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分析AJAX 原理

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 2011/8/20 14:28:04 阅读次数:3701

【导读】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。

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。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:桌面应用程序和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: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p、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>

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

// Get the value of the "phone" field and stuff it in a variable called phone
var phone = document.getElementById("phone").value;
// Set some values on a form using an array called response
document.getElementById("order").value = response[0];
document.getElementById("address").value = response[1];

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。这段代码的核心分为三步:
1.建立一个变量xmlHttp来引用即将创建的XMLHttpRequest对象。
2.尝试在Microsoft浏览器中创建该对象:
o尝试使用Msxml2.XMLHTTP对象创建它。
o如果失败,再尝试Microsoft.XMLHTTP对象。
3.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:
1.从Web表单中获取需要的数据。
2.建立要连接的URL。
3.打开到服务器的连接。
4.设置服务器在完成后要运行的函数。
5.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
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!


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