基于不同数据传输格式对Ajax实时性响应影响的研究
2011-03-16王鹏吴晓东杨华民
王鹏，吴晓东，杨华民
(长春理工大学 计算机科学技术学院，长春 130022)
Ajax(Asynchronous JavaScript and XML)作为Web2.0核心技术被越来越多地使用到Web应用中。Ajax 由 HTML、JavaScript、DHTML(Dynamical Hypertext Markup Language)和 DOM[1](Document Object Model)组成，它使用客户端脚本异步传输、局部刷新技术很大程度上降低了服务器端的压力。在一些实际项目应用中，如地理信息系统，常常需要大量的数据交换，使用不同的数据格式，客户和服务器端的响应会有很大不同。常见的数据交换格式 有 HTML、XML、JSON、CSV(Comma Separated Values)、GZIP五种。其中，HTML传输是最简单的形式，但缺乏一定的灵活性。XML作为一种通用的标记语言，具有跨平台、跨语言的优势。然而在实际的应用中，XML的解析工作会让开发效率低下。JSON作为为新生代的纯文本数据格式，在Ajax数据交换中有着得天独厚的应用优势。在不考虑网络传输的情况下，解析不同数据格式的对象有着明显的区别。本文主要从HTML、XML、JSON三种常用的数据交换格式探究三者在对象解析方面的区别，及对实时数据传输产生的影响。
1 HTML、XML、JSON 简介
HTML(HypertextMark-upLanguage)即超文本标记语言或超文本链接标示语言，是目前网络上应用最为广泛的语言，也是构成网页文档的主要语言。HTML文本是由 HTML命令组成的描述性文本，HTML命令可以说明文字、图形、动画、声音、表格、链接等。HTML的结构包括头部(Head)、主体(Body)两大部分，其中头部描述浏览器所需的信息，而主体则包含所要说明的具体内容。在Ajax轻量级应用中，通常以HTML片段的形式实现客户端和服务器端的简单数据交换。
XML[2](Extensible Markup Language)即可扩展标记语言，它与HTML一样，都是SGML(Standard Generalized Markup Language，标准通用标记语言)。Xml是Internet环境中跨平台的，依赖于内容的技术。扩展标记语言XML是一种简单的数据存储语言，使用一系列简单的标记描述数据，而这些标记可以用方便的方式建立服务器端使用数据格式。一个XML文档最基本的构成包括：声明，处理指令(可选)和元素，所有xml文档都从一个根节点开始，根节点包含了一个根元素，其他元素必须包含在根元素中，嵌套在内的为子元素，子元素还可以包含子元素，数据既可以存在子元素中也可以存在元素的属性中。
和XML一样，JSON[3]也是基于纯文本的数据格式。由于JSON是为JavaScript准备的，因此，JSON的数据格式非常简单，可以用JSON传输一个简单的String，Number或Boolean类型变量，也可以传输一个数组，或者一个复杂的Object对象。在实际应用中通常以Object对象进行数据交换，而Object对象在 JSON中是用{}包含一系列无序的Key-Value键值对表现的。
2 影响实时响应的因素
影响Ajax应用的实时响应因素包括：
1.网络传输环境
2.不同数据格式的传输速度
3.不同数据格式的解析速度
由于Ajax在异步传输、局部刷新方面的特点，在网络传输环境一定的情况下，不同数据格式的传输速度差别不大，但是计算机在对不用数据格式对象的解析上所耗费的时间是明显的。
3 数据格式比较
下面以服务器端实时向客户端发送简单的地图地理信息[4]为例来说明相同信息在使用不同数据格式时的表现形式。服务器端向客户端返回的信息包括区域、经度、纬度信息。
3.1 基于HTML的信息传递数据格式
使用HTML进行传输需要对以上坐标信息按一定规则连成文本信息，在服务器端对信息编码完成后，进而传递至客户端。在客户端再按该规则将文本还原。例如，需要传递的坐标信息为{所在区域：长春；经度：125.29889；纬度：43.81185}。传递的 HTML片段可确定为"#长春%125.29889%43.81185#"，在连接串中使用约定符号组织传递的数据信息。在客户端端按所在区域、经度、纬度进行文本还原，实时显示地理信息。
使用HTML片段，内容简洁，不会浪费过多的带宽资源，但是需要在服务器端或客户端以字符串形式构造出HTML文本，不利于编程，也不容易调试和维护。特别在传输的文本的数据结构的复杂的情况下，调试维护的难度会凸显出来。
3.2 基于XML的信息传递数据格式
XML的非空标记必须由开始标记和结束标记组成，两者之间是标记的内容。开始标记以"<"开始，以">"结束，中间是标记名称，结束标记以""结束，中间是标记名称。在开始标记和结束标记之间即为该标记的值。将以上的HTML片段改写成XML形式，即：
其中
3.3 基于JSON的信息传递数据格式
JSON包含简单的数值类型，诸如字符串(string)、数值(number)等，但使用这些简单数据类型定义复杂格式的数据无疑是困难的，在实际应用中以JSON的对象(Object)格式进行定义数据，以上的XML信息对应转换为JSON格式即为[5]：
以上 coordinate即为 JSON的一个对象(Object)，JSON 在表示数据时将属性和值以"："分开，同一个对象的不同属性通过"，"相区别。
4 不同数据格式对象的解析实验
4.1 Html片段
在本实验中不使用规则串的形式来传递数据，而是用具体的 div标签形式传递所需要的数据信息。使用Ajax轻量级框架JQuery的Load方法，将包含不同个数对象的 Html片段加载至网页。实现方式如下：
$("#DataReslultDiv").load("CustomerOrders.htm")；
Load方法可以远程载入HTML代码并插入到Dom中
单个Html解析对象可以表示为：
4.2 XML
Ajax轻量级框架JQuery提供ajax方法，可以实现对xml文件的读取和xml结点的解析，具体方法为：
其中，type定义了获取xml的方式为get请求，url为访问xml文件的地址，dataType定义了访问的文件类型为 xml，success为访问成功后执行的函数，在该函数中解析XML结点，计算每个结点解析所需要花费的时间。
以下是一个xml解析对象的表现形式：
其中data为根节点，area、xcoordinate、ycoordinate为子结点，分别记录地区、纬度、经度信息。
4.3 JSON
JQuery提供访问JSON文件的方法getJSON()：
getJSON(paramOne，paramTwo)其中参数一为要访问的文件名，第二个参数为访问成功后要执行的函数，该函数的参数data为返回的JSON格式的数据，在该函数中完成对JSON数组元素的解析并记录解析所需要的时间。
JSON数据格式的单个解析对象为：
实验环境为单机：
CPU:AMD Athlon(tm)64 X2 Dual-Core Processor TK-53；
Memory:2G；
OS:Windows XP sp 2。
实验一模拟了在大量解析对象个数的情况下，计算机分别解析普通HTML、XML以及JSON对象所需要的时间。
表1 实验一(大量解析对象耗时情况)Tab.1 Time-consuming cases of a large-number analysis objects
从实验一可以看出使用 Html作为传输数据格式明显比XML、JSON获得更快的响应时间[6]，在数据量少且数据结构不复杂的情况下，使用 Html应为首选的数据传输格式。同时，计算机对 JSON数据对象的解析也快于XML，虽然XML具有很好的通用性，但是在某些应用环境下使用JSON数据格式会缩短响应时间。
实验二模拟了在随解析对象个数递增的情况下(解析对象个数分别为 100、500、1000、2000、5000个)，解析普通HTML片段、XML以及JSON对象所需要耗费的总时间和解析单个对象所要耗费的时间。
表2 实验二(不同解析对象数量耗时情况)Tab.2 Time-consuming cases of a different analysis objects
从实验二可以看出单个HTML对象的解析时间并没有随着解析对象的个数的增多而增多，在解析对象个数少量的情况下(100和500)，计算机会花费较多的时间比重在 Html文件的解析上，但是当结点个数增加(1000、2000、5000)单个 Html的对象的解析时间基本持平。单个JSON对象的解析速度要快于XML对象的解析速度，而且XML对象的信息冗余会比JSON大得多，以下是两者在不同解析对象个数下的文件大小比较。
表3 不同数据格式文件大小比较Tab.3 Comparison of different data format file size
随着解析对象个数的增加，XML较之JSON的冗余程度增速会越来越快，冗余比重越来越大，因此与使用XML作为数据传输格式相比JSON会有更少的数据冗余，更快的响应。
5 结语
在模拟实验中，选取的解析对象为简单的一维数组形式，在较为复杂的应用中会有复杂的数组或对象嵌套情况出现，此时对XML对象的解析会更加耗时，同时增加更多的信息冗余。而使用 Html进行传输会使编码和维护工作异常繁重。使用JSON作为数据传输格式在不增加冗余的同时，对JSON对象的解析也会比以上两种数据格式更加容易且更易维护。因此，不同的应用背景下选择不同数据传输格式会影响 Ajax应用的响应时间，进而影响到用户体验。
[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]韩敏，冯浩．基于JSON的地理信息数据交换方法研究[J]．测绘科学，2010，35(1)：159-161．
[5]XML与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．
