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Ajax工作原理深入理解
編輯:AJAX基礎知識     

1、ajax技術的背景
不可否認,ajax技術的流行得益於google的大力推廣,正是由於google earth、google suggest以及gmail等對ajax技術的廣泛應用,催生了ajax的流行。而這也讓微軟感到無比的尴尬,因為早在97年,微軟便已經發明了ajax中的關鍵技術,並且在99年IE5推出之時,它便開始支持XmlHttpRequest對象,並且微軟之前已經開始在它的一些產品中應用ajax,比如說MSDN網站菜單中的一些應用。遺憾的是,不知道出於什麼想法,當時微軟發明了ajax的核心技術之後,並沒有看到它的潛力而加以發展和推廣,而是將它擱置起來。對於這一點來說,我個人是覺得非常奇怪的,因為以微軟的資源和它的戰略眼光來說,應該不會看不到ajax技術的前景,唯一的解釋也許就是因為當時它的主要競爭對手Netscape的消失反而使它變得麻痺和遲鈍,畢竟巨人也有打盹的時候,比如IBM曾經在對微軟戰略上的失誤。正是這一次的失誤,成就了它現在的競爭對手google在ajax方面的領先地位,而事實上google目前在ajax技術方面的領先是微軟所無法達到的,這一點在後面我講述ajax缺陷的時候也會提到。現在微軟也意識到了這個問題,因此它也開始在ajax領域奮起直追,比如說推出它自己的ajax框架atlas,並且在.NET2.0也提供了一個用來實現異步回調的接口,即ICallBack接口。那麼微軟為什麼對自己在ajax方面的落後如此緊張呢?現在就讓我們來分析一下ajax技術後面隱藏的深刻意義。

2、ajax技術的意義
我們在平時的開發中都多多少少的接觸或者應用到了ajax,談到ajax技術的意義,我們關注得最多的毫無疑問是提升用戶的體驗。但是,如果我們結合將來電腦和互聯網的發展趨勢,我們會發現ajax技術在某些方面正好代表了這種趨勢。為什麼這樣說呢?我們知道,自從電腦出現以來,一直是桌面軟件占據著絕對主導的地位,但是互聯網的出現和成功使這一切開始發生著微妙的變化。相當一部分的人都相信,遲早有一天,數據和電腦軟件將會從桌面轉移到互聯網。也就是說,將來的電腦有可能拋棄笨重的硬盤,而直接從互聯網來獲取數據和服務,我記得我念大學的時候,有位教授給我們上課的時候,曾經設想過這樣一種情景,也許在將來的電腦桌面上,沒有任何多余的軟件和程序,而僅僅只有一個IE,雖然現在看起來我們距離這一天還很遙遠,並且這其中還有很多的問題需要解決,但是我覺得這個並非夢想,而是遲早將實現的現實。那麼,這其中的主要問題就是互聯網的連接不穩定,誰也不願意看著自己的電腦從服務器一點一滴的下載數據,那麼,ajax是不是解決了這個問題呢,說實話,與其說ajax解決了這個問題,倒不如它只是掩蓋了這個問題,它只是在服務器和客戶端之間充當了一個緩沖器,讓用戶誤以為服務沒有中斷。精確的說,ajax並不能提高從服務器端下載數據的速度,而只是使這個等待不那麼令人沮喪。但是正是這一點就足以產生巨大的影響和震動,它實際上也對桌面軟件產生了巨大的沖擊。這一點我用一個例子來說明,我們可以比較一下Outlook Express和Gmail,前者是典型的桌面軟件,後者是ajax所實現的B/S模式,實際上後者目前已經在慢慢取代前者了,Gmail在收發郵件的時候已經和Outlook Express的功能幾乎沒有差別了,而且它不需要安裝客戶端程序。這就是為什麼微軟對ajax所帶來的沖擊有著如此的恐懼心理,並且在它前不久所進行的調查之中,將google看做他們未來十年內的主要競爭對手的主要原因之一。當然,這種變化也並不會將桌面軟件全部淘汰,現有的浏覽器還沒有一個能像PhotoShop等桌面程序那樣處理復雜的圖像。但是我們也不能忽視它帶來的影響和沖擊。

3、關於ajax的名字
ajax 的全稱是Asynchronous JavaScript and XML,其中,Asynchronous 是異步的意思,它有別於傳統web開發中采用的同步的方式。

4、關於同步和異步
異步傳輸是面向字符的傳輸,它的單位是字符;而同步傳輸是面向比特的傳輸,它的單位是桢,它傳輸的時候要求接受方和發送方的時鐘是保持一致的。
具體來說,異步傳輸是將比特分成小組來進行傳送。一般每個小組是一個8位字符,在每個小組的頭部和尾部都有一個開始位和一個停止位,它在傳送過程中接收方和發送方的時鐘不要求一致,也就是說,發送方可以在任何時刻發送這些小組,而接收方並不知道它什麼時候到達。一個最明顯的例子就是計算機鍵盤和主機的通信,按下一個鍵的同時向主機發送一個8比特位的ASCII代碼,鍵盤可以在任何時刻發送代碼,這取決於用戶的輸入速度,內部的硬件必須能夠在任何時刻接收一個鍵入的字符。這是一個典型的異步傳輸過程。異步傳輸存在一個潛在的問題,即接收方並不知道數據會在什麼時候到達。在它檢測到數據並做出響應之前,第一個比特已經過去了。這就像有人出乎意料地從後面走上來跟你說話,而你沒來得及反應過來,漏掉了最前面的幾個詞。因此,每次異步傳輸的信息都以一個起始位開頭,它通知接收方數據已經到達了,這就給了接收方響應、接收和緩存數據比特的時間;在傳輸結束時,一個停止位表示該次傳輸信息的終止。按照慣例,空閒(沒有傳送數據)的線路實際攜帶著一個代表二進制1的信號。步傳輸的開始位使信號變成0,其他的比特位使信號隨傳輸的數據信息而變化。最後,停止位使信號重新變回1,該信號一直保持到下一個開始位到達。例如在鍵盤上數字“1”,按照8比特位的擴展ASCII編碼,將發送“00110001”,同時需要在8比特位的前面加一個起始位,後面一個停止位。
同步傳輸的比特分組要大得多。它不是獨立地發送每個字符,每個字符都有自己的開始位和停止位,而是把它們組合起來一起發送。我們將這些組合稱為數據幀,或簡稱為幀。
  數據幀的第一部分包含一組同步字符,它是一個獨特的比特組合,類似於前面提到的起始位,用於通知接收方一個幀已經到達,但它同時還能確保接收方的采樣速度和比特的到達速度保持一致,使收發雙方進入同步。
  幀的最後一部分是一個幀結束標記。與同步字符一樣,它也是一個獨特的比特串,類似於前面提到的停止位,用於表示在下一幀開始之前沒有別的即將到達的數據了。
  同步傳輸通常要比異步傳輸快速得多。接收方不必對每個字符進行開始和停止的操作。一旦檢測到幀同步字符,它就在接下來的數據到達時接收它們。另外,同步傳輸的開銷也比較少。例如,一個典型的幀可能有500字節(即4000比特)的數據,其中可能只包含100比特的開銷。這時,增加的比特位使傳輸的比特總數增加2.5%,這與異步傳輸中25 %的增值要小得多。隨著數據幀中實際數據比特位的增加,開銷比特所占的百分比將相應地減少。但是,數據比特位越長,緩存數據所需要的緩沖區也越大,這就限制了一個幀的大小。另外,幀越大,它占據傳輸媒體的連續時間也越長。在極端的情況下,這將導致其他用戶等得太久。
了解了同步和異步的概念之後,大家應該對ajax為什麼可以提升用戶體驗應該比較清晰了,它是利用異步請求方式的。打個比方,如果現在你家裡所在的小區因某種情況而面臨停水,現在有關部門公布了兩種方案,一是完全停水8個小時,在這8個小時內完全停水,8個小時後恢復正常。二是不完全停水10 個小時,在這10個小時內水沒有完全斷,只是流量比原來小了很多,在10個小時後恢復正常流量,那麼,如果是你你會選擇哪種方式呢?顯然是後者。

5、ajax所包含的技術
大家都知道ajax並非一種新的技術,而是幾種原有技術的結合體。它由下列技術組合而成。
1.使用CSS和XHTML來表示。
2. 使用DOM模型來交互和動態顯示。
3.使用XMLHttpRequest來和服務器進行異步通信。
4.使用javascript來綁定和調用。
在上面幾中技術中,除了XmlHttpRequest對象以外,其它所有的技術都是基於web標准並且已經得到了廣泛使用的,XMLHttpRequest雖然目前還沒有被W3C所采納,但是它已經是一個事實的標准,因為目前幾乎所有的主流浏覽器都支持它。

6、ajax原理和XmlHttpRequest對象
Ajax的原理簡單來說通過XmlHttpRequest對象來向服務器發異步請求,從服務器獲得數據,然後用javascript來操作DOM而更新頁面。這其中最關鍵的一步就是從服務器獲得請求數據。要清楚這個過程和原理,我們必須對 XMLHttpRequest有所了解。
XMLHttpRequest是ajax的核心機制,它是在IE5中首先引入的,是一種支持異步請求的技術。簡單的說,也就是javascript可以及時向服務器提出請求和處理響應,而不阻塞用戶。達到無刷新的效果。
所以我們先從XMLHttpRequest講起,來看看它的工作原理。
首先,我們先來看看XMLHttpRequest這個對象的屬性。
它的屬性有:
onreadystatechange 每次狀態改變所觸發事件的事件處理程序。
responseText 從服務器進程返回數據的字符串形式。
responseXML 從服務器進程返回的DOM兼容的文檔數據對象。
status 從服務器返回的數字代碼,比如常見的404(未找到)和200(已就緒)
status Text 伴隨狀態碼的字符串信息
readyState 對象狀態值
0 (未初始化) 對象已建立,但是尚未初始化(尚未調用open方法)
1 (初始化) 對象已建立,尚未調用send方法
2 (發送數據) send方法已調用,但是當前的狀態及http頭未知
3 (數據傳送中) 已接收部分數據,因為響應及http頭不全,這時通過responseBody和responseText獲取部分數據會出現錯誤,
4 (完成) 數據接收完畢,此時可以通過通過responseXml和responseText獲取完整的回應數據
但是,由於各浏覽器之間存在差異,所以創建一個XMLHttpRequest對象可能需要不同的方法。這個差異主要體現在IE和其它浏覽器之間。下面是一個比較標准的創建XMLHttpRequest對象的方法。
復制代碼 代碼如下:
function CreateXmlHttp()
{
//非IE浏覽器創建XmlHttpRequest對象
if(window.XmlHttpRequest)
{
xmlhttp=new XmlHttpRequest();
}
//IE浏覽器創建XmlHttpRequest對象
if(window.ActiveXObject)
{
try
{
xmlhttp=new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");
}
catch(e)
{
try{
xmlhttp=new ActiveXObject("msxml2.XMLHTTP");
}
catch(ex){}
}
}
}
function Ustbwuyi()
{
var data=document.getElementById("username").value;
CreateXmlHttp();
if(!xmlhttp)
{
alert("創建xmlhttp對象異常!");
return false;
}
xmlhttp.open("POST",url,false);
xmlhttp.onreadystatechange=function()
{
if(xmlhttp.readyState==4)
{
document.getElementById("user1").innerHTML="數據正在加載...";
if(xmlhttp.status==200)
{
document.write(xmlhttp.responseText);
}
}
}
xmlhttp.send();
}

如上所示,函數首先檢查XMLHttpRequest的整體狀態並且保證它已經完成(readyStatus=4),即數據已經發送完畢。然後根據服務器的設定詢問請求狀態,如果一切已經就緒(status=200),那麼就執行下面需要的操作。
對於XmlHttpRequest的兩個方法,open和send,其中open方法指定了:
a、向服務器提交數據的類型,即post還是get。
b、請求的url地址和傳遞的參數。
c、傳輸方式,false為同步,true為異步。默認為true。如果是異步通信方式(true),客戶機就不等待服務器的響應;如果是同步方式(false),客戶機就要等到服務器返回消息後才去執行其他操作。我們需要根據實際需要來指定同步方式,在某些頁面中,可能會發出多個請求,甚至是有組織有計劃有隊形大規模的高強度的request,而後一個是會覆蓋前一個的,這個時候當然要指定同步方式。
Send方法用來發送請求。
知道了XMLHttpRequest的工作流程,我們可以看出,XMLHttpRequest是完全用來向服務器發出一個請求的,它的作用也局限於此,但它的作用是整個ajax實現的關鍵,因為ajax無非是兩個過程,發出請求和響應請求。並且它完全是一種客戶端的技術。而XMLHttpRequest正是處理了服務器端和客戶端通信的問題所以才會如此的重要。
現在,我們對ajax的原理大概可以有一個了解了。我們可以把服務器端看成一個數據接口,它返回的是一個純文本流,當然,這個文本流可以是XML格式,可以是Html,可以是Javascript代碼,也可以只是一個字符串。這時候,XMLHttpRequest向服務器端請求這個頁面,服務器端將文本的結果寫入頁面,這和普通的web開發流程是一樣的,不同的是,客戶端在異步獲取這個結果後,不是直接顯示在頁面,而是先由javascript來處理,然後再顯示在頁面。至於現在流行的很多ajax控件,比如magicajax等,可以返回DataSet等其它數據類型,只是將這個過程封裝了的結果,本質上他們並沒有什麼太大的區別。

7、ajax的優點
Ajax的給我們帶來的好處大家基本上都深有體會,在這裡我只簡單的講幾點:
1、最大的一點是頁面無刷新,在頁面內與服務器通信,給用戶的體驗非常好。
  2、使用異步方式與服務器通信,不需要打斷用戶的操作,具有更加迅速的響應能力。
  3、可以把以前一些服務器負擔的工作轉嫁到客戶端,利用客戶端閒置的能力來處理,減輕服務器和帶寬的負擔,節約空間和寬帶租用成本。並且減輕服務器的負擔,ajax的原則是“按需取數據”,可以最大程度的減少冗余請求,和響應對服務器造成的負擔。
4、基於標准化的並被廣泛支持的技術,不需要下載插件或者小程序。

8、ajax的缺點
下面我著重講一講ajax的缺陷,因為平時我們大多注意的都是ajax給我們所帶來的好處諸如用戶體驗的提升。而對ajax所帶來的缺陷有所忽視。
下面所闡述的ajax的缺陷都是它先天所產生的。
1、ajax干掉了back按鈕,即對浏覽器後退機制的破壞。後退按鈕是一個標准的web站點的重要功能,但是它沒法和js進行很好的合作。這是ajax所帶來的一個比較嚴重的問題,因為用戶往往是希望能夠通過後退來取消前一次操作的。那麼對於這個問題有沒有辦法?答案是肯定的,用過Gmail的知道,Gmail下面采用的ajax技術解決了這個問題,在Gmail下面是可以後退的,但是,它也並不能改變ajax的機制,它只是采用的一個比較笨但是有效的辦法,即用戶單擊後退按鈕訪問歷史記錄時,通過創建或使用一個隱藏的IFRAME來重現頁面上的變更。(例如,當用戶在Google Maps中單擊後退時,它在一個隱藏的IFRAME中進行搜索,然後將搜索結果反映到Ajax元素上,以便將應用程序狀態恢復到當時的狀態。)
但是,雖然說這個問題是可以解決的,但是它所帶來的開發成本是非常高的,和ajax框架所要求的快速開發是相背離的。這是ajax所帶來的一個非常嚴重的問題。
2、安全問題
技術同時也對IT企業帶來了新的安全威脅,ajax技術就如同對企業數據建立了一個直接通道。這使得開發者在不經意間會暴露比以前更多的數據和服務器邏輯。ajax的邏輯可以對客戶端的安全掃描技術隱藏起來,允許黑客從遠端服務器上建立新的攻擊。還有ajax也難以避免一些已知的安全弱點,諸如跨站點腳步攻擊、SQL注入攻擊和基於credentials的安全漏洞等。
3、對搜索引擎的支持比較弱。
4、破壞了程序的異常機制。至少從目前看來,像ajax.dll,ajaxpro.dll這些ajax框架是會破壞程序的異常機制的。關於這個問題,我曾經在開發過程中遇到過,但是查了一下網上幾乎沒有相關的介紹。後來我自己做了一次試驗,分別采用ajax和傳統的form提交的模式來刪除一條數據……給我們的調試帶來了很大的困難。
5、另外,像其他方面的一些問題,比如說違背了url和資源定位的初衷。例如,我給你一個url地址,如果采用了ajax技術,也許你在該url地址下面看到的和我在這個url地址下看到的內容是不同的。這個和資源定位的初衷是相背離的。
6、一些手持設備(如手機、PDA等)現在還不能很好的支持ajax,比如說我們在手機的浏覽器上打開采用ajax技術的網站時,它目前是不支持的,當然,這個問題和我們沒太多關系。

9、ajax的幾種框架
目前我們采用的比較多的ajax框架主要有ajax.dll,ajaxpro.dll,magicajax.dll 以及微軟的atlas框架。Ajax.dll和Ajaxpro.dll這兩個框架差別不大,而magicajax.dll只是封裝得更厲害一些,比如說它可以直接返回DataSet數據集,前面我們已經說過,ajax返回的都是字符串,magicajax只是對它進行了封裝而已。但是它的這個特點可以給我們帶來很大的方便,比如說我們的頁面有一個列表,而列表的數據是不斷變化的,那麼我們可以采用magicajax來處理,操作很簡單,添加magicajax之後,將要更新的列表控件放在magicajax的控件之內,然後在pageload裡面定義更新間隔的時間就ok了,atlas的原理和magicajax差不多。但是,需要注意的一個問題是,這幾種框架都只支持IE,沒有進行浏覽器兼容方面的處理,用反編譯工具察看他們的代碼就可以知道。
除了這幾種框架之外,我們平時用到的比較多的方式是自己創建xmlHttpRequest對象,這種方式和前面的幾種框架相比更具有靈活性。另外,在這裡還提一下aspnet2.0自帶的異步回調接口,它和ajax一樣也可以實現局部的無刷新,但它的實現實際上也是基於xmlhttprequest對象的,另外也是只支持IE,當然這是微軟的一個競爭策略。
10、ajax示例
驗證用戶名是否注冊。
采用兩種方式
1 ajax.dll
2 自己寫xmlhttprequest對象

10.ajax中常見到的一些錯誤
1 配置的問題
在pageload裡面配置該頁面的時候
11
在後台調用的方法裡調用了前台的部分…

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