Ajax工作原理

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

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，它的单位是帧，它传输的时候要求接受放方和发送发的始终是保持一致的。
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，而接受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。在它监测到数据并作出相应之前，第一个比特已经过去了。这就像有出乎意料的从后面走上来跟你说话，而你没来得及反应，漏掉了前面的几个词。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，这就给接受方相应、接受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)的线程实际携带者一个代表二进制1的信号。异步传输开始位使信号变成0，其它的比特位使信号随传输的数据信息而变化。最后，停止位信号重新变回1，改信息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。它不是独立的发送每个字符，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受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。于同步字符一样，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的多。接受方不必对每个字符进行开始和停止的操作。一旦检查到帧同步字符，它就在接下来的数据到达时接受他们。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，增加的比特位是传输的比特总数增加2.5%，这与异步传输中25%的增值要小的多。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的减少。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。

Ajax所包含的技术
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

Ajax原理和XMLHttpRequest对象
Ajax的原理简单来说通过XmlHttpRequest对象来向服务器发送异步请求，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相应，而不阻塞用户。达到无刷新的效果。
首先，我们先来看看XmlHttpRequest这个对象的属性。
它的属性有：
onreadstatechange 每次状态改变所触发时间的时间处理程序。
resoponseText 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(已经就绪)
statue Text 伴随状态吗的字符串信息
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方法以调用，但是当前的状态及http头未知
3 (数据传送中)已接受部分数据，因为相应及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responseXml和responseText获取完成的回应数据

但是，由于各浏览器之间存在差异，所以创建一个XmlHttpResponse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XmlHttpResponse对象的方法

function CreateXmlHttp(){

//非IE浏览器创建XmlHttpRequest对象
if(window.XmlHttpRequest){
xmlhttp = new XmlHttpRequest();
}

//IE浏览器创建XmlHttpRequest对象
if(window.ActiveXObject){
try(){
xmlhttp = new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");
}
catch(e){
try{
xmlhttp = new ActiveXObject("msxml2.XMLHTTP");
}
catch(ex){}
}
}
}

function Ustbwuyi(){

var data = document.getElementById("username").value;
CreateXmlHttp();
if(!xmlhttp){
alert("创建xmlhttp对象异常！");
return false;
}

xmlhttp.open("POST",url,false);

xmlhttp.onreadstatechange = function(){
if(xmlhttp.readyState == 4){
document.getElementById("user1").innerHTML = "数据正在加载...";
if(xmlhttp.statue == 200){
document.write(xmlhttp.responseText);
}
}
}
xmlhttp.send();
}

如上所示，函数首先检查XMLHttpRequest的整体状态并且保证它已经完成(readyState=4),即数据已经发送完毕。然后根据服务器的设定询问请求状态，如果一切已经就绪(statue=200)，那么就执行下面需要的操作。
对于XmlHttpRequest的两个方法，open和send，其中open方法指定了：
a、 向服务器提交数据的类型，即post还是get
b、 请求的url地址和传递的参数
c、 传输方式，false为同步，true为异步。默认为true如果异步通信方式(true)，客户机就不等待服务器的相应；如果是同步方式(false),客户机就要等到服务器返回消息胡才去执行其他操作。我们需要根据实际需要来指定同步方式，在某些页面中，可能会发出多个请求，甚至是有组织有计划有队形大规模的高强度的request，而后一个是会覆盖前一个的，这个时候当然要指定同步方式。
Send方法用来发送请求。

知道了XMLHttpRequest的工作流程，我们可以看出，XMLHttpRequest是完全用来向服务器发出一个请求的，它的作用也局限于此，但它的作用是整个Ajax实现的关键，因为Ajax无非就两个过程，发出请求和相应请求。并且它完全是一种客户端的技术。而XMLHttpRequest正是处理了服务器端和客户端通信的问题所以才如此的重要。
现在，我们对Ajax的原理大概可有有一个了解了。我们可以把服务器端看成一个数据接口，它返回的是一个纯文本流，当然，这个文本流可以使XML格式，可以是Html，可以是JavaScript代码，也可以只是一个字符串。这时候，XmlHttpRequest向服务器端请求这个页面，服务器端将文本的结果写入页面，这和普通的web开发流程是一样的，不同的是，客户端在异步获取这个结果后，不是直接显示在页面，而是先由JavaScript来处理，然后再显示在页面。至于现在流向的很多Ajax控件，只是将这个过程封装了的结果，本质上他们并没有什么太大的区别。

Ajax的优点：
1、 最大的一点是页面无刷新，在页面内与服务器通信，给用户的体验非常好。
2、 使用异步方式与服务器通信，不需要打断用户的操作，具有更加迅速的相应能力。
3、 可以把从前一些服务器负担的工作转嫁到客户端，利用客户端限制的能力来处理，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"，可以最大承德的减少冗余的请求和相应对服务器造成的负担。
4、 基于标准化的并被广泛支持的技术，不需要下载插件或者小程序。

Ajax的缺点：
1、 Ajax干掉了back按钮，即对浏览器后退机制的破坏。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，和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。
2、安全问题
技术同时也对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。

3、对搜索引擎的支持比较弱。

4、破坏了程序的异常机制。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，我曾经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。后来我自己做了一次试验，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、另外，像其他方面的一些问题，比如说违背了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、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，当然，这个问题和我们没太多关系。

特别鸣谢：http://www.cnblogs.com/ustbwuyi/archive/2007/02/08/645061.html#2215165