Ajax（即异步 JavaScript 和 XML）是一种 Web 应用程序开发的手段，它采用客户端脚本与 Web 服务器交换数据。所以，不必采用会中断交互的完整页面刷新，就可以动态地更新 Web 页面。使用 Ajax，可以创建更加丰富、更加动态的 Web 应用程序用户界面，其即时性与可用性甚至能够接近本机桌面应用程序。
Ajax 不是一项技术，而更像是一个 模式 —— 一种识别和描述有用的设计技术的方式。Ajax 是新颖的，因为许多开发人员才刚刚开始知道它，但是所有实现 Ajax 应用程序的组件都已经存在若干年了。它目前受到重视是因为在 2004 和 2005 年出现了一些基于 Ajax 技术的非常棒的动态 Web UI，最著名的就是 Google 的 GMail 和 Maps 应用程序，以及照片共享站点 Flickr。这些用户界面具有足够的开创性，有些开发人员称之为“Web 2.0”，因此对 Ajax 应用程序的兴趣飞速上升。
在这个系列中，我将提供使用 Ajax 开发应用程序需要的全部工具 。在第一篇文章中，我将解释 Ajax 背后的概念，演示为基于 Java 的 Web 应用程序创建 Ajax 界面的基本步骤。我将使用代码示例演示让 Ajax 应用程序如此动态的服务器端 Java 代码和客户端 JavaScript。最后，我将指出 Ajax 方式的一些不足，以及在创建 Ajax 应用程序时应当考虑的一些更广的可用性和访问性问题。
更好的购物车
可以用 Ajax 增强传统的 Web 应用程序，通过消除页面装入从而简化交互。为了演示这一点，我采用一个简单的购物车示例，在向里面添加项目时，它会动态更新。这项技术如果整合到在线商店，那么用户可以持续地浏览和向购物车中添加项目，而不必在每次点击之后都等候完整的页面更新。虽然这篇文章中的有些代码特定于购物车示例，但是演示的技术可以应用于任何 Ajax 应用程序。清单 1 显示了购物车示例使用的有关 HTML 代码，整篇文章中都会使用这个 HTML。
清单1. 购物车示例的有关片断
＜!-- Table of products from store's catalog, one row per item --＞
＜th＞Name＜/th＞ ＜th＞Description＜/th＞ ＜th＞Price＜/th＞ ＜th＞＜/th＞
...
＜tr＞
＜!-- Item details --＞
＜td＞Hat＜/td＞ ＜td＞Stylish bowler hat＜/td＞ ＜td＞$19.99＜/td＞
＜td＞
＜!-- Click button to add item to cart via Ajax request --＞
＜button onclick="addToCart('hat001')"＞Add to Cart＜/button＞
＜/td＞
＜/tr＞
...
＜!-- Representation of shopping cart, updated asynchronously --＞
＜ul id="cart-contents"＞
＜!-- List-items will be added here for each item in the cart --＞
＜/ul＞
＜!-- Total cost of items in cart displayed inside span element --＞
Total cost: ＜span id="total"＞$0.00＜/span＞
Ajax 往返过程
Ajax 交互开始于叫作 XMLHttpRequest 的 JavaScript 对象。顾名思义，它允许客户端脚本执行 HTTP 请求，并解析 XML 服务器响应。Ajax 往返过程的第一步是创建 XMLHttpRequest 的实例。在 XMLHttpRequest 对象上设置请求使用的 HTTP 方法（GET 或 POST）以及目标 URL。
现在，您还记得 Ajax 的第一个 a 是代表 异步（asynchronous） 吗？在发送 HTTP 请求时，不想让浏览器挂着等候服务器响应。相反，您想让浏览器继续对用户与页面的交互进行响应，并在服务器响应到达时再进行处理。为了实现这个要求，可以在 XMLHttpRequest 上注册一个回调函数，然后异步地分派 XMLHttpRequest。然后控制就会返回浏览器，当服务器响应到达时，会调用回调函数。
在 Java Web 服务器上，请求同其他 HttpServletRequest 一样到达。在解析了请求参数之后，servlet 调用必要的应用程序逻辑，把响应序列化成 XML，并把 XML 写入 HttpServletResponse。
回到客户端时，现在调用注册在 XMLHttpRequest 上的回调函数，处理服务器返回的 XML 文档。最后，根据服务器返回的数据，用 JavaScript 操纵页面的 HTML DOM，把用户界面更新。图 1 是 Ajax 往返过程的顺序图。
图 1. Ajax 往返过程
现在您对 Ajax 往返过程有了一个高层面的认识。下面我将放大其中的每一步骤，进行更详细的观察。如果过程中迷了路，请回头看图 1 —— 由于 Ajax 方式的异步性质，所以顺序并非十分简单。
分派 XMLHttpRequest
我将从 Ajax 序列的起点开始：创建和分派来自浏览器的 XMLHttpRequest。不幸的是，不同的浏览器创建 XMLHttpRequest 的方法各不相同。清单 2 的 JavaScript 函数消除了这些依赖于浏览器的技巧，它可以检测当前浏览器要使用的正确方式，并返回一个可以使用的 XMLHttpRequest。最好是把它当作辅助代码：只要把它拷贝到 JavaScript 库，并在需要 XMLHttpRequest 的时候使用它就可以了。
清单 2. 创建跨浏览器的 XMLHttpRequest
/*
* Returns a new XMLHttpRequest object, or false if this browser
* doesn't support it
*/
function newXMLHttpRequest() {
var xmlreq = false;
if (window.XMLHttpRequest) {
// Create XMLHttpRequest object in non-Microsoft browsers
xmlreq = new XMLHttpRequest();
} else if (window.ActiveXObject) {
// Create XMLHttpRequest via MS ActiveX
try {
// Try to create XMLHttpRequest in later versions
// of Internet Explorer
xmlreq = new ActiveXObject("Msxml2.XMLHTTP");
} catch (e1) {
// Failed to create required ActiveXObject
try {
// Try version supported by older versions
// of Internet Explorer
xmlreq = new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");
} catch (e2) {
// Unable to create an XMLHttpRequest with ActiveX
}
}
}
return xmlreq;
}
稍后我将讨论处理那些不支持 XMLHttpRequest 的浏览器的技术。目前，示例假设清单 2 的 newXMLHttpRequest 函数总能返回 XMLHttpRequest 实例。
返回示例的购物车场景，我想要当用户在目录项目上点击 Add to Cart 时启动 Ajax 交互。名为 addToCart() 的 onclick 处理函数负责通过 Ajax 调用来更新购物车的状态（请参阅 清单 1）。正如清单 3 所示，addToCart() 需要做的第一件事是通过调用清单 2 的 newXMLHttpRequest() 函数得到 XMLHttpRequest 对象。接下来，它注册一个回调函数，用来接收服务器响应（我稍后再详细解释这一步；请参阅 清单 6）。 因为请求会修改服务器上的状态，所以我将用 HTTP POST 做这个工作。通过 POST 发送数据要求三个步骤。第一，需要打开与要通信的服务器资源的 POST 连接 —— 在这个示例中，服务器资源是一个映射到 URL cart.do 的 servlet。然后，我在 XMLHttpRequest 上设置一个头，指明请求的内容是表单 编码的数据。最后，我用表单编码的数据作为请求体发送请求。
清单 3 把这些步骤放在了一起。
清单 3. 分派 Add to Cart XMLHttpRequest
/*
* Adds an item, identified by its product code, to the shopping cart
* itemCode - product code of the item to add.
*/
function addToCart(itemCode) {
// Obtain an XMLHttpRequest instance
var req = newXMLHttpRequest();
// Set the handler function to receive callback notifications
// from the request object
var handlerFunction = getReadyStateHandler(req, updateCart);
req.onreadystatechange = handlerFunction;
// Open an HTTP POST connection to the shopping cart servlet.
// Third parameter specifies request is asynchronous.
req.open("POST", "cart.do", true);
// Specify that the body of the request contains form data
req.setRequestHeader("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded");
// Send form encoded data stating that I want to add the
// specified item to the cart.
req.send("action=add&item="+itemCode);
}
这就是建立 Ajax 往返过程的第一部分，即创建和分派来自客户机的 HTTP 请求。接下来是用来处理请求的 Java servlet 代码。
servlet 请求处理
用 servlet 处理 XMLHttpRequest，与处理普通的浏览器 HTTP 请求一样。可以用 HttpServletRequest.getParameter() 得到在 POST 请求体中发送的表单编码数据。Ajax 请求被放进与来自应用程序的常规 Web 请求一样的 HttpSession 中。对于示例购物车场景来说，这很有用，因为这让我可以把购物车状态封装在 JavaBean 中，并在请求之间在会话中维持这个状态。
清单 4 是处理 Ajax 请求、更新购物车的简单 servlet 的一部分。Cart bean 是从用户会话中获得的，并根据请求参数更新它的状态。然后 Cart 被序列化成 XML，XML 又被写入 ServletResponse。重要的是把响应的内容类型设置为 application/xml，否则 XMLHttpRequest 不会把响应内容解析成 XML DOM。
清单 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)) {
// Add or remove items from the Cart
if ("add".equals(action)) {
cart.addItem(item);
} else if ("remove".equals(action)) {
cart.removeItems(item);
}
}
// Serialize the Cart's state to XML
String cartXml = cart.toXml();
// Write XML to response.
res.setContentType("application/xml");
res.getWriter().write(cartXml);
}
清单 5 显示了 Cart.toXml() 方法生成的示例 XML。它很简单。请注意 cart 元素的 generated 属性，它是 System.currentTimeMillis() 生成的一个时间戳。
清单 5. Cart 对象的XML 序列化示例
＜?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＞
如果查看应用程序源代码（可以从 下载 一节得到）中的 Cart.java，可以看到生成 XML 的方式只是把字符串添加在一起。虽然对这个示例来说足够了，但是对于从 Java 代码生成 XML 来说则是最差的方式。我将在这个系列的下一期中介绍一些更好的方式。 现在您已经知道了 CartServlet 响应 XMLHttpRequest 的方式。下一件事就是返回客户端，查看如何用 XML 响应更新页面状态。
用 JavaScript 进行响应处理
XMLHttpRequest 的 readyState 属性是一个数值，它指出请求生命周期的状态。它从 0（代表“未初始化”）变化到 4（代表“完成”）。每次 readyState 变化时，readystatechange 事件就触发，由 onreadystatechange 属性指定的事件处理函数就被调用。
在 清单 3 中已经看到了如何调用 getReadyStateHandler() 函数创建事件处理函数。然后把这个事件处理函数分配给 onreadystatechange 属性。getReadyStateHandler() 利用了这样一个事实：函数是 JavaScript 中的一级对象。这意味着函数可以是其他函数的参数，也可以创建和返回其他函数。getReadyStateHandler() 的工作是返回一个函数，检查 XMLHttpRequest 是否已经完成，并把 XML 响应传递给调用者指定的事件处理函数。清单 6 是 getReadyStateHandler() 的代码。
清单 6. getReadyStateHandler() 函数
