АРХИТЕКТУРА УПРАВЛЕНИЯ СОСТОЯНИЕМ В КРУПНОМАСШТАБНЫХ ВЕБ-ИНТЕРФЕЙСАХ

ARCHITECTURE OF STATE MANAGEMENT IN LARGE-SCALE WEB USER INTERFACES

Labashinskiy Alexey Vladimirovich

 Master’s student, Department of Modern Programming Technologies, Yanka Kupala State University of Grodno,

 Belarus, Grodno

Statkevich Svyatoslav Eduardovich

Scientific supervisor, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, Yanka Kupala State University of Grodno,

Belarus, Grodno

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются архитектурные подходы к управлению состоянием в крупномасштабных веб-интерфейсах. Показано, что при росте функциональной сложности и количества команд разработчиков ключевым фактором устойчивости и предсказуемости поведения пользовательского интерфейса становится выбранная архитектура состояния. На основе анализа работ по архитектуре графических интерфейсов, однонаправленным потокам данных и микрофронтендам рассматриваются три основных уровня состояния: локальное состояние компонентов, централизованное состояние приложения и распределённое состояние в микрофронтенд-архитектурах. Обсуждаются типовые проблемы: расхождение экранного и сессионного состояния, «протекание» глобального состояния между модулями, рост связности при интеграции микрофронтендов. Предлагаются инженерные практики — однонаправленные потоки данных, отделение логики состояния от представления, событийное взаимодействие между модулями и использование шаблонов асинхронной обработки данных. Приводится сравнительная таблица архитектурных подходов к управлению состоянием в крупных веб-приложениях.

ABSTRACT

The article discusses architectural approaches to state management in large-scale web user interfaces. As application complexity and the number of development teams grow, the chosen state architecture becomes a key factor in the stability and predictability of UI behaviour. Based on the analysis of research on GUI architectures, unidirectional data flow and micro frontend architectures, the paper considers three main levels of state: local component state, centralized application state and distributed state in micro frontend architectures. Typical problems are discussed, including divergence between screen and session state, leakage of global state between modules and increased coupling in micro frontend integration. The paper outlines engineering practices such as unidirectional data flow, separation of state logic from presentation, event-based module interaction and asynchronous data handling patterns. A comparative table of architectural approaches to state management in large-scale web applications is presented.

Ключевые слова: управление состоянием, веб-интерфейсы, архитектура, однонаправленный поток данных, микрофронтенды, масштабируемость.

Keywords: state management, web user interfaces, architecture, unidirectional data flow, micro frontends, scalability.

ВВЕДЕНИЕ

Современные веб-приложения с большим количеством пользовательских сценариев, интеграций и команд разработки сталкиваются не только с проблемой высоких нагрузок на сервер, но и с усложнением логики состояния на стороне интерфейса. В крупных системах электронный интерфейс фактически становится распределённым «клиентским слоем», где одновременно сосуществуют локальное состояние компонентов, состояние сессии, кэш данных, результаты асинхронных запросов и параметры маршрутизации.

М. Фаулер в работе, посвящённой архитектурам графических интерфейсов, выделяет как минимум два слоя состояния: «экранное» состояние, отражающее текущие значения элементов управления, и «сессионное» состояние, характеризующее данные, с которыми работает пользователь в рамках взаимодействия с системой [1]. Несогласованность этих уровней приводит к трудноотлавливаемым ошибкам интерфейса, особенно в условиях больших проектов и распределённых команд. Как отмечает М. Фаулер, «screen state отражает текущее состояние визуальных элементов, тогда как session state описывает данные, лежащие в основе пользовательских действий»

По мере роста приложений классические подходы на базе контроллеров и двусторонней привязки данных начинают хуже масштабироваться, что стимулировало появление однонаправленных архитектур данных, таких как Flux и производные от него решения [2], а также различных вариантов централизованного хранилища состояния. Параллельно развивается микрофронтенд-архитектура, в рамках которой каждая команда отвечает за собственный фрагмент интерфейса, что ещё больше усложняет вопрос границ и владения состоянием.

Цель данной работы — систематизировать архитектурные подходы к управлению состоянием в крупномасштабных веб-интерфейсах, выделить их сильные и слабые стороны, а также показать, какие инженерные практики позволяют сохранять предсказуемость поведения UI при росте нагрузки и функциональной сложности.

ПОНЯТИЕ СОСТОЯНИЯ В КРУПНОМАСШТАБНЫХ ВЕБ-ИНТЕРФЕЙСАХ

Состояние веб-интерфейса можно условно разделить на несколько уровней:

• локальное состояние компонента (открыт/закрыт, выбранный элемент списка, текущий ввод пользователя);
• состояние представления и навигации (текущий маршрут, активные вкладки, применённые фильтры);
• доменное состояние (корзина, профиль пользователя, текущий заказ, результаты поиска);
• интеграционное состояние (кэш ответов от API, флаги загрузки, ошибки).

Работы по архитектуре пользовательских интерфейсов подчёркивают важность явного описания того, какие части состояния являются источником истины (single source of truth) и где они физически хранятся [1]. В небольших приложениях часто достаточно локального состояния и нескольких глобальных объектов. Однако при росте числа модулей и команд такая схема приводит к неявным зависимостям и «рассыпанному» состоянию, которое невозможно контролировать и тестировать централизованно.

В крупномасштабных интерфейсах возникают дополнительные требования:

• согласованность состояния между вкладками и устройствами;
• возможность воспроизведения сценариев (time-travel debugging, логирование событий);
• изоляция ошибок одного модуля от остальных частей приложения;
• поддержка постепенного развёртывания (feature flags, A/B-тесты).

Эти требования напрямую влияют на выбор архитектуры управления состоянием.

АРХИТЕКТУРНЫЕ ПОДХОДЫ К УПРАВЛЕНИЮ СОСТОЯНИЕМ

ЛОКАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ СОСТОЯНИЕМ

Локальное состояние, хранимое внутри компонента или небольшого модуля, является наиболее простым подходом. Он хорошо подходит для локальной интерактивности — раскрывающихся списков, форм, небольших виджетов. Преимущества: низкая связанность, простота внедрения, отсутствие дополнительных инфраструктурных элементов.

Однако с ростом приложения локальное состояние начинает «протекать» наружу через свойства, события и контекст. В обзорных материалах по масштабированию JavaScript-приложений отмечается, что без явной архитектуры состояния компоненты постепенно превращаются в «большие контроллеры», отвечающие и за логику, и за коммуникации с остальной системой [3]. Это снижает переиспользуемость компонентов и усложняет тестирование.

ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫЕ ХРАНИЛИЩА СОСТОЯНИЕ И ОДНОНАПРАВЛЕННЫЙ ПОТОК ДАННЫХ

Однонаправленные архитектуры, такие как Flux и производные решения, предлагают хранить критически важное состояние в одном или нескольких «stores» и обновлять его только через формализованные действия (actions) [2]. В официальном описании Flux подчёркивается, что данные текут по фиксированному циклу: действие → диспетчер → store → представление, что упрощает отслеживание изменений и снижает вероятность нелинейных побочных эффектов.

На практике такие подходы реализуются через библиотеки централизованного хранилища состояния. Они дают следующие преимущества:

• единая модель данных для всего интерфейса;
• возможность логировать и воспроизводить последовательность действий;
• строгие инварианты изменения состояния (например, только через чистые функции-редьюсеры).

Недостатки связаны с ростом глобального хранилища: при неправильной декомпозиции оно превращается в «суперобъект», к которому привязано всё приложение. В работах, посвящённых масштабированию SPA, отмечается необходимость разбивки глобального состояния на домены и использования модульных контуров состояния [3], [6].

РАСПРЕДЕЛЕННОЕ СОСТОЯНИЕ В МИКРОФРОНТЕНДАХ

Микрофронтенд-архитектура позволяет разделить интерфейс на независимые приложения, каждое из которых развивается собственной командой [4]. В такой парадигме возникает вопрос: где находится состояние и кто за него отвечает.

Исследования по управлению состоянием в микрофронтендах показывают, что выбор паттерна интеграции (iframes, Web Components, интеграция на уровне маршрутизатора или сборки) напрямую влияет на возможности совместного использования состояния [4], [5]. При изолированных контекстах выполнения (например, iframe) общий доступ к cookies, localStorage и глобальным объектам невозможен, что требует внедрения явных механизмов обмена состоянием через события или API.

Рекомендуемая стратегия для крупных систем — хранить большую часть состояния локально внутри каждого микрофронтенда, а общую информацию (идентификатор пользователя, токены, настройки локали) передавать через стабильный контракт верхнего уровня или событийную шину [5]. Это позволяет сохранить независимость команд и избежать плотной связанности из-за общего глобального состояния.

ПРОБЛЕМЫ И ОГРАНИЧЕНИЯ В КРУПНОМАСШТАБНЫХ СИСТЕМАХ

Основные проблемы управления состоянием в больших веб-интерфейсах можно сгруппировать следующим образом:

1. Согласованность экранного и доменного состояния.

При сложных сценариях пользователь может видеть на экране информацию, которая уже устарела или не соответствует данным на сервере. Фаулер отмечает важность механизмов синхронизации экранного и сессионного состояния, а также использования привязки данных в качестве инструмента уменьшения расхождений [1].

2. Рост связности из-за «глобального» состояния.

В централизованных хранилищах добавление новых доменов часто приводит к тому, что разные части приложения начинают неявно зависеть от одних и тех же структур состояния. В аналитических материалах по масштабируемой архитектуре JavaScript подчёркивается необходимость модульного проектирования хранилища и ограничения видимости внутреннего состояния доменов [3].

3. Интеграция состояния между микрофронтендами.

Авторы работ по state management в микрофронтендах показывают, что попытка разделить одно глобальное состояние на множество независимых интерфейсных приложений приводит к жёсткой связанности и проблемам с версиями [4], [5]. Рекомендуется использовать события, контракты API и анти-паттерн «общий глобальный объект» рассматривать как нежелательный.

4. Производительность и избыточные обновления.

Неправильно спроектированная архитектура состояния может вызывать каскадные перерисовки интерфейса и избыточные запросы данных. В статье о шаблонах получения данных в SPA подчёркивается важность разделения логики загрузки данных и состояния UI, а также избегания «водопадов запросов» за счёт параллельной загрузки и кэширования [6].

ИНЖЕНЕРНЫЕ ПРАКТИКИ И АРХИТЕКТУРНЫЕ ПАТТЕРНЫ

На основе анализа источников можно выделить набор практик, позволяющих строить масштабируемую архитектуру управления состоянием:

1. Однонаправленный поток данных.

Концепция Flux подчёркивает, что однонаправленность потока данных упрощает понимание и отладку приложения [2]. Даже без использования конкретного фреймворка важно соблюдать принцип: события пользователя порождают действия, действия изменяют состояние, интерфейс только читает состояние и инициирует новые действия.

2. Разделение логики состояния и представления.

В работах по архитектуре UI рекомендуется выносить бизнес-логику и обработку состояния из визуальных компонентов в отдельные слои или «умные» контроллеры [1], [3]. Это снижает связанность и упрощает повторное использование и тестирование компонентов.

3. Декомпозиция централизованного состояния на домены.

Вместо одного огромного глобального хранилища следует использовать несколько независимых доменных модулей, каждый из которых отвечает за свой фрагмент модели. Подобные подходы описываются как в практических руководствах по крупным JavaScript-приложениям, так и в работах по доменно-ориентированной архитектуре [3].

4. Событийное взаимодействие между микрофронтендами.

Для распределённых интерфейсных приложений вместо прямого доступа к чужому состоянию рекомендуется обмениваться событиями, передающими намерения и данные. В обзорах по микрофронтендам и state management подчёркивается, что события помогают сохранить независимость модулей и избежать тесной интеграции на уровне реализации [4], [5].

5. Асинхронные шаблоны работы с данными.

Разделение состояния данных и состояния загрузки (loading / error / success), использование кэша запросов и стратегии предварительной загрузки позволяют разгрузить интерфейс и избежать блокирующих операций [6].

Таблица 1.

Сравнение архитектурных подходов к управлению состоянием

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Архитектура управления состоянием в крупномасштабных веб-интерфейсах является ключевым фактором устойчивости, масштабируемости и предсказуемости поведения пользовательского интерфейса. Анализ работ по архитектуре UI, однонаправленным потокам данных и микрофронтендам показывает, что по мере роста приложения переход от локального состояния к централизованным и далее к распределённым моделям состояния является естественным, но требует осознанного выбора архитектурных паттернов и инженерных практик [1–5].

Однонаправленный поток данных, декомпозиция глобального состояния на домены, разделение логики и представления, а также событийное взаимодействие между микрофронтендами позволяют уменьшить связанность и облегчить сопровождение больших фронтенд-систем. При этом важно учитывать производственные ограничения: влияние архитектуры состояния на производительность, сложность тестирования и независимость команд разработки.

Перспективными направлениями развития являются дальнейшая формализация паттернов управления состоянием для микрофронтенд-архитектур, интеграция подходов доменно-ориентированного проектирования на уровне UI-состояния и использование инструментов анализа и визуализации потоков данных в интерфейсе. Эти направления представляются особенно актуальными для высоконагруженных систем электронной коммерции, где устойчивость и предсказуемость поведения интерфейса напрямую связаны с бизнес-показателями.

Список литературы:

1. Fowler M. GUI Architectures [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: https://martinfowler.com/eaaDev/uiArchs.html (дата обращения: 14.10.2025).
2. Flux: In-Depth Overview [Электронный ресурс] // Flux Documentation. — Facebook (принадлежит Meta, признана экстремистской и запрещенной в России) (архив). — 2023. — Режим доступа: URL: https://facebookarchive.github.io/flux/docs/in-depth-overview/ (дата обращения: 24.10.2025).
3. Osmani A. Patterns For Large-Scale JavaScript Application Architecture [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: https://addyosmani.com/blog/patterns-for-large-scale-javascript-application-architecture/ (дата обращения: 01.11.2025).
4. State Management Techniques and Options for Micro Frontends // SSRG International Journal of Computer Science and Engineering. — 2024. — Vol. 11, Issue 7. — Режим доступа: URL: https://www.internationaljournalssrg.org/IJCSE/paper-details?Id=546 (дата обращения: 12.11.2025).
5. State Management in Micro Frontends: Challenges and Strategies [Электронный ресурс] // Journal of Emerging Technologies and Innovative Research. — 2023. — Vol. 10, № 11. — Режим доступа: URL: https://www.jetir.org/view?paper=JETIR2311359 (дата обращения: 20.11.2025).
6. Fowler M. Data Fetching Patterns in Single-Page Applications [Электронный ресурс]. — 2024. — Режим доступа: URL: https://martinfowler.com/articles/data-fetch-spa.html (дата обращения: 03.12.2025).
7. Климов С.М. Проектирование информационных систем: учеб. пособие. — М.: Форум, 2012. — 368 с.