Ajax工作原理深入理解

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。