，可無感知切換，子應(yīng)用相互隔離

缺點：

• 需要設(shè)計和開發(fā)，由于父子應(yīng)用處于同一頁面運行，需要解決子應(yīng)用的樣式?jīng)_突，變量對象污染，通信機制等技術(shù)點

組合式應(yīng)用路由分發(fā)是目前業(yè)內(nèi)普遍使用的一種方案，并且能夠滿足大部分需求，接下來我們詳細來看看這種實現(xiàn)方式。

組合式應(yīng)用路由分發(fā)的微前端實現(xiàn)思路

該方案使用的是基座模式，通過一個主應(yīng)用(基座應(yīng)用-Main APP)，來管理其它應(yīng)用(子應(yīng)用-MicroAPP)。基座應(yīng)用大多數(shù)是一個前端 SPA 項目，主要負責應(yīng)用注冊，路由映射，消息下發(fā)等，而微應(yīng)用是獨立前端項目，這些項目不限于采用 React，Vue，Angular 或者 JQuery 開發(fā)，每個微應(yīng)用注冊到基座應(yīng)用中，由基座進行管理，但是如果脫離基座也是可以單獨訪問。

當整個微前端框架運行之后，給用戶的體驗就是類似下圖所示：

簡單描述下就是基座應(yīng)用中有一些菜單項，點擊每個菜單項可以展示對應(yīng)的微應(yīng)用，這些應(yīng)用的切換是純前端無感知的

上面的實現(xiàn)過程主要如下：

• 獲取注冊表和進行初始化，這些都是在基座應(yīng)用中進行的。
• 路由分發(fā)。在瀏覽器路徑發(fā)生變化后，基座應(yīng)用會監(jiān)聽 hashchange 或者 popstate 事件，從而獲取到路由切換的時機。通過查詢注冊信息可以獲取到轉(zhuǎn)發(fā)到那個微應(yīng)用，經(jīng)過一些邏輯處理后，采用修改hash方法或者pushState方法來路由信息推送給微應(yīng)用的路由，微應(yīng)用可以是手動監(jiān)聽hashchange或者popstate事件接收，或者采用React-router，vue-router接管路由，后面的邏輯就由微應(yīng)用自己控制。
  
• 遠程拉取資源，加載應(yīng)用。這里一般有通過 JavaScript Entry 或者 HTML Entry 作為渲染入口。

注意：子應(yīng)用也可以將包打成多個，然后利用 webpack 的 webpack-manifest-plugin 插件打包出 manifest.json
文件，生成一份資源清單，然后主應(yīng)用的 loadApp 遠程讀取每個子應(yīng)用的清單文件，依次加載文件里面的資源;不過該方案也沒辦法享受子應(yīng)用的按需加載能力。

• HTML Entry。則更加靈活，直接將子應(yīng)用打出來 HTML 作為入口，主框架可以通過 fetch html 的方式獲取子應(yīng)用的靜態(tài)資源，同時將 HTML document 作為子節(jié)點塞到主框架的容器中。這樣不僅可以極大的減少主應(yīng)用的接入成本，子應(yīng)用的開發(fā)方式及打包方式基本上也不需要調(diào)整，而且可以天然的解決子應(yīng)用之間樣式隔離的問題(后面提到)。這種方案可以通過 。
  
• JavaScript Entry。通常是子應(yīng)用將資源打成一個 entry script。但這個方案的限制也頗多，如要求子應(yīng)用的所有資源打包到一個 js bundle 里，包括 css、圖片等資源。除了打出來的包可能體積龐大之外的問題之外，資源的并行加載等特性也無法利用上。
  

微前端的應(yīng)用隔離

CSS 隔離

當主應(yīng)用和微應(yīng)用同屏渲染時，就可能會有一些樣式會相互污染，可以采取以下兩種方案：

• CSS Module
• 命名空間，通過 webpack 的 postcss 插件，在打包時添加特定的前綴，即各個子應(yīng)用使用特定的前綴來命名 class。但對于一些插入到 body 中的樣式，比如 element UI 的 Popover 彈出框，這種就特殊處理。
  

而對于微應(yīng)用與微應(yīng)用之間的CSS隔離就非常簡單，在每次應(yīng)用加載時，將該應(yīng)用所有的link和style 內(nèi)容進行標記。在應(yīng)用卸載后，同步卸載頁面上對應(yīng)的link和style即可。

JavaScript 隔離

每當微應(yīng)用的 JavaScript 被加載并運行時，它的核心實際上是對全局對象 Window 的修改以及一些全局事件的改變，例如 jQuery 這個 js 運行后，會在 Window 上掛載一個 window.$ 對象，對于其他庫 React，Vue 也不例外。為此，需要在加載和卸載每個微應(yīng)用的同時，盡可能消除這種沖突和影響，最普遍的做法是采用沙箱機制(SandBox)。

沙箱機制的核心是讓局部的 JavaScript 運行時，對外部對象的訪問和修改處在可控的范圍內(nèi)，即無論內(nèi)部怎么運行，都不會影響外部的對象。通常在 Node.js 端可以采用 vm 模塊，而對于瀏覽器，則需要結(jié)合 with 關(guān)鍵字和 window.Proxy 對象來實現(xiàn)瀏覽器端的沙箱。

微前端的消息通信

微前端通常不會限制應(yīng)用采用的框架，如何在不同的應(yīng)用，框架之間進行通信是一個需要仔細考量的決定。應(yīng)用間通信有很多種方式，當然，要讓多個分離的微應(yīng)用之間要做到通信，本質(zhì)上仍離不開中間媒介或者說全局對象。

自定義事件

通過事件[3]進行通信應(yīng)該是最簡單、通用的方案了。

// 監(jiān)聽事件
window.addEventListener('message', (event) => {
  // 處理事件
});

// 觸發(fā)事件
window.dispatchEvent(new CustomEvent('message', { detail: input.value }))

發(fā)布-訂閱

消息訂閱(pub/sub)模式的通信機制是非常適用的，在基座應(yīng)用中會定義事件中心Event，每個微應(yīng)用分別來注冊事件，當被觸發(fā)事件時再有事件中心統(tǒng)一分發(fā)，這就構(gòu)成了基本的通信機制。

import { Observable } from 'windowed-observable';

const observable = new Observable('konoha');
observable.subscribe((ninja) => {
  console.log(ninja)
})

observable.publish('Uchiha Shisui');

Web Workers

通過 Web Workers 進行事件通信。

import Worky from 'worky'
const worker = new Worky("some-worker.js");

worker.on("eventName", function (some, data) {
  // 處理
});
worker.emit("someEvent", and, some, data);

共享狀態(tài)

主應(yīng)用創(chuàng)建 state store，共享給子應(yīng)用使用，適用于主、子應(yīng)用技術(shù)棧相同的場景。

總結(jié)

微前端是一種將單個巨型應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€微型應(yīng)用聚合為一的應(yīng)用，能夠解決“巨石應(yīng)用”的維護性問題。實現(xiàn)微前端的方式有很多種，每種方案都需要考慮應(yīng)用隔離和應(yīng)用通信的問題，目前較為普遍使用的是組合式路由分發(fā)的方式。

參考

• 微前端(一)- 理念篇[4]
• 微前端-最容易看懂的微前端知識[5]
• 微前端在解決什么問題?[6]
• 微前端如何落地[7]
• 微前端解決方案[8]
• HTML Entry 源碼分析[9]

參考資料

[1]TECHNOLOGY RADAR:
https://www.thoughtworks.com/zh-cn/radar/techniques/micro-frontends

[2]import-html-entry:
https://www.npmjs.com/package/import-html-entry

[3]事件:
https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/CustomEvent

[4]微前端(一)- 理念篇:
https://www.lumin.tech/blog/micro-frontends-1-concept/

[5]微前端-最容易看懂的微前端知識:
https://juejin.cn/post/6844904162509979662

[6]微前端在解決什么問題?:
https://cloud.tencent.com/developer/article/1546556

[7]微前端如何落地:
https://www.infoq.cn/article/xm_aaiotxmlppgwvx9y9

[8]微前端解決方案:
https://segmentfault.com/a/1190000040275586

[9]HTML Entry 源碼分析:
https://juejin.cn/post/6885212507837825038#heading-6