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微前端與項目實施方案研究


一、前言


微前端(micro-frontends)是近幾年在前端領域出現的一個新概念，主要內容是將前端應用分解成一些更小、更簡單的能夠獨立開發、測試、部署的小塊，而在用戶看來仍然是內聚的單個產品。微前端的理念源於微服務，是將龐大的整體拆成可控的小塊，並明確它們之間的依賴關係，而它的價值在於能將低耦合的代碼與組件進行組合，基座+基礎協議模式能接入大量應用，進行統一的管理和輸出，許多公司與團隊也都在不斷嘗試和優化相關解決技術與設計方案，為這一概念的落地和推廣添磚加瓦。結合自身遇到的問題，適時引用微前端架構能起到明顯的提效賦能作用。

二、背景


目前我司擁有大量的內部系統，這些系統採用相同的技術棧，在實際開發和使用過程中，逐漸暴露出如下幾個問題：

1.有大量可復用的部分，雖然有組件庫，但是依賴版本難統一；
2.靜態資源體積過大，影響頁面加載和渲染速度；
3.應用切換目前是通過鏈接跳轉的方式實現，會有白屏和等待時長的問題，對用戶體驗不夠友好；
針對上述幾個問題，決定採用微前端架構對內部系統進行統一的管理，本文也是圍繞微前端落地的技術預研方案。


三、方案調研


目前業界有多種解決方案，有各自的優缺點，具體如下：



  • 路由轉發：路由轉發嚴格意義上不屬於微前端，多個子模塊之間共享一個導航即可 簡單，易實現 體驗不好，切換應用整個頁面刷新；


  • 嵌套 iframe：每個子應用一個 iframe 嵌套 應用之間自帶沙箱隔離 重複加載腳本和樣式；


  • 構建時組合：獨立倉儲，獨立開發，構建時整體打包，合併應用 方便依賴管理，抽取公共模塊 無法獨立部署，技術棧，依賴版本必須統一；


  • 運行時組合：每個子應用獨立構建，運行時由主應用負責應用管理，加載，啟動，卸載，通信機制 良好的體驗，真正的獨立開發，獨立部署 複雜，需要設計加載，通信機制，無法做到徹底隔離，需要解決依賴衝突，樣式衝突問題；

    開源微前端框架也有多種，例如阿里出品的qiankun，icestark，還有針對angular提出的mooa等，都能快速接入項目，但結合公司內部系統的特點，直接採用會有有些限制，例如要實現定製界面，無刷新加載應用，且不能對現有項目的開發和部署造成影響，因此決定自研相關技術。



四、架構設計



4.1 應用層


應用層包括所有接入微服務工作台的內部系統，他們各自開發與部署，接入前後沒有多大影響，只是需要針對微服務層單獨輸出打包一份靜態資源；


4.2 微服務層


微服務層作為核心模塊，擁有資源加載、路由管理、狀態管理和用戶認證管理幾大功能，具體內容將在後面詳細闡述，架構整體工作流程如下：



4.3 基礎支撐層


基礎支撐層作為基座，提供微服務運行的環境和容器，同時接入其他後端服務，豐富實用場景和業務功能；


五、技術重難點


要實現自定義微前端架構，難點在於需要管理和整合多個應用，確保應用之間獨立運行，彼此不受影響，需要解決如下幾個問題：


5.1 資源管理


5.1.1資源加載


每個應用有一個應用資源管理和註冊的文件(app.regiser.js)，其中包含路由信息，應用配置信息(configs.js)和靜態資源清單，當首次切換到某應用時，首先加載app.register.js文件，完成路由和應用信息的註冊，然後根據當前瀏覽器路由地址加載對應的靜態文件，完成頁面渲染，從而將各應用的靜態資源串聯起來，其中註冊入口文件通過webpack插件來實現，具體實現如下：
 

FuluAppRegisterPlugin.prototype.apply = function(compiler) {
    appId = extraAppId();
    var entry = compiler.options.entry;
    if (isArray(entry)) {
             for (var i = 0; i < entry.length; i++) {
                 if (isIndexFile(entry[i])) { // 入口文件
                     indexFileEdit(entry[i]);
                     entry[i] = entry[i].replace(indexEntryRegx, indeEntryTemp); // 替換入口文件
                     i = entry.length;
                 }
             }
     } else {
             if (isIndexFile(entry)) { // 入口文件
                 indexFileEdit(entry); // 重新生成和編輯入口文件
                 compiler.options.entry = compiler.options.entry.replace(indexEntryRegx, indeEntryTemp); // 替換入口文件
             }
     }
     compiler.hooks.done.tap('fulu-app-register-done', function(compilation) {
             fs.unlinkSync(tempFilePath); // 刪除臨時文件
             return compilation;
     });
     compiler.hooks.emit.tap('fulu-app-register', function(compilation) {
         var contentStr = 'window.register("'+ appId + '", {\nrouter: [ \n ' + extraRouters() + ' \n],\nentry: {\n'; // 全局註冊方法
         var entryCssArr = [];
         var entryJsArr = [];
         for (var filename in compilation.assets) {
             if (filename.match(mainCssRegx)) { // 提取css文件
                 entryCssArr.push('\"' + filename + '\"');
             } else if (filename.match(mainJsRegx) || filename.match(manifestJsRegx) || filename.match(vendorsJsRegx)) { // 提取js文件
                 entryJsArr.push('\"' + filename + '\"');
             }
         }
         contentStr += ('css: ['+ entryCssArr.join(', ') +'],\n'); // css資源清單
         contentStr += ('js: ['+ entryJsArr.join(', ') +'],\n }\n});\n'); // js資源清單
         compilation.assets['resources/js/' + appId + '-app-register.js'] = { // 生成appid-app-register.js入口文件
             source: function() {
                 return contentStr;
             },
             size: function() {
                 return contentStr.length;
             }
         };
         return compilation;
     });
 };

5.1.2資源文件名

微服務輸出打包模式下，靜態資源統一打包形式以項目id開頭，形如10000092-main.js， 文件名稱的修改通過webpack的插件實現；


核心實現代碼如下：


FuluAppRegisterPlugin.prototype.apply = function(compiler) {
     ......
     compiler.options.output.filename = addIdToFileName(compiler.options.output.filename, appId);
     compiler.options.output.chunkFilename = addIdToFileName(compiler.options.output.chunkFilename, appId);
     compiler.options.plugins.forEach((c) => {
         if (c.options) {
             if (c.options.filename) {
                 c.options.filename = addIdToFileName(c.options.filename, appId);
             }
             if (c.options.chunkFilename) {
                 c.options.chunkFilename = addIdToFileName(c.options.chunkFilename, appId);
             }
         }
     });
    ......
 };

5.2 路由管理


路由分為應用級和菜單級兩大類，應用類以應用id為前綴，將各應用區分開，避免路由地址重名的情況，菜單級的路由由各應用的路由系統自行管理，結構如下：


5.3 狀態分隔


前端項目通過狀態管理庫來進行數據的管理，為了保證各應用彼此間獨立，因此需要修改狀態庫的映射關係，這一部分需要藉助於webpack插件來進行統一的代碼層面調整，包括model和view兩部分代碼，model定義了狀態對象，view藉助工具完成狀態對象的映射，調整規則為【應用id+舊狀態對象名稱】，下面來講解一下插件的實現；
 


插件的實現原理是藉助AST的搜索語法匹配源代碼中的狀態編寫和綁定的相關代碼，然後加上應用編號前綴，變成符合預期的AST，最後輸出成目標代碼：
 

module.exports = function(source) {
       var options = loaderUtils.getOptions(this);
 	stuff = 'app' + options.appId;
 	isView = !!~source.indexOf('React.createElement'); // 是否是視圖層
 	allFunc = [];
 	var connectFn = "function connect(state) {return Object.keys(state).reduce(function (obj, k) { var nk = k.startsWith('"+stuff+"') ? k.replace('"+stuff+"', '') : k; obj[nk] = state[k]; return obj;}, {});}";
 	connctFnAst = parser.parse(connectFn);
 	const ast = parser.parse(source, { sourceType: "module", plugins: ['dynamicImport'] });
 	traverse(ast, {
 		CallExpression: function(path) {
 			if (path.node.callee && path.node.callee.name === 'connect') { // export default connext(...)
 				if (isArray(path.node.arguments)) {
 					var argNode = path.node.arguments[0];
 					if (argNode.type === 'FunctionExpression') { // connect(() => {...})
 						traverseMatchFunc(argNode);
 					} else if (argNode.type === 'Identifier' && argNode.name !== 'mapStateToProps') { // connect(zk)
 						var temp_node = allFunc.find((fnNode) => {
 							return fnNode.id.name === argNode.name;
 						});
 						if (temp_node) {
 							traverseMatchFunc(temp_node);
 						}
 					}
 				}
 			} else if (path.node.callee && path.node.callee.type === 'SequenceExpression') {
 				if (isArray(path.node.callee.expressions)) {
 					for (var i = 0; i < path.node.callee.expressions.length; i++) {
 						if (path.node.callee.expressions[i].type === 'MemberExpression'
 							&& path.node.callee.expressions[i].object.name === '_dva'
 							&& path.node.callee.expressions[i].property.name === 'connect') {
 								traverseMatchFunc(path.node.arguments[0]);
 								i = path.node.callee.expressions.length;
 						}
 					}
 				}
 			}
 		},
 		FunctionDeclaration: function(path) {
 			if (path.node.id.name === 'mapStateToProps' && path.node.body.type === 'BlockStatement') {
 				traverseMatchFunc(path.node);
 			}
 			allFunc.push(path.node);
 		},
 		ObjectExpression: function(path) {
 			if (isView) {
 				return;
 			}
 			if (isArray(path.node.properties)) {
 				var temp = path.node.properties;
 				for (var i = 0; i < temp.length; i++) {
 					if (temp[i].type === 'ObjectProperty' && temp[i].key.name === 'namespace') {
 						temp[i].value.value = stuff + temp[i].value.value;
 						i = temp.length;
 					}
 				}
 			}
 		}
 	});
 	return core.transformFromAstSync(ast).code;
 };

5.4 框架容器渲染


完成以上步驟的改造，就可以實現容器中的頁面渲染，這一部分涉及到組件庫框架層面的調整，大流程如下圖：



六、構建流程


6.1 使用插件


構建過程中涉及到兩款自開發的插件，分別是fulu-app-register-plugin和fulu-app-loader；


6.1.1 安裝

npm i fulu-app-register-plugin fulu-app-loader -D;

6.1.2 配置

webpack配置修改:


const FuluAppRegisterPlugin = require('fulu-app-register-plugin');
 module: {
    rules: [{
          test: /\.jsx?$/,
          loader: 'fulu-app-loader',
       }
    ]
 }
 plugins: [
     new FuluAppRegisterPlugin(),
     ......
 ]

6.2.編譯


編譯過程與目前項目保持一致，相比以前，多輸出了一份微前端項目編譯代碼，流程如下：



七、遺留問題


7.1 js環境隔離


由於各應用都加載到同一個運行環境，因此如果修改了公共的部分，則會對其他系統產生不可預知的影響，目前沒有比較好的辦法來解決，後續將持續關注這方面的內容，逐漸優化達到風險可制的效果。

7.2.獲取token


目前應用切換使用重定向來完成token獲取，要實現如上所述的微前端效果，需要放棄這種方式，改用接口調用異步獲取，或者其他解決方案。

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