一 Ajax
和XMLHttpRequest
我们通常将Ajax等同于XMLHttpRequest,但细究起来它们两个是属于不同维度的2个概念。
对Ajax较为准确的解释:(摘自what is Ajax)
AJAX stands for Asynchronous JavaScript and XML. AJAX is a new technique for creating better, faster, and more interactive web applications with the help of XML, HTML, CSS, and Java Script.
AJAX is based on the following open standards:
1. Browser-based presentation using HTML and Cascading Style Sheets (CSS).
2. Data is stored in XML format and fetched from the server.
3. Behind-the-scenes data fetches using XMLHttpRequest objects in the browser.
4. JavaScript to make everything happen.
从上面的解释中可以知道:ajax是一种技术方案
,但并不是一种新技术。它依赖的是现有的CSS/HTML/Javascript
,而其中最核心的依赖是浏览器提供的XMLHttpRequest对象
,是这个对象使得浏览器可以发出HTTP请求
与接收HTTP响应
。
所以用一句话来总结两者的关系:我们使用XMLHttpRequest对象
来发送一个Ajax请求
。
二 XMLHttpRequest的发展历程
XMLHttpRequest
一开始只是微软浏览器提供的一个接口,后来各大浏览器纷纷效仿也提供了这个接口,再后来W3C对它进行了标准化,提出了XMLHttpRequest标准。XMLHttpRequest标准
又分为Level 1
和Level 2
。
2.1 XMLHttpRequest Level 1 主要存在以下缺点:
1、受同源策略的限制,不能发送跨域请求;
2、不能发送二进制文件(如图片、视频、音频等),只能发送纯文本数据;
3、在发送和获取数据的过程中,无法实时获取进度信息,只能判断是否完成;
2.2 XMLHttpRequest Level 2 中新增了以下功能:
1、可以发送跨域请求,在服务端允许的情况下;
2、支持发送和接收二进制数据;
3、新增formData对象,支持发送表单数据;
4、发送和获取数据时,可以获取进度信息;
5、可以设置请求的超时时间;
当然更详细的对比介绍,可以参考XMLHttpRequest Level 2 使用指南-阮一峰,文章中对新增的功能都有具体代码示例。
三 XMLHttpRequest兼容性
关于xhr的浏览器兼容性,大家可以直接查看“Can I use”这个网站提供的结果XMLHttpRequest兼容性,下面提供一个截图。
从图中可以看到:
IE8/IE9
、Opera Mini
完全不支持xhr对象- IE10/IE11部分支持,不支持
xhr.responseType
为json
- 部分浏览器不支持设置请求超时,即无法使用
xhr.timeout
- 部分浏览器不支持
xhr.responseType
为blob
四 细说XMLHttpRequest如何使用
先来看一段使用XMLHttpRequest发送Ajax请求的简单示例代码。
function sendAjax() {
//构造表单数据
var formData = new FormData();
formData.append('username', 'johndoe');
formData.append('id', 123456);
var xhr = new XMLHttpRequest(); //创建xhr对象
xhr.timeout = 3000; //设置xhr请求的超时时间
xhr.responseType = "text"; //设置响应返回的数据格式
xhr.open('POST', '/server', true);//创建一个 post 请求,采用异步
//注册相关事件回调处理函数
xhr.onload = function(e) {
if (this.status == 200 || this.status == 304){
alert(this.responseText);
}
};
xhr.ontimeout = function(e) { ... };
xhr.onerror = function(e) { ... };
xhr.upload.onprogress = function(e) { ... };
//发送数据
xhr.send(formData);
}
上面是一个使用xhr发送表单数据的示例,整个流程可以参考注释。
4.1 如何设置request header
在发送Ajax请求(实质是一个HTTP请求)时,我们可能需要设置一些请求头部信息,比如content-type
、connection
、cookie
、accept-xxx
等。xhr提供了setRequestHeader
来允许我们修改请求 header。
void setRequestHeader(DOMString header, DOMString value);
注意点
1、方法的第一个参数
header
大小写不敏感
,即可以写成content-type
,也可以写成Content-Type
,甚至写成content-Type
;
2、Content-Type的默认值
与具体发送的数据类型有关,请参考本文【可以发送什么类型的数据】一节;
3、setRequestHeader必须在open()方法之后
,send()方法之前
调用,否则会抛错;
4、setRequestHeader可以调用多次,最终的值不会采用覆盖override的方式,而是采用追加append的方式
。
下面是一个示例代码:
var client = new XMLHttpRequest();
client.open('GET', 'demo.cgi');
client.setRequestHeader('X-Test', 'one');
client.setRequestHeader('X-Test', 'two');
// 最终request header中"X-Test"为: one, two
client.send();
4.2 如何获取response header
xhr提供了2个用来获取响应头部的方法:getAllResponseHeaders
和getResponseHeader
。前者是获取 response 中的所有header 字段
,后者只是获取某个指定 header 字段的值
。另外,getResponseHeader(header)的header参数不区分大小写
。
DOMString getAllResponseHeaders();
DOMString getResponseHeader(DOMString header);
4.2.1 遇到的坑
1、使用getAllResponseHeaders()
看到的所有response header与实际在控制台 Network
中看到的 response header 不一样
2、使用getResponseHeader()
获取某个 header 的值时,浏览器抛错Refused to get unsafe header "XXX"
4.2.2 Stack Overflow对上述坑的解释
- 原因1:W3C的
xhr 标准
中做了限制,规定客户端无法获取 response 中的Set-Cookie
、Set-Cookie2
这2个字段,无论是同域
还是跨域请求
; - 原因2:W3C 的
cors 标准
对于跨域请求也做了限制,规定对于跨域请求,客户端允许获取的response header字段只限于“simple response header”
和“Access-Control-Expose-Headers”
(两个名词的解释见下方)。
"simple response header"
包括的 header 字段有:Cache-Control
,Content-Language
,Content-Type
,Expires
,Last-Modified
,Pragma
;
"Access-Control-Expose-Headers"
:首先得注意是"Access-Control-Expose-Headers"进行跨域请求
时响应头部中的一个字段,对于同域请求,响应头部是没有这个字段的。这个字段中列举的 header 字段就是服务器允许暴露给客户端访问的字段。
- 所以getAllResponseHeaders()只能拿到
限制以外
(即被视为safe)的header字段,而不是全部字段; - 而调用getResponseHeader(header)方法时,header参数必须是
限制以外
的header字段,否则调用就会报Refused to get unsafe header的错误。
4.3 如何指定xhr.response的数据类型
有些时候我们希望xhr.response返回的就是我们想要的数据类型。
比如:响应返回的数据是纯JSON字符串
,但我们期望最终通过xhr.response拿到的直接就是一个 js 对象
,我们该怎么实现呢?
有2种方法可以实现,一个是level 1
就提供的overrideMimeType()
方法,另一个是level 2
才提供的xhr.responseType
属性。
4.3.1 xhr.overrideMimeType()
overrideMimeType
是xhr level 1
就有的方法,所以浏览器兼容性良好。这个方法的作用就是用来重写response的content-type.
这样做有什么意义呢?
- 比如:server 端给客户端返回了一份
document
或者是xml文档
,我们希望最终通过xhr.response拿到的就是一个DOM对象
,那么就可以用xhr.overrideMimeType('text/xml; charset = utf-8')
来实现。 - 再举一个使用场景,我们都知道xhr level 1不支持直接传输
blob二进制数据
,那如果真要传输 blob 该怎么办呢?当时就是利用overrideMimeType方法来解决这个问题的。
下面是一个获取图片文件的代码示例:
var xhr = new XMLHttpRequest();
//向 server 端获取一张图片
xhr.open('GET', '/path/to/image.png', true);
// 这行是关键!
//将响应数据按照纯文本格式来解析,字符集替换为用户自己定义的字符集
xhr.overrideMimeType('text/plain; charset=x-user-defined');
xhr.onreadystatechange = function(e) {
if (this.readyState == 4 && this.status == 200) {
//通过 responseText 来获取图片文件对应的二进制字符串
var binStr = this.responseText;
//然后自己再想方法将逐个字节还原为二进制数据
for (var i = 0, len = binStr.length; i < len; ++i) {
var c = binStr.charCodeAt(i);
//String.fromCharCode(c & 0xff);
var byte = c & 0xff;
}
}
};
xhr.send();
代码示例中xhr请求的是一张图片,通过将 response 的 content-type
改为'text/plain; charset=x-user-defined'
,使得 xhr 以纯文本格式来解析接收到的blob 数据,最终用户通过this.responseText拿到的就是图片文件对应的二进制字符串,最后再将其转换为 blob 数据。
4.3.2 xhr.responseType
responseType
是xhr level 2
新增的属性,用来指定xhr.response的数据类型,目前还存在些兼容性问题,可以参考本文的【XMLHttpRequest的兼容性】
这一小节。那么responseType可以设置为哪些格式呢,我简单做了一个表,如下:
值 | xhr.response 数据类型 | 说明 |
---|---|---|
"" | String字符串 |
默认值 (在不设置responseType时) |
"text" | String字符串 | |
"document" | Document对象 | 希望返回 XML 格式数据时使用 |
"json" | javascript 对象 | 存在兼容性问题,IE10/IE11不支持 |
"blob" | Blob对象 | |
"arrayBuffer" | ArrayBuffer对象 |
下面是同样是获取一张图片的代码示例,相比xhr.overrideMimeType,用xhr.response来实现简单得多。
var xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.open('GET', '/path/to/image.png', true);
//可以将`xhr.responseType`设置为`"blob"`也可以设置为`" arrayBuffer"`
//xhr.responseType = 'arrayBuffer';
xhr.responseType = 'blob';
xhr.onload = function(e) {
if (this.status == 200) {
var blob = this.response;
...
}
};
xhr.send();
4.3.3 小结
虽然在xhr level 2中,2者是共同存在的。但其实不难发现,xhr.responseType
就是用来取代xhr.overrideMimeType()
的,xhr.responseType功能强大的多,xhr.overrideMimeType()能做到的xhr.responseType都能做到。所以我们现在完全可以摒弃使用xhr.overrideMimeType()了。
4.4 如何获取response数据
xhr提供了3个属性来获取请求返回的数据,分别是:xhr.response
、xhr.responseText
、xhr.responseXML
4.4.1 xhr.response
1、默认值:空字符串
""
2、当请求完成时,此属性才有正确的值
3、请求未完成时,此属性的值可能是""或者 null
,具体与 xhr.responseType有关:当responseType为""或"text"时,值为""
;responseType为其他值时,值为 null
4.4.2 xhr.responseText
1、默认值为空字符串
""
2、只有当 responseType 为"text"
、""
时,xhr对象上才有此属性,此时才能调用xhr.responseText,否则抛错
3、只有当请求成功时,才能拿到正确值
。以下2种情况下值都为空字符串""
:请求未完成、请求失败
4.4.3 xhr.responseXML
1、默认值为null
2、只有当 responseType 为"text"
、""
、"document"
时,xhr对象上才有此属性,此时才能调用xhr.responseXML,否则抛错
3、只有当请求成功
且返回数据被正确解析时
,才能拿到正确值
。以下3种情况下值都为null
:请求未完成、请求失败、请求成功但返回数据无法被正确解析时
4.5 如何追踪ajax请求的当前状态
在发一个ajax请求后,如果想追踪请求当前处于哪种状态,该怎么做呢?
用xhr.readyState
这个属性即可追踪到。这个属性是只读属性,总共有5种可能值
,分别对应xhr不同的不同阶段。每次xhr.readyState的值发生变化时,都会触发xhr.onreadystatechange
事件,我们可以在这个事件中进行相关状态判断。
xhr.onreadystatechange = function () {
switch(xhr.readyState){
case 1://OPENED
//do something
break;
case 2://HEADERS_RECEIVED
//do something
break;
case 3://LOADING
//do something
break;
case 4://DONE
//do something
break;
}
}
值 | 状态 | 描述 |
---|---|---|
0 |
UNSENT (初始状态,未打开) |
此时xhr对象被成功构造 ,open()方法还未被调用 |
1 |
OPENED (已打开,未发送) |
open()方法已被成功调用 ,send()方法还未被调用 。注意:只有xhr处于OPENED状态,才能调用xhr.setRequestHeader()和xhr.send(),否则会报错 |
2 |
HEADERS_RECEIVED (已获取响应头) |
send()方法已经被调用, 响应头和响应状态已经返回 |
3 |
LOADING (正在下载响应体) |
响应体(response entity body)正在下载中,此状态下通过xhr.response可能已经有了响应数据 |
4 |
DONE (整个数据传输过程结束) |
整个数据传输过程结束,不管本次请求是成功还是失败 |
4.6 如何设置请求的超时时间
如果请求过了很久还没有成功,为了不会白白占用的网络资源,我们一般会主动终止请求。XMLHttpRequest提供了timeout属性
来允许设置请求的超时时间。
4.6.1 xhr.timeout
1、单位:milliseconds 毫秒
2、默认值:0
,即不设置超时
很多同学都知道:从请求开始
算起,若超过 timeout 时间请求还没有结束(包括成功/失败),则会触发ontimeout事件,主动结束该请求。
4.6.2 那么到底什么时候才算是请求开始 ?
xhr.onloadstart事件触发的时候,也就是你调用xhr.send()方法的时候。
因为xhr.open()
只是创建了一个连接,但并没有真正开始数据的传输,而xhr.send()
才是真正开始了数据的传输过程。只有调用了xhr.send(),才会触发xhr.onloadstart
。
4.6.3 那么什么时候才算是请求结束?
xhr.loadend事件触发的时候。
4.6.4 另外,还有2个需要注意的坑儿:
1、 可以在 send()之后再设置此xhr.timeout,但计时起始点仍为调用xhr.send()方法的时刻。
2、当xhr为一个sync同步请求
时,xhr.timeout必须置为0
,否则会抛错。原因可以参考本文的【如何发一个同步请求】
一节。
4.7 如何发一个同步请求
xhr默认发的是异步请求,但也支持发同步请求(当然实际开发中应该尽量避免使用)。到底是异步还是同步请求,由xhr.open()传入的async参数决定。
open(method, url [, async = true [, username = null [, password = null]]])
method
: 请求的方式,如GET/POST/HEADER
等,这个参数不区分大小写url
: 请求的地址,可以是相对地址如example.[PHP](http://lib.csdn.net/base/php "PHP知识库")
,这个相对是相对于当前网页的url路径;也可以是绝对地址如http://www.example.com/example.php
async
: 默认值为true,即为异步请求,若async=false,则为同步请求
4.7.1 同步请求限定条件
在我认真研读W3C 的 xhr 标准前,我总以为同步请求和异步请求只是阻塞和非阻塞的区别,其他什么事件触发、参数设置应该是一样的,事实证明我错了。
W3C 的 xhr标准中关于open()方法有这样一段说明:
Throws an "InvalidAccessError" exception if async is false, the JavaScript global environment is a document environment, and either the timeout attribute is not zero, the withCredentials attribute is true, or the responseType attribute is not the empty string.
从上面一段说明可以知道,当xhr为同步请求时
,有如下限制:
1、
xhr.timeout
必须为0
2、xhr.withCredentials
必须为 false
3、xhr.responseType
必须为""(注意置为"text"也不允许
)
若上面任何一个限制不满足,都会抛错,而对于异步请求,则没有这些参数设置上的限制。
4.7.1 为什么避免使用sync同步请求
之前说过页面中应该尽量避免使用sync同步请求,为什么呢?
- 因为我们无法设置请求超时时间(xhr.timeout为0,即不限时)。在不限制超时的情况下,有可能同步请求一直处于pending状态,服务端迟迟不返回响应,这样整个页面就会一直阻塞,无法响应用户的其他交互。
- 另外,标准中并没有提及同步请求时事件触发的限制,但实际开发中我确实遇到过部分应该触发的事件并没有触发的现象。如在 chrome中,当xhr为同步请求时,在
xhr.readyState由2变成3
时,并不会触发onreadystatechange事
件,xhr.upload.onprogress
和xhr.onprogress
事件也不会触发。
4.8 如何获取上传、下载的进度
在上传或者下载比较大的文件时,实时显示当前的上传、下载进度是很普遍的产品需求。
我们可以通过onprogress
事件来实时显示进度,默认情况下这个事件每50ms触发一次
。需要注意的是,上传过程和下载过程触发的是不同对象的onprogress事件:
- 上传触发的是
xhr.upload对象
的onprogress
事件 - 下载触发的是
xhr对象
的onprogress
事件
xhr.onprogress = updateProgress;
xhr.upload.onprogress = updateProgress;
function updateProgress(event) {
if (event.lengthComputable) {
var completedPercent = event.loaded / event.total;
}
}
4.9 可以发送什么类型的数据
void send(data);
4.9.1 data类型
xhr.send(data)的参数data可以是以下几种类型:
1、ArrayBuffer
2、Blob
3、Document
4、DOMString
5、FormData
6、null
如果是 GET/HEAD请求
,send()方法一般不传参或传 null
。不过即使你真传入了参数,参数也最终被忽略,xhr.send(data)中的data会被置为 null.
4.9.2 data类型影响content-type
的默认值
xhr.send(data)中data参数的数据类型会影响请求头部content-type
的默认值:
1、如果data是 Document 类型
,同时也是HTML Document类型
,则content-type默认值为text/html;charset=UTF-8
;否则为application/xml;charset=UTF-8
;
2、如果data是 DOMString 类型
,content-type默认值为text/plain;charset=UTF-8
;
3、如果data是 FormData 类型
,content-type默认值为multipart/form-data; boundary=[xxx]
4、如果data是其他类型,则不会设置content-type的默认值
当然这些只是content-type的默认值,但如果用xhr.setRequestHeader()手动设置了中content-type的值
,以上默认值就会被覆盖
。
4.9.3 try...catch捕获错误
另外需要注意的是,若在断网状态
下调用xhr.send(data)
方法,则会抛错:Uncaught NetworkError: Failed to execute 'send' on 'XMLHttpRequest'
。一旦程序抛出错误,如果不 catch 就无法继续执行后面的代码
,所以调用 xhr.send(data)方法时,应该用 try-catch捕捉错误。
try {
xhr.send(data)
}catch(e) {
//doSomething...
};
4.10 xhr.withCredentials与 CORS 什么关系
我们都知道,在发
同域请求
时,浏览器会将cookie自动加在request header中
。但大家是否遇到过这样的场景:在发送跨域请求
时,cookie并没有
自动加在request header中。
造成这个问题的原因是:在CORS标准
中做了规定,默认情况下,浏览器在发送跨域请求时,不能发送任何认证信息(credentials
)如"cookies
"和"HTTP authentication schemes
"。除非xhr.withCredentials
为true
(xhr对象有一个属性叫withCredentials,默认值为false)。
所以根本原因是cookies也是一种认证信息
- 在跨域请求中,client端必须手动设置
xhr.withCredentials=true
- server端也必须允许request能携带认证信息(即response header中包含
Access-Control-Allow-Credentials:true
),这样浏览器才会自动将cookie加在request header中。
另外,要特别注意一点,一旦跨域request
能够携带认证信息
,server端一定不能将Access-Control-Allow-Origin设置为*
,否则就会面临攻击危险
。
4.11 xhr相关事件
4.11.1 事件分类
xhr相关事件有很多,有时记起来还挺容易混乱。但当我了解了具体代码实现后,就容易理清楚了。下面是XMLHttpRequest的部分实现代码:
interface XMLHttpRequestEventTarget : EventTarget {
// event handlers
attribute EventHandler onloadstart;
attribute EventHandler onprogress;
attribute EventHandler onabort;
attribute EventHandler onerror;
attribute EventHandler onload;
attribute EventHandler ontimeout;
attribute EventHandler onloadend;
};
interface XMLHttpRequestUpload : XMLHttpRequestEventTarget {
};
interface XMLHttpRequest : XMLHttpRequestEventTarget {
// event handler
attribute EventHandler onreadystatechange;
readonly attribute XMLHttpRequestUpload upload;
};
从代码中我们可以看出:
1、XMLHttpRequestEventTarget接口定义了7个事件:
1、onloadstart
2、onprogress
3、onabort
4、ontimeout
5、onerror
6、onload
7、onloadend
2、每一个XMLHttpRequest里面都有一个upload属性
,而upload是一个XMLHttpRequestUpload对象
3、XMLHttpRequest
和XMLHttpRequestUpload
都继承了同一个XMLHttpRequestEventTarget
接口,所以xhr和xhr.upload都有第一条列举的7个事件
4、onreadystatechange
是XMLHttpRequest独有
的事件
所以这么一看就很清晰了:
xhr一共有8个相关事件
:7个XMLHttpRequestEventTarget事件+1个独有的onreadystatechange事件;而xhr.upload只有7个
XMLHttpRequestEventTarget事件。
4.11.2 事件触发条件
下面是我自己整理的一张xhr相关事件触发条件表,其中最需要注意的是 onerror 事件的触发条件。
事件 | 触发条件 |
---|---|
onreadystatechange |
每当xhr.readyState改变时触发;但xhr.readyState由非0值变为0时不触发 。 |
onloadstart |
调用xhr.send()方法后立即触发,若xhr.send()未被调用则不会触发此事件。 |
onprogress |
xhr.upload.onprogress在上传阶段(即xhr.send()之后,xhr.readystate=2之前)触发,每50ms触发一次;xhr.onprogress在下载阶段(即xhr.readystate=3时)触发,每50ms触发一次。 |
onload |
当请求成功完成时触发,此时xhr.readystate=4 |
onloadend |
当请求结束(包括请求成功和请求失败)时触发 |
onabort |
当调用xhr.abort()后触发 |
ontimeout |
xhr.timeout不等于0,由请求开始即onloadstart开始算起,当到达xhr.timeout所设置时间请求还未结束即onloadend,则触发此事件。 |
onerror |
在请求过程中,1. 若发生Network error则会触发此事件(若发生Network error时,上传还没有结束 ,则会先触发xhr.upload.onerror ,再触发xhr.onerror ; |
4.11.3 事件触发顺序
当请求一切正常时,相关的事件触发顺序如下:
1、触发xhr.onreadystatechange(之后每次readyState变化时,都会触发一次)
2、触发xhr.onloadstart
//上传阶段开始:
3、触发xhr.upload.onloadstart
4、触发xhr.upload.onprogress
5、触发xhr.upload.onload
6、触发xhr.upload.onloadend
//上传结束,下载阶段开始:
7、触发xhr.onprogress
8、触发xhr.onload
9、触发xhr.onloadend
4.11.4 发生abort/timeout/error异常的处理
在请求的过程中,有可能发生 abort/timeout/error
这3种异常。那么一旦发生这些异常,xhr后续会进行哪些处理呢?后续处理如下:
1、一旦发生abort或timeout或error异常,先立即中止当前请求
2、将 readystate 置为4,并触发 xhr.onreadystatechange事件
3、如果上传阶段还没有结束,则依次触发以下事件:
- xhr.upload.onprogress
- xhr.upload.[onabort或ontimeout或onerror]
- xhr.upload.onloadend
4、触发 xhr.onprogress事件
5、触发 xhr.[onabort或ontimeout或onerror]事件
6、触发xhr.onloadend 事件
4.11.5 在哪个xhr事件中注册成功回调?
从上面介绍的事件中,可以知道若xhr请求成功,就会触发xhr.onreadystatechange和xhr.onload两个事件
。 那么我们到底要将成功回调注册在哪个事件中呢?我倾向于 xhr.onload事件
,因为xhr.onreadystatechange是每次xhr.readyState变化时都会触发,而不是xhr.readyState=4时才触发。
xhr.onload = function () {
//如果请求成功
if(xhr.status == 200){
//do successCallback
}
}
上面的示例代码是很常见的写法:先判断http状态码是否是200,如果是,则认为请求是成功的,接着执行成功回调。
这样的判断是有坑儿的,比如当返回的http状态码不是200,而是201时,请求虽然也是成功的,但并没有执行成功回调逻辑。所以更靠谱的判断方法应该是:当http状态码为2xx或304时才认为成功。
xhr.onload = function () {
//如果请求成功
if((xhr.status >= 200 && xhr.status <= 200) || xhr.status == 304){
//do successCallback
}
}
结语
最后给点扩展学习资料,如果你:
1、想真正搞懂XMLHttpRequest,最靠谱的方法还是看 W3C的xhr 标准;
2、想结合代码学习如何用XMLHttpRequest发各种类型的数据,可以参考html5rocks上的这篇文章
3、想粗略的了解XMLHttpRequest的基本使用,可以参考MDN的XMLHttpRequest介绍;
4、想了解XMLHttpRequest 的发展历程,可以参考阮老师的文章;
5、想了解Ajax的基本介绍,可以参考AJAX Tutorial;
6、想了解跨域请求,则可以参考W3C的 cors 标准;
7、想了解http协议,则可以参考HTTP Tutorial;