AJAX原理

1.什么是AJAX?

AJAX全称为“Asynchronous JavaScript and XML”（异步JavaScript和XML），是一种创建交互式网页应用的网页开发技术。它使用：
使用XHTML+CSS来标准化呈现；
使用XML和XSLT进行数据交换及相关操作；
使用XMLHttpRequest对象与Web服务器进行异步数据通信； 
使用Javascript操作Document Object Model进行动态显示及交互； 
使用JavaScript绑定和处理所有数据。

2.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。

3.与传统的web应用比较

     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。传统的Web应用交互由用户触发一个HTTP请求到服务器,服务器对其进行处理后再返回一个新的HTHL页到客户端, 每当服务器处理客户端提交的请求时,客户都只能空闲等待,并且哪怕只是一次很小的交互、只需从服务器端得到很简单的一个数据,都要返回一个完整的HTML页,而用户每次都要浪费时间和带宽去重新读取整个页面。这个做法浪费了许多带宽，由于每次应用的交互都需要向服务器发送请求，应用的响应时间就依赖于服务器的响应时间。这导致了用户界面的响应比本地应用慢得多。

与此不同，AJAX应用可以仅向服务器发送并取回必需的数据，它使用SOAP或其它一些基于XML的Web Service接口，并在客户端采用JavaScript处理来自服务器的响应。因为在服务器和浏览器之间交换的数据大量减少，结果我们就能看到响应更快的应用。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。

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的工作原理
Ajax的工作原理相当于在用户和服务器之间加了—个中间层(AJAX引擎),使用户操作与服务器响应异步化。并不是所有的用户请求都提交给服务器,像—些数据验证和数据处理等都交给Ajax引擎自己来做, 只有确定需要从服务器读取新数据时再由Ajax引擎代为向服务器提交请求。

Ajax其核心有JavaScript、XMLHTTPRequest、DOM对象组成，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。让我们来了解这几个对象。
(1)XMLHTTPRequest对象
Ajax的一个最大的特点是无需刷新页面便可向服务器传输或读写数据(又称无刷新更新页面),这一特点主要得益于XMLHTTP组件XMLHTTPRequest对象。
XMLHttpRequest 对象方法描述 

方    法描    述abort()停止当前请求 getAllResponseHeaders()把HTTP请求的所有响应首部作为键/值对返回getResponseHeader("header")返回指定首部的串值open("method","URL",[asyncFlag],["userName"],["password"]) 建立对服务器的调用。method参数可以是GET、POST或PUT。url参数可以是相对URL或绝对URL。这个方法还包括3个可选的参数，是否异步，用户名，密码send(content)向服务器发送请求setRequestHeader("header", "value")把指定首部设置为所提供的值。在设置任何首部之前必须先调用open()。设置header并和请求一起发送 ('post'方法一定要 )

XMLHttpRequest 对象属性描述

  属  性描    述onreadystatechange状态改变的事件触发器，每个状态改变时都会触发这个事件处理器，通常会调用一个JavaScript函数readyState请求的状态。有5个可取值：0 = 未初始化，1 = 正在加载，2 = 已加载，3 = 交互中，4 = 完成responseText服务器的响应，返回数据的文本。responseXML服务器的响应，返回数据的兼容DOM的XML文档对象 ，这个对象可以解析为一个DOM对象。responseBody 服务器返回的主题（非文本格式）responseStream服务器返回的数据流status服务器的HTTP状态码（如：404 = "文件末找到" 、200 ="成功" ，等等）statusText服务器返回的状态文本信息 ，HTTP状态码的相应文本（OK或Not Found（未找到）等等）

(2)JavaScript
JavaScript是一在浏览器中大量使用的编程语言。
(3)DOM(Document Object Model)
DOM是给HTML和XML文件使用的一组API。它提供了文件的结构表述，让你可以改变其中的內容及可见物。其本质是建立网页与Script或程序语言沟通的桥梁。所有WEB开发人员可操作及建立文件的属性、方法及事件都以对象来展现（例如，document就代表“文件本身“这个对像，table对象则代表HTML的表格对象等等）。这些对象可以由当今大多数的浏览器以Script来取用。一个用HTML或XHTML构建的网页也可以看作是一组结构化的数据，这些数据被封在DOM（Document Object Model）中，DOM提供了网页中各个对象的读写的支持。
(4)XML
可扩展的标记语言（Extensible Markup Language）具有一种开放的、可扩展的、可自描述的语言结构，它已经成为网上数据和文档传输的标准,用于其他应用程序交换数据 。
(5)综合
Ajax引擎，实际上是一个比较复杂的JavaScript应用程序，用来处理用户请求，读写服务器和更改DOM内容。JavaScript的Ajax引擎读取信息，并且互动地重写DOM，这使网页能无缝化重构，也就是在页面已经下载完毕后改变页面内容，这是我们一直在通过JavaScript和DOM在广泛使用的方法，但要使网页真正动态起来，不仅要内部的互动，还需要从外部获取数据，在以前，我们是让用户来输入数据并通过DOM来改变网页内容的，但现在，XMLHTTPRequest，可以让我们在不重载页面的情况下读写服务器上的数据，使用户的输入达到最少。

Ajax使WEB中的界面与应用分离（也可以说是数据与呈现分离），而在以前两者是没有清晰的界限的，数据与呈现分离的分离，有利于分工合作、减少非技术人员对页面的修改造成的WEB应用程序错误、提高效率、也更加适用于现在的发布系统。也可以把以前的一些服务器负担的工作转嫁到客户端，利于客户端闲置的处理能力来处理。

6.AJAX的优缺点
(1).AJAX的优点
<1>.无刷新更新数据。
AJAX最大优点就是能在不刷新整个页面的前提下与服务器通信维护数据。这使得Web应用程序更为迅捷地响应用户交互，并避免了在网络上发送那些没有改变的信息，减少用户等待时间，带来非常好的用户体验。
<2>.异步与服务器通信。
AJAX使用异步方式与服务器通信，不需要打断用户的操作，具有更加迅速的响应能力。优化了Browser和Server之间的沟通，减少不必要的数据传输、时间及降低网络上数据流量。
<3>.前端和后端负载平衡。
AJAX可以把以前一些服务器负担的工作转嫁到客户端，利用客户端闲置的能力来处理，减轻服务器和带宽的负担，节约空间和宽带租用成本。并且减轻服务器的负担，AJAX的原则是“按需取数据”，可以最大程度的减少冗余请求和响应对服务器造成的负担，提升站点性能。
<4>.基于标准被广泛支持。
AJAX基于标准化的并被广泛支持的技术，不需要下载浏览器插件或者小程序，但需要客户允许JavaScript在浏览器上执行。随着Ajax的成熟，一些简化Ajax使用方法的程序库也相继问世。同样，也出现了另一种辅助程序设计的技术，为那些不支持JavaScript的用户提供替代功能。
<5>.界面与应用分离。
Ajax使WEB中的界面与应用分离（也可以说是数据与呈现分离），有利于分工合作、减少非技术人员对页面的修改造成的WEB应用程序错误、提高效率、也更加适用于现在的发布系统。

(2).AJAX的缺点
<1>.AJAX干掉了Back和History功能，即对浏览器机制的破坏。
在动态更新页面的情况下，用户无法回到前一个页面状态，因为浏览器仅能记忆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；用户通常会希望单击后退按钮能够取消他们的前一次操作，但是在Ajax应用程序中，这将无法实现。
后退按钮是一个标准的web站点的重要功能，但是它没法和js进行很好的合作。这是Ajax所带来的一个比较严重的问题，因为用户往往是希望能够通过后退来取消前一次操作的。那么对于这个问题有没有办法？答案是肯定的，用过Gmail的知道，Gmail下面采用的Ajax技术解决了这个问题，在Gmail下面是可以后退的，但是，它也并不能改变Ajax的机制，它只是采用的一个比较笨但是有效的办法，即用户单击后退按钮访问历史记录时，通过创建或使用一个隐藏的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。）
但是，虽然说这个问题是可以解决的，但是它所带来的开发成本是非常高的，并与Ajax框架所要求的快速开发是相背离的。这是Ajax所带来的一个非常严重的问题。
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。）这些解决方案也同时解决了许多关于不支持后退按钮的争论。
<2>.AJAX的安全问题。
AJAX技术给用户带来很好的用户体验的同时也对IT企业带来了新的安全威胁，Ajax技术就如同对企业数据建立了一个直接通道。这使得开发者在不经意间会暴露比以前更多的数据和服务器逻辑。Ajax的逻辑可以对客户端的安全扫描技术隐藏起来，允许黑客从远端服务器上建立新的攻击。还有Ajax也难以避免一些已知的安全弱点，诸如跨站点脚步攻击、SQL注入攻击和基于Credentials的安全漏洞等等。
<3>.对搜索引擎支持较弱。
对搜索引擎的支持比较弱。如果使用不当，AJAX会增大网络数据的流量，从而降低整个系统的性能。
<4>.破坏程序的异常处理机制。
至少从目前看来，像Ajax.dll，Ajaxpro.dll这些Ajax框架是会破坏程序的异常机制的。关于这个问题，曾在开发过程中遇到过，但是查了一下网上几乎没有相关的介绍。后来做了一次试验，分别采用Ajax和传统的form提交的模式来删除一条数据……给我们的调试带来了很大的困难。
<5>.违背URL和资源定位的初衷。
例如，我给你一个URL地址，如果采用了Ajax技术，也许你在该URL地址下面看到的和我在这个URL地址下看到的内容是不同的。这个和资源定位的初衷是相背离的。
<6>.AJAX不能很好支持移动设备。
一些手持设备（如手机、PDA等）现在还不能很好的支持Ajax，比如说我们在手机的浏览器上打开采用Ajax技术的网站时，它目前是不支持的。
<7>.客户端过肥，太多客户端代码造成开发上的成本。
编写复杂、容易出错 ；冗余代码比较多（层层包含js文件是AJAX的通病，再加上以往的很多服务端代码现在放到了客户端）；破坏了Web的原有标准。

5.AJAX注意点及适用和不适用场景
(1).注意点
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，这是用户不希望看到的，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。
(2).Ajax适用场景
<1>.表单驱动的交互
<2>.深层次的树的导航
<3>.快速的用户与用户间的交流响应
<4>.类似投票、yes/no等无关痛痒的场景
<5>.对数据进行过滤和操纵相关数据的场景
<6>.普通的文本输入提示和自动完成的场景
(3).Ajax不适用场景
<1>.部分简单的表单
<2>.搜索
<3>.基本的导航
<4>.替换大量的文本
<5>.对呈现的操纵

参考博客：

http://www.cnblogs.com/SanMaoSpace/archive/2013/06/15/3137180.html

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