AJAX的工作原理【轉】

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 Ajax工作原理 

　　在寫這篇文章之前，曾經寫過一篇關於AJAX技術的隨筆，不過涉及到的方面很窄，對AJAX技術的背景、原理、優缺點等各個方面都很少涉及null。這次寫這篇文章的背景是因為公司需要對內部程式員做一個培訓。專案經理找到了我，並且徵詢我培訓的主題，考慮到之前Javascript、CSS等WEB開發技術都已經講解過了，所以決定針對AJAX這一塊做一個比較系統的培訓，所以這篇文章實際上是一個培訓的材料。

      在這篇文章中，我將從10個方面來對AJAX技術進行系統的講解。

 

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尷尬，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，它便開始支援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者Netscape的消失反而使它變得麻痹和遲鈍，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者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架構atlas，並且在.NET2.0也提供了一個用來實現非同步回調的介面，即ICallBack介面。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使用者的體驗。但是，如果我們結合將來電腦和互連網的發展趨勢，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，一直是案頭軟體佔據著絕對主導的地位，但是互連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，資料和電腦軟體將會從案頭轉移到互連網。也就是說，將來的電腦有可能拋棄笨重的硬碟，而直接從互連網來擷取資料和服務，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，也許在將來的電腦案頭上，沒有任何多餘的軟體和程式，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連網的串連不穩定，誰也不願意看著自己的電腦從伺服器一點一滴的下載資料，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，它只是在伺服器和用戶端之間充當了一個緩衝器，讓使用者誤以為服務沒有中斷。精確的說，ajax並不能提高從伺服器端下載資料的速度，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，它實際上也對案頭軟體產生了巨大的衝擊。這一點我用一個例子來說明，我們可以比較一下Outlook Express和Gmail，前者是典型的案頭軟體，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，而且它不需要安裝用戶端程式。這就是為什麼微軟對ajax所帶來的衝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者的主要原因之一。當然，這種變化也並不會將案頭軟體全部淘汰，現有的瀏覽器還沒有一個能像PhotoShop等傳統型程式那樣處理複雜的映像。但是我們也不能忽視它帶來的影響和衝擊。

 

3、關於ajax的名字

 

    ajax 的全稱是Asynchronous JavaScript and XML，其中，Asynchronous 是非同步意思，它有別於傳統web開發中採用的同步的方式。

 

4、關於同步和非同步

 

非同步傳輸是面向字元的傳輸，它的單位是字元；而同步傳輸是面向位元的傳輸，它的單位是楨，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，非同步傳輸是將位元分成小組來進行傳送。一般每個小組是一個8位字元，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電腦鍵盤和主機的通訊，按下一個鍵的同時向主機發送一個8位元位的ASCII代碼，鍵盤可以在任何時刻發送代碼，這取決於使用者的輸入速度，內部的硬體必須能夠在任何時刻接收一個鍵入的字元。這是一個典型的非同步傳輸過程。非同步傳輸存在一個潛在的問題，即接收方並不知道資料會在什麼時候到達。在它檢測到資料並做出響應之前，第一個位元已經過去了。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，每次非同步傳輸的資訊都以一個起始位開頭，它通知接收方資料已經到達了，這就給了接收方響應、接收和快取資料位元的時間；在傳輸結束時，一個停止位表示該次傳輸資訊的終止。按照慣例，空閑（沒有傳送資料）的線路實際攜帶著一個代表二進位1的訊號。步傳輸的開始位使訊號變成0，其他的位元位使訊號隨傳輸的資料資訊而變化。最後，停止位使訊號重新變回1，該訊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位元位的擴充ASCII編碼，將發送“00110001”，同時需要在8位元位的前面加一個起始位，後面一個停止位。

同步傳輸的位元分組要大得多。它不是獨立地發送每個字元，每個字元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資料幀，或簡稱為幀。

　　資料幀的第一部分包含一組同步字元，它是一個獨特的位元組合，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採樣速度和位元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。與同步字元一樣，它也是一個獨特的位元串，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資料了。

　　同步傳輸通常要比非同步傳輸快速得多。接收方不必對每個字元進行開始和停止的操作。一旦檢測到幀同步字元，它就在接下來的資料到達時接收它們。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位元組（即4000位元）的資料，其中可能只包含100位元的開銷。這時，增加的位元位使傳輸的位元總數增加2.5%，這與非同步傳輸中25 %的增值要小得多。隨著資料幀中實際資料位元位的增加，開銷位元所佔的百分比將相應地減少。但是，資料位元位越長，快取資料所需要的緩衝區也越大，這就限制了一個幀的大小。另外，幀越大，它佔據傳輸媒體的連續時間也越長。在極端的情況下，這將導致其他使用者等得太久。

     瞭解了同步和非同步概念之後，大家應該對ajax為什麼可以提升使用者體驗應該比較清晰了，它是利用非同步請求方式的。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個小時後恢複正常。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個小時後恢複正常流量，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模型來互動和動態顯示。

   3.使用XMLHttpRequest來和伺服器進行非同步通訊。

   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標準並且已經得到了廣泛使用的，XMLHttpRequest雖然目前還沒有被W3C所採納，但是它已經是一個事實的標準，因為目前幾乎所有的主流瀏覽器都支援它。

 

6、ajax原理和XmlHttpRequest對象

 

　　Ajax的原理簡單來說通過XmlHttpRequest對象來向伺服器發非同步請求，從伺服器獲得資料，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伺服器獲得請求資料。要清楚這個過程和原理，我們必須對XMLHttpRequest有所瞭解。

　XMLHttpRequest是ajax的核心機制，它是在IE5中首先引入的，是一種支援非同步請求的技術。簡單的說，也就是javascript可以及時向伺服器提出請求和處理響應，而不阻塞使用者。達到無重新整理的效果。

  　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常式。

  　　responseText     從伺服器處理序返回資料的字串形式。

  　　responseXML    從伺服器處理序返回的DOM相容的文檔資料對象。

  　　status           從伺服器返回的數字代碼，比如常見的404（未找到）和200（已就緒）

  　　status Text       伴隨狀態代碼的字串資訊

  　　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 (發送資料) send方法已調用，但是當前的狀態及http頭未知

　　　　3 (資料傳送中) 已接收部分資料，因為響應及http頭不全，這時通過responseBody和responseText擷取部分資料會出現錯誤，

　　　　4 (完成) 資料接收完畢,此時可以通過通過responseXml和responseText擷取完整的回應資料

 

　　但是，由於各瀏覽器之間存在差異，所以建立一個XMLHttpRequest對象可能需要不同的方法。這個差異主要體現在IE和其它瀏覽器之間。下面是一個比較標準的建立XMLHttpRequest對象的方法。

  

 

function CreateXmlHttp() {    //非IE瀏覽器建立XmlHttpRequest對象    if (window.XmlHttpRequest) {        xmlhttp = new XmlHttpRequest();    }    //IE瀏覽器建立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("建立xmlhttp對象異常！");        return false;    }    xmlhttp.open("POST", url, false);    xmlhttp.onreadystatechange = function () {        if (xmlhttp.readyState == 4) {            document.getElementById("user1").innerHTML = "資料正在載入...";            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），即資料已經發送完畢。然後根據伺服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、向伺服器提交資料的類型，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為非同步。預設為true。如果是非同步通訊方式(true)，客戶機就不等待伺服器的響應；如果是同步方式(false)，客戶機就要等到伺服器返回訊息後才去執行其他動作。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是完全用來向伺服器發出一個請求的，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。並且它完全是一種用戶端的技術。而XMLHttpRequest正是處理了伺服器端和用戶端通訊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瞭解了。我們可以把伺服器端看成一個資料介面，它返回的是一個純文字流，當然，這個文字資料流可以是XML格式，可以是Html，可以是Javascript代碼，也可以只是一個字串。這時候，XMLHttpRequest向伺服器端請求這個頁面，伺服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，用戶端在非同步擷取這個結果後，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控制項，比如magicajax等，可以返回DataSet等其它資料類型，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重新整理，在頁面內與伺服器通訊，給使用者的體驗非常好。

　 2、使用非同步方式與伺服器通訊，不需要打斷使用者的操作，具有更加迅速的響應能力。

　 3、可以把以前一些伺服器負擔的工作轉嫁到用戶端，利用用戶端閑置的能力來處理，減輕伺服器和頻寬的負擔，節約空間和寬頻租用成本。並且減輕伺服器的負擔，ajax的原則是“按需取資料”，可以最大程度的減少冗餘請求，和響應對伺服器造成的負擔。

    4、基於標準化的並被廣泛支援的技術，不需要下載外掛程式或者小程式。

 

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使用者體驗的提升。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幹掉了back按鈕，即對瀏覽器後退機制的破壞。後退按鈕是一個標準的web網站的重要功能，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，因為使用者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下面採用的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，它只是採用的一個比較笨但是有效辦法，即使用者單擊後退按鈕訪問記錄時，通過建立或使用一個隱藏的IFRAME來重現頁面上的變更。（例如，當使用者在Google Maps中單擊後退時，它在一個隱藏的IFRAME中進行搜尋，然後將搜尋結果反映到Ajax元素上，以便將應用程式狀態恢複到當時的狀態。）

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架構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技術就如同對企業資料建立了一個直接通道。這使得開發人員在不經意間會暴露比以前更多的資料和伺服器邏輯。ajax的邏輯可以對用戶端的安全掃描技術隱藏起來，允許駭客從遠端伺服器上建立新的攻擊。還有ajax也難以避免一些已知的安全弱點，諸如跨網站腳步攻擊、SQL注入攻擊和基於credentials的安全性漏洞等。

     3、對搜尋引擎的支援比較弱。

     4、破壞了程式的異常機制。至少從目前看來，像ajax.dll，ajaxpro.dll這些ajax架構是會破壞程式的異常機制的。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實驗，分別採用ajax和傳統的form提交的模式來刪除一條資料……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，如果採用了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、一些手持功能（如手機、PDA等）現在還不能很好的支援ajax，比如說我們在手機的瀏覽器上開啟採用ajax技術的網站時，它目前是不支援的，當然，這個問題和我們沒太多關係。

 

 

9、ajax的幾種架構

 

　　目前我們採用的比較多的ajax架構主要有ajax.dll,ajaxpro.dll,magicajax.dll 以及微軟的atlas架構。Ajax.dll和Ajaxpro.dll這兩個架構差別不大，而magicajax.dll只是封裝得更厲害一些，比如說它可以直接返回DataSet資料集，前面我們已經說過，ajax返回的都是字串，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，而列表的資料是不斷變化的，那麼我們可以採用magicajax來處理，操作很簡單，添加magicajax之後，將要更新的清單控制項放在magicajax的控制項之內，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，這幾種架構都只支援IE，沒有進行瀏覽器安全色方面的處理，用反編譯工具察看他們的代碼就可以知道。

 除了這幾種架構之外，我們平時用到的比較多的方式是自己建立xmlHttpRequest對象，這種方式和前面的幾種架構相比更具有靈活性。另外，在這裡還提一下aspnet2.0內建的非同步回調介面，它和ajax一樣也可以實現局部的無重新整理，但它的實現實際上也是基於xmlhttprequest對象的，另外也是只支援IE，當然這是微軟的一個競爭策略。

 

10、ajax樣本

 

驗證使用者名稱是否註冊。

採用兩種方式

　　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…

 

原文地址：http://www.cnblogs.com/mingmingruyuedlut/archive/2011/10/18/2216553.html