基于JSON的高級AJAX在汽車定位中的應(yīng)用與分析

王鵬，劉圣財，董洋

(1.長春理工大學(xué) 計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長春 130022；2.白俄羅斯國立大學(xué) 無線電物理和計算機技術(shù)學(xué)院)

汽車定位是一種集GPS、現(xiàn)代通信技術(shù)和定位顯示終端為一體現(xiàn)代高科技系統(tǒng)。它的功能主要是通過安裝在汽車的GPS定位設(shè)備實時地將汽車所在位置通過無線通信設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)控制中心，然后通過Internet網(wǎng)絡(luò)顯示在終端電子地圖上。對于電子地圖顯示終端都采用AJAX和XML技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)局部刷新的效果，但是在應(yīng)用開發(fā)中，因為需要傳輸和處理大量汽車定位的數(shù)據(jù)致使汽車定位顯示終端不再具有實時性。JSON的出現(xiàn)很好地解決了這個問題。JSON是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式，易于閱讀和編寫，也易于機器解析和生成[1]，同時JSON的語法比較簡潔，這就大幅度地降低了服務(wù)器消耗資源和傳輸過程中所占用的帶寬，使用戶得到了更好的體驗。

1 JSON和AJAX

1.1 AJAX工作原理

AJAX的工作原理相當(dāng)于在用戶和服務(wù)器之間加了一個虛擬中間層，使用戶操作與服務(wù)器響應(yīng)異步化[2]。應(yīng)用AJAX的網(wǎng)站的特點就是它們的應(yīng)用程序盡管運行在瀏覽器里邊，卻表現(xiàn)的和其他桌面應(yīng)用程序一樣，這都得益于AJAX技術(shù)，它將客戶端和服務(wù)器端的同步交互通信方式改變?yōu)楫惒浇换ネㄐ欧绞剑@樣把以前的一些服務(wù)器負(fù)擔(dān)的工作轉(zhuǎn)嫁到客戶端，利于客戶端閑置的處理能力來處理，減輕服務(wù)器和帶寬的負(fù)擔(dān)。其工作原理可以由圖1所示。

圖1 AJAX工作原理Fig.1 AJAX works

當(dāng)客戶端需要與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信傳輸時，需要經(jīng)由以下幾個步驟[2]：(1)建立連接的URL；(2)打開到服務(wù)器的連接；(3)設(shè)置服務(wù)器在完成后的回調(diào)函數(shù)；(4)發(fā)送請求；(5)服務(wù)器響應(yīng)客戶端發(fā)送過來的請求，并返回給客戶端；(6)客戶端接受并處理服務(wù)器返回的結(jié)果。

1.2 JSON

JSON(JavaScript Object Notation) 是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式，它是基于JavaScript(Standard ECMA-262 3rd Edition-December 1999)一個規(guī)范的子集，能被支持JavaScript的瀏覽器所解析，且易于人閱讀和編寫，同時也易于機器解析和生成。相比XML，減少了解析時帶來的性能和兼容性問題，這些使JSON成為理想的數(shù)據(jù)交換語言。

其語法主要有以下格式：

(1)對象(object)是一個無序的“‘名稱/值’對”集合。一個對象以“{”(左括號)開始，“}”(右括號)結(jié)束。每個“名稱”后跟一個“：”(冒號)；“‘名稱/值’對”之間使用“，”(逗號)分隔。

圖2 對象格式Fig.2 Object format

(2)數(shù)組(array)是值(value)的有序集合。一個數(shù)組以“[”(左中括號)開始，“]”(右中括號)結(jié)束。值之間使用“，”(逗號)分隔。

圖3 數(shù)組格式Fig.3 Array format

2 JSON在汽車定位的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 汽車定位原理

汽車定位系統(tǒng)是一種集GPS，現(xiàn)代通信技術(shù)和用戶終端為一體的現(xiàn)代高科技系統(tǒng)。其主要由全球衛(wèi)星定位(GPS)、現(xiàn)代通信(GSM和GPRS)、定位顯示三部分組成。其主要原理是安裝在汽車GPS定位設(shè)備將汽車的位置信息通過GPRS實時地傳輸給網(wǎng)絡(luò)通信運營商，然后通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)控制中心服務(wù)器，安裝在服務(wù)器上的解析程序?qū)?shù)據(jù)解析并存儲在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，汽車定位顯示終端通過互聯(lián)網(wǎng)將汽車的定位信息顯示在定位終端的電子地圖上，其原理如圖4所示。

圖4 汽車定位原理Fig.4 Vehicle positioning princip le

系統(tǒng)采用GPRS網(wǎng)通通信，具有實時地、全天候的特點，能夠及時準(zhǔn)確地定位汽車的信息，且汽車定位系統(tǒng)的通信費用低，定位設(shè)備價格合理，定位終端顯示非常直觀具有人性化等特點，因此具有更廣闊的市場推廣空間。

2.2 基于JSON的AJAX框架

AJAX是一種基于瀏覽器異步請求服務(wù)器端響應(yīng)的技術(shù)，在AJAX應(yīng)用當(dāng)中，XMLHttpRequset異步傳輸、服務(wù)端響應(yīng)及頁面JavaScript解析是異步通信的關(guān)鍵。對于少量簡單的信息傳輸我們采用純文本進(jìn)行傳輸，但當(dāng)信息變得復(fù)雜時我們通常會采用XML數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)方式。XML可以把結(jié)構(gòu)和元數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)上，實際上是將數(shù)據(jù)組織成為一個樹模型，樹的節(jié)點是一個對象，這為處理XML文檔的所有方面提供了一個完美的概念性框架。通過操作這棵樹和這些對象就可以完成對XML文檔的操作，所以生成和解析XML格式文件就顯得非常復(fù)雜，JSON的出現(xiàn)給我們提出了一個新的數(shù)據(jù)傳輸格式。

利用JSON進(jìn)行數(shù)據(jù)批量異步傳輸是汽車定位的重要部分，可以使頁面對數(shù)據(jù)進(jìn)行無刷新的傳輸，提取和更新等，承擔(dān)了對用戶信息請求的解析、運算執(zhí)行及返回結(jié)果的處理。此模塊代替了采用XML的SOAP協(xié)議，而利用簡明的文本信息進(jìn)行連接和傳遞，提高了系統(tǒng)的效率、降低了傳輸過程中所占用的帶寬。

對于用于查詢汽車行駛軌跡時，頁面根據(jù)用戶輸入的汽車牌照等信息利用AJAX引擎發(fā)送到服務(wù)器進(jìn)行異步數(shù)據(jù)處理，并從數(shù)據(jù)庫控制中心查詢到汽車的行駛軌跡信息經(jīng)過序列化返回給頁面，頁面JavaScript經(jīng)過反序列化轉(zhuǎn)換成JSON對象，根據(jù)汽車行駛軌跡動態(tài)實時地顯示在電子地圖上。其中異步數(shù)據(jù)處理及序列化是在后臺進(jìn)行的，對用戶來說是不可見的，用戶感覺是一步到位得到其想獲得的數(shù)據(jù)，而沒有感覺到任何頁面提交刷新的操作。

2.3 汽車軌跡回放

汽車軌跡回放是汽車定位系統(tǒng)的亮點也是一個難點，用戶通過定位終端實時查看汽車歷史行駛軌跡。與傳統(tǒng)的汽車定位系統(tǒng)相比，該汽車具有數(shù)據(jù)傳輸快、數(shù)據(jù)處理迅速、操作實行性、軌跡回放直觀等特點。

汽車軌跡回放過程可以分為以下四步：

(1)頁面提交用戶的汽車信息和時間檢索范圍并發(fā)送至服務(wù)器。

(2)服務(wù)器查詢出汽車軌跡，并將序列化成JSON字符串返回給客戶端。

(3)回調(diào)函數(shù)接收并反序列化JSON對象。

(4)客戶端根據(jù)JSON對象中時間和經(jīng)緯度等信息顯示在電子地圖中。

汽車軌跡回放過程中可以清晰的查看汽車的行駛信息，方便用戶了解汽車在任意時刻的行駛狀態(tài)。汽車軌跡回放支持Google Map和Super Map兩種電子地圖的無縫接切換，方便不同的用戶有選擇地在不同的電子地圖查看汽車軌跡回放。

此外，系統(tǒng)開放接口，支持第三方軟件的共享訪問，第三方軟件可根據(jù)系統(tǒng)規(guī)定的接口參數(shù)訪問系統(tǒng)。在此過程中系統(tǒng)添加安全校驗機制，防止非法用戶訪問并竊取用戶信息。用戶每一次訪問都必須用根據(jù)操作時間和客戶端的MAC地址遠(yuǎn)程訪問WebService請求操作的密鑰對請求信息進(jìn)行加密，然后系統(tǒng)根據(jù)密鑰對訪問信息進(jìn)行解密。密鑰只能使用一次，用后過期，保證了系統(tǒng)的安全性，防止非法用戶盜取系統(tǒng)中的用戶和汽車信息。其訪問原理如6所示。

圖5 訪問原理Fig.5 Access princip le

2.4 JSON序列化和反序列化

JSON序列化就是將數(shù)據(jù)對象轉(zhuǎn)換成可以保存和傳輸文本的過程；與之相反的就是反序列化，將文本信息轉(zhuǎn)換成JSON對象的過程。這兩個過程結(jié)合起來可以高效率地執(zhí)行后臺對象轉(zhuǎn)換JSON、JSON的傳輸及前臺JSON轉(zhuǎn)換對象等操作[3]。

2.4.1 序列化

服務(wù)器利用遍歷數(shù)據(jù)對象將對象轉(zhuǎn)換成JSON格式的本文。

2.4.2 反序列化

客戶端根據(jù)AJAX回調(diào)函數(shù)接收的文本直接用eval方法轉(zhuǎn)換成JSON對象，實現(xiàn)反序列化，使之可以更好地運行在客戶端的瀏覽器上，且操作非常簡單。

var mJson=eval("("+ttpRequest.responseText+")")；

3 基于JSON的高級AJAX應(yīng)用的分析

在WEB開發(fā)領(lǐng)域中，主要有XML和JSON兩種數(shù)據(jù)傳輸格式。XML即可擴展標(biāo)記語言(Extensible Markup Language)，是一種與平臺無關(guān)的表示數(shù)據(jù)的方法。使用XML創(chuàng)建的數(shù)據(jù)可在任何應(yīng)用程序平臺上讀取，甚至可以通過手動編碼來編輯和創(chuàng)建XML文件，作為一種廣泛推廣的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)手段，XML所能發(fā)揮的作用是無庸置疑的，但是使用XML需要客戶端和服務(wù)器端都對其文件進(jìn)行復(fù)雜解析。JSON(JavaScript Object Notation)是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式，它衍生自JavaScript的對象實字，對于解析非常方便。JSON和XML比較有如下幾個方便[4]：

可讀性：JSON和XML的可讀性可謂不相上下，一邊是建議語法，一邊是規(guī)范的標(biāo)簽形式。

擴展性：XML天生有很好的擴展性，JSON當(dāng)然也有，沒有什么XML能擴展，JSON不能擴展的。

編碼難度：XML的發(fā)展和應(yīng)用時間較久，形成了豐富的編碼工具，這點JSON比較欠缺，但是JSON的編碼本分比較容易，及時不借助工具也能寫出JSON的代碼，而且已經(jīng)有一些開發(fā)商相繼提供支持JSON對象的編寫工具。

解碼難度：XML的解析得考慮子節(jié)點和父節(jié)點，讓人頭昏眼花，而JSON的解析難度幾乎為0，這一點XML就遜色的多。

與XML一樣，JSON也是基本文本，且他們都使用Unicode編碼，同樣具有可讀性。通過將它們的特性進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)JSON簡化了數(shù)據(jù)編碼，數(shù)據(jù)訪問和數(shù)據(jù)傳輸，從而降低了系統(tǒng)使用服務(wù)器的資源和傳輸過程中所占的帶寬，比較適合使用在大量數(shù)據(jù)傳輸與實時數(shù)據(jù)交換處理，相比較XML比較合適標(biāo)記文檔。

4 結(jié)束語

雖然JSON的應(yīng)用才剛剛起步，但是JSON以其輕巧的傳輸，簡單的編碼和解析等優(yōu)勢，使得其受用越來越廣泛的應(yīng)用，在利用AJAX的應(yīng)用程序中效果更為突出。與AJAX的異步交互技術(shù)相結(jié)合，不但提高了網(wǎng)頁的連續(xù)性，而且還降低了服務(wù)器資源的使用和傳輸過程中所占用的帶寬，加快了Web的響應(yīng)速度，在汽車定位系統(tǒng)中的使用就體現(xiàn)了它的優(yōu)越性。

[1]崔璨，倪宏.使用JSON對AJAX技術(shù)中的XML性能的優(yōu)化仿真[J].2009，08(42)：108-110

[2]韓義波，宋莉，宋俊杰.AJAX技術(shù)結(jié)合XML或JSON的使用比較[J].電腦知識與技術(shù)，2009(1)：101-103

[3]高靜，段會川.基于移動設(shè)備的JSON數(shù)據(jù)傳輸效率研究[J].信息系統(tǒng)與信息化，2011(1)：13-15.

[4]陳竹，戴愛德，王月粉.JSON數(shù)據(jù)交換語言在Mashup-Web服務(wù)下的應(yīng)用.信息技術(shù)，2009(5)：24-28.