页面重载提出了一个在web应用开发中最大的可用性障碍，对于java开发来说也是一个重大的挑战。在本文中，作者philip mccarthy介绍了通过后台通道的方法来创建动态web应用的经验。
　　
　　ajax(asynchronous javascript and xml)是一个结合了java技术、xml、以及javascript的编程技术，可以让你构建基于java技术的web应用，并打破了使用页面重载的惯例。
　　
　　ajax，异步javascript与xml，是使用客户端脚本与web服务器交换数据的web应用开发方法。这样，web页面不用打断交互流程进行重新加裁，就可以动态地更新。使用ajax，你可以创建接近本地桌面应用的，直接的、高可用的、更丰富的、更动态的web用户接口界面。
　　
　　ajax不是一个技术，它更像是一个模式―标志并描述有用的设计技巧的一种方法。对于刚了解它的许多开发人员来说，它是一种新的感觉，但是实现ajax的所有组件都已存在了许多年。
　　
　　当前的热闹是因为在2004与2005年出现了一些基于ajax的非常动态的webui，尤其是google的gmail与maps应用系统、与照片共享网站flickr。这些ui充分地使用了后台通道，也被一些开发者称为“web 2.0”，并导致了大家对ajax应用兴趣的猛涨。
　　
　　在本系列中，我将给出所有你需要的开发你自己的ajax应用的工具。在这第一篇文章中，我将解释在ajax背后的概念，示范为基于web的应用系统创建一个ajax接口的基本步骤。我将使用示例代码来示范实现ajax动态接口的服务器端java代码与客户端javascript脚本。最后，我将指出一些ajax方法中易犯的错误，以及在创建ajax应用时应该考虑的广泛范围内的可用性与易访问性方面的问题。
　　
　　一个更好的购物车
　　
　　你可以使用ajax来加强传统的web应用，通过消除页面载入来使交互更流畅。为了示范它，我将使用一个简单的，能动态更新加入的物品购物车。结合一个在线商店，这个方法可以不用等待点击后的页面重载，而让我们继续浏览并挑选物品到购物车中。
　　
　　虽然，本文中的代码针对购物车例子，但其中展示的技术可以用到其它的ajax应用中。列表1中展示了购物车示例所使用的html代码。在整篇文章中，我都将会引用到这些html代码。
　　
　　ajax处理过程
　　
　　一个ajax交互从一个称为xmlhttprequest的javascript对象开始。如同名字所暗示的，它允许一个客户端脚本来执行http请求，并且将会解析一个xml格式的服务器响应。ajax处理过程中的第一步是创建一个xmlhttprequest实例。使用http方法(get或post)来处理请求，并将目标url设置到xmlhttprequest对象上。
　　
　　现在，记住ajax如何首先处于异步处理状态?当你发送http请求，你不希望浏览器挂起并等待服务器的响应，取而代之的是，你希望通过页面继续响应用户的界面交互，并在服务器响应真正到达后处理它们。
　　
　　要完成它，你可以向xmlhttprequest注册一个回调函数，并异步地派发xmlhttprequest请求。控制权马上就被返回到浏览器，当服务器响应到达时，回调函数将会被调用。
　　
　　在java web服务器上，到达的请求与任何其它httpservletrequest一样。在解析请求参数后，servlet执行必需的应用逻辑，将响应序列化到xml中，并将它写回httpservletresponse。
　　
　　回到客户端，注册在xmlhttprequest上的回调函数现在会被调用来处理由服务器返回的xml文档。最后，通过更新用户界面来响应服务器传输过来数据，使用javascript来操纵页面的html dom。图1是ajax处理过程的一个时序图。
　　　
　　图1:ajax处理过程
　　
　　现在，你应该对ajax处理过程有了一个高层视图。我将进入其中的每一步看看更细节的内容。如果你找不到自己的位置时，就回头再看看图1，加―因为ajax方法的异步本质，所以时序图并不是笔直向前的。
　　
　　发送一个xmlhttprequest
　　
　　我将从ajax时序图的起点开始:从浏览器创建并发送一个xmlhttprequest。不幸的是，在不同的浏览器中创建xmlhttprequest的方法都不一样。列表2中示例的javascript函数消除了这些与浏览器种类相关的问题，正确检测与当前浏览器相关的方法，并返回一个可以使用的xmlhttprequest。最好将它看成备用代码，将它简单拷贝到你的javascript库中，在需要一个xmlhttprequest时使用它即可。
　　
　　列表2:跨浏览器创建一个xmlhttprequest
　　
　　/*
　　* 返回一个新建的xmlhttprequest对象，
　　若浏览器不支持则失败
　　*/
　　function newxmlhttprequest()
　　{
　　var xmlreq = false;
　　if (window.xmlhttprequest)
　　{
　　// 在非microsoft浏览器中
　　创建xmlhttprequest对象
　　xmlreq = new xmlhttprequest();
　　} else if (window.activexobject)
　　{
　　//通过ms activex创建xmlhttprequest
　　try {
　　// 尝试按新版internetexplorer方法创建
　　xmlreq = new activexobject
　　("msxml2.xmlhttp");
　　} catch (e1) {
　　// 创建请求的activex对象失败
　　try {
　　// 尝试按老版internetexplorer方法创建
　　xmlreq = new activexobject
　　("microsoft.xmlhttp");
　　} catch (e2) {
　　// 不能通过activex创建xmlhttprequest
　　}
　　}
　　}
　　return xmlreq;
　　}
　　
　　稍后，我将讨论如何对待不支持xmlhttpreauest的浏览器的一些技巧。现在，列表2中展示的示例函数将总是可以返回一个xmlhttpreauest实例。
　　
　　回到购物车例子的场景中，只要用户针对某一个目录条目点击了add to cart按钮，我就要调用一个ajax交互。名为addtocart()的onclick函数通过ajax调用(如列表1中所示)来负责更新购物车的状态。
　　
　　在列表3中，addtocart()要做的第一件事就是通过调用newxmlhttpreauest函数(如列表2中所示)来获取一个xmlhttprequest的实例，并且注册一个回调函数来接受服务器响应(我将在稍后详细解释，请参见列表6)。
　　
　　因为，此请求将会修改服务器状态，我将使用一个http post来处理它。通过post传送数据需要三个步骤:首先，我需要打开一个到进行通讯的服务器资源的post连接―在现在例子中是一个url映射为cart.do的服务器端servlet。
　　
　　下一步，设置xmlhttprequest的头信息，以标志请求的内容为form-encoded。最后，将form-encoded数据作为请求体，并发送此请求。列表3中集中展示了这些步骤。
　　
　　列表3:发送一个添加到购物车xmlhttprequest
　　
　　/*
　　* 通过产品编码，在购物车中添加一个条目
　　* itemcode ?c 需要添加条目的产品编码
　　*/
　　function addtocart(itemcode)
　　{
　　// 获取一个xmlhttprequest实例
　　var req = newxmlhttprequest();
　　// 设置用来从请求对象接收回调通知的句柄函数
　　var handlerfunction =
　　getreadystatehandler(req, updatecart);
　　req.onreadystatechange =
　　handlerfunction;
　　// 打开一个联接到购物车servlet的
　　http post联接
　　// 第三个参数表示请求是异步的
　　req.open("post", "cart.do", true);
　　// 指示请求体包含form数据
　　req.setrequestheader("content-type",
　　"application/x-www-form-urlencoded");
　　// 发送标志需要添加到购物车
　　中条目的form-encoded数据
　　req.send("action=add&item="+itemcode);
　　}
　　
　　结合以上内容，你可以了解到ajax处理过程的第一部分―就是在客户端创建并发送http请求。下一步是用来处理请求的java servlet代码。
　　
　　servlet请求处理
　　
　　通过一个servlet来处理xmlhttprequest与处理一个来自浏览器的普通的http请求基本上相似。可以通过调用httpservletrequest.getparameter()来获取由post请求体传送过来的form-encoded数据。
　　
　　ajax请求也与普通的web请求样都成为此应用同一httpsession会话进程的一部分。这对于购物车例子来说很有肜，因为我们可以通过会话将多个请求的状态都保存到同一个javabean购物车对象中，并可以序列化。
　　
　　列表4是处理ajax请求并更新购物车的简单servlet的代码片断。从用户会话中检索出一个cart bean，并按请求的参数更新它。之后cart bean被序列化到xml，并被写回servletrespone。注意，一定要将响应内容的类型设置为application/xml，否则，xmlhttprequest将不能将响应内容解析为一个xml dom。
　　
　　列表4:处理ajax请求的servlet代码
　　
　　public void dopost(httpservletrequest req,
　　httpservletresponse res)
　　throws java.io.ioexception
　　{
　　cart cart = getcartfromsession(req);
　　string action = req.getparameter("action");
　　string item = req.getparameter("item");
　　if ((action != null)&&(item != null))
　　{
　　// 在购物车中添加或移除一个条目
　　if ("add".equals(action))
　　{
　　cart.additem(item);
　　} else if ("remove".equals(action))　{
　　cart.removeitems(item);
　　}
　　}
　　// 将购物车状态序列化到xml
　　string cartxml = cart.toxml();
　　// 将xml写入response.
　　res.setcontenttype("application/xml");
　　res.getwriter().write(cartxml);
　　}
　　
　　列表5展示了由cart.toxml()方法生成的xml。注意到生成的cart元素的属性，是一个通过system.currenttimemillis()生成的时间戳。
　　
　　列表5:cart对象序列化得到的xml
　　
　　<?xml version="1.0"?>
　　<cart generated="1123969988414"
　　total="$171.95">
　　<item code="hat001">
　　<name>hat</name>
　　<quantity>2</quantity>
　　</item>
　　<item code="cha001">
　　<name>chair</name>
　　<quantity>1</quantity>
　　</item>
　　<item code="dog001">
　　<name>dog</name>
　　<quantity>1</quantity>
　　</item>
　　</cart>
　　
　　如果你观察一下下载站点提供的例子应用源码中的cart.java，你将会看到它通过简单地追加字符串来生成xml。对于本例子来说，它已经足够了，我将会在本系统文章的以后一期中介绍一些更好的方法。
　　
　　现在你知道了cartservlet如何响应一个xmlhttprequest。下一步是返回到客户端，如何用服务器响应来更新页面状态。
　　
　　通过javascript来处理服务器响应
　　
　　xmlhttprequest的readystate属性是一个给出请求生命周期状态的数字值。它从表示“未初始化”的0变化到表示“完成”的4。每次readystate改变时，都会引发readystatechange事件，通过onreadystatechange属性配置回调处理函数将会被调用。
　　
　　在列表3中，你已看到通过调用函数getreadystatehandler()创建了一个处理函数，并被配置给onreadystatechange属性。getreadystatehandler()使用了这样的事实:函数是javascript中的主要对象。
　　
　　这意味着，函数可以作为参数被传递到其它函数，并且可以创建并返回其它函数。getreadystatehandler()要做是就是返回一个函数，来检查xmlhttprequet是否已经完成处理，并传递xml服务器响应到由调用者指定的处理函数。列表6是getreadystatehandler()的代码。
　　
　　列表6:函数getreadystatehandler()
　　
　　/*
　　* returns a function that waits for
　　the specified xmlhttprequest
　　* to complete, then passes its xml
　　response to the given handler function.
　　* req - the xmlhttprequest
　　whose state is changing
　　* responsexmlhandler -
　　function to pass the xml response to
　　*/
　　function getreadystatehandler(req,
　　responsexmlhandler) {
　　// 返回一个监听xmlhttprequest实例的匿名函数
　　return function ()
　　{
　　// 如果请求的状态是“完成”
　　if (req.readystate == 4)
　　{
　　// 检查是否成功接收了服务器响应
　　if (req.status == 200)
　　{
　　// 将载有响应信息的xml传递到处理函数
　　responsexmlhandler(req.responsexml);
　　} else
　　{
　　// 有http问题发生
　　alert("http error: "+req.status);
　　}
　　}
　　}
　　}
　　
　　http状态码
　　
　　在列表6中，xmlhttprequest的status属性被测试用来确定请求是否成功完成。当处理简单的get与post请求，你可以认为只要不是200(ok)的状态就表示发生了错误。若服务器发送了一个重定向响应(例如，301或302)，浏览器会透明地完成重定向并从新位置获取相应的资源;xmlhttprequest不会看到重定向状态码。
　　
　　同时，浏览器自动添加一个缓存控制:对于所有xmlhttprequest都使用no-cache header，这样客户端代码就可以不用处理304(not-modified)响应。
　　
　　关于getreadystatehandler()
　　
　　getreadystatehandler()是相对比较复杂的一段代码，特别当你不能熟悉阅读javascript时。折中方案是在你的javascript库中包含此函数，你可以简单地处理ajax服务器响应，而不用去注意xmlhttprequest的内部细节。重要是你自己要理解在代码中如何使用getreadystatehandler()。
　　
　　在列表3中，你看到getreadystatehandler()被这样调用:
　　
　　handlerfunction=
　　getreadystatehandler(req,updatecart)
　　
　　由它返回的函数将会检查在req变量中的xmlhttprequest是否已完成，并调用由updatecart指定的回调方法处理响应xml。
　　
　　提取购物车数据
　　
　　列表7中展示了updatecart()中的代码。此函数使用dom来解析购物车xml文档，并更新web页面(参见列表1)来反映新的购物车内容。注意对用来提取数据的xml dom的调用。
　　
　　cart元素上生成的属性，即序列化时生成的时间戳，通过检测它可以保证不会用老的数据来覆盖新的购物车数据。ajax请求天生就是异步的，通过这个检测可以有效避免在过程外到达的服务器响应的干扰。
　　
　　列表7:更新页面来反映出购物车xml文档内容
　　
　　function updatecart(cartxml)
　　{
　　// 从文档中获取根元素“cart”
　　var cart =
　　cartxml.getelementsbytagname("cart")[0];
　　// 保证此文档是最新的
　　var generated =
　　cart.getattribute("generated");
　　if (generated > lastcartupdate)
　　{
　　lastcartupdate = generated;
　　// 清除html列表，用来显示购物车内容
　　var contents =
　　document.getelementbyid("cart-contents");
　　contents.innerhtml = "";
　　// 在购物车内按条目循环
　　var items =
　　cart.getelementsbytagname("item");
　　for (var i = 0 ;
　　i < items.length ; i++)
　　{
　　var item = items[i];
　　// 从name与quantity元素中提取文本节点
　　var name = item.getelementsbytagname("name")
　　[0].firstchild.nodevalue;
　　var quantity = item.getelementsbytagname
　　("quantity")[0].firstchild.nodevalue;
　　// 为条目创建并添加到html列表中
　　var li = document.createelement("li");
　　li.appendchild
　　(document.createtextnode(name+" x "+quantity));
　　contents.appendchild(li);
　　}
　　}
　　// 更新购物车的金额累计
　　document.getelementbyid("total").innerhtml = cart.getattribute("total");
　　}
　　
　　到现在，关于ajax处理过程的教程已经结束，也许你想让应用运行起来，并看看它的实际运作。这个例子非常简单，有非常大的改进的余地。比如，我在服务器端代码中包含了从购物车中移除条目的代码，但从客户端ui中没有访问的途径。作为一个练习，尝试在现有的javascript基础上实际这个功能。
　　
　　使用ajax的挑战
　　
　　与任何技术一样，使用ajax在相当多的方面都可能范错误。我在这儿讨论的问题目前都缺少解决方案，并将会随着ajax的成熟而解决或提高。随着开发ajax应用经验的不断获取，开发者社区中将会出现最好的实践经验与指导方针。
　　
　　xmlhttprequest的有效性
　　
　　ajax开发者面对的一个最大问题是当xmlhttprequest不可用时如何反应。虽然大部分现代浏览器支持xmlhttprequest，但还是有少量的用户，他们的浏览器不能支持，或由于浏览器安全设置而阻止对xmlhttprequest的使用。
　　
　　若你的web应用发布于公司内部的intranet上，你很可能可以指定支持哪种浏览器，并可以确保xmlhttprequest是可用的。若你在公共web上发布，则你必须意识到由于假定xmlhttprequest是可用的，所有就阻止了老浏览器、手持设备浏览器等等用户来使用你的系统。
　　
　　然而，你应该尽力保证应用系统“正常降级”使用，在系统中保留适用于不支持xmlhttprequest的浏览器的功能。在购物车例子中，最好的方法是有一个add to cart按钮，可以进行常规的提交处理，并刷新页面来反映购物车状态的变化。
　　
　　ajax行卫可以在页面被载入时通过javascript添加到页面中，只在xmlhttprequest可用的情况下，为每个add to cart按钮加上javascript处理函数。另一个方法是在用户登录时检测xmlhttprequest，再决定是提供ajax版本还是常规基于form提交的版本。
　　
　　可用性考虑
　　
　　围绕着ajax应用的大部分问题都是很普通的问题。例如，让用户知道他们的输入已经被注册并处理，是很重要的，因为在xmlhttprequest处理过程中并不能提供通常的漏斗旋转光标。一种方法是将“确认”按扭上的文本替换为“正在更新中…”，以避免用户在等待响应时多次点击按钮。
　　
　　另一个问题是，用户可能没有注意到他们正在观看的页面已经被更新。可以通过使用各种视觉技巧来将用户的眼光吸引到页面的更新区域。还有一个问题是通过ajax更新页面打断了浏览器“退回前页”按钮的正常工作，地址栏中的url不能反映页面的全部状态，并且不能使用书签功能。参见resource章节中列出的网站地址上的文章来了解更多ajax应用关于可用性方面的问题。
　　
　　服务器负载
　　
　　使用ajax界面代替传统的基于form的界面可能戏剧性地增加传递到服务器的请求数量。例如，一个普通的google搜索给服务器造成一次命中，并在用户确认搜索表单时发生。然而，google suggest，将会试图自动完成你的搜索词，在用户打字时将会往服务器发送多个请求。
　　
　　在开发一个ajax应用时，要注意到你将会发送多少请求到用户器端，以及服务器的负载指标。你可以通过在客户端适当地缓存请求、与服务器响应来缓减负载压力。你也应该在设计ajax应用时尽量在客户端处理更多的逻辑，而不用与服务器端通讯。
　　
　　处理异步
　　
　　一定要记住，没有任何东西可以保证xmlhttprequest将会按照它们被发送的顺序来依次结束。实际上，你在设计系统时，脑子里应该始终假定它们不会按原来顺序结束。在购物车例子中，使用了一个最后更新的时间戳来保证最新的数据不会被改写。
　　
　　这个非常基本的方法可以在购物车场景中工作，但可能不能在其它情况下工作。在设计时刻就要考虑你该如何处理异步服务器响应。
　　
　　结论
　　
　　你现在应该对于ajax的基本原则有了一个良好的了解，另外，你应该理解一些更高级的随ajax方法而来的设计问题。创建一个成功的ajax应用需要一系列的方法―从javascript ui设计到服务器端架构―但是你现在应该已经具备了需要使用到的ajax核心知识。