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。

以下是我认为对Ajax较为准确的解释：（摘自）

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:

  • Browser-based presentation using HTML and Cascading Style Sheets (CSS).

  • Data is stored in XML format and fetched from the server.

  • Behind-the-scenes data fetches using XMLHttpRequest objects in the browser.

  • 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。

所以我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。

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标准又分为Level 1和Level 2。

XMLHttpRequest Level 1主要存在以下缺点：

  • 受同源策略的限制，不能发送跨域请求；

  • 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；

  • 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；

那么Level 2对Level 1 进行了改进，XMLHttpRequest Level 2中新增了以下功能：

  • 可以发送跨域请求，在服务端允许的情况下；

  • 支持发送和接收二进制数据；

  • 新增formData对象，支持发送表单数据；

  • 发送和获取数据时，可以获取进度信息；

  • 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，文章中对新增的功能都有具体代码示例。

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，下面提供一个截图。

bVsiDk

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

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);  //创建xhr对象   var xhr = new XMLHttpRequest();  //设置xhr请求的超时时间  xhr.timeout = 3000;  //设置响应返回的数据格式  xhr.responseType = "text";  //创建一个 post 请求，采用异步  xhr.open('POST', '/server', true);  //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。

接下来我将站在使用者的角度，以问题的形式介绍xhr的基本使用。

我对每一个问题涉及到的知识点都会进行比较细致地介绍，有些知识点可能是你平时忽略关注的。

如何设置request header

在发送Ajax请求（实质是一个请求）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：

  • 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;

  • 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；

  • setRequestHeader必须在open()方法之后，send()方法之前调用，否则会抛错；

  • 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, twoclient.send();

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);

这2个方法看起来简单，但却处处是坑儿。

你是否遇到过下面的坑儿?——反正我是遇到了。。。

  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"

经过一番寻找最终在 。

  • 原因1：，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：，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。

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。

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/p_w_picpath.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。

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/p_w_picpath.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();

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。

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

  • xhr.response

    • 默认值：空字符串""

    • 当请求完成时，此属性才有正确的值

    • 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

  • xhr.responseText

    • 默认值为空字符串""

    • 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

    • 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

  • xhr.responseXML

    • 默认值为 null

    • 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

    • 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

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

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。

xhr.timeout

单位：milliseconds 毫秒

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。

【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 。

【那么什么时候才算是请求结束 ？】

—— xhr.loadend事件触发的时候。

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。

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，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

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：

  • xhr.timeout必须为0

  • xhr.withCredentials必须为 false

  • 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。

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。

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;    } }

可以发送什么类型的数据

void send(data);

xhr.send(data)的参数data可以是以下几种类型：

  • ArrayBuffer

  • Blob

  • Document

  • DOMString

  • FormData

  • 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.

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：

  • 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；

  • 如果data是 DOMString 类型，content-type默认值为text/plain;charset=UTF-8；

  • 如果data是 FormData 类型，content-type默认值为multipart/form-data; boundary=[xxx]

  • 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。

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...  };

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，且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*，而必须设置为请求页面的域名。

xhr相关事件

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：

  • onloadstart

  • onprogress

  • onabort

  • ontimeout

  • onerror

  • onload

  • onloadend

每一个XMLHttpRequest里面都有一个upload属性，而upload是一个XMLHttpRequestUpload对象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。

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，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；若发生Network error时，上传已经结束，则只会触发xhr.onerror）。注意，只有发生了网络层级别的异常才会触发此事件，对于应用层级别的异常，如响应返回的xhr.statusCode是4xx时，并不属于Network error，所以不会触发onerror事件，而是会触发onload事件。

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

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

触发 xhr.onprogress事件触发 xhr.[onabort或ontimeout或onerror]事件触发xhr.onloadend 事件

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 < 300) || xhr.status == 304){      //do successCallback    }  }

结语

终于写完了......

看完那一篇长长的W3C的xhr 标准，我眼睛都花了......
希望这篇总结能帮助刚开始接触XMLHttpRequest的你。

最后给点扩展学习资料，如果你：

  • 想真正搞懂XMLHttpRequest，最靠谱的方法还是看 ;

  • 想结合代码学习如何用XMLHttpRequest发各种类型的数据，可以参考

  • 想粗略的了解XMLHttpRequest的基本使用，可以参考；

  • 想了解XMLHttpRequest 的发展历程，可以参考；

  • 想了解Ajax的基本介绍，可以参考;

  • 想了解跨域请求，则可以参考;

  • 想了解http协议，则可以参考;