AJAX 原理

【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 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> 

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！