Warum Unternehmen auf Micro-Frontends umsteigen: wie die Architektur funktioniert

Moderne Webanwendungen sind weit mehr als statische Websites. Sie ermöglichen eine Vielzahl dynamischer Interaktionen und Inhalte, die beinahe lebendig wirken. Mit zunehmender Entwicklung und steigender Komplexität stoßen viele Teams jedoch an ihre Grenzen.

Was als einfache Single Page Application beginnt, wird oft schwer wartbar, nimmt mehr Entwicklungszeit in Anspruch und lässt sich nur noch mit höherem Risiko verändern. In dieser Phase wird die Frontend-Architektur neu bewertet und man sucht nach Alternativen, die besser zu ihren Teams, Funktionen und geschäftlichen Anforderungen passen.

Die Micro-Frontend-Architektur gilt als weit verbreiteter Ansatz zur Lösung dieser Probleme. Statt einer großen, schwerfälligen Frontend-Anwendung wird das System in kleinere, klar abgegrenzte Teile zerlegt, die unabhängig voneinander entwickelt werden können. Das Konzept adaptiert etablierte Microservice-Prinzipien aus dem Backend für den Frontend. In diesem Artikel erklären wir, was unter der Micro-Frontend-Architektur zu verstehen ist, warum sich immer mehr Unternehmer dafür entscheiden, wie Micro-Frontend-Architektur funktioniert und welche Best Practices sowie Design Patterns Teams helfen, ihre Projekte erfolgreich umzusetzen.

Was ist Micro-Frontend-Architektur?

Die Micro-Frontend-Architektur beschreibt einen architektonischen Ansatz des Aufbau einer Software, bei dem eine Webanwendung aus mehreren kleinen, unabhängigen und in sich geschlossenen Anwendungen, den sogenannten Micro-Frontends, besteht. Jedes Micro-Frontend ist einem bestimmten Geschäftsbereich oder Feature zugeordnet und als eine eigenständige Einheit konzipiert. Dadurch sind separate Entwicklungs-, Build- und Release-Zyklen möglich. Trotz dieser Eigenständigkeit bilden alle Teile innerhalb einer übergeordneten Container-Anwendung ein konsistentes und nahtloses Nutzererlebnis.

Aus organisatorischer Sicht ersetzt dieser Ansatz ein monolithisches Frontend-Repository, das von einem einzigen Team verantwortet wird. Mehrere Teams können eigenständig agieren und dennoch gemeinsam ein einheitliches Produkt bereitstellen.

Warum Unternehmen auf Micro-Frontends setzen

Wie oben erläutert, kann Micro-Frontend-Architektur dazu beitragen, Anwendungen effizienter und schneller zu skalieren. Im Folgenden sind einige der wichtigsten Gründe aufgeführt, die für diese Architekturform sprechen.

Skalierung von Entwicklungsteams

Mit der Entwicklung eines Unternehmens vergrößern sich in der Regel auch die Entwicklungsteams. Der zuvor überschaubare, zentrale Frontend-Codeblock, der sogenannte Monolith, wird langsam ein Problem. Häufige Merge-Konflikte, lange Build-Zeiten und ein hoher Koordinationsaufwand bremsen die Entwicklung neuer Funktionen deutlich aus.

Eine Micro-Frontend-Architektur ermöglicht es, einzelne Funktionen vollständig voneinander zu trennen. Ein dediziertes Team kann beispielsweise den Checkout betreuen, ein anderes – Benutzerprofile und ein weiteres – Analysefunktionen, ohne sich gegenseitig zu behindern.

Diese organisatorische Entkopplung stellt einen der stärksten Anwendungsfälle von Micro Frontends in großen Unternehmen dar.

Unabhängige Deployments

In einem monolithischen Frontend erfordert selbst eine kleine Änderung den Neuaufbau und das erneute Ausrollen der gesamten Anwendung. Das erhöht das Risiko und verlangsamt Release-Zyklen.

Micro-Frontends lassen es, einzelne Funktionen unabhängig bereitzustellen, ohne andere Bereiche zu beeinträchtigen. Zusätzlich bieten sie Vorteile wie die Möglichkeit, einzelne Komponenten gezielt zurückzusetzen, sowie deutlich schnellere Release-Zyklen, insbesondere für geschäftskritische Funktionen.

Dies ist besonders relevant für Produkte, die kontinuierlich neue Funktionen veröffentlichen oder regelmäßig Experimente durchführen.

Technologische Flexibilität

Ein weiterer Vorteil von Micro-Frontends liegt in der technologischen Flexibilität. Teams können bei Bedarf unterschiedliche Frameworks oder Versionen einsetzen, auch wenn dies im täglichen Einsatz strukturiert gesteuert werden sollte.

Ein typisches Beispiel ist die schrittweise Migration von Angular zu React. Mithilfe von Micro-Frontends lässt sich die Anwendung in einzelne Teile zerlegen und inkrementell umstellen. Dabei können Angular– und React-basierte Micro Frontends innerhalb derselben Plattform koexistieren.

Diese Flexibilität ist vor allem bei langfristigen Migrationen oder bestehenden Legacy-Abhängigkeiten vorteilhaft.

Bessere langfristige Wartbarkeit

Micro-Frontends lassen sich mit einer klar strukturierten Ordnung vergleichen. Durch die Aufteilung eines großen Frontend-Projekts in kleinere, klar abgegrenzte Einheiten, lassen sich technische Schulden vermeiden. Änderungen oder Aktualisierungen können gezielt vorgenommen werden, ohne unerwünschte Effekte auf andere Bereiche.

Das Ergebnis ist eine stabilere Plattform, höhere Zuverlässigkeit und ein gleichmäßiges, nachhaltiges Entwicklungstempo über einen langen Zeitraum hinweg.

Wie Micro-Frontend-Architekturen tatsächlich funktionieren

Die Micro-Frontend-Architektur besteht grundsätzlich aus drei Komponenten:

Die Shell-Anwendung

Diese Komponente fungiert als übergeordneter Container der Anwendung. Auch wenn sie möglichst keine fachliche Logik enthalten sollte, stellt sie eine grundlegende Struktur bereit, die für ein einheitliches Erscheinungsbild sorgt. Dazu gehören in der Regel Header, Footer und Navigation.

Darüber hinaus übernimmt die Shell-Anwendung gemeinsame Funktionen wie Routing und Sicherheitsmechanismen, etwa Anmeldung und Berechtigungen, um ein konsistentes Nutzungserlebnis zu bieten.

Die Micro-Frontends (MFEs)

Micro-Frontends sind kleinere, eigenständige Einheiten, aus denen die Benutzeroberfläche besteht. Jedes MFE deckt einen klar abgegrenzten fachlichen Bereich oder eine konkrete Funktion ab, zum Beispiel den Produktkatalog, den Abrechnungsbereich oder die Suchfunktion.

Das zuständige Team entwickelt sein Micro-Frontend als komplett eigenständige Anwendung. Dadurch können Entwicklung, Tests und Deployment unabhängig von anderen Teams erfolgen.

Idealerweise sind Micro-Frontends nicht voneinander abhängig. Stattdessen stellen sie lediglich eine klar definierte, öffentliche Schnittstelle bereit und teilen weder internen Zustand noch interne Daten.

Der Kompositionsmechanismus

Diese letzte Komponente verbindet die einzelnen Micro-Frontends zu einem nahtlosen Nutzererlebnis. Für die Komposition von Micro-Frontends gibt es mehrere Ansätze, die im Folgenden kurz erläutert werden.

1. Integration zur Build-Zeit

Bei diesem Ansatz werden alle Micro-Frontends während des Build-Prozesses zu einem gemeinsamen Bundle zusammengeführt, etwa in einer einzigen JavaScript-Datei. Da die Integration bereits zur Build-Zeit erfolgt, müssen alle beteiligten Teams ihre Releases aufeinander abstimmen, damit das finale Bundle alle gewünschten Änderungen enthält.

Der größte Vorteil dieser Architektur liegt in der einfachen Umsetzung. Gleichzeitig schränkt er jedoch die Deployment-Unabhängigkeit und Flexibilität erheblich ein, die eigentlich zu den zentralen Vorteilen von Micro Frontends zählen. Jede Änderung an einem einzelnen MFE erfordert einen erneuten Build und ein erneutes Deployment der gesamten Anwendung.

2. Integration zur Laufzeit

Bei der Laufzeit-Integration werden die Micro-Frontends nicht während des Build-Prozesses gebündelt. Stattdessen lädt und kombiniert der Browser des Benutzers die einzelnen MFEs dynamisch im Laufe der Anwendung.

Dadurch können Entwicklungsteams ihre Micro-Frontends unabhängig voneinander veröffentlichen, was mehr Flexibilität schafft und die Zusammenarbeit zwischen den Teams erleichtert.

Für das Laden der MFEs stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Häufig kommen JavaScript-Module oder Web Components zum Einsatz, bei denen jedes MFE eine in sich geschlossene Komponente exportiert, die von der Shell-Anwendung bei Bedarf geladen und gerendert wird.

Eine weitere Möglichkeit ist Webpack Module Federation. Dieses Feature ermöglicht eine dynamische, buildübergreifende Nutzung von Code und Abhängigkeiten zur Laufzeit zwischen einzelnen MFEs.

Alternativ können iFrames eingesetzt werden, um Micro-Frontends vollständig voneinander zu isolieren. Dieser Ansatz bietet eine sehr starke Trennung von Styles und globalen Variablen, führt jedoch häufig zu Einschränkungen bei Kommunikation, Routing und Nutzererlebnis.

3. Serverseitige Komposition

Anstatt die Micro-Frontends zur Laufzeit im Browser zusammenzusetzen, übernimmt bei der serverseitigen Komposition der Server diese Aufgabe. Er sammelt die einzelnen MFEs und fügt sie bereits vor dem Versand der Antwort im finalen HTML-Code zusammen. Der Browser erhält dadurch eine vollständige, sofort nutzbare Seite, was sich positiv auf die Suchmaschinenoptimierung auswirkt und die wahrgenommene Ladegeschwindigkeit deutlich verbessert.

Abschließend zeigt das folgende Diagramm einer Micro-Frontend-Architektur die zuvor beschriebenen Konzepte in zusammengefasster Form.

Beispiel für eine React-Micro-Frontend-Architektur

Sehen wir uns eine gängige Implementierung von Micro-Frontend mit React und Webpack Module Federation an. Zunächst muss der Host, also die Container-Anwendung, so konfiguriert werden, dass die einzelnen MFEs eingebunden werden können:

// webpack.config.js (host)
new ModuleFederationPlugin({
remotes: {
  products: "products@http://localhost:3001/remoteEntry.js",
  },
});

Dann muss der Code aus dem entfernten MFE exportiert werden:

// webpack.config.js (remote)
new ModuleFederationPlugin({
name: "products",
filename: "remoteEntry.js",
exposes: {
  "./ProductList": "./src/ProductList",
  },
});

Abschließend sollte man das MFE importieren und innerhalb der Hauptanwendung verwenden:

const ProductList = React.lazy(() => import("products/ProductList"));
​
function App() {
return (
  <Suspense fallback="Loading...">
  <ProductList />
  </Suspense>
);
}

Dank dieses Patterns können Sie unabhängige Builds und Deployments für jedes MFE durchführen, während Laufzeit-Abhängigkeiten gemeinsam genutzt werden (wie bei React).

Frontend-Architektur-Patterns für Micro-Frontends

Schauen wir uns nun verschiedene Frontend-Architektur-Patterns an, die das Chaos durch den geteilten State und versteckte Abhängigkeiten reduzieren.

• Vertical Slice Pattern: Jedes Micro-Frontend ist verantwortlich für UI, State, API-Aufrufe und die Business-Logik eines bestimmten Bereichs.
  
• App Shell Pattern: Ein leichtgewichtiger Shell-Container lädt und orchestriert die einzelnen Feature-Apps.
  
• Island Architecture: Nur interaktive Teile werden als Micro-Frontends umgesetzt; statische Inhalte werden serverseitig gerendert.

Der Haken: Kompromisse und Stolpersteine

Micro-Frontends sind ein echter Game-Changer, aber es gibt auch Herausforderungen. Sie erhöhen die Komplexität, da mehr Tools verwaltet und mehr Infrastruktur gepflegt werden muss. Zudem sollten Sie die Leistung im Auge behalten, denn viele separate Bundles können die Ladezeiten verlangsamen.

Eine der größten Herausforderungen für Entwicklungsteams ist die Verwaltung: Alle MFEs so zu verwalten, dass sie ein einheitliches und harmonisches Produkt ergeben, erfordert starke Koordination. Auch das Debugging kann schwierig sein, besonders wenn ein Problem mehrere MFEs betrifft. Daher ist es empfehlenswert, die MFEs möglichst isoliert zu halten, um Wartung und Monitoring zu erleichtern.

Wann Micro-Frontends sinnvoll sind

Der Einsatz von Micro-Frontends lohnt sich insbesondere, wenn:

• mehrere Teams autonom arbeiten müssen,
  
• Release-Zyklen unabhängig sein sollen,
  
• das Frontend sich schneller entwickelt, als erwartet
  

Beispiele:

• Enterprise Dashboards
  
• E-Commerce-Plattformen, die von mehreren unabhängigen Teams betreut werden
  
• SaaS-Produkte mit separaten modularen Komponenten
  
• Unternehmen, die ihre alten Frontend-Systeme aktuell modernisieren
• Plattformen mit mehreren Marken, die eine gemeinsame Core-App-Shell nutzen
  

Umgekehrt sollten Micro-Frontends vermieden werden, wenn das Team klein ist, die Anwendung einfach bleibt oder strenge Performance-Anforderungen bestehen.

Best Practices für Micro Frontends

Um Micro-Frontend-Architektur erfolgreich anzuwenden, sollten Teams folgende Prinzipien beachten:

• Jedes MFE erfüllt eine klar definierte Aufgabe (z. B. eine Domain oder Business-Funktion).
  
• Vermeiden Sie den geteilten State
  
• Implementieren Sie ein einheitliches, teamübergreifendes Design-System
  
• Etablieren Sie einen robusten Kommunikationsvertrag zwischen Shell und Micro-Frontends
  
• Automatisieren Sie Build- und Deployment-Prozesse über CI/CD-Pipelines
• Gewährleisten Sie ein umfassendes Performance-Monitoring

Wie Unternehmen Micro-Frontends erfolgreich umsetzen

Viele Teams verfolgen beim Umstieg auf eine Micro-Frontend-Architektur einen schrittweisen Ansatz.

• In der Anfangsphase der Frontend-Entwicklung, wenn der Codeumfang noch begrenzt ist, setzen sie auf einen traditionellen modularen Monolithen.
  
• Sobald das Projekt größer wird und die Komplexität steigt, isolieren sie einzelne Features als Micro-Frontend, um die Architektur zu testen.
  
• Läuft alles wie geplant, wird ein gemeinsames Design-System eingeführt und geteilte Tools implementiert.
  
• Anschließend wird die neue Infrastruktur schrittweise auf alle weiteren Features ausgeweitet.
  

Dieser Ansatz hilft, potenzielle Probleme frühzeitig zu vermeiden und ermöglicht es den Teams, Schritt für Schritt Erfahrung zu sammeln.

Fazit

Micro-Frontends sind mehr als nur ein Trendbegriff. Sie helfen dabei, komplexe moderne Anwendungen in kleine, eigenständige Teile zu zerlegen, die unabhängig voneinander funktionieren können. Dies führt in der Regel dazu, dass Teams schneller und flexibler arbeiten, während die Codebasis übersichtlich und gut wartbar bleibt.

Aber wie bereits erwähnt, sind sie nicht perfekt. Die Implementierung einer Micro-Frontend-Architektur erhöht die Komplexität der Infrastruktur, weshalb eine effiziente Verwaltung notwendig ist, um das volle Potenzial dieses Patterns auszuschöpfen. Mit gutem architektonischem Know-how können Teams jedoch schnell vorankommen, ohne das System zusammenbricht.

Insgesamt sind Micro-Frontends ein echter Game-Changer für große Unternehmen mit langlebigen Produkten. Sie ermöglichen es den Entwicklungsteams, schnell zu skalieren und gleichzeitig die Flexibilität zu bewahren, um unterschiedliche Geschäftsanforderungen zu erfüllen.