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AJAX 技术简介
1.1 Web应用的发展简史
刚开始时一切都那么简单。在美国，最初为了连接很少的几个顶尖研究机构，设计了最早的“Internet”，以便共同开展科学研究。不论是图书馆员、原子能物理学家，还是计算机科学家，都必须学习一个相当复杂的系统，1962年，麻省理工大学（MIT）的J.C.R. Licklider最早提出他的“Galactic Network”（超大网络）思想时，甚至还没有Firefox和Internet Explorer之类的概念。Licklider后来继续在国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）从事计算机研究，在那里他积极地宣扬网络化思想的重要性。与此同时，MIT的Leonard Kleinrock和Lawrence G. Roberts正在开展分组交换理论的研究，这是网络计算机的一个核心概念。在Thomas Merrill的帮助之下，Roberts于1965年进一步创建了第一个广域网，他通过一个拨号连接使麻萨诸塞州的一台TX-2连上了加利福尼亚州的一台Q-32。
1966年底，Roberts把他的实验结果提交给DARPA，在这里他设计了高级研究项目管理网络（Advanced Research Projects Administration Network，ARPANET）的计划。此时，Kleinrock正在加州大学的洛杉矶网络测量中心（Los Angeles Network Measurement Center），这里被选作ARPANET的第一个节点，正是在这里，1969年Bolt Beranek和Newman（BBN）成功地安装了第一个分组交换器，称为接口消息处理器（Interface Message Processors，IMP）。斯坦福研究中心选为第二个节点，1969年10月，实现了第一个主机到主机的消息交换。此后不久，又将加州大学的圣巴巴拉分部和犹他州大学增加为节点，这就是我们现在所称Internet的前身。
这个时期微机刚开始出现：数字设备公司（Digital Equipment Corporation）创建了PDP-1，其后PDP-8、PDP-11和VAX-11/780取得了巨大成功。计算机能力得到了极大提高，而且价格也越来越为人所接受，不像最初只有极少的几台大型机时那样贵得惊人。计算机已经走入平民大众；不过，可以看到，个人计算机还在进一步发展。
最初，研究人员认为传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）只适用于大型系统，因为TCP就是为大型系统设计的。不过，麻省理工大学David Clark的研究小组发现，工作站之间可以大范围互联。Clark的研究，再加上20世纪80年代和90年代个人计算机领域的爆炸式发展，迅速推动了当今世界的前进。
20世纪80年代出现了几个大变化。随着主机数量从为数不多的几个发展到成千上万，需要为主机指定不同的名字，这样人们就不用费劲地去记它们的数字地址。这个变化，以及主机数量的飞速增长，催生了域名系统（Domain Name System ，DNS）的问世。另外，ARPANET从使用网络控制协议（Network Control Protocol，NCP）转换为使用传输控制协议/ Internet协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP），这是军方使用的标准协议。到了20世纪80年代中期，Internet已经建成为一个连接不同研究人员的平台，而且其他网络也开始出现： 美国国家航空和宇宙航行局（National Aeronautics and Space Administration）创建了SPAN。美国能源部（U.S. Department of Energy）建立了MFENet来研究磁力熔合能源，另外在国家科学基金（National Science Foundation）的资助下，还创建了CSNET来开展计算机科学研究。
1989年，欧洲粒子物理研究所（European Council for Nuclear Research，CERN）的Tim Berners-Lee提出了一个很有意思的概念。他认为，与其简单地引用其他人的工作，为什么不干脆链接呢？读一篇文章时，科学家可以打开所引用的文章。超文本（hypertext）当时相当流行，并利用了他先前在文档和文本处理方面的研究成果。Berners-Lee发明了标准通用标记语言（Standard Generalized Markup Language，SGML）的一个子集，称为超文本标记语言（HyperText Markup Language，HTML）。HTML的妙处在于，它能把应该如何展现文本与具体如何实现显示相分离。Berners-Lee不仅创建一个称为超文本传输协议（HyperText Transfer Protocol，HTTP）的简单协议，还发明了第一个Web浏览器，叫做WorldWideWeb。
1.2 浏览器历史
提到Web浏览器，大多数人都会想到无处不在的Microsoft Internet Explorer，直到最近像Firefox、Safari和Opera之类的浏览器日益兴起，这种情况才稍有改观。尽管许多新手可能认为 Internet Explorer是市场上的第一个浏览器，但事实并非如此。实际上，第一个Web浏览器出自Berners-Lee之手，这是他为NeXT计算机创建的（这个Web浏览器原来取名叫WorldWideWeb，后来改名为Nexus），并在1990年发布给CERN的人员。Berners-Lee和 Jean-Francois Groff将WorldWideWeb移植到C，并把这个浏览器改名为libwww。20世纪90年代初出现了许多浏览器，包括Nicola Pellow编写的一个行模式浏览器（这个浏览器允许任何系统的用户都能访问Internet，从Unix到Microsoft DOS都涵盖在内），还有Samba，这是第一个面向Macintosh的浏览器。
1993年2月，Illinois–Urbana-Champaign大学超计算应用国家中心的Marc Andreessen和Eric Bina为Unix发布了Mosaic。几个月之后，Aleks Totic为Macintosh发布了Mosaic的一个版本，这使得Mosaic成为第一个跨平台浏览器，它很快得到普及，并成为最流行的Web浏览器。这个技术卖给了Spyglass，后来又归入Microsoft的门下，并用在Internet Explorer中。
1993年，塂萨斯大学的开发人员编写了一个基于文本的浏览器，叫做Lynx，它成为了字符终端的标准。1994年，挪威奥斯陆的一个小组开发了 Opera，1996年这个浏览器得到了广泛使用。1994年12月，Netscape发布了Mozilla的1.0 版，第一个盈利性质的浏览器诞生。2002年又发布了一个开源的版本，这发展为后来流行的Firefox浏览器，于2004年11月发布。
Microsoft发布Windows 95时，把Internet Explorer 1.0作为Microsoft Plus!包的一部分同时发布。尽管这个浏览器与操作系统集成在一起，但大多数人还是坚持使用Netscape、Lynx或Opera。IE 2.0有了很大起色，增加了对cookie、安全套接字层（Secure Socket Layer，SSL）和其他新兴标准的支持。这个第二版还可以用于Macintosh，使之成为Microsoft的第一个跨平台浏览器。不过，大多数用户还是很执着，仍然使用他们用惯了的浏览器。
不过到了1996年夏天，Microsoft发布了3.0版本。几乎一夜之间，人们纷纷拥向Internet Explorer。当然，Netscape的浏览器还是要收费，Microsoft仍然免费提供Internet Explorer。关于浏览器领域谁主沉浮，Internet群体发生了两极分化，很多人担心Microsoft会像在桌面领域一样，在Web领域也一统天下。有些人则考虑到安全问题，而且不出所料，发布3.0版9天之后，就报告了第一个安全问题。到1999年发布Internet Explorer 5时，它已经成为使用最广的浏览器。
1.3 Web应用的发展历程
最初，所有Web页面都是静态的；用户请求一个资源，服务再返回这个资源。什么都不动，什么都不闪。坦率地讲，对于许多Web网站来说，这样也是可以的，这些网站的Web页面只是电子形式的文本，在一处生成，内容固定，再发布到多处。在浏览器发展的最初阶段，Web页面的这种静态性不成问题；科学家只是使用Internet来交换研究论文，大学院校也只是通过Internet在线发布课程信息。企业界还没有发现这个新“渠道”会提供什么商机。实际上，刚开始时，公司主页显示的信息通常很少，无非是一些联系信息，或者只是一些文档。不过，没过多久，Web用户就开始有新的要求，希望能得到更动态的网上体验。个人计算机成为企业的强劲后盾，从个人宿舍到住家办公室开始出现越来越多的计算机。随着Windows 95的问世，人们已经领教了Corel Word-Perfect和Microsoft Excel丰富的功能，所以用户的期望也越来越高。
1.3.1 CGI
要让Web更为动态，第一个办法是通用网关接口（Common Gateway Interface，CGI）。与静态的Web获取不同，可以使用CGI创建程序，用户发出请求时就会执行这个程序。假设你想在Web网站上显示销售的商品，可以利用一个CGI脚本来访问商品数据库，并显示结果。通过使用简单的HTML表单和CGI脚本，可以创建简单的前台应用，这样别人就可以通过浏览器来购买你的商品。可以用多种语言编写CGI脚本，从Perl到Visual Basic都可以，这使得掌握不同语言的人都能编写CGI脚本。不过，要创建动态的Web页面，CGI并不是最安全的方法。如果采用CGI，任何人都可以在你的系统上执行程序。大多数情况下这可能没有问题，但是倘若一个用户有恶意企图，很可能利用这一点，让你的系统运行你本来不想运行的程序。尽管存在这个缺陷，但如今CGI仍在使用。
1.3.2 Applet
很显然，CGI可以有所改进。1995年5月，Sun的John Gage和Andreessen（目前在Netscape通信公司）宣布一种新的编程语言诞生，这就是Java。Netscape Navigator为这种新语言提供了支持，最初是为了支持机顶盒（你可能认为，为了抢占在居室电子化方面的发展先机，最早涉足的公司是Microsoft和Sony）。就像所有革命一样，Java和Internet的出现恰到好处，在适当的时间、适当的地点横空出世，Java在Web上发布仅几个月，就已经有数以千计的人下载Java。由于Netscape的 Navigator支持Java，动态Web页面掀开了新的一页：applet时代到来了。
Applet允许开发人员编写小应用，这些小应用可以嵌入在Web页面上。只要用户使用支持Java的浏览器，就可以在浏览器的Java虚拟机（Java Virtual Machine，JVM）中运行applet。尽管applet可以做很多事情，但它们也存在一些限制：通常不允许读写文件系统，不能加载本地库，而且可能无法启动客户端上的程序。除了这些限制外，applet还会在一个沙箱安全模型中运行，这有助于防止用户运行恶意代码。
对许多人来说，最初接触Java编程语言就是从applet开始的，当时这是创建动态Web应用的一种绝好的办法。Applet允许你在浏览器中创建一个 “胖”客户应用，不过要在平台的安全限制范围内。当时，在很多领域都广泛使用了applet；但是，Web群体并没有完全被applet“征服”。胖客户的开发人员都很熟悉一个问题：必须在客户端上部署适当的Java版本。因为applet在浏览器的虚拟机中运行，所以开发人员必须确保客户端安装了适当版本的Java。尽管这个问题并非无法解决，但确实妨碍了applet技术的进一步推广。而且如果applet写得不好，很可能对客户主机造成影响，这使许多客户对于是否采用基于applet的解决方案犹豫不定。
1.3.3 JavaScript
与此同时，Netscape创建了一种脚本语言，并最终称之为JavaScript。（建立原型时本来叫做Mocha，正式发布之前曾经改名为 LiveWire和LiveScript，不过最后终于确定为JavaScript）。设计JavaScript是为了让不太熟悉Java的网页设计人员和程序员能够更轻松地开发applet。（当然，Microsoft也推出了与JavaScript相对应的脚本语言，称为VBScript）。 Netscape请Brendan Eich来设计和实现这种新语言，他认为需要的是一种动态类型脚本语言。由于缺乏开发工具，缺少有用的错误消息和调试工具，JavaScript很受非议，尽管如此，JavaScript仍然是一种创建动态Web应用的强大方法。
最初，创建JavaScript是为了帮助开发人员动态地修改页面上的标记，以便为客户提供更丰富的体验。人们越来越认识到，页面也可以当作对象，因此文档对象模型（Document Object Model，DOM）应运而生。刚开始，JavaScript和DOM紧密地交织在一起，但最后它们还是“分道扬镳”，并各自发展。DOM是页面的一个面向对象表示，可以用某种脚本语言（如JavaScript或VBScript）进行修改。
最后，万维网协会（World Wide Web Consortium，W3C）介入，并完成了DOM的标准化，而欧洲计算机制造商协会（European Computer Manufacturers Association，ECMA）批准JavaScript作为ECMAScript规范。根据这些标准编写的页面和脚本在遵循相应原则的任何浏览器上都应该有相同的外观和表现。
在最初的几年中，JavaScript的发展很是坎坷，这是许多因素造成的。首先，浏览器支持很不一致（即使是今天，同样的脚本在不同浏览器上也可能有不同的表现），而且客户可以自由地把JavaScript关闭（由于存在一些已知的安全漏洞，因此往往鼓励用户把JavaScript关掉）。由于开发 JavaScript很有难度（你会用alert吗？），这使得许多开发人员退避三舍，很少使用这种语言，有些开发人员干脆不考虑 JavaScript，认为这是图形设计人员使用的一种“玩具”语言。许多人曾试图使用、测试和调试复杂的JavaScript，并为此身心俱疲，所以大多数人在经历了这种痛苦之后，最终还是满足于创建简单的基于表单的应用。
1.3.4 Servlet、ASP和PHP . . .哦，1.3.5 太多了！
尽管applet是基于Web的，但胖客户应用存在的许多问题在applet身上也有所体现。在大量使用拨号连接的年代（就算是今天，拨号连接也很普遍），要下载一个复杂applet的完整代码基，可能要花很多时间，这往往不是用户所能承受的。开发人员还要考虑客户端上的Java版本，有些虚拟机还有更多的要求。理想情况下只需提供静态的Web页面，毕竟，这正是设计Internet的本来目的。当然，尽管静态页面是静态的，但是如果能在服务器上动态地生成内容，再把静态的内容返回，这就太好了。
在Java问世一年左右，Sun引入了servlet。你的Java代码不用像applet那样在客户浏览器中运行；它会在你控制的一个应用服务器上运行。这样，开发人员就能充分利用现有的业务应用，而且，如果需要升级为最新的Java版本，只需要考虑服务器就行了。Java推祟“一次编写，到处运行”，这一点使得开发人员可以选择最先进的应用服务器和服务器环境，这也是这种新技术的另一个优点。Servlet还可以取代CGI脚本。
Servlet是向前迈出的很大一步。Servlet提供了对整个Java应用编程接口（API）的完全访问，而且提供了一个完备的库可以处理HTTP。不过，Servlet不是十全十美的。使用Servlet来设计界面可能很困难。在一个典型的Servlet交互中，先要从用户得到一些信息，完成某种业务逻辑，然后使用一些“打印行”创建HTML，为用户显示结果。代码清单1-1所示的代码就相当常见。
代码清单1-1 简单的Servlet代码：
代码:
response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
PrintWriter out = response.getWriter();
out.println("<html>");
out.println("<head>");
out.println("<title>Servlet SimpleServlet</title>");
out.println("</head>");
out.println("<body>");
out.println("<h1>Hello World</h1>");
out.println("<p>Imagine if this were more complex.</p>");
out.println("</body>");
out.println("</html>");
out.close();
servlet不仅容易出错，很难生成可视化显示，而且还无法做到人尽其才。一般地，编写服务器端代码的人往往是软件开发人员，他们只是对算法和编译器很精通，但不是能设计公司精美网站的图形设计人员。业务开发人员不仅要编写业务逻辑，还必须考虑怎么创建一致的设计。因此，很有必要将表示与业务逻辑分离。我们需要的就是JavaServer Pages（JSP）。
在某种程度上，JSP是对 Microsoft的 Active Server Pages (ASP）做出的一个回应。Microsoft从Sun在Servlet规范上所犯的错误汲取了教训，并创建了ASP来简化动态页面的开发。 Microsoft增加了很棒的工具支持，并与其Web服务器紧密集成。JSP和ASP都设计为用于将业务处理与表示布局相分离，从这个意义上讲，二者是相似的。虽然存在一些技术上的差别（Sun也从Microsoft那里学到了教训），但它们有一个最大的共同点，都允许Web设计人员能够把重点放在布局上，而软件开发人员可以集中开发业务逻辑。代码清单1-2显示了一个简单的JSP。
代码清单1-2 简单的 JSP：
代码:
<%@page contentType="text/html"%>
<%@page pageEncoding="UTF-8"%>
<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN"
"http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
<title>Hello World</title>
</head>
<body>
<h1>Hello World</h1>
<p>This code is more familiar for Web developers.</p>
</body>
</html>
当然，Microsoft和Sun并没有垄断服务器端解决方案。还有许多其他的方案，从PHP到ColdFusion等等在这个领域都有一席之地。有些开发人员喜欢新奇的工具；还有一些则倾向于更简单的语言。在目前来看，所有这些解决方案完成的任务都是一样的，它们都是要动态生成HTML。在服务器端生成内容可以解决发布问题；不过，与使用胖客户或applet所做的工作相比，用户从原始HTML得到的体验就太过单调和苍白了。下面几节将介绍几种力图提供更丰富用户体验的解决方案。
1.3.6 Flash
并不是只有Microsoft和Sun在努力寻找办法来解决动态Web页面问题。1996年夏天，FutureWave发布了一个名叫 FutureSplash Animator的产品。这个产品起源于一个基于Java的动画播放器，FutureWave很快被Macromedia兼并，Macromedia则将这个产品改名为Flash。
利用Flash，设计人员可以创建令人惊叹的动态应用。公司可以在Web上发布高度交互性的应用，几乎与胖客户应用相差无几。不同于applet、 servlet和CGI脚本，Flash不需要编程技巧，很容易上手。在20世纪90年代末期，掌握Flash是一个很重要的特长，因为许多老板都非常需要有这种技能的员工。不过，这种易用性也是有代价的。
像许多解决方案一样，Flash需要客户端软件。尽管许多流行的操作系统和浏览器上都内置有所需的Shockwave播放器插件，但并非普遍都有。虽然能免费下载，但由于担心同时携带病毒，使得许多用户都拒绝安装这个软件。Flash应用可能还需要大量网络带宽才能正常地工作，另外，由于没有广泛的宽带连接，这也限制了Flash的推广（因此产生了“skip intro”链接）。尽管有些网站选择建立多个版本的Web应用，分别适应于不同的连接速度，但是许多公司都无法承受支持两个或更多网站所增加的开发开销。
总之，创建Flash应用需要专用的软件和浏览器插件。applet可以用文本编辑器编写，而且有一个免费的Java开发包（Java Development Kit，JDK），Flash则不同，使用完整的Flash工具包需要按点会费，每个点需要数百美元。尽管这些因素不是难以逾越的障碍，但它们确实减慢了 Flash在动态Web应用道路上的前进脚步。
1.3.7 DHTML革命
Microsoft和Netscape发布其各自浏览器的第4版时，Web开发人员有了一个新的选择：动态HTML（dynamic HTML，DHTML）。有些人可能认为 DHTML不是一个W3C标准；它更像是一种销售手段。实际上，DHTML结合了HTML、层联样式表（Cascading Style Sheets，CSS）、JavaScript和DOM。这些技术的结合使得开发人员可以动态地修改Web页面的内容和结构。
最初对DHTML的反响很好。不过，它需要的浏览器版本还没有得到广泛采用。尽管Internet Explorer和Netscape都支持DHTML，但是它们的实现大相径庭，这说明开发人员必须知道他们的客户使用什么浏览器。而这通常意味着，需要大量代码来检查浏览器的类型和版本，这就进一步增加了开发的开销。有些人对于尝试这种方法很是迟疑，因为DHTML还没有一个官方的标准。不过，将来新标准有可能会出现。
1.3.8 XML衍生语言
20世纪90年代中期，基于SGML，衍生出了W3C的可扩展标记语言（eXtensible Markup Language，XML），自此以后，XML变得极为流行。许多人把XML视作为解决所有计算机开发问题的灵丹妙药，以至于XML几乎无处不在。实际上，Microsoft就已经宣布，Office 12将支持XML文件格式。
如今，我们至少有4种XML衍生语言可以创建Web应用（W3C的XHTML不包括在内）：Mozilla的XUL ；XAMJ，这是结合Java的一种开源语言；Macromedia的MXML；以及Microsoft的XAML。
XUL： XUL（拼作“zool”）代表XML用户接口语言（XML User Interface Language），由Mozilla Foundation推出。流行的Firefox浏览器和Thunderbird邮件客户都是用XUL编写的。利用XUL，开发人员能构建功能很丰富的应用，可以与Internet连接，也可以没有连接。为了让熟悉DHTML的开发人员尽快地学会，XUL设计为可以为诸如窗口和按钮等标准界面部件提供跨平台支持。虽然它本身不是一个标准，但XUL所基于的都是标准，如HTML 4.0、CSS、 DOM, XML和 ECMAScript等等。XUL应用可以在浏览器上运行，也可以安装在一个客户主机上。
当然，XUL也不是没有缺点。XUL需要Gecko引擎，而且目前Internet Explorer还没有相应的插件。尽管Firefox在浏览器市场中已经有了一定的份额，但少了 Internet Explorer的支持还是影响很大，这使得大多数应用都无法使用XUL。目前开展的很多项目都是力图在多个平台上使用XUL，包括Eclipse。
XAML：XAML （拼作“zammel”）是Microsoft将推出的操作系统代码（名为Vista）的一个组件。XAML是可扩展应用标记语言（eXtensible Application Markup Language）的缩写，它为使用Vista创建用户界面定义了一个标准。与HTML类似，XAML使用标记来创建标准元素，如按钮和文本框等。 XAML建立在Microsoft的 .NET平台之上，而且可以编译为.NET类。
应当很清楚XAML的局限所在。作为一个Microsoft产品，这就要求必须使用Microsoft的操作系统。在许多情况下（特别是公司中），这可能不成问题，但是有些公司使用的不是Microsoft的操作系统，总不能削足适履吧，就像是没有哪家砖瓦水泥公司会因为买家没有开某种车来就把他拒之门外。Vista交付的日期一再推迟，与此同时XAML也有了很大变化，不再只是一个播放器。据说，在未来几年内，我们可能会看到一个全新的XAML。
MXML：Macromedia创建了MXML，作为与其Flex技术一同使用的一种标记语言；MXML设计为与HTML很相似，可以以一种声明的方式来设计界面。与XUL和XAML类似，MXML提供了更丰富的界面组件，如DataGrid和TabNavigator，利用这些组件可以创建功能丰富的 Internet应用。不过，MXML不能独立使用；它依赖于Flex和ActionScript编程语言来编写业务逻辑。
MXML与Flash有同样的一些限制。它是专用的，而且依赖于价格昂贵的开发和部署环境。尽管将来.NET可能会对MXML提供支持，但现在Flex只能在Java 2企业版（Java 2 Enterprise Edition，J2EE）应用服务器上运行，如Tomcat和IBM的WebSphere，这就进一步限制了MXML的广泛采用。
XAMJ：让人欣喜的是，开源群体又向有关界面设计的XML衍生语言世界增加了新的成员。XAMJ作为另一种跨平台的语言，为Web应用开发人员又提供了一个工具。这种衍生语言基于Java，Java是当前最流行的面向对象语言之一，XAMJ也因此获得了面向对象语言的强大功能。XAMJ实际上想要替代基于XAML 或HTML的应用，力图寻找一种更为安全的方法，既不依赖于某种特定的框架，也不需要高速的Internet连接。XAMJ是一种编译型语言，建立在 “clientlet”体系结构之上，尽管基于XAMJ的程序也可以是独立的应用，但一般来讲都是基于Web的应用。在写这本书时，XAMJ还太新，所以还没有太多批评；不过，批评肯定会有的，让我们拭目以待。
谈到“以X开头的东西”时，别忘了W3C XForms规范。XForms设计为支持一种更丰富的用户界面，而且能够将数据与表示解耦合。无庸置疑，XForms数据是XML，这样你就能使用现有的XML技术，如XPath和XML Schema。标准HTML能做的，XForms都能做，而且XForms还有更多功能，包括动态检查域值，与Web服务集成等等。不同于其他的许多 W3C规范，XForms不需要新的浏览器，你可以使用现在已有的许多浏览器实现。与大多数XML衍生语言一样，XForms是一种全新的方法，所以对于这种方法何时得到采纳，最好要耐心一些。
