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JS XMLHttpRequest原理与使用方法深入详解

作者：ruoyiqing

这篇文章主要介绍了JS XMLHttpRequest原理与使用方法,结合实例形式深入分析了JS XMLHttpRequest相关原理、使用方法及操作注意事项,需要的朋友可以参考下

本文实例讲述了JS XMLHttpRequest原理与使用方法。分享给大家供大家参考，具体如下：

你真的会使用XMLHttpRequest吗？

看到标题时，有些同学可能会想：“我已经用xhr成功地发过很多个Ajax请求了，对它的基本操作已经算挺熟练了。” 我之前的想法和你们一样，直到最近我使用xhr时踩了不少坑儿，我才突然发现其实自己并不够了解xhr，我知道的只是最最基本的使用。
于是我决定好好地研究一番xhr的真面目，可拜读了不少博客后都不甚满意，于是我决定认真阅读一遍W3C的XMLHttpRequest标准。看完标准后我如同醍醐灌顶一般，感觉到了从未有过的清澈。这篇文章就是参考W3C的XMLHttpRequest标准和结合一些实践验证总结而来的。

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:

  • 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。XMLHttpRequest标准又分为Level 1和Level 2。
XMLHttpRequest Level 1主要存在以下缺点：

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

当然更详细的对比介绍，可以参考阮老师的这篇文章，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XMLHttpRequest兼容性，下面提供一个截图。

从图中可以看到：

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：

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();

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 Stack Overflow找到了答案。

"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/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。

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();

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

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]]])

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：

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：

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：

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：

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

  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。

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

  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

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：

更多关于ajax相关内容感兴趣的读者可查看本站专题：《jquery中Ajax用法总结》、《JavaScript中ajax操作技巧总结》、《PHP+ajax技巧与应用小结》及《asp.net ajax技巧总结专题》

希望本文所述对大家ajax程序设计有所帮助。

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