AJAX 简介及入门实例

对于一个像我一样刚刚接触Web开发且无多少实际项目经验的新手而言，AJAX技术显得复杂而又深奥。经过两天的baidu、google，我对AJAX的基本原理有了一个大致的认识，在此总结一下。

1. 什么是AJAX?
AJAX全称是异步的JavaScript和XML，是Asynchronous JavaScript and XML的缩写。AJAX技术用于创建交互式网页应用的网站开发，至于何为异步，后文会有解释。

1.1 桌面应用程序和Web应用程序
在详细讨论AJAX技术之前，需要先知道AJAX技术究竟是用来做什么工作的。目前，编写应用程序总共有两种基本类型：

桌面应用程序 (Desktop Application)
Web应用程序 (Web Application)
桌面应用程序可以从互联网或者以CD方式获得，需要运行在桌面计算机上，例如我们常见的一些PC软件。Web应用程序与之不同，Web应用程序师运行在某处的Web服务器上的，因此需要通过Web浏览器去访问这样的应用程序。

不过，比这些应用程序的代码运行在何处更为重要的是，应用程序如何运转以及如何与其进行交互。桌面应用程序一般较快，并且拥有漂亮的用户界面和非凡的动态性，可以单击、选择、打开菜单和子菜单、到处巡游，基本不需要等待；另一方面，Web应用程序（比如Amazon.com 和eBay）提供了桌面程序不能实现的服务。然而，伴随着Web的强大而出现的是等待，等待服务器的响应，等待屏幕刷新，等待请求返回和生成新的界面。

AJAX的出现，就是为了缓解Web应用中与桌面应用相比中的等待这一问题。

1.2 AJAX - 老技术,新面孔
AJAX技术其实不是什么新技术，而是其他几种已存在技术的整合。

AJAX应用程序使用到以下基本技术：

使用HTML和CSS来建立Web表单并表示网页信息;
使用JavaScript来操作DOM(Document Object Model)来进行动态显示及交互;
使用XMLHttpRequest对象与Web服务器进行异步数据交换;
使用XML进行数据交换及相关操作；
使用JavaScript将所有东西绑定在一起。
我们来进一步分析这些技术的职责。目前我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
代码如下:
<script language="javascript" type="text/javascript">
<!--
var xmlHttp = new XMLHttpRequest();
// -->
</script>

以后将进一步学习这个对象，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提交按钮。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，如设置字段值或者迅速替换图像。
解析 HTML 和 XML：使用 JavaScript 代码操纵 DOM，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
代码如下:
// 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。

2. AJAX的优缺点是什么？
2.1 AJAX的优点
使用AJAX最大的优点，就是能在不更新整个页面的前提下维护数据。这使得Web应用程序能更为迅捷得对用户请求进行反馈，提高了用户体验的同时，避免了在网络上发送那些没有改变过的信息。

传统的Web应用允许用户端填写表单（form），当送出表单时就向Web服务器发送一个请求。服务器接收并处理传来的表单，然后送回一个新的网页，但这种做法浪费了很多带宽，因为：在前后两个处理后反馈的页面汇总，大部分的HTML代码往往是相同的。由于每次应用的沟通都需要向服务器发送请求，应用的回应时间久依赖于服务器的响应时间，这导致了用户界面的回应比本机应用慢很多。

与此不同的是，AJAX应用可以仅向服务器发送并取回必要的数据，它使用SOAP或其它一些基于XML的页面服务接口（界面），并在客户端采用JavaScript处理来自服务器的回应。因为在服务器和浏览器之间交换的数据大量减少（大约只有原来的5%），结果我们就能看到回应（服务器回应）更快的应用（结果）。同时很多的处理工作可以在发出请求的客户端机器上完成，所以Web服务器的处理时间也减少了。

2.2 AJAX的缺点
对应于AJAX最主要的批评是：它可能破坏浏览器后退按钮的正常行为。在动态更新页面的情况下，用户无法回到前一个页面的状态，这是因为浏览器仅能记下历史记录中的静态页面。一个被完整读入的页面与一个已经被动态修改过的页面之间的差别非常微妙：用户通常都希望单击后退按钮，就能够取消他们的前一次操作，但是在AJAX页面中，可能无法这样做。不过开发者已想出了种种办法来解决这个问题，当中大多数都是在用户单击后退按钮访问历史记录时，通过建立或使用一个隐藏的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。）

另一个相关的观点认为，使用动态页面更新使得用户难于将某个特定的状态保存到收藏夹中。该问题的解决方案也已出现，大部分都使用URL片断标识符（通常被称为锚点，即URL中#后面的部分）来保持跟踪，允许用户回到指定的某个应用程序状态。（许多浏览器允许JavaScript动态更新锚点，这使得Ajax应用程序能够在更新显示内容的同时更新锚点。）这种解决方案也同时解决了许多关于不支持后退按钮的争论。

进行AJAX开发时，网络延迟——即用户发出请求到服务器发出响应之间的间隔——需要慎重考虑。不给予用户明确的回应、没有恰当的预读数据，或者对XMLHttpRequest的不恰当处理，都会使用户感到延迟，这是用户不想看到的，也是他们无法理解的。通常的解决方案是，使用一个可视化的组件来告诉用户系统正在进行后台操作并且正在读取数据和内容。

3. AJAX应用的通用流程
3.1 创建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。但令人遗憾的是，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。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
代码如下:
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，现在只要牢牢记住其中的两行代码：

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

综合起来跨浏览器的通用方法

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
代码如下:
/* 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。

3.2 AJAX技术的客户端请求/服务器响应机制
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
代码如下:
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
代码如下:
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。


3.3 [题外]如何连接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
代码如下:
<form>
<p>City: <input type="text" name="city" id="city" size="25"
onChange="callServer();" />
<p>State: <input type="text" name="state" id="state" size="25"
onChange="callServer();" />
<p>Zip Code: <input type="text" name="zipCode" id="city" size="5" />
</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！

4. 开发AJAX应用面临的问题是什么?如何解决的?
对程序员而言，开发Ajax应用最头痛的问题莫过于以下几点：

Ajax在本质上是一个浏览器端的技术，首先面临无可避免的第一个问题即是浏览器的兼容性问题。各家浏览器对于JavaScript／DOM／CSS的支持总有部分不太相同或是有Bug，甚至同一浏览器的各个版本间对于JavaScript／DOM／CSS的支持也有可能部分不一样。这导致程序员在写Ajax应用时花大部分的时间在调试浏览器的兼容性而非在应用程序本身。
Ajax技术之主要目的在于局部交换客户端及服务器之间的数据。如同传统之主从架构，无可避免的会有部分的业务逻辑会实现在客户端，或部分在客户端部分在服务器。由于业务逻辑可能分散在客户端及服务器，且以不同之程序语言实现，这导致Ajax应用程序极难维护。如有用户接口或业务逻辑之更动需求，再加上前一个JavaScript/DOM/CSS之兼容性问题，Ajax应用往往变成程序员的梦魇。针对业务逻辑分散的问题，Ajax开发框架大致可分为两类：
将业务逻辑及表现层放在浏览器，数据层放在服务器：因为所有的程序以JavaScript执行在客户端，只有需要数据时才向服务器要求服务，此法又称为胖客户端（fat client）架构。服务器在此架构下通常仅用于提供及储存数据。此法的好处在于程序员可以充分利用JavaScript搭配业务逻辑来做出特殊的用户接口，以符合终端用户的要求。但是问题也不少，主因在第一，JavaScript语言本身之能力可能不足以处理复杂的业务逻辑。第二，JavaScript的执行效能一向不好。第三，JavaScript访问服务器数据，仍需适当的服务器端程序之配合。第四，浏览器兼容性的问题又出现。有些Ajax开发框架如DWR企图以自动生成JavaScript之方式来避免兼容的问题，并开立通道使得JavaScript可以直接调用服务器端的Java程序来简化数据的访问。但是前述第一及第二两个问题仍然存在，程序员必须费相当的力气才能达到应用程序之规格要求，或可能根本无法达到要求。
将表现层、业务逻辑、及数据层放在服务器，浏览器仅有用户接口引擎（User Interface engine）；此法又称为瘦客户端（thin client）架构，或中心服务器（server-centric）架构。浏览器的用户接口引擎仅用于反映服务器的表现层以及传达用户的输入回到服务器的表现层。由浏览器所触发之事件亦送回服务器处理，根据业务逻辑来更新表现层，然后反映回浏览器。因为所有应用程序完全在服务器执行，数据及表现层皆可直接访问，程序员只需使用服务器端相对较成熟之程序语言（如Java语言）即可，不需再学习JavaScript/DOM/CSS，在开发应用程序时相对容易。缺点在于用户接口引擎以及表现层通常以标准组件的形式存在，如需要特殊组件（用户接口）时，往往须待原框架之开发者提供，缓不济急。如开源码Ajax开发框架ZK目前支持XUL及XHTML组件，尚无XAML之支持。
Ajax是以异步的方式向服务器提交需求。对服务器而言，其与传统的提交窗体需求并无不同，而且由于是以异步之方式提交，如果同时有多个Ajax需求及窗体提交需求，将无法保证哪一个需求先获得服务器的响应。这会造成应用程序典型的多进程（process）或多线程（thread）的竞争（racing）问题。程序员因此必须自行处理或在JavaScript里面动手脚以避免这类竞争问题的发生（如Ajax需求未响应之前，先disable送出按钮），这又不必要的增加了程序员的负担。目前已知有自动处理此问题之开发框架似乎只有ZK。