الگوهای معماری فرانت‌اند، راهنماهای قابل استفاده مجددی هستند که نحوه پیاده‌سازی یک محصول نرم‌افزاری را در بخش فرانت‌اند ساختاردهی می‌کنند. تیم‌های توسعه نرم‌افزار مدرن از انواع مختلفی از الگوهای معماری فرانت‌اند استفاده می‌کنند (مانند معماری یکپارچه، ماژولار و مبتنی بر کامپوننت). انتخاب الگوی مناسب به عواملی مثل پیچیدگی پروژه، مقیاس‌پذیری، قابلیت نگه‌داری، زمان تحویل محصول و ترجیحات توسعه‌دهندگان بستگی دارد.

معماری فرانت‌اند ما پایه و اساس کدبیس فرانت‌اندی است که در طول چرخه عمر محصول از آن نگه‌داری خواهیم کرد، بنابراین انتخاب معماری بهینه امری ضروری است.

در این مقاله، به بررسی تمام الگوهای محبوب معماری فرانت‌اند، مزایا، معایب و مثال‌هایی از کاربرد آن‌ها خواهیم پرداخت.

چرا باید معماری بهینه را انتخاب کنیم؟

از نظر تئوری، می‌توان هر محصول نرم‌افزاری را با هر یک از الگوهای معماری فرانت‌اند موجود ساخت. دلیل این موضوع این است که یک الگوی معماری، یک روش کلی و قابل استفاده مجدد برای ساختاردهی رابط کاربری ارائه می‌دهد، نه مجموعه‌ای از قوانین سختگیرانه توسعه.

با این حال، در عمل، همه الگوهای معماری بهره‌وری یکسانی برای توسعه‌دهندگان ندارند. این الگوها به ما کمک می‌کنند تا اهداف توسعه را بر اساس نیازهای تجاری برآورده کنیم.

پس همیشه باید بر اساس عواملی مانند پیچیدگی پروژه، مقیاس‌پذیری، قابلیت نگه‌داری، هزینه و زمان تحویل محصول و ترجیحات توسعه‌دهندگان، معماری بهینه را انتخاب نماییم.

انتخاب معماری بهینه به ما کمک می‌کند تا:

• محصولاتی با کیفیت بالا، پایدار و با عملکرد مناسب بسازیم.
• سلامت، کیفیت و قابلیت نگه‌داری کدبیس را بهبود داده و طول عمر محصول را افزایش دهیم.
• بهره‌وری توسعه‌دهندگان را افزایش داده و نیروهای جدید را جذب نماییم.
• هزینه‌های توسعه را بهینه کنیم.

الگوهای محبوب معماری فرانت‌اند

در این مقاله، به بررسی الگوهای معماری مدرن و پرکاربردی که برای ساخت نرم‌افزارهای وب، موبایل یا دسکتاپ استفاده می‌شوند، خواهیم پرداخت:

• معماری یکپارچه (Monolithic Architecture)
• معماری ماژولار (Modular Architecture)
• معماری مبتنی بر کامپوننت (Component-Based Architecture)
• معماری میکروفرانت‌اند (Microfrontend Architecture)
• معماری Flux
• معماری ترکیبی یا مختلط (Hybrid/Mixed Architecture)

در ادامه هر یک از این معماری‌ها را باهم بررسی خواهیم کرد.

معماری یکپارچه (Monolithic Architecture)

در معماری یکپارچه، تمام رابط‌های کاربری، منابع و ماژول‌های وابسته به فرانت‌اند در یک کدبیس واحد قرار دارند. معمولاً در این نوع معماری، از الگوی MVC (model-view-controller) در کنار کامپوننت‌ها، ویجت‌ها، بخش‌های مختلف رابط کاربری و سایر روش‌های تفکیک کد برای سازمان‌دهی بهتر استفاده می‌شود. به بیان ساده، تمام فایل‌های کد فرانت‌اند در یک مخزن کد یکپارچه نگه‌داری می‌شوند.

مزایای معماری یکپارچه

• ساده‌ترین ساختار کدبیس را برای پروژه‌های کوچک فراهم می‌کند.
• محیط توسعه کاربرپسندی دارد، زیرا تمام اجزای کد در یک مخزن ذخیره می‌شوند.
• دیباگ و تست کردن را ساده‌تر می‌کند، چون هیچ وابستگی خارجی جداگانه‌ای وجود ندارد.
• فرآیند Deployment و مراحل پیش از آن را آسان می‌کند.
• باعث انتقال سریع پروژه و کاهش هزینه‌های اولیه توسعه می‌شود.
• نیازی به ابزارهای مدیریت پروژه‌های چندبخشی ندارد، چون معمولاً با یک محیط توسعه یکپارچه (IDE) مدیریت می‌شود.

معایب معماری یکپارچه

• با بزرگ شدن پروژه، پیچیدگی کد افزایش یافته و نگه‌داری آن دشوارتر می‌شود.
• محدودیت‌هایی در مقیاس‌پذیری دارد، زیرا تمام کدها به هم وابسته هستند.
• ممکن است همکاری بین توسعه‌دهندگان را دشوار کند و مشکلاتی مانند تداخل‌های زیاد در ترکیب کدها به وجود بیاورد.
• استقرار و به‌روزرسانی کد معمولاً زمان‌بر است و نیاز به راه‌اندازی مجدد کل برنامه دارد.

موارد استفاده از معماری یکپارچه

این معماری برای پروژه‌های ساده و تیم‌های کوچک تا متوسط مناسب است. معمولاً در مواردی که سرعت تحویل اولیه پروژه مهم‌تر از مقیاس‌پذیری و نگه‌داری بلندمدت کدبیس است، از این الگو استفاده می‌شود.

به عنوان مثال، یک تیم کوچک توسعه ممکن است برای ساخت بخش فرانت‌اند یک اپلیکیشن سازمانی متوسط از معماری یکپارچه استفاده کند.

نمونه پروژه‌ها در معماری یکپارچه

بیشتر SPAها (اپلیکیشن‌های تک‌صفحه‌ای)، اپلیکیشن‌های چندصفحه‌ای و سایر پروژه‌های فرانت‌اند که در یک مخزن GitHub قرار دارند، معمولاً از معماری یکپارچه همراه با الگوهای MVC یا صفحه‌بندی سنتی استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، سورس کد یک اپلیکیشن To-Do List از معماری یکپارچه همراه با الگوی MVC بهره می‌برد.

معماری ماژولار (Modular Architecture)

در معماری ماژولار، کدبیس به ماژول‌های جداگانه، قابل نگه‌داری و قابل نصب تقسیم می‌شود. توسعه‌دهندگان بخش‌های اصلی برنامه را بر اساس عملکرد آن‌ها به ماژول‌های مختلف تفکیک می‌کنند، بنابراین می‌توانند هر بخش را به طور مستقل توسعه، تست و استقرار دهند، بدون این‌که مشکلاتی در همکاری تیمی ایجاد شود.

این الگو، یک مخزن کد یکپارچه را به چندین مخزن کوچک‌تر تبدیل می‌کند، اما خروجی نهایی همچنان یک نرم‌افزار یکپارچه محسوب می‌شود، چون این ماژول‌ها در نهایت با یکدیگر ادغام می‌شوند.

مزایای معماری ماژولار

• پیچیدگی کدبیس اصلی را کاهش داده و نگه‌داری آن را آسان‌تر می‌کند.
• همکاری تیمی را بهبود داده و مشکلات توسعه هم‌زمان را کاهش می‌دهد.
• امکان استفاده از الگوی plugin-core را برای سازمان‌دهی بهتر کد فراهم می‌کند.
• فرآیندهای تست و استقرار را بین ماژول‌ها توزیع کرده و پیچیدگی کلی کد را کاهش می‌دهد.
• Unit Testها را بهتر سازمان‌دهی می‌کند، زیرا هر ماژول تست‌های مخصوص خود را دارد.

معایب معماری ماژولار

• با افزایش تعداد ماژول‌ها، پیچیدگی کلی پروژه بیشتر می‌شود.
• برای توسعه‌دهندگان مبتدی ممکن است دشوار باشد، زیرا نیاز به درک عمیق‌تری از ماژول‌ها، ادغام آن‌ها و ابزارهای مدیریت سورس‌کد مانند Git Submodules دارد.
• مشاهده کلی از کل کدبیس در یک مخزن دشوار است.
• استقرار معمولاً کندتر انجام می‌شود و ممکن است نیاز به راه‌اندازی مجدد کل برنامه باشد.

موارد استفاده از معماری ماژولار

الگوی ماژولار، روشی برای افزایش قابلیت نگه‌داری و همکاری در پروژه‌های بزرگ با کدبیس یکپارچه است، بدون آن‌که نیاز به بازنویسی‌های پرهزینه باشد. توسعه‌دهندگانی که می‌توانند زمان اولیه توسعه را برای بهره‌مندی از مزایای همکاری و نگه‌داری آینده سرمایه‌گذاری کنند، معماری ماژولار را انتخاب می‌کنند.

به عنوان مثال، یک تیم نرم‌افزاری با اندازه متوسط ممکن است برای توسعه یک اپلیکیشن ecommerce در مقیاس متوسط، از معماری ماژولار استفاده کند. در این حالت، ماژول‌های مجزایی برای بخش‌های خرید، پرداخت، مدیریت محصولات و مالی ایجاد و نگه‌داری می‌شوند.

نمونه پروژه‌ها در معماری ماژولار

توسعه‌دهندگان وب از ابزارهای مدیریت monorepo مشابه Lerna برای پیاده‌سازی فرانت‌اندهای ماژولار و کارآمد استفاده می‌کنند. این نمونه پروژه Lerna راهنمایی برای پیاده‌سازی الگوی معماری ماژولار در یک اپلیکیشن وب ساده ارائه می‌دهد.

معماری مبتنی بر کامپوننت

معماری مبتنی بر کامپوننت توصیه می‌کند که برای ساخت رابط کاربری نرم‌افزار از کامپوننت‌های قابل استفاده مجدد استفاده شود. کامپوننت‌ها شامل یک Template، منطق UI و استایل‌ها هستند و توسعه‌دهندگان معمولاً UIهای بزرگ را بر اساس عملکرد و ارتباط منطقی آن‌ها به کامپوننت‌های کوچک‌تر تقسیم می‌کنند. در یک برنامه مبتنی بر کامپوننت، صفحه با ساخت یک درخت کامپوننت‌ها رندر شده، و پیام‌ها بین آن‌ها برای پیاده‌سازی تعاملات رد و بدل می‌شوند. این معماری اساس اصلی کتابخانه‌های محبوب فرانت‌اند مانند React، Vue، Angular و Svelte است.

مزایای معماری مبتنی بر کامپوننت

• نگه‌داری، خوانایی و بهره‌وری توسعه‌دهندگان با استفاده از ساختار درخت رندر در داخل کد، بهبود داده می‌شود.
• ساختار کلی اپلیکیشن بر اساس عملکرد و ارتباط منطقی، به راحتی به عناصر اتمی تجزیه می‌شود.
• قالب، منطق و استایل‌ها در یک بخش اتمی تجمیع می‌شوند که این موضوع منجر به بهبود ساختار کد و ایزوله شدن مؤلفه‌ها می‌گردد.
• یکپارچگی UI/UX حفظ می‌شود، در حالی‌که امکان پیاده‌سازی طراحی UI مبتنی بر کد از طریق کامپوننت‌های قابل استفاده مجدد نیز فراهم می‌گردد.

معایب معماری مبتنی بر کامپوننت

• مدیریت state در درخت‌های کامپوننتی بزرگ دشوار است و ممکن است نیاز به استفاده از قابلیت‌های اضافی (مانند React Context API) برای حل مشکلات مدیریت state و کاهش پیچیدگی جریان داده باشد.
• تست‌های واحد مبتنی بر کامپوننت ساده و قابل توضیح هستند، اما توسعه‌دهندگان باید زمان بگذارند تا سرویس‌های شبیه‌سازی شده را برای اجرای تست‌ها پیاده‌سازی کنند.
• تازه‌کارها باید معماری مبتنی بر کامپوننت، بهترین روش‌ها و الگوهای طراحی (مانند React Hooks) را یاد بگیرند تا بتوانند آن را به درستی پیاده‌سازی کنند.

موارد استفاده از معماری مبتنی بر کامپوننت

معماری مبتنی بر کامپوننت اساس اصلی کتابخانه‌های محبوب فرانت‌اند است، بنابراین توسعه‌دهندگان برای ساخت رابط‌های کاربری با این کتابخانه‌ها باید از آن پیروی کنند. توسعه‌دهندگانی که به دنبال قابلیت استفاده مجدد کد، ساختار درخت رندر و تست‌های واحد مبتنی بر کامپوننت هستند، این معماری را انتخاب می‌کنند.

به عنوان مثال، یک توسعه‌دهنده اپلیکیشن موبایل ممکن است از معماری مبتنی بر کامپوننت همراه با فریمورک React Native برای ساخت یک اپلیکیشن شبکه اجتماعی استفاده کند.

نمونه پروژه‌ها در معماری مبتنی بر کامپوننت

تمامی کتابخانه‌های مدرن فرانت‌اند توصیه می‌کنند که برنامه‌ها بر اساس معماری مبتنی بر کامپوننت ساخته شوند. با بررسی هر پروژه‌ای در React، Angular، Vue یا Svelte می‌توان الگوی این معماری را مشاهده کرد. برای مثال، سورس یک اپلیکیشن چت ساده React Native از این معماری استفاده می‌کند.

معماری میکروفرانت‌اند

معماری میکروفرانت‌اند توسعه‌دهندگان را تشویق می‌کند تا بخش فرانت‌اند یک اپلیکیشن را به پروژه‌های ایزوله و قابل نگه‌داری، معروف به میکروفرانت‌اندها تقسیم کنند. توسعه‌دهندگان می‌توانند میکروفرانت‌اندها را به عنوان بخش‌هایی از UI، کامپوننت‌ها، ماژول‌ها یا حتی کل فرانت‌اند یک اپلیکیشن بر اساس پیچیدگی محصول و ترجیحات توسعه ایجاد کنند.

یک سیستم نرم‌افزاری که از الگوی میکروفرانت‌اند پیروی می‌کند، شامل دو نوع پروژه جداگانه است:

• اپلیکیشن host: مسئول بارگذاری میکروفرانت‌اندها و مدیریت چرخه حیات اجرای آن‌ها است.
• میکروفرانت‌اندها: بر اساس نیاز، عملکرد خاصی را به اپلیکیشن host ارائه می‌دهند.

مزایای معماری میکروفرانت‌اند

• با فراهم کردن امکان ایجاد بخش‌های قابل استفاده مجدد، مقیاس‌پذیری و نگه‌داری پروژه را بهبود می‌دهد.
• بخش‌های فرانت‌اند را به صورت لحظه‌ای و از طریق شبکه (معمولاً از سرورهای مختلف) بارگذاری می‌کند تا عملکرد بهتری ارائه دهد و مصرف منابع را بهینه‌سازی کند.
• تیم‌ها می‌توانند پروژه‌های فرانت‌اند را بر اساس دامنه فعالیت یا عملکرد، بین خود تقسیم کنند تا توسعه ساختاریافته‌تر و سریع‌تری داشته باشند.
• این معماری به تیم‌ها اجازه می‌دهد که هر میکروفرانت‌اند را به صورت مستقل و بدون نیاز به راه‌اندازی مجدد اپلیکیشن host مستقر کنند.

معایب معماری میکروفرانت‌اند

• استفاده از این الگو معمولاً معماری کلی محصول، فرآیند استقرار و روش‌های توسعه را پیچیده‌تر می‌کند.
• به دلیل نیاز به پیکربندی و تنظیمات مرتبط با معماری میکروفرانت‌اند، توسعه اولیه محصول و ارائه ویژگی‌های جدید کندتر می‌شود.
• درک معماری میکروفرانت‌اند ممکن است برای برخی از توسعه‌دهندگان فرانت‌اند دشوار باشد.
• برای حفظ یکپارچگی UI/UX، استانداردسازی ضروری است، زیرا هر میکروفرانت‌اند یک پروژه ایزوله محسوب می‌شود.

موارد استفاده از معماری میکروفرانت‌اند

معماری میکروفرانت‌اند راه‌حل‌هایی برای مسائل نگه‌داری، مقیاس‌پذیری و استقرار در پروژه‌های پیچیده و بزرگ ارائه می‌دهد. همچنین، این معماری در مواقعی که نیاز به استفاده مجدد از کدهای مختلف برای نمونه‌های جداگانه‌ای از فرانت‌اند وجود دارد، مزایای چشمگیری دارد.

این معماری برای پروژه‌های پیچیده که توسط تیم‌های توسعه بزرگی نگه‌داری می‌شوند، توصیه می‌شود. به عنوان مثال، یک شرکت ممکن است یک اپلیکیشن ERP (برنامه‌ریزی منابع سازمانی) را با ایجاد میکروفرانت‌اندهایی برای ماژول‌های مختلف آن توسعه دهد.

نمونه پروژه‌ها در معماری میکروفرانت‌اند

به دلیل استفاده از معماری میکروفرانت‌اند در سیستم‌های سازمانی بزرگ و بسته، community متن‌باز نمونه‌های کامل و به‌روزی از این الگو ندارد. با این حال، می‌توان نمونه‌ای از یک اپلیکیشن ساده میکروفرانت‌اند مبتنی بر React را در یک مخزن GitHub مشاهده کرد.

معماری Flux

شرکت Meta معماری Flux را برای توسعه اپلیکیشن‌های وب سمت کلاینت معرفی کرد. این معماری راهکاری بهینه برای مدیریت state و جریان داده در اپلیکیشن‌های مبتنی بر کامپوننت ارائه می‌دهد. Flux با ایجاد استورهای مرکزی و معرفی جریان داده یک‌طرفه، پیچیدگی‌های مدیریت state و جریان داده را کاهش می‌دهد.

Flux دارای سه عنصر اساسی برای ساخت فرانت‌اند اپلیکیشن است:

• Dispatcher: عملیات را به store ارسال می‌کند (مثلاً اضافه کردن یک آیتم جدید به لیست کارها).
• Store: حاوی state اپلیکیشن به صورت یک شی تغییرناپذیر و منطق مربوطه است و هنگام تغییر state، به viewها اطلاع می‌دهد.
• View: رابط کاربری قابل نمایش اپلیکیشن که معمولاً شامل کامپوننت‌ها است و از طریق Dispatcher عملیات را ارسال می‌کند.

مزایای معماری Flux

• پیچیدگی مدیریت state و جریان داده را در اپلیکیشن‌های مبتنی بر کامپوننت کاهش می‌دهد.
• تقسیم‌بندی واضح کد و استفاده از state پیش‌بینی‌پذیر و قابلیت نگه‌داری را بهبود می‌دهد و بهره‌وری توسعه‌دهندگان را افزایش می‌دهد.
• توسعه‌دهندگان می‌توانند رفتار اپلیکیشن و تغییرات UI را بهتر درک کنند، بدون آن‌که نیاز به بررسی مستقیم کامپوننت‌ها داشته باشند؛ چون منطق در storeها (reducerها در Redux) متمرکز شده است.
• تیم‌ها می‌توانند قابلیت بازپخش state اپلیکیشن و ثبت لاگ‌های قابل تحلیل را به راحتی پیاده‌سازی کنند.
• فرآیند دیباگینگ با عبور تمام اکشن‌های مربوط به state از طریق استورها، به شکل ساده و کارآمد انجام می‌شود.

معایب معماری Flux

• توسعه‌دهندگانی که با Flux آشنایی ندارند، تجربه توسعه کارآمدی را تجربه نمی‌کنند.
• توسعه‌دهندگان با انتقال منطق کامپوننت از درون آن به storeها، ممکن است پروژه‌های ساده را پیچیده‌تر کنند.
• تیم توسعه برای پیاده‌سازی Flux، ناچار می‌شود مقدار زیادی کد boilerplate به کدبیس فرانت‌اند اضافه نماید.
• ایجاد یک لایه انتزاعی دیگر برای مدیریت منطق اپلیکیشن، پیچیدگی کلی کدبیس را افزایش می‌دهد.

موارد استفاده از معماری Flux

Flux یک مفهوم متفاوت برای مدیریت state برنامه و کنترل جریان داده ارائه می‌دهد که در رقابت با الگوهای مشابه MVC قرار می‌گیرد. با این‌که Flux یک لایه انتزاعی دیگر به منطق برنامه اضافه کرده و کد boilerplate را ایجاد می‌کند، اما به طور قابل‌توجهی پیچیدگی مدیریت state و جریان داده را در برنامه‌های مبتنی بر کامپوننت کاهش می‌دهد. در مجموع، معماری Flux برای اپلیکیشن‌های مبتنی بر کامپوننت که دارای state پیچیده و به‌روزرسانی‌های مداوم هستند، مناسب است.

توسعه‌دهندگان ممکن است از Flux (از طریق Redux یا کتابخانه‌های مشابه) برای توسعه یک فرانت‌اند مبتنی بر کامپوننت در یک اپلیکیشن چت زنده یا یک شبکه اجتماعی استفاده کنند.

نمونه پروژه‌ها در معماری Flux

دایرکتوری مثال‌ها در مخزن رسمی مستندات معماری Flux شامل چندین مثال از نحوه عملکرد این معماری است. از طرف دیگر، تیم Meta توصیه می‌کند که از کتابخانه‌های مشابه Redux استفاده شود که پیاده‌سازی ساده‌تری از معماری Flux ارائه می‌دهند. برای درک بهتر معماری Flux در قالب Redux API، می‌توانیم به سورس کد نمونه اپلیکیشن To-Do مراجعه کنیم.

معماری ترکیبی یا مختلط (Hybrid/Mixed Architecture)

الگوهای معماری فرانت‌اند که تاکنون بررسی کردیم، هرکدام رویکرد خاصی برای ساختاردهی کدبیس ارائه می‌دهند تا نیازهای توسعه‌دهندگان و اهداف سازمانی را برآورده کنند. این الگوها بر نحوه سازمان‌دهی و ساختار کد تأثیر می‌گذارند، اما ما را از ترکیب چندین معماری منع نمی‌کنند.

بیشتر توسعه‌دهندگان از الگوهای ترکیبی یا مختلط استفاده می‌کنند و به چندین معماری مختلف پایبند هستند. برخی از مثال‌ها عبارت‌اند از:

• استفاده از ترکیب معماری یکپارچه و مبتنی بر کامپوننت برای توسعه یک وب‌سایت.
• به کارگیری معماری ماژولار، مبتنی بر کامپوننت و Flux برای توسعه یک اپلیکیشن ecommerce متوسط.
• ترکیب معماری مبتنی بر کامپوننت و Flux در یک اپلیکیشن میکروفرانت‌اند که برای یک نرم‌افزار سازمانی پیچیده طراحی شده است.

پیروی دقیق از یک معماری واحد ضروری نیست، بنابراین می‌توانیم بر اساس ترجیحات توسعه و اهداف سازمانی، از چندین معماری به صورت ترکیبی استفاده کنیم.

جمع‌بندی

در این مقاله، الگوهای محبوب معماری فرانت‌اند را بررسی کردیم و به نکات کلیدی، مزایا، معایب، موارد استفاده و نمونه پروژه‌های هر یک پرداختیم.

معماری‌ای که انتخاب می‌کنیم، پایه و اساس کل سورس کد فرانت‌اند ما را شکل می‌دهد. بنابراین، باید معماری مناسبی را انتخاب کنیم تا از بازنویسی‌ها و تغییرات پرهزینه در آینده جلوگیری شود. هیچ قانون سخت‌گیرانه‌ای برای پایبندی به یک معماری خاص وجود ندارد؛ ما می‌توانیم از چندین معماری استفاده کنیم و ساختار کدبیس خود را مطابق با نیازهای تجاری و توسعه‌ای تنظیم نماییم.

معماری‌های یکپارچه، ماژولار، مبتنی بر کامپوننت، میکروفرانت‌اند و Flux از جمله الگوهای پرکاربردی هستند که اکثر تیم‌های توسعه نرم‌افزار از آن‌ها استفاده می‌کنند. با این حال، همیشه امکان نوآوری و ایجاد الگوی معماری جدید نیز وجود دارد، همان‌طور که توسعه‌دهندگان Meta معماری Flux را بر اساس نیازهای خود طراحی کردند.