微前端与项目实施方案研究

一、前言

微前端(micro-frontends)是近几年在前端领域出现的一个新概念，主要内容是将前端应用分解成一些更小、更简单的能够独立开发、测试、部署的小块，而在用户看来仍然是内聚的单个产品。微前端的理念源于微服务，是将庞大的整体拆成可控的小块，并明确它们之间的依赖关系，而它的价值在于能将低耦合的代码与组件进行组合，基座+基础协议模式能接入大量应用，进行统一的管理和输出，许多公司与团队也都在不断尝试和优化相关解决技术与设计方案，为这一概念的落地和推广添砖加瓦。结合自身遇到的问题，适时引用微前端架构能起到明显的提效赋能作用。

二、背景

目前我司拥有大量的内部系统，这些系统采用相同的技术栈，在实际开发和使用过程中，逐渐暴露出如下几个问题：

1.有大量可复用的部分，虽然有组件库，但是依赖版本难统一；
2.静态资源体积过大，影响页面加载和渲染速度；
3.应用切换目前是通过链接跳转的方式实现，会有白屏和等待时长的问题，对用户体验不够友好；
针对上述几个问题，决定采用微前端架构对内部系统进行统一的管理，本文也是围绕微前端落地的技术预研方案。

三、方案调研

目前业界有多种解决方案，有各自的优缺点，具体如下：

• 路由转发：路由转发严格意义上不属于微前端，多个子模块之间共享一个导航即可 简单，易实现 体验不好，切换应用整个页面刷新；

• 嵌套 iframe：每个子应用一个 iframe 嵌套 应用之间自带沙箱隔离 重复加载脚本和样式；

• 构建时组合：独立仓储，独立开发，构建时整体打包，合并应用 方便依赖管理，抽取公共模块 无法独立部署，技术栈，依赖版本必须统一；

• 运行时组合：每个子应用独立构建，运行时由主应用负责应用管理，加载，启动，卸载，通信机制 良好的体验，真正的独立开发，独立部署 复杂，需要设计加载，通信机制，无法做到彻底隔离，需要解决依赖冲突，样式冲突问题；

  开源微前端框架也有多种，例如阿里出品的qiankun，icestark，还有针对angular提出的mooa等，都能快速接入项目，但结合公司内部系统的特点，直接采用会有有些限制，例如要实现定制界面，无刷新加载应用，且不能对现有项目的开发和部署造成影响，因此决定自研相关技术。

四、架构设计

4.1 应用层

应用层包括所有接入微服务工作台的内部系统，他们各自开发与部署，接入前后没有多大影响，只是需要针对微服务层单独输出打包一份静态资源；

4.2 微服务层

微服务层作为核心模块，拥有资源加载、路由管理、状态管理和用户认证管理几大功能，具体内容将在后面详细阐述，架构整体工作流程如下：

4.3 基础支撑层

基础支撑层作为基座，提供微服务运行的环境和容器，同时接入其他后端服务，丰富实用场景和业务功能；

五、技术重难点

要实现自定义微前端架构，难点在于需要管理和整合多个应用，确保应用之间独立运行，彼此不受影响，需要解决如下几个问题：

5.1 资源管理

5.1.1资源加载

每个应用有一个应用资源管理和注册的文件(app.regiser.js)，其中包含路由信息，应用配置信息(configs.js)和静态资源清单，当首次切换到某应用时，首先加载app.register.js文件，完成路由和应用信息的注册，然后根据当前浏览器路由地址加载对应的静态文件，完成页面渲染，从而将各应用的静态资源串联起来，其中注册入口文件通过webpack插件来实现，具体实现如下：

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); // 替换入口文件
                    i = entry.length;
                }
            }
    } else {
            if (isIndexFile(entry)) { // 入口文件
                indexFileEdit(entry); // 重新生成和编辑入口文件
                compiler.options.entry = compiler.options.entry.replace(indexEntryRegx, indeEntryTemp); // 替换入口文件
            }
    }
    compiler.hooks.done.tap('fulu-app-register-done', function(compilation) {
            fs.unlinkSync(tempFilePath); // 删除临时文件
            return compilation;
    });
    compiler.hooks.emit.tap('fulu-app-register', function(compilation) {
        var contentStr = 'window.register("'+ appId + '", {
router: [ 
 ' + extraRouters() + ' 
],
entry: {
'; // 全局注册方法
        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(', ') +'],
'); // css资源清单
        contentStr += ('js: ['+ entryJsArr.join(', ') +'],
 }
});
'); // js资源清单
        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资源文件名

微服务输出打包模式下，静态资源统一打包形式以项目id开头，形如10000092-main.js， 文件名称的修改通过webpack的插件实现；

核心实现代码如下：

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

路由分为应用级和菜单级两大类，应用类以应用id为前缀，将各应用区分开，避免路由地址重名的情况，菜单级的路由由各应用的路由系统自行管理，结构如下：

5.3 状态分隔

前端项目通过状态管理库来进行数据的管理，为了保证各应用彼此间独立，因此需要修改状态库的映射关系，这一部分需要借助于webpack插件来进行统一的代码层面调整，包括model和view两部分代码，model定义了状态对象，view借助工具完成状态对象的映射，调整规则为【应用id+旧状态对象名称】，下面来讲解一下插件的实现；

插件的实现原理是借助AST的搜索语法匹配源代码中的状态编写和绑定的相关代码，然后加上应用编号前缀，变成符合预期的AST，最后输出成目标代码：

module.exports = function(source) {
      var options = loaderUtils.getOptions(this);
	stuff = 'app' + options.appId;
	isView = !!~source.indexOf('React.createElement'); // 是否是视图层
	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

完成以上步骤的改造，就可以实现容器中的页面渲染，这一部分涉及到组件库框架层面的调整，大流程如下图：

六、构建流程

6.1 使用插件

构建过程中涉及到两款自开发的插件，分别是fulu-app-register-plugin和fulu-app-loader；

6.1.1 安装

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.编译

编译过程与目前项目保持一致，相比以前，多输出了一份微前端项目编译代码，流程如下：

七、遗留问题

7.1 js环境隔离

由于各应用都加载到同一个运行环境，因此如果修改了公共的部分，则会对其他系统产生不可预知的影响，目前没有比较好的办法来解决，后续将持续关注这方面的内容，逐渐优化达到风险可制的效果。

7.2.获取token

目前应用切换使用重定向来完成token获取，要实现如上所述的微前端效果，需要放弃这种方式，改用接口调用异步获取，或者其他解决方案。