Ajax的原理和应用

在写这篇文章之前，曾经写过一篇关于AJAX技术的随笔，不过涉及到的方面很窄，对AJAX技术的背景、原理、优缺点等各个方面都很少涉及null。这次写这篇文章的背景是因为公司需要对内部程序员做一个培训。项目经理找到了我，并且征询我培训的主题，考虑到之前Javascript、CSS等WEB开发技术都已经讲解过了，所以决定针对AJAX这一块做一个比较系统的培训，所以这篇文章实际上是一个培训的材料。

       在这篇文章中，我将从10个方面来对AJAX技术进行系统的讲解。



1、ajax技术的背景



      不可否认，ajax技术的流行得益于google的大力推广，正是由于google earth、google suggest以及gmail等对ajax技术的广泛应用，催生了ajax的流行。而这也让微软感到无比的尴尬，因为早在97年，微软便已经发明了ajax中的关键技术，并且在99年IE5推出之时，它便开始支持XmlHttpRequest对象，并且微软之前已经开始在它的一些产品中应用ajax，比如说MSDN网站菜单中的一些应用。遗憾的是，不知道出于什么想法，当时微软发明了ajax的核心技术之后，并没有看到它的潜力而加以发展和推广，而是将它搁置起来。对于这一点来说，我个人是觉得非常奇怪的，因为以微软的资源和它的战略眼光来说，应该不会看不到ajax技术的前景，唯一的解释也许就是因为当时它的主要竞争对手Netscape的消失反而使它变得麻痹和迟钝，毕竟巨人也有打盹的时候，比如IBM曾经在对微软战略上的失误。正是这一次的失误，成就了它现在的竞争对手google在ajax方面的领先地位，而事实上google目前在ajax技术方面的领先是微软所无法达到的，这一点在后面我讲述ajax缺陷的时候也会提到。现在微软也意识到了这个问题，因此它也开始在ajax领域奋起直追，比如说推出它自己的ajax框架atlas，并且在.NET2.0也提供了一个用来实现异步回调的接口，即ICallBack接口。那么微软为什么对自己在ajax方面的落后如此紧张呢？现在就让我们来分析一下ajax技术后面隐藏的深刻意义。



2、ajax技术的意义



     我们在平时的开发中都多多少少的接触或者应用到了ajax，谈到ajax技术的意义，我们关注得最多的毫无疑问是提升用户的体验。但是，如果我们结合将来电脑和互联网的发展趋势，我们会发现ajax技术在某些方面正好代表了这种趋势。为什么这样说呢？我们知道，自从电脑出现以来，一直是桌面软件占据着绝对主导的地位，但是互联网的出现和成功使这一切开始发生着微妙的变化。相当一部分的人都相信，迟早有一天，数据和电脑软件将会从桌面转移到互联网。也就是说，将来的电脑有可能抛弃笨重的硬盘，而直接从互联网来获取数据和服务，我记得我念大学的时候，有位教授给我们上课的时候，曾经设想过这样一种情景，也许在将来的电脑桌面上，没有任何多余的软件和程序，而仅仅只有一个IE，虽然现在看起来我们距离这一天还很遥远，并且这其中还有很多的问题需要解决，但是我觉得这个并非梦想，而是迟早将实现的现实。那么，这其中的主要问题就是互联网的连接不稳定，谁也不愿意看着自己的电脑从服务器一点一滴的下载数据，那么，ajax是不是解决了这个问题呢，说实话，与其说ajax解决了这个问题，倒不如它只是掩盖了这个问题，它只是在服务器和客户端之间充当了一个缓冲器，让用户误以为服务没有中断。精确的说，ajax并不能提高从服务器端下载数据的速度，而只是使这个等待不那么令人沮丧。但是正是这一点就足以产生巨大的影响和震动，它实际上也对桌面软件产生了巨大的冲击。这一点我用一个例子来说明，我们可以比较一下Outlook Express和Gmail，前者是典型的桌面软件，后者是ajax所实现的B/S模式，实际上后者目前已经在慢慢取代前者了，Gmail在收发邮件的时候已经和Outlook Express的功能几乎没有差别了，而且它不需要安装客户端程序。这就是为什么微软对ajax所带来的冲击有着如此的恐惧心理，并且在它前不久所进行的调查之中，将google看做他们未来十年内的主要竞争对手的主要原因之一。当然，这种变化也并不会将桌面软件全部淘汰，现有的浏览器还没有一个能像PhotoShop等桌面程序那样处理复杂的图像。但是我们也不能忽视它带来的影响和冲击。



3、关于ajax的名字

    ajax 的全称是Asynchronous JavaScript and XML，其中，Asynchronous 是异步的意思，它有别于传统web开发中采用的同步的方式。

4、关于同步和异步



异步传输是面向字符的传输，它的单位是字符；而同步传输是面向比特的传输，它的单位是桢，它传输的时候要求接受方和发送方的时钟是保持一致的。

具体来说，异步传输是将比特分成小组来进行传送。一般每个小组是一个8位字符，在每个小组的头部和尾部都有一个开始位和一个停止位，它在传送过程中接收方和发送方的时钟不要求一致，也就是说，发送方可以在任何时刻发送这些小组，而接收方并不知道它什么时候到达。一个最明显的例子就是计算机键盘和主机的通信，按下一个键的同时向主机发送一个8比特位的ASCII代码，键盘可以在任何时刻发送代码，这取决于用户的输入速度，内部的硬件必须能够在任何时刻接收一个键入的字符。这是一个典型的异步传输过程。异步传输存在一个潜在的问题，即接收方并不知道数据会在什么时候到达。在它检测到数据并做出响应之前，第一个比特已经过去了。这就像有人出乎意料地从后面走上来跟你说话，而你没来得及反应过来，漏掉了最前面的几个词。因此，每次异步传输的信息都以一个起始位开头，它通知接收方数据已经到达了，这就给了接收方响应、接收和缓存数据比特的时间；在传输结束时，一个停止位表示该次传输信息的终止。按照惯例，空闲（没有传送数据）的线路实际携带着一个代表二进制1的信号。步传输的开始位使信号变成0，其他的比特位使信号随传输的数据信息而变化。最后，停止位使信号重新变回1，该信号一直保持到下一个开始位到达。例如在键盘上数字“1”，按照8比特位的扩展ASCII编码，将发送“00110001”，同时需要在8比特位的前面加一个起始位，后面一个停止位。

同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地发送每个字符，每个字符都有自己的开始位和停止位，而是把它们组合起来一起发送。我们将这些组合称为数据帧，或简称为帧。

　　数据帧的第一部分包含一组同步字符，它是一个独特的比特组合，类似于前面提到的起始位，用于通知接收方一个帧已经到达，但它同时还能确保接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致，使收发双方进入同步。

　　帧的最后一部分是一个帧结束标记。与同步字符一样，它也是一个独特的比特串，类似于前面提到的停止位，用于表示在下一帧开始之前没有别的即将到达的数据了。

　　同步传输通常要比异步传输快速得多。接收方不必对每个字符进行开始和停止的操作。一旦检测到帧同步字符，它就在接下来的数据到达时接收它们。另外，同步传输的开销也比较少。例如，一个典型的帧可能有500字节（即4000比特）的数据，其中可能只包含100比特的开销。这时，增加的比特位使传输的比特总数增加2.5%，这与异步传输中25 %的增值要小得多。随着数据帧中实际数据比特位的增加，开销比特所占的百分比将相应地减少。但是，数据比特位越长，缓存数据所需要的缓冲区也越大，这就限制了一个帧的大小。另外，帧越大，它占据传输媒体的连续时间也越长。在极端的情况下，这将导致其他用户等得太久。


        了解了同步和异步的概念之后，大家应该对ajax为什么可以提升用户体验应该比较清晰了，它是利用异步请求方式的。打个比方，如果现在你家里所在的小区因某种情况而面临停水，现在有关部门公布了两种方案，一是完全停水8个小时，在这8个小时内完全停水，8个小时后恢复正常。二是不完全停水10 个小时，在这10个小时内水没有完全断，只是流量比原来小了很多，在10个小时后恢复正常流量，那么，如果是你你会选择哪种方式呢？显然是后者。

5、ajax所包含的技术

    大家都知道ajax并非一种新的技术，而是几种原有技术的结合体。它由下列技术组合而成。

   1.使用CSS和XHTML来表示。

   2. 使用DOM模型来交互和动态显示。

   3.使用XMLHttpRequest来和服务器进行异步通信。

   4.使用javascript来绑定和调用。

在上面几中技术中，除了XmlHttpRequest对象以外，其它所有的技术都是基于web标准并且已经得到了广泛使用的，XMLHttpRequest虽然目前还没有被W3C所采纳，但是它已经是一个事实的标准，因为目前几乎所有的主流浏览器都支持它。



6、ajax原理和XmlHttpRequest对象



  Ajax的原理简单来说通过XmlHttpRequest对象来向服务器发异步请求，从服务器获得数据，然后用javascript来操作DOM而更新页面。这其中最关键的一步就是从服务器获得请求数据。要清楚这个过程和原理，我们必须对 XMLHttpRequest有所了解。

XMLHttpRequest是ajax的核心机制，它是在IE5中首先引入的，是一种支持异步请求的技术。简单的说，也就是javascript可以及时向服务器提出请求和处理响应，而不阻塞用户。达到无刷新的效果。

  所以我们先从XMLHttpRequest讲起，来看看它的工作原理。

  首先，我们先来看看XMLHttpRequest这个对象的属性。

  它的属性有：

  onreadystatechange  每次状态改变所触发事件的事件处理程序。

  responseText     从服务器进程返回数据的字符串形式。

  responseXML    从服务器进程返回的DOM兼容的文档数据对象。

  status           从服务器返回的数字代码，比如常见的404（未找到）和200（已就绪）

  status Text       伴随状态码的字符串信息

  readyState       对象状态值

0 (未初始化) 对象已建立，但是尚未初始化（尚未调用open方法）

1 (初始化) 对象已建立，尚未调用send方法

2 (发送数据) send方法已调用，但是当前的状态及http头未知

3 (数据传送中) 已接收部分数据，因为响应及http头不全，这时通过responseBody和responseText获取部分数据会出现错误，

4 (完成) 数据接收完毕,此时可以通过通过responseXml和responseText获取完整的回应数据

 

  但是，由于各浏览器之间存在差异，所以创建一个XMLHttpRequest对象可能需要不同的方法。这个差异主要体现在IE和其它浏览器之间。下面是一个比较标准的创建XMLHttpRequest对象的方法。



   function CreateXmlHttp()

   {

  

   //非IE浏览器创建XmlHttpRequest对象

    if(window.XmlHttpRequest)

    {

     xmlhttp=new XmlHttpRequest();

    }

    //IE浏览器创建XmlHttpRequest对象

     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("创建xmlhttp对象异常！");

         return false;

        }      

        xmlhttp.open("POST",url,false);

        xmlhttp.onreadystatechange=function()

        {  

         if(xmlhttp.readyState==4)

           {

           document.getElementById("user1").innerHTML="数据正在加载...";

             if(xmlhttp.status==200)

             {

              document.write(xmlhttp.responseText);

             }     

           }

         }

        xmlhttp.send();

  

   }

如上所示，函数首先检查XMLHttpRequest的整体状态并且保证它已经完成（readyStatus=4），即数据已经发送完毕。然后根据服务器的设定询问请求状态，如果一切已经就绪（status=200），那么就执行下面需要的操作。

对于XmlHttpRequest的两个方法，open和send，其中open方法指定了：

a、向服务器提交数据的类型，即post还是get。

b、请求的url地址和传递的参数。

c、传输方式，false为同步，true为异步。默认为true。如果是异步通信方式(true)，客户机就不等待服务器的响应；如果是同步方式(false)，客户机就要等到服务器返回消息后才去执行其他操作。我们需要根据实际需要来指定同步方式，在某些页面中，可能会发出多个请求，甚至是有组织有计划有队形大规模的高强度的request，而后一个是会覆盖前一个的，这个时候当然要指定同步方式。

    Send方法用来发送请求。



  知道了XMLHttpRequest的工作流程，我们可以看出，XMLHttpRequest是完全用来向服务器发出一个请求的，它的作用也局限于此，但它的作用是整个ajax实现的关键，因为ajax无非是两个过程，发出请求和响应请求。并且它完全是一种客户端的技术。而XMLHttpRequest正是处理了服务器端和客户端通信的问题所以才会如此的重要。

  现在，我们对ajax的原理大概可以有一个了解了。我们可以把服务器端看成一个数据接口，它返回的是一个纯文本流，当然，这个文本流可以是XML格式，可以是Html，可以是Javascript代码，也可以只是一个字符串。这时候，XMLHttpRequest向服务器端请求这个页面，服务器端将文本的结果写入页面，这和普通的web开发流程是一样的，不同的是，客户端在异步获取这个结果后，不是直接显示在页面，而是先由javascript来处理，然后再显示在页面。至于现在流行的很多ajax控件，比如magicajax等，可以返回DataSet等其它数据类型，只是将这个过程封装了的结果，本质上他们并没有什么太大的区别。





7、ajax的优点

   Ajax的给我们带来的好处大家基本上都深有体会，在这里我只简单的讲几点：

   1、最大的一点是页面无刷新，在页面内与服务器通信，给用户的体验非常好。

　 2、使用异步方式与服务器通信，不需要打断用户的操作，具有更加迅速的响应能力。

　 3、可以把以前一些服务器负担的工作转嫁到客户端，利用客户端闲置的能力来处理，减轻服务器和带宽的负担，节约空间和宽带租用成本。并且减轻服务器的负担，ajax的原则是“按需取数据”，可以最大程度的减少冗余请求，和响应对服务器造成的负担。

  4、基于标准化的并被广泛支持的技术，不需要下载插件或者小程序。

8、ajax的缺点

  下面我着重讲一讲ajax的缺陷，因为平时我们大多注意的都是ajax给我们所带来的好处诸如用户体验的提升。而对ajax所带来的缺陷有所忽视。

  下面所阐述的ajax的缺陷都是它先天所产生的。

   1、ajax干掉了back按钮，即对浏览器后退机制的破坏。后退按钮是一个标准的web站点的重要功能，但是它没法和js进行很好的合作。这是ajax所带来的一个比较严重的问题，因为用户往往是希望能够通过后退来取消前一次操作的。那么对于这个问题有没有办法？答案是肯定的，用过Gmail的知道，Gmail下面采用的ajax技术解决了这个问题，在Gmail下面是可以后退的，但是，它也并不能改变ajax的机制，它只是采用的一个比较笨但是有效的办法，即用户单击后退按钮访问历史记录时，通过创建或使用一个隐藏的IFRAME来重现页面上的变更。（例如，当用户在Google Maps中单击后退时，它在一个隐藏的IFRAME中进行搜索，然后将搜索结果反映到Ajax元素上，以便将应用程序状态恢复到当时的状态。）

但是，虽然说这个问题是可以解决的，但是它所带来的开发成本是非常高的，和ajax框架所要求的快速开发是相背离的。这是ajax所带来的一个非常严重的问题。

2、安全问题

技术同时也对IT企业带来了新的安全威胁，ajax技术就如同对企业数据建立了一个直接通道。这使得开发者在不经意间会暴露比以前更多的数据和服务器逻辑。ajax的逻辑可以对客户端的安全扫描技术隐藏起来，允许黑客从远端服务器上建立新的攻击。还有ajax也难以避免一些已知的安全弱点，诸如跨站点脚步攻击、SQL注入攻击和基于credentials的安全漏洞等。

  3、对搜索引擎的支持比较弱。

  4、破坏了程序的异常机制。至少从目前看来，像ajax.dll，ajaxpro.dll这些ajax框架是会破坏程序的异常机制的。关于这个问题，我曾经在开发过程中遇到过，但是查了一下网上几乎没有相关的介绍。后来我自己做了一次试验，分别采用ajax和传统的form提交的模式来删除一条数据……给我们的调试带来了很大的困难。

5、另外，像其他方面的一些问题，比如说违背了url和资源定位的初衷。例如，我给你一个url地址，如果采用了ajax技术，也许你在该url地址下面看到的和我在这个url地址下看到的内容是不同的。这个和资源定位的初衷是相背离的。

6、一些手持设备（如手机、PDA等）现在还不能很好的支持ajax，比如说我们在手机的浏览器上打开采用ajax技术的网站时，它目前是不支持的，当然，这个问题和我们没太多关系。





9、ajax的几种框架



目前我们采用的比较多的ajax框架主要有ajax.dll,ajaxpro.dll,magicajax.dll 以及微软的atlas框架。Ajax.dll和Ajaxpro.dll这两个框架差别不大，而magicajax.dll只是封装得更厉害一些，比如说它可以直接返回DataSet数据集，前面我们已经说过，ajax返回的都是字符串，magicajax只是对它进行了封装而已。但是它的这个特点可以给我们带来很大的方便，比如说我们的页面有一个列表，而列表的数据是不断变化的，那么我们可以采用magicajax来处理，操作很简单，添加magicajax之后，将要更新的列表控件放在magicajax的控件之内，然后在pageload里面定义更新间隔的时间就ok了，atlas的原理和magicajax差不多。但是，需要注意的一个问题是，这几种框架都只支持IE，没有进行浏览器兼容方面的处理，用反编译工具察看他们的代码就可以知道。

除了这几种框架之外，我们平时用到的比较多的方式是自己创建xmlHttpRequest对象，这种方式和前面的几种框架相比更具有灵活性。另外，在这里还提一下aspnet2.0自带的异步回调接口，它和ajax一样也可以实现局部的无刷新，但它的实现实际上也是基于xmlhttprequest对象的，另外也是只支持IE，当然这是微软的一个竞争策略。



10、ajax示例

验证用户名是否注册。

采用两种方式

1 ajax.dll

2 自己写xmlhttprequest对象



10.ajax中常见到的一些错误

1 配置的问题



在pageload里面配置该页面的时候



11

在后台调用的方法里调用了前台的部分…