从微服务到微前端：浅谈微前端的设计思想

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记得作为实习生刚到公司的第一天就被什么monorepo、微前端等名词搞得一头雾水，经过一段时间的学习终于摸清了一点门道，那么今天就来和大家聊一下我对微前端设计的看法和理解。

1、引入：什么是微服务？

微服务是近几年在互联网业界内非常 的一个词，在俺们大学沸点工作室Java组也已经有Spring Cloud微服务的实践先例，那我们作为前端的角度，该怎么理解微服务呢？

可以看看下面这个 ：

一个系统有PC Web端、手机H5、和后台管理系统，那么整个系统的结构大概就像这样：

image.png

这样会造成什么问题嘞？

那么微服务又是怎么解决的嘞？

核心就是就是将系统拆分成不同的服务，通过网关和controller来进行简单的控制和调用，各服务分而治之、互不影响。

我们现在再看一哈新的项目结构：

image.png

通过服务的拆分后，我们的系统是不是更加清晰了 ，那么问题来了？

这和我们本次的主题，微前端有什么关系吗

前端的微前端思想其实同样来自于此：通过拆分服务，实现逻辑的解耦。

2、前端微服务设计

2.1 为什么前端需要微服务？

当我们create一个新项目后，想必各位都有以下体会：

写项目的第一天：打包 20s

写项目的一周：打包 1min

写项目的一个月：打包 5min

之前体验过公司老项目，代码量非常大，可读性不高，打包需要10+分钟。

随着项目体量的增加，一个巨大的单体应用是难以维护的，从而导致：开发效率低、上线困难等一系列问题。

2.2 微前端的应用场景

对于一个管理系统，它的页面通常是长这个样子的：

image.png

侧边栏的每一个tab，下面可能还有若干的二级节点甚至是三级节点，久而久之，这样的一个管理系统，终究也会像前面提到的服务端一样，难以维护。

如果我们用微前端该如何设计呢？

每一个tab就是一个子应用，有自己的状态；自己的作用域；并且单独打包发布。在全局层面只需要用一个主应用（master）就可以实现管理和控制。

一句话来讲就是：应用分发路由->路由分发应用。

2.3 早期微前端思路——iFrame

Why not iframe ?

对于路由分发应用这件事：我们只需要通过iFrame就可以实现了，当点击不同的tab时，view区域展示的是iFrame组件，根据路由动态的改变iframe的src属性，那不是so easy？

它的好处有哪些？

那我们为什么没有使用iFrame做微前端呢？

微前端的设计构思：不仅能继承iframe的优点，又可以解决它的不足。

3、微前端核心逻辑

3.1 子应用加载（Loader）

先来看看微前端的流程：

image.png

我们可以达成的共识是：需要先加载基座（master），再把选择权交给主应用，由主应用根据注册过的子应用来抉择加载谁，当子应用加载成功后，再由vue-router或react-router来根据路由渲染组件。

3.1.1 注册

如果精简代码逻辑，在基座中实际上只需要做三件事：

// 假设我们的微前端框架叫hailuo

import Hailuo from './lib/index';



// 1. 声明子应用

const routers = [

    {

        path: 'http://localhost:8081',

        activeWhen: '/subapp1'

    },

    {

        path: 'http://localhost:8082',

        activeWhen: '/subapp2'

    }

];



// 2. 注册子应用

Hailuo.registerApps(routers);



// 3. 运行微前端

Hailuo.run();

注册非常好理解，用一个数组维护所有已经注册了的子应用：

 registerApps(routers: Router[]) {

        (routers || []).forEach((r) => {

            this.Apps.push({

                entry: r.path,

                activeRule: (location) => (location.href.indexOf(r.activeWhen) !== -1)

            });

        });

    }

3.1.2 拦截

我们需要通过拦截注册路由事件以保证主/子应用的逻辑处理时机。

import Hailuo from ".";



// 需要拦截的实践

const EVENTS_NAME = ['hashchange', 'popstate'];

// 实践收集

const EVENTS_STACKS = {

    hashchange: [],

    popstate: []

};



// 基座切换路由后的逻辑

const handleUrlRoute = (...args) => {

    // 加载对应的子应用

    Hailuo.loadApp();

    // 执行子应用路由的方法

    callAllEventListeners(...args);

};



export const patch = () => {

    // 1. 先保证基座的事件监听路由的变化

    window.addEventListener('hashchange', handleUrlRoute);

    window.addEventListener('popstate', handleUrlRoute);



    // 2. 重写addEventListener和removeEventListener

    // 当遇到路由事件后：收集到stack中

    // 如果是其他事件：执行original事件监听方法

    const originalAddEventListener = window.addEventListener;

    const originalRemoveEventListener = window.removeEventListener;



    window.addEventListener = (name, handler) => {

        if(name && EVENTS_NAME.includes(name) && typeof handler === "function") {

            EVENTS_STACKS[name].indexOf(handler) === -1 && EVENTS_STACKS[name].push(handler);

            return;

        }

        return originalAddEventListener.call(this, name, handler);

    };



    window.removeEventListener = (name, handler) => {

        if(name && EVENTS_NAME.includes(name) && typeof handler === "function") {

            EVENTS_STACKS[name].indexOf(handler) === -1 && 

            (EVENTS_STACKS[name] = EVENTS_STACKS[name].filter((fn) => (fn !== handler)));

            return;

        } 

        return originalRemoveEventListener.call(this, name, handler);

    };



    // 手动给pushState和replaceState添加上监听路由变化的能力

    // 有点像vue2中数组的变异方法

    const createPopStateEvent = (state: any, name: string) => {

        const evt = new PopStateEvent("popstate", { state });

        evt['trigger'] = name;

        return evt;

    };



    const patchUpdateState = (updateState: (data: any, title: string, url?: string)=>void, name: string) => {

        return function() {

            const before = window.location.href;

            updateState.apply(this, arguments);

            const after = window.location.href;

            if(before !== after) {

                handleUrlRoute(createPopStateEvent(window.history.state, name));

            }

        };

    }



    window.history.pushState = patchUpdateState(

        window.history.pushState,

        "pushState"

    );

    window.history.replaceState = patchUpdateState(

        window.history.replaceState,

        "replaceState"

    );

}

3.1.3 加载

通过路由可以匹配到符合的子应用后，那么该如何将它加载到页面呢？

我们知道SPA的html文件只是一个空模板，实质是通过js驱动的页面渲染，那么我们把某一个页面的js文件，全都剪切到另一个html的<script>标签中执行，就实现了A页面加载B的页面。

 async loadApp() {

        // 加载对应的子应用

        const shouldMountApp = this.Apps.filter(this.isActive);

        const app = shouldMountApp[0];

        const subapp = document.getElementById('submodule');

        await fetchUrl(app.entry)

        // 将html渲染到主应用里

        .then((text) => {

            subapp.innerHTML = text;

        });

        // 执行 fetch到的js

        const res = await fetchScripts(subapp, app.entry);

        if(res.length) {

            execScript(res.reduce((t, c) => (t+c), ''));

        } 

    }

Better实践 —— 【html-entry】

它是一个加载并处理html、js、css的库。

它不是去加载一个个的js、css资源，而是去加载微应用的入口html。

同时，约束了子应用提供加载和销毁函数（这个结构是不是很眼熟）：

export function provider({ dom, basename, globalData }) {



    return {

        render() {

            ReactDOM.render(

                <App basename={basename} globalData={globalData} />,

                dom ? dom.querySelector('#root') : document.querySelector('#root')

            );

        },

        destroy({ dom }) {

            if (dom) {

                ReactDOM.unmountComponentAtNode(dom);

            }

        },

    };

}

3.2 沙箱（Sandbox）

沙箱是什么：你可以理解为对作用域的一种比喻，在一个沙箱内，我的任何操作不会对外界产生影响。

Why we need sandbox？

当我们集成了很多子应用到一起后，势必会出现冲突，如全局变量冲突、样式冲突，这些冲突可能会导致应用样式异常，甚至功能不可用。所以想让微前端达到生产可用的程度，让每个子应用之间达到一定程度隔离的沙箱机制是必不可少的。

实现沙箱，最重要的是：控制沙箱的开启和关闭。

3.2.1 快照沙箱

原理就是运行在某一环境A时，打一个快照，当从别的环境B切换回来的时候，我们通过这个快照就可以立即恢复之前环境A时的情况，比如：

// 切换到环境A

window.a = 2;



// 切换到环境B

window.a = 3;



// 切换到环境A

console.log(a);    // 2

实现思路，我们假设有Sandbox这个类：

class Sandbox {

    private original;

    private mutated;

    sandBoxActive: () => void;

    sandBoxDeactivate: () => void;

}
const sandbox = new Sandbox();

const code = "...";

sandbox.activate();

execScript(code);

sandbox.sandBoxDeactivate();

来理一下这个逻辑：

  1. 在sandBoxActive的时候，把变量存到original里；
  2. 在sandBoxDeactivate的时候，把当前变量和original对比，不同的存到mutated（保存了快照），然后把变量的状态恢复到original；
  3. 当该沙箱再次触发sandBoxActive，就可以把mutated的变量恢复到window上，实现沙箱的切换。

3.2.2 VM沙箱

类似于node中的vm模块（可在 V8 虚拟机上下文中编译和运行代码）：http://nodejs.cn/api/vm.html#vm_vm_executing_javascript

快照沙箱的缺点是无法同时支持多个实例。 但是vm沙箱利用proxy就可以解决这个问题。

class SandBox {

    execScript(code: string) {

        const varBox = {};

        const fakeWindow = new Proxy(window, {

            get(target, key) {

                return varBox[key] || window[key];

            },

            set(target, key, value) {

                varBox[key] = value;

                return true;

            }

        })

        const fn = new Function('window', code);

        fn(fakeWindow);

    }

}



export default SandBox;



// 实现了隔离

const sandbox = new Sandbox();

sandbox.execScript(code)；



const sandbox2 = new Sandbox();

sandbox2.execScript(code2)；



// map

varBox = {

    'aWindow': '...',

    'bWindow': '...'

}

我们把各个子应用的window放到map中，通过proxy代理，当访问时，直接就是访问到的各个子应用的window对象；如果没有，比如使用window.addEventListener，就会去真正的window中寻找。

3.2.3 CSS沙箱

解决方案：劫持appendChild，增加namespace。

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