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武汉理工大学硕士学位论文 摘要 随着网络通信与计算机技术的飞速发展，w e b 应用的种类也逐渐多样化。 传统的w e b 技术由于互动性和实时性的缺陷，已经无法满足现实的需要。然而， 由于x m l h n p r e q u e s t 技术在g o o g l e ，m i c r o s o f t 等行业公司的推动下发展成熟， 以突出互动性，实时性用户体验的a j a x 框架在2 0 0 5 年开始在i n t e m e t 上崭露 头角。a j a x 被冠以w 曲2 o 的高度，被业界公认为下代w | e b 服务的技术标准。 作为一种异步的交互方式，a j a x 采用客户端脚本与w e b 服务器交换数据，相当 于在用户和客户端之间增加一个中间层，使用户与服务器的交互异步化。a j a x 的应用与研究已经成为一大热点，并涌现出许多a j a x 框架，极大推动了a j a x 在w e b 中的应用。 本文以一个l m s 系统一“思科中国渠道大学 为背景，首先分析了a j a x 技术的必要性，讨论网络延迟和异步问题对a j a x 的需要。在深入分析a j a x 各 个技术细节的基础上，分析了a j a x 应用的场景，指出a j a x 适合与不适合的应 用场景，指导开发人员合理使用a j a x 技术。 然后本文研究了a j a x 引擎在w r e b 应用中的作用以及一般的a j a x 引擎设计 方案，指出了一般a j a x 引擎设计的缺点。在这个基础上从细粒度的角度出发， 提出了以控制器为中心的a j a x 引擎设计方案，达到a j a x 应用易于维护，节约 系统资源的目的，并分析了各个功能模块的功能。 最后以思科中国渠道大学这个l m s 系统为例，在服务器端，以轻量级的架 构方案为指导，给出了服务器端的数据持久层，视图层，业务逻辑层和a j a x 与 w 曲w b r k 框架的整合的实现方案；在客户端，以控制器为中心a j a x 引擎设计方 案为指导，给出了显示视图模块，用户操作事件处理模块，w e b 远程通信模块， 数据解析模块和中心控制器模块的实现方案。再利用a j a x 的客户端加密能力， 给出了联合使用基于a j a x 的客户端与服务器端加密敏感数据，保护l m s 系统的 方案，并做测试工作：利用a j a x 程序级别的缓存原理，从提高访问速度和性能 的角度出发，给出一种客户端与服务器端联合控制版本号的方案，缓存服务器 资源。在节约网络流量的前提下提高网络信息的实时性，并做测试工作。这种 武汉理工大学硕士学位论文 利用a j a x 的l m s 系统的安全优化方案和性能优化方案，对现代基于n j a x l 拘w e b 应用和企业级应用具有很好的指导意义。 关键词：x m l h t t p r e q u e s t ；w e b 2 0 ；异步；a j a x 引擎 l i 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h es w i r l d e v e l o p m e n t o fn e t w o r kc o m m u n i c a t i o na n d c o m p u t e r t e c h n o l o g y , w e bs e r v i c e sb e c o m em o r ea n dm o r ed i v e r s i f i e d t r a d i t i o n a lw e b t e c h n o l o g yc a nn o tf u l f i l lt h er e q u i r e m e n to fm o d e mn e t w o r kd u et ol i m i t a t i o no n i n t e r a c t i o na n dr e a lt i m i n g h o w e v e r , a j a xf r a m e w o r kc o m e si n t ob e i n gi n2 0 0 5a n d b e c o m e sp o p u l a ri n2 0 0 6w i t hs t r o n gs u p p o r t sf r o mg o o g l ea n dm i c r o s o f t b a s e do n x m l h t t p r e q u e s t ，a j a xf r a m e w o r ks t r e n g t h e n so ni n t e r a c t i o na n dr e a lt i m i n ga n d i sr e g a r d e da st h es t a n d a r df o rw e bs e r v i c eo fn e x tg e n e r a t i o nw i t ht h et i t l eo f w e b 2 o t bb ea na s y n c h r o n o u sc o m m u n i c a t i o nw a y , a ja xu t i l i z e st h ed a t ae x c h a n g e b e t w e e nc l i e n t - s i d es c r i p t sa n dw e ba p p l i c a t i o n a j a xa c t sl i k eam i d d l el a y e r b e t w e e nu s e r sa n ds e r v e r , a s y n c h r o n i z i n gt h ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e nu s e r sa n d s e r v e r t h ea p p l i c a t i o n sa n dr e s e a r c ho fa j a xh a v eb e c o m eaf o c u s a n dal o to f a j a xf r a m e w o r k sa r ec o m i n go u t ，p r o m o t i n gt h ea p p l i c a t i o no fa j a xf o rw e b a p p l i c a t i o n t h i st h e s i si sb a s e do nal m s s y s t e mn a m e dc i s c oc h i n ac h a n n e l su n i v e r s i t y , s t a r t i n gw i t ht h en e c e s s i t ya n a l y s i so fa j a xt e c h n o l o g y , w ed i c u s st h en e e do fa j a x b e c a u s eo fn e t w o r kd e l a ya n d a s y n c h r o n y a f t e rd i s c u s s i n ga j a xt e c h n o l o g yd e t a i l s ， w ea n a l y z et h ea j a xa p p l i c a t i o ns c e n ea n dp r o p o s et h es c e n eo fs u i t a b l ea n dn o t s u t i t a b l ea j a xa p p l i c a t i o n ，w h i c hg u i d e sd e v e l o p e r su s i n ga j a xi nt h er e a s o n a b l e w a y s e c o n d l y , t h et h e s i sa n a l y z e st h er o l ea n dt h en o r m a la r c h i t e c t u r ed e s i g no f a j a xe n g i n ea n dg i v e st h ed i s a d v a n t a g eo fn o r m a la r c h i t e c t u r ed e s i g n f r o mt h e p e r s p e c t i v eo ff i n eg r a i n , w ep r o p o s ead e s i g np r o g r a m m eo fc o n t r o l l e r - c e n t e r e d q a xe n g i n e ，w h i c hm a k e s 刽a xa p p l i c a t i o n se a s yt om a i n t a i na n ds a v e ss y s t e m r e s o u r c e s a tl a s t ，u n d e rt h e g u i d eo fl i g h t w e i g h ta r c h i t e c t u r et h e t h e s i sg i v e st h e i m p l e m e n t a t i o no fp e r s i s t e n c el a y , v i e wl a y , b u s i n e s sl o g i cl a ya n dt h ei n t e g r a t i o no f a j a x a n dw e b w o r ko nt h es e r v e r s i d e o nt h ec l i e n t s i d e ， u n d e rt h e c o n t r o l l e r - c e n t e r e d d e s i g np r o g r a m m eo fa j a xe n g i n e ，t h et h e s i sg i v e st h e i m p l e m e n t a t i o n o f s h o w i n gv i e wm o d u l e ，u s e ro p e r a t i o na c t i o np r o c e s s i n g i i i 武汉理工人学硕士学位论文 m o d u l e ，w e br e m o t ec o m m u n i c a t i o nm o d u l e ，d a t aa n a l y s i sm o d u l ea n dc e n t e r c o n t r o l l e rm o d u l e a n du s i n gt h ee n c r y p t i o na b i l i t yo fa j a xo nt h ec l i e n ts i d e ，t h e t h e s i sg i v e sap r o g r a m m eo f j o i n te n c r y p t i o nb o t ho nt h ec l i e n tb a s e do na j a xa n d s e r v e rs i d e ，w h i c hp r o t e c t sl m s s y s t e m a tl a s tw eg i v eap r o g r a m m eo fc o n t r o l l i n g t h ev e r s i o nn u m b e rb o t ho nt h ec l i e n ts i d ea n ds e r v e rs i d es t a r t i n gf r o mt h ec a l l i n g v e l o c i t ya n dp e r f o r m a n c eu s i n gp r o g r a m m ec a c h eo fa j a x ，w h i c hc a c h es e r v e r r e s o u r c e sa n de n h a n c et h er e a lt i m i n gb ys a v i n gn e t w o r kt r a f f i c t h es a f e t ya n dt h e p e r f o r m a n c eo p t i m i z a t i o np r o g r a m m e a r e g o o dg u i d a n c e f o rm o d e mw e b a p p l i c a t i o n sa n de n t e r p r i s e l e v e la p p l i c a t i o n sb a s e do na j a x k e y w o r d s ：x m l h t t p r e q u e s t ，w e b 2 0 ，a s y n c h r o n o u s ，a j a xe n g i n e i v 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保 留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 嗍型叼 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 本课题研究的背景 因特网最初是做为科学家们之间交流资料心得所用，最初，用户只是请求 一个资源，服务器再返回这个资源，什么也不动。随着互联网的发展，互联网 应用于越来越多的领域了，如电子商务，网上搜索，信息交流。以j a v a ，p h p ，n e t 为代表，互联网从早期的静态w e b 应用发展到了由动态的程序来响应用户的请 求，服务器端技术得到蓬勃发展。随着服务器端技术的成熟，b s 模式已经成 为w e b 应用的主流。客户端使用浏览器来运行服务器发送过来的信息，相对于 c s 模式来说，再也不需要在每个客户端都安装和部署针对某个特定平台的基 础软件或运行环境。只需要在服务器端部署应用程序，软件的修改和升级也全 部在服务器端完成，这使得维护w e b 应用的工作量大大减少。但b s 模式有着 它自身的缺陷。数据不是按照客户的需要准确加载，很多时候，消费者仅仅需 要更新小部分，但服务器还是将页面中所有的数据重新发送到客户端，刷新了 整个页面。这样网络资源被没用变化的数据占据，服务器发送数据的压力增大。 还有，很多计算任务其实是可以在客户端完成的，但传统的b s 要求将所有的 计算工作都放到服务器端进行，这样，服务器的计算压力大大增大。直到2 0 0 5 年，a d a p t i v ep a t h 的咨询顾问j e s s ej a m e sg a r r e t s 在他的文章a n e w a p p r o a c h o nw r e ba p p l i c a t i o n ) ) 提出了a i a ) 【l ( a s y n c h r o n o u sj a v a s c r i p ta n dx m l ，即异步 的j a v a s c f i p t 和x m l ) 这个概念。a j a x 实现了浏览器与服务器的无刷新交互， 客户端只是加载自己需要更新的数据。这样就能降低网络的流量，使得w e b 应 用就像桌面应用一样给用户良好的体验。 如今的因特网已经发生了翻天覆地的变化。互联网已经成为信息和商务的 中心，已经成为大量应用的首选平台。b l o g g e rd o n 在他的“w e b 2 0 概念诠释” 一文中提到“w e b 2 0 是以f l i c k r 、c r a i g s l i s t 、l i n k e d i n 、t r i b e s 、r y z e 、f r i e n d s t e r 、 d e l i c i o u s 、4 3 t h i n g s c o m 等网站为代表，以b l o g 、t a g 、s n s 、r s s 、w i k i 等社会软件的应用为核心，依据x m l 、a j a x 等新理论和技术实现的互联网新一 代模式。”1 2 1 毫无疑问，w e b 2 0 时代已经到来。a j a x 更是以它的优异表现成为 武汉理工大学硕士学位论文 w e b 2 0 时代代表技术。 a j a x 正越来越多的赢得市场的青睐，大量的企业都推出a j a x 的产品和相 关技术的服务。a j a x 已经发展了3 年，各种开发手段和基础框架已经比较成熟， 但是对a j a x 一些研究方面还存在诸多问题。 缺乏标准，缺乏规范。2 0 0 5 年a j a x 技术诞生以来，人们只是把注意力集 中在如何使用a j a x ，如何使a j a x 作出让用户体验更加良好的客户端，人们并 没用去关心a j a x 的标准化问题。作为一种新的开发模式和多种技术的融合手 段，a j a x 一开始就缺乏标准化组织和良好的基础，直接导致在它的概念出现两 年后，虽然百家争鸣，却始终无法取得快速的大规范应用和广泛的成功，而且 还给使用者带来了巨大的困扰和障碍。因此a j a x 技术急需确立行业的或准行 业的标准规范，将其发展带入正轨并对开发者能够进行有效的引导。 在a j a x 引擎开发方面，由于j a v a s c r i p t 代码的复杂性以及a j a x 实现的复杂 性，导致了实现a j a x 代码开发时工作量非常大。笔者在l m s 项目研发中就估 计了大概a j a x 开发花费的时间占据了项目总体开发的一半时间。a j a x 客户端 与服务器端的通信也比较繁琐，缺乏好的通信引擎标准。而且a j a x 引擎的加载 也有比较大的开销。 安全性问题。既然a j a x 能访问服务器的资源，a j a x 工作中最重要的一个 环节就是异步的提交h t t p 请求，那么安全性问题就是必须考虑。越来越多的 交互a j a x 客户端与服务器的交互次数就让那些恶意实体很容易就能在客户端 的a j a x 代码里找到与服务器交互的脚本，从而编写恶意获得非法的数据，窃取 用户的敏感信息，攻击w e b 服务器。 性能问题。越来越多的客户端代码及其复杂，而且没用好的规划，导致用 户经常发现浏览器占据了大量的内存，严重的导致浏览器进程死掉也是一件司 空见惯的事情。脚本的运行效率实在是重要的问题，浏览器还没有预编译技术 的支持会解决速度的问题；数据较多时x m l 的效率往往还成为了一个瓶颈。 而且如果不把图片文件算进来，使用a j a x 意味着一张的页面会发送更多h t t p 请求，如果来保证这么多的h t t p 请求不会对服务器的性能产生影响显得非常 重要。 2 武汉理工大学硕士学位论文 1 2 国内外研究水平和发展现状 a j a x 是一种相当新的技术，现在还处于发展的初级阶段。在国外，目前 a j a x 已经成为了w r e b 应用的主流开发技术，大量的业界巨头已经采纳并且在大 力推动这个技术的发展。最近的动态包括： ( 1 ) i b m 、o r a c l e 、y a h o o ! 、b e a 、r e d h a t 、n o v e l l 等业界领先的公司启 动了o p e na j a x 项目【3 1 。致力于为a j a x 开发建造先进强大的的开发工具。i b m 在已经发布了o p e na j a x 项目的a j a xt o o l k i tf r a m e w o r k ( a t f ) 1 o ，是一个基 于e c l i p s ei d e 的a j a x 开发工具。 、 ( 2 ) 微软开发了自己的a j a x 框架a l t a s 4 1 ，不过主要是和服务器端他们自 己的a s e n e t 框架配合工作。 ( 3 ) s u n 虽然行动迟缓，但是也将a j a x 技术列入了j 2 e e 的蓝图中，作为 j 2 e e 技术的有益的补充。 ( 4 ) 对a j a x 发展作出贡献最大的公司无疑是g o o g l e 。早在2 0 0 4 年，他 们就推出了b e t a 版本的g m a i l 。它容许用户一次打开多个电子邮件，在用户写 邮件的时候，自动保存邮件到草稿葙，还能自动更新邮件列表。在搜索引擎方 面，g o o g l e 显然是走在最前面的。g o o g l es u g g e s t 就是被人们津津乐道的一项 功能。当人们在文本框中输入所要查询的关键词时候，它会自动给出一些关键 词的建议。它和百度的相关搜索是不一样的，g o o g l e 的相关信息是实时出现在 搜索框的下方。，随着输入的不同而出现不通的提示。它只显示l o 条，而且还 会这些关键词搜索后的结果数目。公认最优秀最复杂的a j a x 应用是g o o g l e m a p s 。由于完全基于a j a x 技术来建造g o o g l em a p s 的界面，g o o g l em a p s 提供 了远远超越其竞争对手的地图服务的交互体验。如果说g o o g l e 后台的地图技术 并不存在巨大优势的话，那么a j a x 技术和优秀的交互设计成为了他们压倒竞争 对手的最后一根稻草。最终使得g o o g l em a p s 脱颖而出，获得了用户的青睐。 国内的a j a x 发展水平较低，主要是在使用国外提供的框架来搭建自己的产 品。由于a j a x 从技术使用上确实有些复杂，涉及的内容比较多，对开发者的 技能要求和熟练度偏高。所以大部分国内对a j a x 的研究仅仅停留在来自国外研 究成果的使用上。 3 武汉理工大学硕士学位论文 1 3 本论文的研究内容 以思科中国渠道大学这个大型的项目为出发点，针对在a j a x 在架构，安全 和性能中遇到的问题，本文的研究内容如下： ( 1 ) 研究h j a x 技术的关键实现技术，引出使用a j a x 构建w r e b 应用的原因。 ( 2 ) 研究h j a x 技术的应用场景，指出a j a x 技术适合应用场景和不适合的 应用场景，找到a j a x 技术应用场合，充分利用a j a x 技术的优点而回避自身的缺 点。 ( 3 ) 分析a j a x 引擎应该具备的作用，分析h j a x 一般a j a x 引擎在设计上的 缺点，从细粒度角度出发，提出一种以控制器为中心的a j a x 引擎的设计方案， 提高a j a x 应用的可维护性，提高页面加载速度，减少冗余数据。 ( 4 ) 在a j a x 引擎讨论的基础上，讨论了基于a j a x 的l m s 系统实现，给出 了从服务器端到客户端的一揽子实现方法。 ( 5 ) 利用a j a x 客户端计算能力，给出了一种在客户端配合服务器端进行联 合加密用户敏感数据的方案，预防黑客窃取用户重要信息，攻击w e b 服务器。 ( 6 ) 利用a j a x 程序级别的缓存原理，从提供访问速度和性能的角度出发， 给出一种客户端与服务器端联合控制版本号的方案，缓存服务器资源。在节约 网络流量的前提下提高网络信息的实时性。 1 4 本论文的结构安排 第一章介绍a j a x 技术发展的背景，介绍了a j a x 发展的现状和a j a x 发展中 存在诸多的问题，最后总结出论文的研究内容。 第二章将分析a j a x 技术使用的必要性，详细研究a j a x 关键技术，研究a j a x 技术的应用场景，指出a j a x 技术适合应用场景和不适合的应用场景。 第三章将重点讨论a j a x 引擎，分析a j a x 引擎应该具备的作用，分析a j a x 一般a j a x 引擎在设计上的缺点，从细粒度角度出发，提出一种以控制器为中心 的a j a x 引擎的设计方案，提高a j a x 应用的可维护性，提高页面加载速度，减 少冗余数据。 第四章将以一个l m s 系统为例，给出了从服务器端到客户端的一揽子实现 方法。并充分利用a j a x 在客户端的灵活性特点，给出了l m s 系统安全和性能 4 武汉理工火学硕士学位论文 的优化方案。 第五章是全文的总结。总结全文，提出下一步研究的重点，展望未来的联 网客户端应用发展。 武汉理- t 大学硕士学位论文 第2 章a j a x 技术研究 2 1 使用a j a x 富客户端必要性 与传统的w r e b 应用不同，a j a x 采用异步交互过程。a j a x 在用户与服务器 之间引入一个中间媒介，从而消除了网络交互过程中的处理一等待一处理一等 待的缺点。用户的浏览器在执行任务时即装载了a j a x 引擎。a j a x 引擎【5 j 用 j a v a s c r i p t 语言编写，通常藏在一个隐藏的框架中。它负责编译用户界面及与服 务器之间的交互。a j a x 引擎允许用户与应用软件之间的交互过程异步进行，独 立于用户与网络服务器问的交流。现在，可以用j a v a s c r i p t 调用a j a x 引擎来代 替产生一个h t t p 的用户动作，内存中的数据编辑、页面导航、数据校验这些 不需要重新载入整个页面的需求可以交给a j a x 来执行。从以下4 个方面来说明 w 曲应用中存在的问题。 2 1 1 网络延迟问题 因特网的目标就是要将世界上所有的计算机连接起来，形成一个全球性的 计算机资源，计算机之间可以共享资源和分担计算任务j 。如果真的能够把本 地调用和远程调用等同起来，那么所有的计算和数据传递都不用考虑计算机的 物理位置了，计算机本身只需要完成自己的计算任务就行了。 但是就目前人类科技的水平而言，网络通信仍然是一件代价较高的事情， 网络通信通常相对很慢，而且并不可靠。作为本地调用，调用者与被调用者都 是在一个封闭的环境中运行，所有的数据都存放在本地内存中，向方法内传递 数据与获得方法的返回的结果是一件非常简单快速的事情，如图2 1 ： 6 武汉理工大学硕士学位论文 图2 1 本地过程调用图 本地调用的过程非常简单，本地的函数访问的资源都在本地内存中，彼此都是 直接访问的。 作为远程调用，情况就复杂多了。通信的双方都要都得为了完成远程调用 得特殊原因而在底层做许多计算。这些计算会消耗掉相对比较多得时间。 传输一段二进制得数据，中间要经过很多编码和解码，错误效验等过程。 数据最终是一段包含lo 得字节流或者字符流。在本地，调用函数将请求序列化 后使用某种协议通过物理设备发送到远程服务器端。在服务器端，字节流会被 反序列化获得请求，然后经过计算获得响应结果，这个结果还是会被序列化然 后再返回到客户端，重复这样得过程。这个过程如图2 2 ： 本地模型序列化应用协议物理介质应用协议反序列化远程模型 。 7 图2 2 远程调用图 7 武汉理工大学硕士学位论文 这个交互过程很复杂，但是现代编程环境早已帮我们解决了这些问题，所 有的细节都被诸如j a v a l 7 ，n e t 这样的平台隐藏在背后。开发者只需调用响应 的接口即可。这些复杂的操作会极大的影响用户得到响应的速度。所以远程调 用和本地调用不能一样的由效率。 作为用户来说，他做的一个操作后，是希望马上得到响应的，如果时间太 长，用户会感觉到困惑，认为数据获取失败。a j f i x 在减少网络流量的方便做取 得了巨大的成功，局部刷新技术，也就是局部加载数据，这样浏览器不会因为 一点点的改动而去重新加载整个页面，而整个页面大部分都是没用变化，让w e b 应用不会做无用的网络传输。 2 1 2 异步的必要性 开发者对网络延迟的这样的情况，有些情况下是无法避免的。开发者要做 出最坏的假设，时刻注意网络流量。所以现代客户端的关注点是想办法让用户 在页面上的操作尽可能少的与网络无关，与服务器无关。 异步交互就是在这种情况下提出来。拿一个简单的注册为例来说明异步的 必要性。先看没用使用a j a x 的例子，如图2 3 ： 回回 回 注册填写这册i 肛一 一发送注册i d 一卜，盖毳篓 i d 的记录是否存在： 卜l d 记录已经存在； 钿一发送错误提示； 通知用户无法注册该d i d 已经存在j 填写其他资源，如密码，生日 图2 3 同步注册图 8 武汉理工大学硕士学位论文 这是一个同步的典型例子，用户在填写好资源提交请求后，发现服务器的 错误信息，该用户名已经在数据库里注册了，那么没办法，用户只能重新来填 写。如果使用a j a x 的异步功能，情况就截然不同了，如图2 4 ： 回回回 注册填写这册l d - 一发送注册i d 叫 做其他的事情，不理会验证i d 的过程 填写其他资源，如密码，生日 卜。蒜纂嚣一 7 i d 的记录是否存在： ；卜i d 记录已经存在_ 一 卜发送出错提示一 一通知鬻该t d l l 一 一i i d 已经存在 一铭嬲2 0 lid 的情况下修改 ； 图2 4 异步注册 十年来，老式的同步提交请求已经让用户习以为常，点击提交后，就是一 个空白的页面，因为网络延迟的原因或者服务器计算花费时间的原因，用户长 时间的等待，指导响应好了才能进行新的操作。但2 0 0 5 年后，越来越多的注册 都在使用异步的a j a x 作为验证方式。异步就是用户提交一个请求，不在去理会 它，马上就去干其他的事情，甚至再提交其他的请求，当第一个请求的响应成 功返回后，会在页面的某个地方给用户良好的提示。这也是w 曲2 o 时代的一个 显著特点，互联网给了用户更加良好的体验，让w e b 应用软件看起来像一个能 够进行远程通信的桌面应用软件。 2 2a j a x 的实现技术 a j a x ，即异步的j a v a s c r i p t s l 和x m l ，其实是多种技术的组合，包括 9 武汉理工大学硕士学位论文 j a v a s c r i p t 、x m l 、c s s 、x m l h t t p r e q u s t 9 1 、d o m 等许多技术。他的工作原理 就是在用户与服务器之间增加一个中间层，使用户操作与服务器响应异步化。 表2 1 给出了a j a ) ( 的关键元素。 表2 1a j a x 的关键元素 j a v a s c r i p tj a v a s c r i p t 是著名的脚本语言，用来嵌入在某种应用程序 之中，w e b 浏览器中嵌入的j a v a s c r i p t 解释器容许通过 j a v a s c r i p t 程序与浏览器的许多功能进行交互，a j a x 应用 就是使用j a v a s c r i p t 编写的。 c s sc s s 为w e b 应用提供了一种可重用的可视化样式的定义 方法，它提供了简单而又强大的方法，以一致的方式定义 和使用可视化样式。在a j a x 应用中，用户界面的样式可 以通过c s s 独立修改。 d o md o m 以一种可编程对象的形式展现浏览器显示内容的树 性结构，j a v a s e r i p t 修改d o m ，a j a x 应用程序可以在运 行时改变用户界面。 x m l h t t p r e q u e s t 对x m l h t t p r e q u e s t 对象允许w 曲应用开发者从w e b 服务器 象以后台活动的方式获取数据。数据格式通常时x m l 。但 也可以支持任何基于文本的数据格式。a j a ) 【的异步性就 是通过x m l h t t p r e q u e s t 对象与服务器交互实现的。 可以看见j a v a s c r i p t 是a j 8 x 的中心内容，它就像胶水一样，将其它技术粘 连起来。通过j a v a s c r i p t 操作d o m 来改变和刷新用户界面，不断重新组织数据 和数据的显示方式提供给用户，来实现富客户端的效果。c s s 为应用提供了一 致的外观。x m l h t t p r e q u e s t 对象则用来异步通信，在用户操作的时候提交用户 的请求并且获取最新的数据信息。图2 5 显示了这些技术是如何组合的。 l o 武汉理工大学硕士学位论文 图2 5a j a x 的主要组件图 令人高兴的是，所有的这些技术已经预先安装在绝大多数的现代w e b 浏览 器上【1 0 1 。因为所有现代的操作系统都会预先安装一个现代的浏览器。也就是说， 大多数的电脑和笔记本电脑都已经为运行a j a x 应用程序做好了准备。比如微软 的i e ，m o z i l l a 的f i r e f o x 。 2 2 1j a v a s c r i p t 语言 j a v a s c r i p t 是一种通用的脚本语言，基于对象和事件驱动，j a v a s c r i p t 代码 嵌入到h t m l 页面中，就能实现与用户的动态交互。j a v a s c f i p t 是一种弱类型 的和解释性的脚本语言，表面上的语法和c 语言比较类似。它由以下几个特点： 它是面向对象的语言。它拥有面向对象的一些面向对象的基本特点，比如 继承。可以使用许多来自于脚本运行环境所提供现成的功能。 弱类型【1 l 】。也就是说变量是没有具体的类型的。不需要将变量声明为字符 串，整形或者专门的对象。同一个对象可以使用不用的类型来赋值。比如： v a ra = 2 0 0 8 ； a = “y e a r ”； 变量a 起初是一个整形，然后使用字符串给它赋值，这样做是合法的。 安全性【1 2 】。j a v a s c r i p t 是一种弱安全的语言，它不访问本地硬盘，不能对文 武汉理工大学硕士学位论文 档进行修改和删除的操作。它所做的大部分工作集中在与d o m 的交互上。 解释型1 1 3 j 。这就表示j a v a s c r i p t 是不需要编译，就可以直接运行。一般都 将j a v a s c r i p t 方到服务器端的程序里，然后跟着服务器的响应一起发送到客户 端，这样j a v a s c r i p t 就部署好了。 在a j a x 中，j a v a s c r i p t 扮演着非常重要的角色。它起着一个胶水的作用， 将其他的技术都粘合在一起。j a v a s c r i p t 可以在运行的时候访问浏览器基本功 能，如d o m ，c s s ，x m l h t t p r e q u e s t 对象，向服务器发送请求，从而动态的 改变应用。 2 2 2d o m 模型 d o m 即文档对象模型( d o c u m e n to b j e c tm o d e l ) 。它是w 3 c i l 4 1 的制定的一 个标准，是用来访问x m l 和h t m l 等类型的文档结构。d o m 的作用就是将 服务器传来的字节流解析一个树型的结构，使得j a v a s c r i p t 等语言能够轻松访 问浏览器的特定元素。比如由这么一个h t m l 内容： 武汉理工大学 信息工程学院 通信工程 那么它的d o m 文档的树性结构就是如图2 6 这样： 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 图2 6d o m 树形结构图 2 2 3x m l h t t p r e q u e s t 对象 x m l h t t p r e q u e s t 对象是a j a x 中最核心的内容，a j a x 中最为关键的特性就 是由这个对象来完成的。x m l h t t p r e q u e s t 可以用来发送请求和获得响应。首 先要创建一个x m l h t t p r e q u e s t 的一个实例，然后就可以使用这个实例提供的 几个重要的方法来完成异步交互这个动作。表2 2 给出了x m l h t t p r e q u e s t 的方 法： 表2 2x m l h t t p r e q u e s t 的几个重要方法 方法解释 o p e n ( ) 建立对服务器的调用 s e n d ( ) 向服务器发送h t t p 请求 a b o r t ( )停止当前的请求 g e t a l l r e s p o n s e h e a d e r 0 把所有的响应设置为键值对返回 g e t r e s p o n s e h e a d e r ( “h ”) 返回制定首部的值 设定制定首部的值，这个方法只有在o p e n ( ) 方法 s e t r e q u e s t h e a d e r ( “h ”，”v a l u e ”) 调用之后才能生效 几个重要的属性如表2 3 ： 武汉理工大学硕士学位论文 表2 3x m l h t t p r e q u e s t 的几个重要属性 属性 解释 o n r e a d y s t a t e c h a n g e 状态改变时就会触发这个属性对应的函数 请求状态，5 个值。0 ：未初始化，1 ：正在加载，2 ：以 r e a d y s t a t e 加载，3 ：交互中。4 ：完成 r e s p o n s e t e x t 服务器的响应，解析为一个字符串 r e s p o n s e x m l服务器的响应，解析为一个支持x m l 的d o m 对象 s t a t u s服务器响应的状态码 s t a t u s t e x t 服务器响应状态码响应的文本 2 2 4 异步交互的具体细节 图2 7 给出了基于a j f i x 异步交互过程： 使用匀a ) ( 的w e b 应用 应用服务器 图2 7a j a x 的与服务器交互图 ( 1 ) 客户端触发一个事件，这个事件也可能是从服务器端传送过来的脚本 所出发的，也有可能是用户的操作触发的。 ( 2 ) 创建x m l h t t p r e q u e s t 的一个实例。通过o p e n ( ) 方法建立连接，通过 s e n d ( ) 方法发送请求。 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 ( 3 ) 向服务器发送请求。服务器端一般适应特定平台下的程序来处理请求。 ( 4 ) 大多数的应用访问企业的信息系统，比如数据库。 ( 5 ) 服务器程序将成生好的响应返回到客户端。 ( 6 ) 通过设置x m l h t t p r e q u e s t 实例的属性来触发对应的回调函数的执行。 可以看到，这样的过程与正常的请求响应模式是不一样的，客户端的发生 的事情都是围绕着x m l h t t p r e q u e s t 对象来的。 2 3a j a x 应用场景研究 一般使用a j a x 的目的就是改善系统性能和提高用户体验，但是同时我们也 应该清醒地认识到，a j a x 并不能适应任何一个w e b 应用或者小的w e b 应用场 景，在不适合a j a n 的场景去使用a j a x 会反而会不利于系统。只有在适合的场 合使用，才能充分发挥它的长处，改善系统性能和用户体验，绝不可以为了技术而 滥用a j a x 。a j a n 的特点在于异步交互，动态更新w e b 页面，因此它的适用范围 是交互较多，频繁读取数据的w e b 应用。所以无论采用何种方法实现引擎，其最 终的目标都是一致的，都是用户的需求，只有明确了用户的需求，才能做到有的放 矢。下面是笔者在研究就a j a x 的过程中总结出的a j a x 适合与不适合的场景。 2 3 1a j a x 适合的应用场景 ( 1 ) 表单驱动的交互场景 在w e b 应用中，填写表单是一件对用户来说非常麻烦的事情，用户在进行 诸如注册这样的操作时，经常要涉及到大量资料的填写。填写完资料以后提交 表单内容，数据会发送到服务器进行合法性的验证。比如用户的注册的i d 一般 都要求保持唯一性。如果数据验证失败，服务器需要返回失败信息，提示用户 重新填写表单。特别是现代网络的环境不是很好，用户提交表单后，等待了半 天却是一个数据输入的报错页面，用户还得重新来填写表单内容，这是非常不 好的用户体验。 使用a j a n 之后，可以使用a j a x 的x m l h t t p r e q u e s t 对象向后台发送异步的验 证请求，这个请求是a j a x 在用户操作时不知情的情况下发送出去，可以在不影 响用户操作的时候做验证工作。比如用户在注册的时候填写了用户名，然后光 标移开了用户名表单，这个时候就可以让a j a n 发送异步的验证请求，返回提示 1 5 武汉理工大学硕士学位论文 信息通知用户该用户名是否可以使用。整个过程都不需要用户点击按钮验证数 据合法性，不需要将整个页面提交到服务器，即快速又不会增加服务器的压力。 ( 2 ) 联动下拉框场景 多个级联的下拉框在w e b 应用中非常常见，比如要求用户选择出生地点这 种情况。下来框一次性显示的内容不多，但是如果下拉框级联的比较多的话， 就比较麻烦。为了不让用户在选择下拉框的内容而刷新页面，传统的方法是不 管有多少个级联的下拉框，都一次性加载所有的数据，然后将数据缓存在本地 浏览器中。这样虽然解决了操作响应速度慢、页面重载和频繁向服务器发送请 求的问题。但是也几乎所有的用户都不会用到所有的数据，即不会遍历所有的 下拉框数据。那么读取的，大量的冗余的数据都让到客户端内存中，使浏览器 消耗了大量的内存。 在使用了a j a x 技术后，这种状况就能很好的解决。服务器首先只加载第一 级下拉框的内容，其他的不做加载操作。当用户对第一级下拉框做选择操作的 时候，a j a x 就向服务器发送请求，