基于不同數(shù)據(jù)傳輸格式對Ajax實時性響應影響的研究

王鵬，吳曉東，楊華民

(長春理工大學 計算機科學技術學院，長春 130022)

Ajax(Asynchronous JavaScript and XML)作為Web2.0核心技術被越來越多地使用到Web應用中。Ajax 由 HTML、JavaScript、DHTML(Dynamical Hypertext Markup Language)和 DOM[1](Document Object Model)組成，它使用客戶端腳本異步傳輸、局部刷新技術很大程度上降低了服務器端的壓力。在一些實際項目應用中，如地理信息系統(tǒng)，常常需要大量的數(shù)據(jù)交換，使用不同的數(shù)據(jù)格式，客戶和服務器端的響應會有很大不同。常見的數(shù)據(jù)交換格式 有 HTML、XML、JSON、CSV(Comma Separated Values)、GZIP五種。其中，HTML傳輸是最簡單的形式，但缺乏一定的靈活性。XML作為一種通用的標記語言，具有跨平臺、跨語言的優(yōu)勢。然而在實際的應用中，XML的解析工作會讓開發(fā)效率低下。JSON作為為新生代的純文本數(shù)據(jù)格式，在Ajax數(shù)據(jù)交換中有著得天獨厚的應用優(yōu)勢。在不考慮網(wǎng)絡傳輸?shù)那闆r下，解析不同數(shù)據(jù)格式的對象有著明顯的區(qū)別。本文主要從HTML、XML、JSON三種常用的數(shù)據(jù)交換格式探究三者在對象解析方面的區(qū)別，及對實時數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生的影響。

1 HTML、XML、JSON 簡介

HTML(HypertextMark-upLanguage)即超文本標記語言或超文本鏈接標示語言，是目前網(wǎng)絡上應用最為廣泛的語言，也是構成網(wǎng)頁文檔的主要語言。HTML文本是由 HTML命令組成的描述性文本，HTML命令可以說明文字、圖形、動畫、聲音、表格、鏈接等。HTML的結構包括頭部(Head)、主體(Body)兩大部分，其中頭部描述瀏覽器所需的信息，而主體則包含所要說明的具體內(nèi)容。在Ajax輕量級應用中，通常以HTML片段的形式實現(xiàn)客戶端和服務器端的簡單數(shù)據(jù)交換。

XML[2](Extensible Markup Language)即可擴展標記語言，它與HTML一樣，都是SGML(Standard Generalized Markup Language，標準通用標記語言)。Xml是Internet環(huán)境中跨平臺的，依賴于內(nèi)容的技術。擴展標記語言XML是一種簡單的數(shù)據(jù)存儲語言，使用一系列簡單的標記描述數(shù)據(jù)，而這些標記可以用方便的方式建立服務器端使用數(shù)據(jù)格式。一個XML文檔最基本的構成包括：聲明，處理指令(可選)和元素，所有xml文檔都從一個根節(jié)點開始，根節(jié)點包含了一個根元素，其他元素必須包含在根元素中，嵌套在內(nèi)的為子元素，子元素還可以包含子元素，數(shù)據(jù)既可以存在子元素中也可以存在元素的屬性中。

和XML一樣，JSON[3]也是基于純文本的數(shù)據(jù)格式。由于JSON是為JavaScript準備的，因此，JSON的數(shù)據(jù)格式非常簡單，可以用JSON傳輸一個簡單的String，Number或Boolean類型變量，也可以傳輸一個數(shù)組，或者一個復雜的Object對象。在實際應用中通常以Object對象進行數(shù)據(jù)交換，而Object對象在 JSON中是用{}包含一系列無序的Key-Value鍵值對表現(xiàn)的。

2 影響實時響應的因素

影響Ajax應用的實時響應因素包括：

1.網(wǎng)絡傳輸環(huán)境

2.不同數(shù)據(jù)格式的傳輸速度

3.不同數(shù)據(jù)格式的解析速度

由于Ajax在異步傳輸、局部刷新方面的特點，在網(wǎng)絡傳輸環(huán)境一定的情況下，不同數(shù)據(jù)格式的傳輸速度差別不大，但是計算機在對不用數(shù)據(jù)格式對象的解析上所耗費的時間是明顯的。

3 數(shù)據(jù)格式比較

下面以服務器端實時向客戶端發(fā)送簡單的地圖地理信息[4]為例來說明相同信息在使用不同數(shù)據(jù)格式時的表現(xiàn)形式。服務器端向客戶端返回的信息包括區(qū)域、經(jīng)度、緯度信息。

3.1 基于HTML的信息傳遞數(shù)據(jù)格式

使用HTML進行傳輸需要對以上坐標信息按一定規(guī)則連成文本信息，在服務器端對信息編碼完成后，進而傳遞至客戶端。在客戶端再按該規(guī)則將文本還原。例如，需要傳遞的坐標信息為{所在區(qū)域：長春；經(jīng)度：125.29889；緯度：43.81185}。傳遞的 HTML片段可確定為"#長春%125.29889%43.81185#"，在連接串中使用約定符號組織傳遞的數(shù)據(jù)信息。在客戶端端按所在區(qū)域、經(jīng)度、緯度進行文本還原，實時顯示地理信息。

使用HTML片段，內(nèi)容簡潔，不會浪費過多的帶寬資源，但是需要在服務器端或客戶端以字符串形式構造出HTML文本，不利于編程，也不容易調(diào)試和維護。特別在傳輸?shù)奈谋镜臄?shù)據(jù)結構的復雜的情況下，調(diào)試維護的難度會凸顯出來。

3.2 基于XML的信息傳遞數(shù)據(jù)格式

XML的非空標記必須由開始標記和結束標記組成，兩者之間是標記的內(nèi)容。開始標記以"<"開始，以">"結束，中間是標記名稱，結束標記以""結束，中間是標記名稱。在開始標記和結束標記之間即為該標記的值。將以上的HTML片段改寫成XML形式，即：

其中為根節(jié)點，在根節(jié)點以下為子節(jié)點，，在這些節(jié)點中存儲著需要保存的坐標信息。

3.3 基于JSON的信息傳遞數(shù)據(jù)格式

JSON包含簡單的數(shù)值類型，諸如字符串(string)、數(shù)值(number)等，但使用這些簡單數(shù)據(jù)類型定義復雜格式的數(shù)據(jù)無疑是困難的，在實際應用中以JSON的對象(Object)格式進行定義數(shù)據(jù)，以上的XML信息對應轉換為JSON格式即為[5]：

以上 coordinate即為 JSON的一個對象(Object)，JSON 在表示數(shù)據(jù)時將屬性和值以"："分開，同一個對象的不同屬性通過"，"相區(qū)別。

4 不同數(shù)據(jù)格式對象的解析實驗

4.1 Html片段

在本實驗中不使用規(guī)則串的形式來傳遞數(shù)據(jù)，而是用具體的 div標簽形式傳遞所需要的數(shù)據(jù)信息。使用Ajax輕量級框架JQuery的Load方法，將包含不同個數(shù)對象的 Html片段加載至網(wǎng)頁。實現(xiàn)方式如下：

$("#DataReslultDiv").load("CustomerOrders.htm")；

Load方法可以遠程載入HTML代碼并插入到Dom中

單個Html解析對象可以表示為：

4.2 XML

Ajax輕量級框架JQuery提供ajax方法，可以實現(xiàn)對xml文件的讀取和xml結點的解析，具體方法為：

其中，type定義了獲取xml的方式為get請求，url為訪問xml文件的地址，dataType定義了訪問的文件類型為 xml，success為訪問成功后執(zhí)行的函數(shù)，在該函數(shù)中解析XML結點，計算每個結點解析所需要花費的時間。

以下是一個xml解析對象的表現(xiàn)形式：

其中data為根節(jié)點，area、xcoordinate、ycoordinate為子結點，分別記錄地區(qū)、緯度、經(jīng)度信息。

4.3 JSON

JQuery提供訪問JSON文件的方法getJSON()：

getJSON(paramOne，paramTwo)其中參數(shù)一為要訪問的文件名，第二個參數(shù)為訪問成功后要執(zhí)行的函數(shù)，該函數(shù)的參數(shù)data為返回的JSON格式的數(shù)據(jù)，在該函數(shù)中完成對JSON數(shù)組元素的解析并記錄解析所需要的時間。

JSON數(shù)據(jù)格式的單個解析對象為：

實驗環(huán)境為單機：

CPU:AMD Athlon(tm)64 X2 Dual-Core Processor TK-53；

Memory:2G；

OS:Windows XP sp 2。

實驗一模擬了在大量解析對象個數(shù)的情況下，計算機分別解析普通HTML、XML以及JSON對象所需要的時間。

表1 實驗一(大量解析對象耗時情況)Tab.1 Time-consuming cases of a large-number analysis objects

從實驗一可以看出使用 Html作為傳輸數(shù)據(jù)格式明顯比XML、JSON獲得更快的響應時間[6]，在數(shù)據(jù)量少且數(shù)據(jù)結構不復雜的情況下，使用 Html應為首選的數(shù)據(jù)傳輸格式。同時，計算機對 JSON數(shù)據(jù)對象的解析也快于XML，雖然XML具有很好的通用性，但是在某些應用環(huán)境下使用JSON數(shù)據(jù)格式會縮短響應時間。

實驗二模擬了在隨解析對象個數(shù)遞增的情況下(解析對象個數(shù)分別為 100、500、1000、2000、5000個)，解析普通HTML片段、XML以及JSON對象所需要耗費的總時間和解析單個對象所要耗費的時間。

表2 實驗二(不同解析對象數(shù)量耗時情況)Tab.2 Time-consuming cases of a different analysis objects

從實驗二可以看出單個HTML對象的解析時間并沒有隨著解析對象的個數(shù)的增多而增多，在解析對象個數(shù)少量的情況下(100和500)，計算機會花費較多的時間比重在 Html文件的解析上，但是當結點個數(shù)增加(1000、2000、5000)單個 Html的對象的解析時間基本持平。單個JSON對象的解析速度要快于XML對象的解析速度，而且XML對象的信息冗余會比JSON大得多，以下是兩者在不同解析對象個數(shù)下的文件大小比較。

表3 不同數(shù)據(jù)格式文件大小比較Tab.3 Comparison of different data format file size

隨著解析對象個數(shù)的增加，XML較之JSON的冗余程度增速會越來越快，冗余比重越來越大，因此與使用XML作為數(shù)據(jù)傳輸格式相比JSON會有更少的數(shù)據(jù)冗余，更快的響應。

5 結語

在模擬實驗中，選取的解析對象為簡單的一維數(shù)組形式，在較為復雜的應用中會有復雜的數(shù)組或?qū)ο笄短浊闆r出現(xiàn)，此時對XML對象的解析會更加耗時，同時增加更多的信息冗余。而使用 Html進行傳輸會使編碼和維護工作異常繁重。使用JSON作為數(shù)據(jù)傳輸格式在不增加冗余的同時，對JSON對象的解析也會比以上兩種數(shù)據(jù)格式更加容易且更易維護。因此，不同的應用背景下選擇不同數(shù)據(jù)傳輸格式會影響 Ajax應用的響應時間，進而影響到用戶體驗。

[1]W3C Document Object Model[EB/OL]．http://www.w3.org/DOM，2005．

[2]Extensible markup language(xml)1.0[EB/OL]．http://www.w3.org，2006．

[3]json.Introducing JSON[EB/OL]．http://www.json.org，2006．

[4]韓敏，馮浩．基于JSON的地理信息數(shù)據(jù)交換方法研究[J]．測繪科學，2010，35(1)：159-161．

[5]XML與JSON[EB/OL]．http://book.51cto.com/art/200-803/67482.htm，2008．

[6]Smullen，C，Smullen S．AJAX Application Server Performance[J]．Proceedings of the IEEE SoutheastCon 2007：154-158．