理解AJAX工作原理

理解AJAX工作原理 构建网站的有效方法

Ajax 由 HTML、JavaScript™ 技术、DHTML 和 DOM 组成，这一杰出的方法可以将笨拙的 Web 界面转化成交互性的 Ajax 应用程序。本文的作者是一位 Ajax 专家，他演示了这些技术如何协同工作 —— 从总体概述到细节的讨论 —— 使高效的 Web 开发成为现实。他还揭开了 Ajax 核心概念的神秘面纱，包括 XMLHttpRequest 对象。

　　五年前，如果不知道 XML，您就是一只无人重视的丑小鸭。十八个月前，Ruby 成了关注的中心，不知道 Ruby 的程序员只能坐冷板凳了。今天，如果想跟上最新的技术时尚，那您的目标就是 Ajax。

　　但是，Ajax 不仅仅 是一种时尚，它是一种构建网站的强大方法，而且不像学习一种全新的语言那样困难。

　　但在详细探讨 Ajax 是什么之前，先让我们花几分钟了解 Ajax 做 什么。目前，编写应用程序时有两种基本的选择：

　　桌面应用程序

　　Web 应用程序

　　两者是类似的，桌面应用程序通常以 CD 为介质（有时候可从网站下载）并完全安装到您的计算机上。桌面应用程序可能使用互联网下载更新，但运行这些应用程序的代码在桌面计算机上。Web 应用程序运行在某处的 Web 服务器上 —— 毫不奇怪，要通过 Web 浏览器访问这种应用程序。

　　不过，比这些应用程序的运行代码放在何处更重要的是，应用程序如何运转以及如何与其进行交互。桌面应用程序一般很快（就在您的计算机上运行，不用等待互联网连接），具有漂亮的用户界面（通常和操作系统有关）和非凡的动态性。可以单击、选择、输入、打开菜单和子菜单、到处巡游，基本上不需要等待。

　　另一方面，Web 应用程序是最新的潮流，它们提供了在桌面上不能实现的服务（比如 Amazon.com 和 eBay）。但是，伴随着 Web 的强大而出现的是等待，等待服务器响应，等待屏幕刷新，等待请求返回和生成新的页面。

　显然这样说过于简略了，但基本的概念就是如此。您可能已经猜到，Ajax 尝试建立桌面应用程序的功能和交互性，与不断更新的 Web 应用程序之间的桥梁。可以使用像桌面应用程序中常见的动态用户界面和漂亮的控件，不过是在 Web 应用程序中。

　　还等什么呢？我们来看看 Ajax 如何将笨拙的 Web 界面转化成能迅速响应的 Ajax 应用程序吧。

　　老技术，新技巧在谈到 Ajax 时，实际上涉及到多种技术，要灵活地运用它必须深入了解这些不同的技术（本系列的头几篇文章将分别讨论这些技术）。好消息是您可能已经非常熟悉其中的大部分技术，更好的是这些技术都很容易学习，并不像完整的编程语言（如 Java 或 Ruby）那样困难。

　　Ajax 的定义

　　顺便说一下，Ajax 是 Asynchronous JavaScript and XML（以及 DHTML 等）的缩写。这个短语是 Adaptive Path 的 Jesse James Garrett 发明的（请参阅 参考资料），按照 Jesse 的解释，这不是 个首字母缩写词。

　　下面是 Ajax 应用程序所用到的基本技术：

　　HTML 用于建立 Web 表单并确定应用程序其他部分使用的字段。

　　JavaScript 代码是运行 Ajax 应用程序的核心代码，帮助改进与服务器应用程序的通信。

　　DHTML 或 Dynamic HTML，用于动态更新表单。我们将使用 div、span 和其他动态 HTML 元素来标记 HTML。

　　文档对象模型 DOM 用于（通过 JavaScript 代码）处理 HTML 结构和（某些情况下）服务器返回的 XML。

　　我们来进一步分析这些技术的职责。以后的文章中我将深入讨论这些技术，目前只要熟悉这些组件和技术就可以了。对这些代码越熟悉，就越容易从对这些技术的零散了解转变到真正把握这些技术（同时也真正打开了 Web 应用程序开发的大门）。

　XMLHttpRequest 对象

　　要了解的一个对象可能对您来说也是最陌生的，即 XMLHttpRequest。这是一个 JavaScript 对象，创建该对象很简单，如清单 1 所示。

　　清单 1. 创建新的 XMLHttpRequest 对象

<script　language="javascript"　type="text/javascript">

var　xmlHttp　=　new　XMLHttpRequest();

</script>

 

　　下一期文章中将进一步讨论这个对象，现在要知道这是处理所有服务器通信的对象。继续阅读之前，先停下来想一想：通过 XMLHttpRequest 对象与服务器进行对话的是 JavaScript 技术。这不是一般的应用程序流，这恰恰是 Ajax 的强大功能的来源。

　　在一般的 Web 应用程序中，用户填写表单字段并单击 Submit 按钮。然后整个表单发送到服务器，服务器将它转发给处理表单的脚本（通常是 PHP 或 Java，也可能是 CGI 进程或者类似的东西），脚本执行完成后再发送回全新的页面。该页面可能是带有已经填充某些数据的新表单的 HTML，也可能是确认页面，或者是具有根据原来表单中输入数据选择的某些选项的页面。当然，在服务器上的脚本或程序处理和返回新表单时用户必须等待。屏幕变成一片空白，等到服务器返回数据后再重新绘制。这就是交互性差的原因，用户得不到立即反馈，因此感觉不同于桌面应用程序。

　　Ajax 基本上就是把 JavaScript 技术和 XMLHttpRequest 对象放在 Web 表单和服务器之间。当用户填写表单时，数据发送给一些 JavaScript 代码而不是 直接发送给服务器。相反，JavaScript 代码捕获表单数据并向服务器发送请求。同时用户屏幕上的表单也不会闪烁、消失或延迟。换句话说，JavaScript 代码在幕后发送请求，用户甚至不知道请求的发出。更好的是，请求是异步发送的，就是说 JavaScript 代码（和用户）不用等待服务器的响应。因此用户可以继续输入数据、滚动屏幕和使用应用程序。

　然后，服务器将数据返回 JavaScript 代码（仍然在 Web 表单中），后者决定如何处理这些数据。它可以迅速更新表单数据，让人感觉应用程序是立即完成的，表单没有提交或刷新而用户得到了新数据。JavaScript 代码甚至可以对收到的数据执行某种计算，再发送另一个请求，完全不需要用户干预！这就是 XMLHttpRequest 的强大之处。它可以根据需要自行与服务器进行交互，用户甚至可以完全不知道幕后发生的一切。结果就是类似于桌面应用程序的动态、快速响应、高交互性的体验，但是背后又拥有互联网的全部强大力量。

　　加入一些 JavaScript

　　得到 XMLHttpRequest 的句柄后，其他的 JavaScript 代码就非常简单了。事实上，我们将使用 JavaScript 代码完成非常基本的任务：

　　获取表单数据：JavaScript 代码很容易从 HTML 表单中抽取数据并发送到服务器。

　　修改表单上的数据：更新表单也很简单，从设置字段值到迅速替换图像。

　　解析 HTML 和 XML：使用 JavaScript 代码操纵 DOM（请参阅 下一节），处理 HTML 表单服务器返回的 XML 数据的结构。

　　对于前两点，需要非常熟悉 getElementById() 方法，如 清单 2 所示。

　　清单 2. 用 JavaScript 代码捕获和设置字段值

　　这里没有特别需要注意的地方，真是好极了！您应该认识到这里并没有非常复杂的东西。只要掌握了 XMLHttpRequest，Ajax 应用程序的其他部分就是如 清单 2 所示的简单 JavaScript 代码了，混合有少量的 HTML。同时，还要用一点儿 DOM，我们就来看看吧。

　　以 DOM 结束

　　最后还有 DOM，即文档对象模型。可能对有些读者来说 DOM 有点儿令人生畏，HTML 设计者很少使用它，即使 JavaScript 程序员也不大用到它，除非要完成某项高端编程任务。大量使用 DOM 的是 复杂的 Java 和 C/C++ 程序，这可能就是 DOM 被认为难以学习的原因。

　　幸运的是，在 JavaScript 技术中使用 DOM 很容易，也非常直观。现在，按照常规也许应该说明如何使用 DOM，或者至少要给出一些示例代码，但这样做也可能误导您。即使不理会 DOM，仍然能深入地探讨 Ajax，这也是我准备采用的方法。以后的文章将再次讨论 DOM，现在只要知道可能需要 DOM 就可以了。当需要在 JavaScript 代码和服务器之间传递 XML 和改变 HTML 表单的时候，我们再深入研究 DOM。没有它也能做一些有趣的工作，因此现在就把 DOM 放到一边吧。

　　获取 Request 对象

　　有了上面的基础知识后，我们来看看一些具体的例子。XMLHttpRequest 是 Ajax 应用程序的核心，而且对很多读者来说可能还比较陌生，我们就从这里开始吧。从 清单 1 可以看出，创建和使用这个对象非常简单，不是吗？等一等。

　　还记得几年前的那些讨厌的浏览器战争吗？没有一样东西在不同的浏览器上得到同样的结果。不管您是否相信，这些战争仍然在继续，虽然规模较小。但令人奇怪的是，XMLHttpRequest 成了这场战争的牺牲品之一。因此获得 XMLHttpRequest 对象可能需要采用不同的方法。下面我将详细地进行解释。

　　使用 Microsoft 浏览器

　　Microsoft 浏览器 Internet Explorer 使用 MSXML 解析器处理 XML（可以通过 参考资料 进一步了解 MSXML）。因此如果编写的 Ajax 应用程序要和 Internet Explorer 打交道，那么必须用一种特殊的方式创建对象。

　　但并不是这么简单。根据 Internet Explorer 中安装的 JavaScript 技术版本不同，MSXML 实际上有两种不同的版本，因此必须对这两种情况分别编写代码。请参阅 清单 3，其中的代码在 Microsoft 浏览器上创建了一个 XMLHttpRequest。

　　清单 3. 在 Microsoft 浏览器上创建 XMLHttpRequest 对象

var xmlHttp = false; try { xmlHttp = new ActiveXObject("Msxml2.XMLHTTP"); } catch (e) { try { xmlHttp = new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP"); } catch (e2) { xmlHttp = false; } }

 

　　您对这些代码可能还不完全理解，但没有关系。当本系列文章结束的时候，您将对 JavaScript 编程、错误处理、条件编译等有更深的了解。现在只要牢牢记住其中的两行代码：

　　xmlHttp = new ActiveXObject("Msxml2.XMLHTTP");

　　和

　　xmlHttp = new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");。

　　这两行代码基本上就是尝试使用一个版本的 MSXML 创建对象，如果失败则使用另一个版本创建该对象。不错吧？如果都不成功，则将 xmlHttp 变量设为 false，告诉您的代码出现了问题。如果出现这种情况，可能是因为安装了非 Microsoft 浏览器，需要使用不同的代码。

　　处理 Mozilla 和非 Microsoft 浏览器

　　如果选择的浏览器不是 Internet Explorer，或者为非 Microsoft 浏览器编写代码，就需要使用不同的代码。事实上就是 清单 1 所示的一行简单代码：

　　var xmlHttp = new XMLHttpRequest object;。

　　这行简单得多的代码在 Mozilla、Firefox、Safari、Opera 以及基本上所有以任何形式或方式支持 Ajax 的非 Microsoft 浏览器中，创建了 XMLHttpRequest 对象。

　　结合起来

　　关键是要支持所有 浏览器。谁愿意编写一个只能用于 Internet Explorer 或者非 Microsoft 浏览器的应用程序呢？或者更糟，要编写一个应用程序两次？当然不！因此代码要同时支持 Internet Explorer 和非 Microsoft 浏览器。清单 4 显示了这样的代码。

　　清单 4. 以支持多种浏览器的方式创建 XMLHttpRequest 对象

/*　Create　a　new　XMLHttpRequest　object　to　talk　to　the　Web　server　*/

var　xmlHttp　=　false;

/*@cc_on　@*/

/*@if　(@_jscript_version　>=　5)

try　{

　 xmlHttp　=　new　ActiveXObject("Msxml2.XMLHTTP");

}　catch　(e)　{

　 try　{

　　　 xmlHttp　=　new　ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");

　 }　catch　(e2)　{

　　　 xmlHttp　=　false;

　 }

}

@end　@*/

if　(!xmlHttp　&&　typeof　XMLHttpRequest　!=　'undefined')　{

　 xmlHttp　=　new　XMLHttpRequest();

}

 

　　现在先不管那些注释掉的奇怪符号，如 @cc_on，这是特殊的 JavaScript 编译器命令，将在下一期针对 XMLHttpRequest 的文章中详细讨论。这段代码的核心分为三步：

　　建立一个变量 xmlHttp 来引用即将创建的 XMLHttpRequest 对象。

　　尝试在 Microsoft 浏览器中创建该对象：

　　尝试使用 Msxml2.XMLHTTP 对象创建它。

　　如果失败，再尝试 Microsoft.XMLHTTP 对象。

　　如果仍然没有建立 xmlHttp，则以非 Microsoft 的方式创建该对象。

　　最后，xmlHttp 应该引用一个有效的 XMLHttpRequest 对象，无论运行什么样的浏览器。

　　关于安全性的一点说明

　　安全性如何呢？现在浏览器允许用户提高他们的安全等级，关闭 JavaScript 技术，禁用浏览器中的任何选项。在这种情况下，代码无论如何都不会工作。此时必须适当地处理问题，这需要单独的一篇文章来讨论，要放到以后了（这个系列够长了吧？不用担心，读完之前也许您就掌握了）。现在要编写一段健壮但不够完美的代码，对于掌握 Ajax 来说就很好了。以后我们还将讨论更多的细节

　　Ajax 世界中的请求/响应

　　现在我们介绍了 Ajax，对 XMLHttpRequest 对象以及如何创建它也有了基本的了解。如果阅读得很仔细，您可能已经知道与服务器上的 Web 应用程序打交道的是 JavaScript 技术，而不是直接提交给那个应用程序的 HTML 表单。

　　还缺少什么呢？到底如何使用 XMLHttpRequest。因为这段代码非常重要，您编写的每个 Ajax 应用程序都要以某种形式使用它，先看看 Ajax 的基本请求/响应模型是什么样吧。

　　发出请求

　　您已经有了一个崭新的 XMLHttpRequest 对象，现在让它干点活儿吧。首先需要一个 Web 页面能够调用的 JavaScript 方法（比如当用户输入文本或者从菜单中选择一项时）。接下来就是在所有 Ajax 应用程序中基本都雷同的流程：

　　从 Web 表单中获取需要的数据。

　　建立要连接的 URL。

　　打开到服务器的连接。

　　设置服务器在完成后要运行的函数。

　　发送请求。

　　清单 5 中的示例 Ajax 方法就是按照这个顺序组织的：

　　清单 5. 发出 Ajax 请求

function　callServer()　{

　 //　Get　the　city　and　state　from　the　web　form

　 var　city　=　document.getElementById("city").value;

　 var　state　=　document.getElementById("state").value;

　 //　Only　go　on　if　there　are　values　for　both　fields

　 if　((city　==　null)　||　(city　==　""))　return;

　 if　((state　==　null)　||　(state　==　""))　return;

　 //　Build　the　URL　to　connect　to

　 var　url　=　"/scripts/getZipCode.php?city="　+　escape(city)　+　"&state="　+　escape(state);

　 //　Open　a　connection　to　the　server

　 xmlHttp.open("GET",　url,　true);

　 //　Setup　a　function　for　the　server　to　run　when　it's　done

　 xmlHttp.onreadystatechange　=　updatePage;

　 //　Send　the　request

　 xmlHttp.send(null);

}

 

　　其中大部分代码意义都很明确。开始的代码使用基本 JavaScript 代码获取几个表单字段的值。然后设置一个 PHP 脚本作为链接的目标。要注意脚本 URL 的指定方式，city 和 state（来自表单）使用简单的 GET 参数附加在 URL 之后。

　　然后打开一个连接，这是您第一次看到使用 XMLHttpRequest。其中指定了连接方法（GET）和要连接的 URL。最后一个参数如果设为 true，那么将请求一个异步连接（这就是 Ajax 的由来）。如果使用 false，那么代码发出请求后将等待服务器返回的响应。如果设为 true，当服务器在后台处理请求的时候用户仍然可以使用表单（甚至调用其他 JavaScript 方法）。

　xmlHttp（要记住，这是 XMLHttpRequest 对象实例）的 onreadystatechange 属性可以告诉服务器在运行完成 后（可能要用五分钟或者五个小时）做什么。因为代码没有等待服务器，必须让服务器知道怎么做以便您能作出响应。在这个示例中，如果服务器处理完了请求，一个特殊的名为 updatePage() 的方法将被触发。

　　最后，使用值 null 调用 send()。因为已经在请求 URL 中添加了要发送给服务器的数据（city 和 state），所以请求中不需要发送任何数据。这样就发出了请求，服务器按照您的要求工作。

　　如果没有发现任何新鲜的东西，您应该体会到这是多么简单明了！除了牢牢记住 Ajax 的异步特性外，这些内容都相当简单。应该感激 Ajax 使您能够专心编写漂亮的应用程序和界面，而不用担心复杂的 HTTP 请求/响应代码。

　　清单 5 中的代码说明了 Ajax 的易用性。数据是简单的文本，可以作为请求 URL 的一部分。用 GET 而不是更复杂的 POST 发送请求。没有 XML 和要添加的内容头部，请求体中没有要发送的数据；换句话说，这就是 Ajax 的乌托邦。

　　不用担心，随着本系列文章的展开，事情会变得越来越复杂。您将看到如何发送 POST 请求、如何设置请求头部和内容类型、如何在消息中编码 XML、如何增加请求的安全性，可以做的工作还有很多！暂时先不用管那些难点，掌握好基本的东西就行了，很快我们就会建立一整套的 Ajax 工具库。

　　处理响应

　　现在要面对服务器的响应了。现在只要知道两点：

　　什么也不要做，直到 xmlHttp.readyState 属性的值等于 4。

　　服务器将把响应填充到 xmlHttp.responseText 属性中。

　　其中的第一点，即就绪状态，将在下一篇文章中详细讨论，您将进一步了解 HTTP 请求的阶段，可能比您设想的还多。现在只要检查一个特定的值（4）就可以了（下一期文章中还有更多的值要介绍）。第二点，使用 xmlHttp.responseText 属性获得服务器的响应，这很简单。清单 6 中的示例方法可供服务器根据 清单 5 中发送的数据调用。

　清单 6. 处理服务器响应

function　updatePage()　{

　 if　(xmlHttp.readyState　==　4)　{

　　　 var　response　=　xmlHttp.responseText;

　　　 document.getElementById("zipCode").value　=　response;

　 }

}

 

　　这些代码同样既不难也不复杂。它等待服务器调用，如果是就绪状态，则使用服务器返回的值（这里是用户输入的城市和州的 ZIP 编码）设置另一个表单字段的值。于是包含 ZIP 编码的 zipCode 字段突然出现了，而用户没有按任何按钮！这就是前面所说的桌面应用程序的感觉。快速响应、动态感受等等，这些都只因为有了小小的一段 Ajax 代码。

　　细心的读者可能注意到 zipCode 是一个普通的文本字段。一旦服务器返回 ZIP 编码，updatePage() 方法就用城市/州的 ZIP 编码设置那个字段的值，用户就可以改写该值。这样做有两个原因：保持例子简单，说明有时候可能希望 用户能够修改服务器返回的数据。要记住这两点，它们对于好的用户界面设计来说很重要。

　　连接 Web 表单

　　还有什么呢？实际上没有多少了。一个 JavaScript 方法捕捉用户输入表单的信息并将其发送到服务器，另一个 JavaScript 方法监听和处理响应，并在响应返回时设置字段的值。所有这些实际上都依赖于调用 第一个 JavaScript 方法，它启动了整个过程。最明显的办法是在 HTML 表单中增加一个按钮，但这是 2001 年的办法，您不这样认为吗？还是像 清单 7 这样利用 JavaScript 技术吧。

　　清单 7. 启动一个 Ajax 过程

<form>

<p>City:　<input　type="text"　name="city"　id="city"　size="25"　

　　　　　　 onChange="callServer();"　/></p>

<p>State:　<input　type="text"　name="state"　id="state"　size="25"　

　　　　　　 onChange="callServer();"　/></p>

<p>Zip　Code:　<input　type="text"　name="zipCode"　id="city"　size="5"　/></p>

</form>

 

　　如果感觉这像是一段相当普通的代码，那就对了，正是如此！当用户在 city 或 state 字段中输入新的值时，callServer() 方法就被触发，于是 Ajax 开始运行了。有点儿明白怎么回事了吧？好，就是如此！

　　结束语

　　现在您可能已经准备开始编写第一个 Ajax 应用程序了，至少也希望认真读一下 参考资料 中的那些文章了吧？但可以首先从这些应用程序如何工作的基本概念开始，对 XMLHttpRequest 对象有基本的了解。在下一期文章中，您将掌握这个对象，学会如何处理 JavaScript 和服务器的通信、如何使用 HTML 表单以及如何获得 DOM 句柄。

　　现在先花点儿时间考虑考虑 Ajax 应用程序有多么强大。设想一下，当单击按钮、输入一个字段、从组合框中选择一个选项或者用鼠标在屏幕上拖动时，Web 表单能够立刻作出响应会是什么情形。想一想异步 究竟意味着什么，想一想 JavaScript 代码运行而且不等待 服务器对它的请求作出响应。会遇到什么样的问题？会进入什么样的领域？考虑到这种新的方法，编程的时候应如何改变表单的设计？

　　如果在这些问题上花一点儿时间，与简单地剪切/粘贴某些代码到您根本不理解的应用程序中相比，收益会更多。在下一期文章中，我们将把这些概念付诸实践，详细介绍使应用程序按照这种方式工作所需要的代码。因此，现在先享受一下 Ajax 所带来的可能性吧。