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利用Active X控件开发串口通信软件

  摘要:本文介绍了在Microsoft Visual C++ 6.0环境下通过对Active X控件的编程来实现串口的通信的一般方法。

 一、 引言

当我们在Windows操作系统下开发串行通信程序时通常不得不面对许多复杂的API函数,因为在Windows操作系统下不能直接对设备端口进行操 作,也不能在系统级(Ring 3级别)使用任何DOS或BIOS中断,如要对端口进行编程则只能以文件的形式来对端口进行操作,这就使开发人员不得不面对非常烦琐的API函数编程。本 文对此提出了另外一种封装性很好的使用Microsoft Visual C++ 6.0自带的"Microsoft Communications Control,version 6.0"Active X控件的编程方法,通过对该控件的正确使用,我们可以比较轻松地编写出所需的串行通信程序。

下面,我们将结合一个实际的程序示例来对此方法进行说明。本程序的编程环境是Windows 98和Microsoft Visual C++ 6.0。在本程序示例中对为避免阻塞而对线程的使用以及在使用中遇到的一些问题也做了详细的介绍。

二、 程序的设计实现

在开始进行代码编程前,首先以在工程中插入组件或控件的方式将Active X控件"Microsoft Communications Control,version 6.0"加入到工程中来,此时将会在工程中添加一个关于此控件的新类。使用该控件的一些方法和属性时不能象使用类一样简单的声明一个实例对象,而要通 ClassWizard为该控件和一个成员变量建立起绑定关系,在此我们将该控件同变量m_Comm相绑定后就可以通过该控件提供的方法来对串口的各种通 讯参数进行设置了。为了编程方便起见,也可以在资源视图中直接对该控件的属性进行设置,如无特别要求,对下表所列属性进行设置就基本可以满足编程要求了。 现将常用的属性列表如下:

属性 设定值 属性说明
CommPort 1 串口号,一般从1到4
InBufferSize 30720 接收缓冲区大小,为保持程序的稳定,建议设得值足够大
InputMode 0-Text 接收数据的类型,0表示文本类型,1表示二进制类型
InputLen 0 从接收缓冲区读取的字节数,0表示全部读取
OutBufferSize 512 发送缓冲区大小
Settings 4800,n,8,1 串口的参数设置,依次为波特率、奇偶校验(n-无校验,e-偶校验,o-奇校验)、数据位数、停止位数
RThreshold 1 设定当接收几个字符时触发OnComm事件,0表示不产生事件,
1表示每接收一个字符就产生一个事件
SThreshold 0 设定在触发OnComm事件前,发送缓冲区内所允许的最少的字符数,
0表示发送数据时不产生事件,1表示当发送缓冲区空时产生OnComm事件

我们要求能在程序启动的同时就打开串口以便即时对从串口到达的数据进行接收、处理。一般来说可以将下面的打开端口的代码写在OnCreate()、OnInitialUpdate()、InitInstance ()等程序入口函数中:

……
if(!m_Comm.GetPortOpen()) //检测是否已经打开过端口
m_Comm.SetPortOpen(TRUE); //如没有打开则将端口打开
……

  接下来的工作就是对数据的发送与接收了,这也是本文所要介绍的重点所在。发送数据的代码原则上是可以写到一个成 员函数中被直接调用的,但这并不是一个良好的编程习惯:我们应当把比较耗时的操作,如文件拷贝、打印、端口传输等工作放到一个单独的线程当中,以避免其在 工作时会引起整个进程的阻塞,以提高整个系统对CPU的利用率。例如我们可以在视类中菜单或按钮的响应函数中用AfxBeginThread (WriteProc,this)函数来开启一个名为"WriteProc"的线程,由于在线程中还需要使用视类的函数和变量,为了不产生新的视类的实例 对象,我们通过该函数的第二个参数将指向当前的视类的指针this作为参数传递给线程。在线程中可以用如下两种方法之中的一种调用视类的成员函数:

((COLECommView*) pParam)->DoSendProc();

或是:

COLECommView* view=(COLECommView*) pParam;
View->DoSendProc();

其中从pParam传来的变量就是指向视类的指针。在线程中通过调用视类中的DoSendProc函数来完成对数据的发送,正是由于该函数是被全局的线 程所调用的,我们就不可以使用取编辑框上的数据时通常所用的UpdateData()函数了,取而带之的是API 函数GetDlgItemText(),取到输入的数据后通过控件的SetOutput() 方法就把数据从串口发出去了,其中发送数据必须经ColeVariant类将其转换为通用的VARIANT型变量。实现
主要代码如下:

……
char a[255];
HWND hwnd=GetSafeHwnd();
::GetDlgItemText(hwnd,IDC_EDIT1,a,255);
int i=0;
CString str;
while(a[i]!=”)
{
str.Format("%c",a[i]);
m_SendData+=str;
i++;
}
str.Format("%c",10);
m_SendData+=str;
m_Comm.SetOutput(COleVariant(m_SendData));
……

至于数据的接收,我们可以通过让MS Comm控件响应其OnComm事件来完成,通过ClassWizard加入其对事件的响应后,通过下面的事件映射,当有字符到达时便会通知 OnComm()函数去处理,从而实现数据的异步接收:

……
BEGIN_EVENTSINK_MAP(COLECommView, CFormView)
//{{AFX_EVENTSINK_MAP(COLECommView)
ON_EVENT(COLECommView, IDC_MSCOMM1, 1 /* OnComm */, OnComm, VTS_NONE)
//}}AFX_EVENTSINK_MAP
END_EVENTSINK_MAP()
……
void COLECommView::OnComm()
{
VARIANT Input;
if(m_Comm.GetCommEvent()==2)//接收缓冲区内有字符
{
Input=m_Comm.GetInput();//读取缓冲区内的数据
CString msg=Input.bstrVal;
CString str;
str.Format("%c",10);
if(msg.Right(1)==str)
{
m_RecvData+=msg;
m_History.AddString(m_RecvData);
m_RecvData="";
}
else
m_RecvData+=msg;
}
}

当数据被接收到接收缓冲区后,对于字符可以从VARIANT型结构变量的bstrVal成员变量中获取,VARIANT数据结构相当复杂,并牵扯到 COM(Component Object Model,组件对象模型)中的一些概念,具体详情请参阅Microsoft Corpration发布的MSDN中的有关论述。

三、 测试与实验

编译运行程序之前有必要对机器的端口做一番检查,以确保端口的完好,可以用常见的DOS程序Comdebug来检查。在确认串口工作正常后,可用串口线 将两台机器的串口相连,同时在两台机子上运行该程序,如果没有条件也可只用一台微机,将其串口的2脚和3脚短接,使其处于自发自收状态。经过数据的传输实 验证明该程序是可靠、正确的。

小结:利用通讯控件可以很容易的编写出串行通信程序。但相对来说通讯控件在VC中的使用要比在VB、Delphi中复杂的多,要想对串口通讯开发出更多更灵活的使用方法还需要不断的实践中摸索。本程序在
Windows 98下,由Microsoft Visual C++ 6.0编译通过。

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通过COM技术实现Windows外壳编程

  摘要:本文介绍了一种有别于通常的Windows外壳编程方法。采用COM技术,通过Windows提供的外壳接口实现对其的编程。

一、 引言

在Windows环境下,不论是使用Visual C++还是Delphi或是其他一些软件开发工具,尽管存在着差别,但有一点是相同的:都是运行于Windows操作系统之下的。在程序开发过程中也经常 要在自己的应用程序中加入一些Windows系统本身就有的功能,比如文件的拷贝、删除、查找以及运行程序等等。而这些功能在Windows操作系统下都 是具备的,显然如果能直接从系统中调用这些功能将不仅仅减少程序的大小和开发人员的工作量,而且由于是直接通过操作系统来完成这些功能,将会大大减小这部 分程序出现异常错误的概率。Windows系统虽说也存在不少错误,但常用功能的错误还是比较少的,而且通过补丁程序可以更低限度减少系统错误,因此程序 员可以将调试检错的注意力放在应用程序的其他地方,对于调用系统功能这部分代码则可以不必投入太大的精力去调试,因为这部分调试的工作在操作系统发布的时 候就已经由微软做好了。

二、 Windows外壳编程

前面所说的直接使用Windows操作系统部分功能的编程方法就是针对Windows操作系统外壳的编程,可以通过对操作系统提供的几个编程接口对操作 系统的部分功能进行调用,甚至可以按照自己的意图在应用程序中对部分功能进行修改、扩展。但这方面的资料介绍不是特别多,讲的也大都语焉不详,而且用通常 的编程方法去进行外壳编程是非常麻烦的,动辄就要对相关的结构对象进行设置,而这样的结构里的数据成员少则十来个多则几十个,因此配置起来非常烦琐,下面 就以一个比较简单的外壳操作–拷贝文件进行举例说明:

……
SHFILEOPSTRUCT FileOp; //外壳的文件操作结构
FileOp.hwnd=m_hWnd; //设置句柄
//设置操作方式,拷贝用FO_COPY,删除用 FO_DELETE
FileOp.wFunc=FO_COPY;
FileOp.pFrom=m_source; //源文件路径
FileOp.pTo=m_detect; //目标文件路径
FileOp.fFlags=FOF_ALLOWUNDO; //允许恢复
FileOp.hNameMappings=NULL;
FileOp.lpszProgressTitle=strTitle; //设置标题
SHFileOperation(&FileOp); //执行外壳拷贝
if(FileOp.fAnyOperationsAborted) //监测有无中止
TRACE("An Operation was aborted!!!n");
……

上述代码实现起来虽然效果还是不错的,但然实现起来却是比较麻烦的,这仅仅是一个比较简单的外壳操作,对于一些比较复杂的外壳操作比如系统托盘、任务条 等等的编程,更是尤为严重,而且象此类编程,MFC里并没有提供封装好的程序类库,提供的只有系统的WinAPI 应用程序接口,因此在程序开发过程中往往会有一种在进行SDK编程的感觉。

  三、 COM技术在Windows外壳编程中的应用

COM (Component Object Model,组件对象模型)是Microsoft创建的一种二进制和网络标准,也是Microsoft大力推广并已取得广泛认可的一种组件标准。在COM 标准中,COM对象被很好的封装起来,客户无法访问对象的实现细节,提供给用户的唯一的访问途径是通过COM接口来访问。对于COM接口有两方面的含义: 首先它是一组可供调用的函数,由此客户可以让该对象做某些事情;其次,也是更为重要的,接口是组件及其客户程序之间的协议。也就是说接口不但定义了可用什 么函数,也定义了当调用这些函数时对象要做什么。Windows操作系统本身作为一个大的COM组件对象,也提供了一些必要的COM接口给客户程序,因此 我们可以通过这些COM接口来直接对Windows外壳进行编程。

在程序进行正式编写设计之前有一点是肯定的:程序里需要用到COM接口,要对COM对象进行操作。因此首先要加入初始化COM和终止COM的代码。一般是在应用程序类的InitInstance()函数的开始处和返回前添加初始化COM和终止COM代码的:

……
CoInitialize(NULL); //初始化COM
……
CoUninitialize(); //终止COM代码
……

以上两个函数在MFC程序和非MFC程序中都可以很好的使用。另外,如果程序框架是以MFC为基础的,那么只需简单的调用AfxOleInit()函数 就可以达到同样的目的。而且不必显式调用终止COM的代码。在COM标准中,访问COM对象的唯一途径是COM接口,因此在编写操纵Windows 系统外壳程序首先要得到其提供的COM接口。所用的COM接口是IShellDispatch,它是从IDispatch接口派生来的,在VC安装目录的 VC98IncludeExdisp.h头文件中有定义,下面节选了一些将要用到的接口定义:

……
EXTERN_C const IID IID_IShellDispatch;
#if defined(__cplusplus) && !defined(CINTERFACE)
interface DECLSPEC_UUID("D8F015C0-C278-11CE-A49E-444553540000")
IShellDispatch : public IDispatch
{
public:
……
virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE MinimizeAll( void) = 0;
virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE UndoMinimizeALL( void) = 0;
virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE FileRun( void) = 0;
virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE CascadeWindows( void) = 0;
virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE TileVertically( void) = 0;
virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE TileHorizontally( void) = 0;
virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE ShutdownWindows( void) = 0;
virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE Suspend( void) = 0;
virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE SetTime( void) = 0;
virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE TrayProperties( void) = 0;
virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE Help( void) = 0;
virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE FindFiles( void) = 0;
virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE FindComputer( void) = 0;
};
……

该接口在CoCreateInstance()函数创建COM对象时将会得到指向其的指针,通过这个函数客户程序可以避免显式同类厂打交道,其实该函数 内部也调用了CoGetClassObject()函数来获取COM对象的类厂,只不过它把通过类厂创建对象的过程封装起来了,只需用户指定对象类的 CLSID和待输出的接口指针及接口ID,显然这样直接创建COM对象是非常便捷的,在获取到COM对象指针之后就可以通过这个指针去访问调用COM对象 里的方法来实现Windows 外壳的种种功能调用了,下面是实现该功能的部分关键代码:

……
HRESULT sc;//返回结果
IShellDispatch *pShellDisp = NULL; //初始化接口指针
//直接创建COM对象
sc = CoCreateInstance( CLSID_Shell,//指定待创建的COM对象标识符
NULL, //指定被聚合时的外部对象的接口指针
CLSCTX_SERVER, //指定组件类别,可以指定进程内组件进程外组件或者进程内控制对象。
IID_IDispatch, //指定接口ID,需要注意的是这里指的是待
//创建的COM对象的接口ID,而非类厂对象的接口标识符
(LPVOID *) &pShellDisp );//存放函数返回的对象的接口指针

/* 在上述代码中,CoCreateInstance首先调用CoGetClassObject函数创建类厂对象,然后用得到的类厂对象的接口指针创建真正的COM对象,最后把类厂对象释放并返回,这样就很好的把类厂屏蔽起来,使用户用起来更为简单。*/

if( FAILED(sc) )//必须用FAILED 或SUCCECCED来判断COM对象是否创建成功
return;
pShellDisp->FindFiles(); //调用COM对象里的方法
pShellDisp->Release(); //释放申请到的接口指针
……

在这里通过pShellDisp接口指针调用了COM对象的FindFiles()方法去进行查找文件的系统外壳操作。同样,可以根据实际需要灵活调用响应的方法来执行相应的外壳操作,主要有以下几个方法:

MinimizeAll 所有窗口最小化

UndoMinimizeALL 恢复窗口最小化

FileRun 开始菜单的"运行…"

CascadeWindows 层叠窗口

TileVertically 垂直平铺

TileHorizontally 水平平铺

ShutdownWindows 关闭Windows

Suspend 挂起计算机

SetTime 设定时间

TrayProperties 任务栏属性

Help Windows帮助

FindFiles 查找文件

FindComputer 查找计算机

……

这些接口均在VC安装目录的VC98IncludeExdisp.h头文件中有定义,可以通过对该文件的查看来编写响应的外壳操作代码。

小结:本 文介绍了一种利用COM技术实现Windows系统外壳程序的简便实用的方法,对Windows系统外壳的程序设计和COM程序设计的方法和思想做了阐 述。在掌握了本文编程的中心思想前提下,不仅可以对Windows系统外壳进行程序设计,而且对于其他一些提供COM接口的应用程序进行编程,比如可以在 自己的应用程序中用类似的方法加入对Office办公套件的支持等等。因此重点不应放在具体的程序代码中,而是在于程序的设计思想与方法。本文所述程序在 Windows 98下,由Microsoft Visual C++ 6.0编译通过。

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PHP V5.2 中的新增功能,第 2 部分: 使用新输入过滤扩展功能

2007 年 4 月 17 日

在 “PHP V5.2 中的新增功能” 这一系列的第 2 部分中,了解如何有效使用新的 PHP V5.2 提供的新输入过滤扩展功能。这是一项急需的功能,它将允许您验证表单和其他输入介质的输入而无需依赖第三方软件。阅读本文后,您将能有效地过滤输入以提高应用程序的安全性。

本文是共有五部分的系列文章的第二部分,我们将继续介绍 PHP V5.2 的新增功能,本文主要介绍输入过滤。

接 受用户输入或来自不受信任来源的任何其他数据是 PHP 开发人员在开发应用程序时可能承担的最常见风险之一。您经常需要引入来自未知来源的数据以使应用程序运行,但是这就给黑客提供了插入任意代码或以其他方式 使用应用程序的机会。从 PHP V5.2 开始,输入过滤扩展功能将被默认启用,以使您可以更轻松地针对此类操作采取措施。输入过滤扩展功能提供了一组函数来解析和检查输入,然后在函数中使用此输 入。

我们将考察使用这些函数解析和检查输入而不进行手动编码的原因,并介绍一些如何使用这些新函数的基本示例。

从任何一个位置输入

输 入是大多数应用程序的关键。我们的应用程序将接收大量信息并使用微处理器的能力来处理这些信息。我们可以控制输入进入应用程序的位置,但是我们不能控制输 入此数据的用户的意图。PHP 最初被开发为一种轻松的方法,用于开发从 HTML 表单收集输入的脚本。它现在的功能早已不限于此了,但是我们现在仍然在用它来收集和操作来自许多不受信任的源的数据。即使是单独的数据输入职员也可能无意 识地向应用程序发送一些问题数据,甚至也必须将其视为不受信任的源。

安全是目前十分热门的问题,并且随着每次 通过的硬件和软件修订而变得更加热门。我们总是说得很好听,但是由于情况很复杂,因此我们往往在系统保护的关键点 —— 输入上做得差强人意。方法有很多并且实现起来很复杂。我们完成应用程序有严格的最后期限并且必须履行项目经理的最后期限。

保护自己免于恶意代码攻击的一种方法是确保接收到预期的输入。在本文中,我们将查看一个阻止用户输入不适当的 JavaScript 的示例,并向您展示如何将那些标记从输入中剥离出来,返回实际需要的内容。

PHP V5.0 以后的版本中提供了输入过滤扩展功能以使您可以更轻松地获得安全性。PHP V5.2 版本首次默认启用了此功能并实现了开箱即用。


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验证与过滤的对比

在您的编程经历中可能听说过术语:输入验证。 它是应用程序开发过程中至关重要的部分,用于确保传入数据在上下文和内容上都是正确的。程序员可以通过正则表达式和测试来查看值是否满足标准(例如,要求 输入电子邮件地址并需要确保输入格式正确时)。如果需要排除 Hotmail 或 Gmail 等免费电子邮件地址,也可以借助此方法。您将使用正则表达式来阻止包含 “hotmail.com” 或 “gmail.com” 的任何电子邮件地址。

通常认为这类 “处理基本检查以确保输入数据满足某种标准” 就是验证。在这种情况下,需要确保不必清理数据,或者确实可获得查找的数据。验证的目标就是要避免一些简单错误,例如尝试将 NULL 放入不接受这种值的字段。

错 误的数据或恶意构造的数据导致的错误可能带来毁灭性的后果。您将需要全力实现一种更全面的过滤此信息的方法,这种方法需涵盖针对每种数据类型的所有可能测 试,而不是执行千篇一律的任务或重复的任务。通常,您可能没注意到测试或编写不完整的正则表达式。过滤器扩展功能将帮助提供更完整的输入评估,同时减少重 复代码编写工作。在这种情况下,过滤与验证的不同之处就在于过滤在安全性上更全面。


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过滤器类型以及如何选择

让我们进一步查看扩展功能的详细信息。过滤扩展功能有两种过滤器:Sanitizing 和 Logical。

Sanitizing 过滤器只是允许或禁止字符串中的字符并将清理后的字符串作为结果返回。无论您将哪种数据格式传入这些函数,它们将始终返回字符串。对于特定类型的使用,这 是至关重要的,因为您可以阻止用户发送不适当的输入并导致异常结果。例如,用户可以发现文本块的输入被返回到以下页面上并且要利用那些返回信息。如果清理 输入,则将删除输入的所有危险部分。

Logical 过滤器将对变量执行测试并根据测试提供 true 或 false 结果。然后您可以使用结果来决定如何处理数据或获得用户的地址。这种过滤器的简单示例是验证年龄。逻辑测试还可以针对类似 Perl 的正则表达式进行测试。

让我们看看在进行过滤和验证时使用这些函数的一些方法,了解如何将过滤引入应用程序。


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整理行为

让我们开始使用过滤扩展功能的清理应用程序来过滤不需要的代码块。

在 这个示例应用程序中,您有一张简单的表单,它接收三个问题和三个答案。表单本身没有使用验证或过滤。查看源代码时,一个不幸的用户相信这是真的,并且决定 通过编写包括抛出警报的 JavaScript 调用的文本块来测试表单。如果警报弹出,告诉他输入的所有内容都将真正被接受并由应用程序使用而不进行过滤,这将证明他是正确的。

清单 1. 简单输入表单

                
<html>
<body>
<p>What is your name?</p>
<form name="form1" method="get" action="filteringexample1a.php">
<p>
<input name="1" type="text" id="1">
</p>
<p>What is your favorite color?</p>
<p>
<input name="2" type="text" id="2">
</p>
<p>What is the airspeed of an unladen swallow?</p>
<p>
<textarea name="3" id="3"></textarea>
</p>
<p>
<input type="submit" name="Submit" value="Submit">
</p>
</form>
</body>
</html>

清单 1 是接受用户输入的常见 HTML 表单。要求用户提供一些基本信息并且简单地将其返回,而不进行任何其他操作。在图 1 中,您可以看到用户已经输入了一些信息并准备发送 JavaScript 代码,如果不完成清理工作,这段 JavaScript 代码将发送警报。

图 1. 输入表单
输入表单

接下来,创建一个脚本来捕获表单变量并在另一个页面中将其打印输出。

清单 2. PHP 表单

                
<body>

<?php

echo "You are " . $_GET['1'] . ".<br>n";
echo "Your favorite color is " . $_GET['2'] . ".<br>n";
echo "The airspeed of an unladen swallow is " . $_GET['3'] . ".<br>n";

?>

</body>

现在您可以看到如果只是返回这个输入而不使用任何类型的过滤将会发生什么情况。

图 2. 表单的输出
表单的输出

如您所见,不幸的用户已经执行了一些随机代码。假定,这段代码只位于客户端(不幸用户自己的 PC 计算在内,并且在这种情况下不表示对应用程序构成威胁),但是它肯定不是有效输入。


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清理输入字符串

清单 3 演示了使用 filter_var()FILTER_SANITIZE_STRING 选项进行清理的简单示例。

清单 3. 添加代码到接收 PHP 脚本中

                
<?php

echo "You are " . filter_var($_GET['1'], FILTER_SANITIZE_STRING) . ".<br>n";
echo "Your favorite color is " . filter_var($_GET['2'], FILTER_SANITIZE_STRING) .
".<br>n";
echo "The airspeed of an unladen swallow is " . filter_var($_GET['3'], FILTER_SANITIZE_STRING)
. ".<br>n";
?>

如您所见,开始使用 filter_var() 函数来清理输入并使其有效并且安全。在这种情况下,使用选项 FILTER_SANITIZE_STRING,该选项将获取输入、删除所有 HTML 标记并选择性地编码或删除特定字符。

由于它将除去 HTML 标记,因此尝试运行 JavaScript 将失败,并且从脚本中获得更适当的结果。

图 3. 从修订后的 PHP 脚本获得的清理后的输出
从修订后的 PHP 脚本获得的清理后的输出

与尝试用正则表达式和字符串函数手动完成此工作相比,使用 filter_var() 函数将极大地减少编码量。在那种情况下,您将必须编写只执行 HTML 代码块的另外若干行代码和显式正则表达式,并且解析整个输入的文本块以确保没有遗漏任何 HTML 标记。而使用提供的函数将更简单。


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用户输入 —— 毫无逻辑

一 些输入是数字或有指定的式样。在这些情况下,您可以使用逻辑过滤选项并针对表达式或其他逻辑测试检查数据。如果表达式读到 true,则数据将成功通过过滤器。如果逻辑测试证明数据为 false,则数据将不能通过过滤器。首先,我们将设置一个简单的逻辑测试用于检查确保燕子坠落的速度在规定的范围内,因为燕子的空中速度可能不同。设置 完测试后,我们将添加一些代码来告诉用户答案是否不正确。正确答案应当只需重复。

清单 4. 添加代码到接收 PHP 脚本中

                
<?php
echo "You are " . $_GET['1'] . ".<br>n";
echo "Your favorite color is " . $_GET['2'] . ".nn";

$minSpeed = 12;
$maxSpeed = 13;

$airspeed = filter_var($_GET['3'], FILTER_VALIDATE_INT, array("options" =>
array("min_range"=>$minSpeed, "max_range"=>$maxSpeed)));

echo "The airspeed of an unladen swallow is " . $airspeed . ".nn";
?>

清单 4 将根据速度的最小值和最大值范围检查坠落的燕子问题的答案。这可以简单地确保它确实是一个 INT 变量,但是也在 $minSpeed$maxSpeed 中添加了一个范围。如果用户答案不在可接受的值的范围内,结果将得到 FALSE。随后可以测试这个答案并且把正确答案返回给用户。在这种情况下,我们将直言不讳。

清单 5. 添加代码到接收 PHP 脚本中

                
<?php
echo "You are " . $_GET['1'] . ".<br>n";
echo "Your favorite color is " . $_GET['2'] . ".nn";

$minSpeed = 12;
$maxSpeed = 13;

$airspeed = filter_var($_GET['3'], FILTER_VALIDATE_INT, array("options" =>
array("min_range"=>$minSpeed, "max_range"=>$maxSpeed)));

If ($airspeed === FALSE){
Echo "<h1>WRONG!</h1>";
}else{

echo "The airspeed of an unladen swallow is " . $airspeed . ".nn";
}
?>

我们已经遵从逻辑测试成功地测试了传入数据,并且向用户显示了正确结果或者一些负面的反馈。不管怎样,我们已经使用了过滤器来确保为输入提供了正确答案。


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结束语

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PHP V5.2 中的新增功能” 这一系列文章(共五部分)的第 2 部分集中介绍了输入过滤。我们查看了以下两者的差异:简单输入验证以捕获不要求任何清理的简单错误,以及旨在捕获潜在的更具破坏性的输入错误和问题的输入 过滤。然后查看了两种类型的过滤扩展功能:Sanitizing 和 Logical,并浏览了两者的示例。在第 3 部分中,我们将查看新的 JSON 扩展功能,它将为 PHP 开发人员开发 Ajax 应用程序(使用 JSON 的)提供更好的支持。

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PHP V5.2 中的新增功能,第 1 部分: 使用新的内存管理器

2007 年 4 月 10 日

了解如何使用 PHP V5.2 中引入的新内存管理器并开始精通于跟踪和监视内存使用情况。这将使您可以在 PHP V5.2 中更加有效地使用更多的内存。

PHP V5.2:开始

2006 年 11 月发布了 PHP V5.2,它包括许多新增功能和错误修正。它废止了 5.1 版并被推荐给所有 PHP V5 用户进行升级。我最喜欢的实验室环境 —— Windows®、Apache、MySQL、PHP (WAMP) —— 已经被引入了 V5.2 的新软件包中(请参阅 参考资料)。您将在那里找到在 Windows® XP 或 2003 计算机上安装 PHP V5.2、MySQL 和 Apache 的应用程序。您可以十分轻松地进行安装,它有很多不错的小的管理优点,并且我十分诚恳地推荐使用它。

虽然对于 Windows 用户来说,这是最简单的软件包,但是在 Linux 上配置 PHP 时您需要添加以下代码:--memory-limit-enabled(适用于您服务器的任何其他选项除外)。不过,在 Windows 下,提供了一个解决此问题的函数。

PHP V5.2 中有很多改进之处,并且一个至关重要的领域是内存管理。从 README.ZEND_MM 中准确地引述就是:“新内存管理器(PHP5.2 以及更高版本)的目标是减少内存分配开销并加速内存管理。”

下面是 V5.2 发行说明中的一些关键内容:

  • 删除了不必要的 --disable-zend-memory-manager 配置选项
  • 添加了 --enable-malloc-mm 配置选项,调试构建时此配置选项将被默认启用以允许使用内部和外部内存调试程序
  • 允许使用 ZEND_MM_MEM_TYPEZEND_MM_SEG_SIZE 环境变量调整内存管理器

为了理解这些新增功能的含义,我们需要深入研究内存管理中的艺术,并考虑为什么分配开销和运行速度是大问题。


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为什么进行内存管理?

计 算中开发最快速的一项技术是内存和数据存储,它们是受不断增加速度和存储大小这样持续的需求而驱动的。早期的计算机使用卡作为内存,然后转向了芯片技术。 您能想象在只有 1 KB RAM 内存的计算机工作的情景吗?很多早期的计算机程序员就曾使用过。这些先驱者很快就意识到,要在技术限制下工作,他们将必须细心地用琐碎的命令避免系统过 载。

身为 PHP 开发人员,与使用 C++ 或其他更严格的语言编码的同事相比,我们所在的环境更方便进行编码。在我们的世界里,我们自己不必担心如何处理系统内存,因为 PHP 将为我们处理这个问题。但是,在其他编程领域里,负责任的编码人员将使用各种函数确保执行的命令不会覆盖其他一些程序数据 —— 因而,破坏了程序的运行。

内存管理通常是由来自编码人员的请求处理的,以分配和释放内存块。分配块 可以保存任何类型的数据,并且此过程将为该数据隔开一定量的内存,并当操作需要访问数据时为应用程序提供访问方法。人们期望程序在完成任何操作后释放分配的内存,并允许系统和其他程序员使用该内存。如果程序没有把内存释放回系统,则称为内存泄露

泄露是任何运行程序都存在的普遍问题,并且某种程度内通常是可以接受的,尤其是当我们知道运行程序将立即终止并释放默认分配给程序的所有内存。

由 于随机运行和终止程序,像几乎所有客户机应用程序一样,这是个问题。期望服务器应用程序不确定地运行而不终止或重新启动,这使得内存管理对于服务器守护程 序编程绝对的至关重要。在长时间运行的程序中,即使一个小的泄露最后都将发展为系统衰弱问题,因为内存块已被使用并且永远不被释放。


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长期考虑

正如使用任何语言编写一样,用 PHP 编写的永久性服务器守护程序有很多可能的用途。但是当我们出于这些目的开始使用 PHP 时,我们也必须考虑内存使用情况。

解 析大量数据或可能隐藏无限次循环的脚本都趋于消耗大量内存。很明显,一旦内存被耗尽,服务器的性能就降低,因此在执行脚本时我们还必须注意内存的使用情 况。虽然我们可以通过启用系统监视器来简单观察内存的使用量,但是它不会告诉我们比整个系统内存状态更有用的任何内容。有时我们不止需要帮助进行故障检修 或优化的内容,而有时我们只是需要更多详细信息。

获得脚本执行内容的透明性的一种方法是使用内部或外部调试器。内部调试器 是呈现为执行脚本的相同的进程。从操作系统的角度考虑的独立进程是外部调试器。使用调试器进行内存分析类似于任何一种情况,但是使用了不同的方法访问内存。内部调试器对运行进程所在的内存空间具有直接访问权,而外部调试器将通过套接字访问内存。

有许多方法和可用的调试服务器(外部)和库(内部)可用于辅助开发。为了准备好对 PHP 安装进行调试,可以使用新提供的 --enable-malloc-mm,它在 DEBUG 构建中默认被启用。这使环境变量 USE_ZEND_ALLOC 可用于允许在运行时选择 mallocemalloc 内存分配。使用 malloc-type 内存分配将允许外部调试器观察内存使用情况,而 emalloc 分配将使用 Zend 内存管理器抽象,要求进行内部调试。


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PHP 中的内存管理函数

除了使内存管理器更灵活更透明之外,PHP V5.2 还为 memory_get_usage()memory_get_peak_usage() 提供了一个新参数,这两个函数允许查看内存使用量。说明中提及的新布尔值是 real_size。通过调用函数 memory_get_usage($real);(其中 $real = true),结果将为调用时系统中实际分配的内存大小,包括内存管理器开销。如果不使用标记组,则返回的数据将只包括在运行脚本内使用的内存,减去内存管理器开销。

memory_get_usage()memory_get_peak_usage() 的不同之处在于后者将返回到目前为止调用它的运行进程的最高内存量,而前者只返回执行时的使用量。

对于 memory_get_usage(),php.net 提供了清单 1 中的代码片段。

清单 1. memory_get_usage() 示例

    
<?php

// This is only an example, the numbers below will
// differ depending on your system

echo memory_get_usage() . "n"; // 36640
$a = str_repeat("Hello", 4242);
echo memory_get_usage() . "n"; // 57960
unset($a);
echo memory_get_usage() . "n"; // 36744

?>

在这个简单示例中,我们首先回转了直接调用 memory_get_usage() 的结果,代码注释中显示可能在作者的系统中有 36640 字节的常见结果。然后我们使用 4,242 个 “Hello” 副本来装载 $a 并再次运行函数。图 1 中可以看到此简单应用的输出。

图 1. memory_get_usage() 的示例输出
memory_get_usage() 的示例输出

没有 memory_get_peak_usage() 的示例,因为两者十分相似,语法是相同的。但是,对于清单 1 中的示例代码,将只有一个结果,即当时的最高内存使用量。让我们看一看清单 2。

清单 2. memory_get_peak_usage() 示例

    
<?php

// This is only an example, the numbers below will
// differ depending on your system

echo memory_get_peak_usage() . "n"; // 36640
$a = str_repeat("Hello", 4242);
echo memory_get_peak_usage() . "n"; // 57960
unset($a);
echo memory_get_peak_usage() . "n"; // 36744

?>

清单 2 中的代码跟图 1 一样,但是 memory_get_usage() 已经替换为 memory_get_peak_usage()。在我们用 4242 个 “Hello” 副本填充 $a 之前,输出都不会有多大更改。内存跳升至 57960,表示到目前为止的峰值。当检查内存使用量峰值时,得到了目前为止的最高值,因此所有进一步调用都将得到 57960,直至我们处理的操作比处理 $a 使用的内存更多(参见图 2)。

图 2. memory_get_peak_usage() 的示例输出
memory_get_peak_usage() 的示例输出


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限制内存使用

确 保托管应用程序的服务器不过载的一种方法是限制 PHP 执行的任何脚本使用的内存量。这根本不是我们应当执行的操作,但由于 PHP 是一种松散类型的语言,并且是在运行时解析的,因此我们有时会获得在释放到生产应用程序中后编写得很差的脚本。这些脚本可能执行循环,也可能打开一张长的 文件列表,忘记在打开新文件之前先关闭当前文件。无论在哪一种情况下,编写很差的脚本可能在您知道之前以消耗大量内存告终。

在 PHP.INI 中,您可以使用配制参数 memory_limit 来指定任何脚本能够在系统中运行的最大内存使用量。这不是对于 V5.2 的特定更改,但是内存管理器及其使用的任何讨论都值得至少快速查看一次这个特性。它还精心地引导我使用内存管理器的最后几个新功能:环境变量。


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调整内存管理器

最后,在不能做完美主义者但是又完全符合自己目的的情况下怎样编程?新环境变量 ZEND_MM_MEM_TYPEZEND_MM_SEG_SIZE 正好可以满足您的需求。

当内存管理器分配大型内存块时,它是安装 ZEND_MM_SEG_SIZE 变量中列出的预定大小执行操作的。这些内存块的默认分区大小为每块 256 KB,但是您可以调整这些分区大小以满足特殊需求。例如,如果您注意到最常用的一个脚本中的操作导致大量的内存浪费,则可以将此大小调整为更接近匹配脚本 需求的值,减少分配的内存量但剩下的内存量仍然为零。在正确的条件下,此类谨慎的配制调整可能造成巨大差别。


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在 Windows 中检索内存使用情况

如果具有预构建的 PHP Windows 二进制代码,而没有在构建时使用 --enable-memory-limit 选项,则需要先浏览此部分然后再继续。对于 Linux®,配置 PHP 构建时用 --enable-memory-limit 选项构建 PHP。

要使用 Windows 二进制代码检索内存使用情况,请创建以下函数。

清单 3. 在 Windows 下获得内存使用情况

    
<?php

function memory_get_usage(){
$output = array();
exec('tasklist /FI "PID eq '.getmypid().'" /FO LIST', $output );
return preg_replace( '/[^0-9]/', '', $output[5] ) * 1024;
}

?>

将结果保存到名为 function.php 的文件。现在您只能将此文件包含在需要使用它的脚本中。


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动手实践

让 我们来看一看使用这些设置的实际示例给我们带来的好处。可能有很多次您都想知道为什么在脚本的末尾没有正确分配内存。原因是因为一些函数本身导致了内存泄 露,尤其是在仅使用内置 PHP 函数的情况下。在这里,您将了解如何发现此类问题。并且为了开始进行内存泄露查找的征战,您将创建一个测试 MySQL 数据库,如清单 4 所示。

清单 4. 创建测试数据库

    
mysql> create database memory_test;

mysql> use memory_test;

mysql> create table leak_test
( id int not null primary key auto_increment,
data varchar(255) not null default '');

mysql> insert into leak_test (data) values ("data1"),("data 2"),
("data 3"),("data 4"),("data 5"),("data6"),("data 7"),
("data 8"),("data 9"),("data 10");

这将创建一个带有 ID 字段和数据字段的简单表。

在下一张清单中,想象我们坚韧不拔的程序员正在执行一些 MySQL 函数,特别是使用 mysql_query() 将结果应用到变量。当他这样做时,他将注意到即使调用 mysql_free_result(),一些内存也不会被释放,导致内存使用量随着 Apache 进程不断增长(参见清单 5)。

清单 5. 内存泄露检测示例

    
for ( $x=0; $x<300; $x++ ) {
$db = mysql_connect("localhost", "root", "test");
mysql_select_db("test");
$sql = "SELECT data FROM test";
$result = mysql_query($sql); // The operation suspected of leaking
mysql_free_result($result);
mysql_close($db);
}

清单 5 是在任何位置都可能使用的简单 MySQL 数据库操作。在运行脚本时,我们注意到一些与内存使用量相关的奇怪行为并需要将其检查出来。为了使用内存管理函数以使我们可以检验发生错误的位置,我们将使用以下代码。

清单 6. 定标查找错误的示例

    
<?php

if( !function_exists('memory_get_usage') ){
include('function.php');
}

echo "At the start we're using (in bytes): ",
memory_get_usage() , "n<br>";

$db = mysql_connect("localhost", "user", "password");
mysql_select_db("memory_test");

echo "After connecting, we're using (in bytes): ",
memory_get_usage(),"n<br>";

for ( $x=0; $x<10; $x++ ) {
$sql =
"SELECT data FROM leak_test WHERE id='".$x."'";
$result = mysql_query($sql); // The operation
// suspected of leaking.
echo "After query #$x, we're using (in bytes): ",
memory_get_usage(), "n<br>";
mysql_free_result($result);
echo "After freeing result $x, we're using (in bytes): ",
memory_get_usage(), "n<br>";
}

mysql_close($db);
echo "After closing the connection, we're using (in bytes): ",
memory_get_usage(), "n<br>";
echo "Peak memory usage for the script (in bytes):".
memory_get_peak_usage();

?>

注:按照定义的时间间隔检查当前内存使用量。在下面的输出中,通过显示我们的脚本一直在为函数分配内存,并且在应当释放的时候没有释放内存,从而提供对内存泄露的实际测试,您可以看到每次调用时内存使用量如何增长。

清单 7. 测试脚本输出

    
At the start we're using (in bytes): 63216
After connecting, we're using (in bytes): 64436
After query #0, we're using (in bytes): 64760
After freeing result 0, we're using (in bytes): 64828
After query #1, we're using (in bytes): 65004
After freeing result 1, we're using (in bytes): 65080
After query #2, we're using (in bytes): 65160
After freeing result 2, we're using (in bytes): 65204
After query #3, we're using (in bytes): 65284
After freeing result 3, we're using (in bytes): 65328
After query #4, we're using (in bytes): 65408
After freeing result 4, we're using (in bytes): 65452
After query #5, we're using (in bytes): 65532
After freeing result 5, we're using (in bytes): 65576
After query #6, we're using (in bytes): 65656
After freeing result 6, we're using (in bytes): 65700
After query #7, we're using (in bytes): 65780
After freeing result 7, we're using (in bytes): 65824
After query #8, we're using (in bytes): 65904
After freeing result 8, we're using (in bytes): 65948
After query #9, we're using (in bytes): 66028
After freeing result 9, we're using (in bytes): 66072
After closing the connection, we're using (in bytes): 65108
Peak memory usage for the script (in bytes): 88748

我们所做的操作是发现了执行脚本时出现的一些可疑操作,然后调整脚本使其给我们提供一些可理解的反馈。我们再次运行了脚本,在每次迭代期间使用 memory_get_usage() 查看内存使用量的变化。根据分配的内存值的增长情况,暗示了我们用脚本在某个位置建立了一个漏洞。由于 mysql_free_result() 函数不释放内存,因此我们可以认为 mysql_query() 并未正确分配内存。

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掌握 Ajax,第 1 部分: Ajax 简介

五年前,如果不知道 XML,您就是一只无人重视的丑小鸭。十八个月前,Ruby 成了关注的中心,不知道 Ruby 的程序员只能坐冷板凳了。今天,如果想跟上最新的技术时尚,那您的目标就是 Ajax。

但是,Ajax 不仅仅 是一种时尚,它是一种构建网站的强大方法,而且不像学习一种全新的语言那样困难。

请访问 Ajax 技术资源中心,这是有关 Ajax 编程模型信息的一站式中心,包括很多文档、教程、论坛、blog、wiki 和新闻。任何新信息都能在这里找到。

但在详细探讨 Ajax 是什么之前,先让我们花几分钟了解 Ajax 什么。目前,编写应用程序时有两种基本的选择:

  • 桌面应用程序
  • Web 应用程序

两者是类似的,桌面应用程序通常以 CD 为介质(有时候可从网站下载)并完全安装到您的计算机上。桌面应用程序可能使用互联网下载更新,但运行这些应用程序的代码在桌面计算机上。Web 应用程序运行在某处的 Web 服务器上 —— 毫不奇怪,要通过 Web 浏览器访问这种应用程序。

不过,比这些应用程序的运行代码放在何处更重要的是,应用程序如何运转以及如何与其进行交互。桌面应用程序一般很快(就在您的计算机上运行,不用等 待互联网连接),具有漂亮的用户界面(通常和操作系统有关)和非凡的动态性。可以单击、选择、输入、打开菜单和子菜单、到处巡游,基本上不需要等待。

另一方面,Web 应用程序是最新的潮流,它们提供了在桌面上不能实现的服务(比如 Amazon.com 和 eBay)。但是,伴随着 Web 的强大而出现的是等待,等待服务器响应,等待屏幕刷新,等待请求返回和生成新的页面。

显然这样说过于简略了,但基本的概念就是如此。您可能已经猜到,Ajax 尝试建立桌面应用程序的功能和交互性,与不断更新的 Web 应用程序之间的桥梁。可以使用像桌面应用程序中常见的动态用户界面和漂亮的控件,不过是在 Web 应用程序中。

还等什么呢?我们来看看 Ajax 如何将笨拙的 Web 界面转化成能迅速响应的 Ajax 应用程序吧。

老技术,新技巧

在谈到 Ajax 时,实际上涉及到多种技术,要灵活地运用它必须深入了解这些不同的技术(本系列的头几篇文章将分别讨论这些技术)。好消息是您可能已经非常熟悉其中的大部 分技术,更好的是这些技术都很容易学习,并不像完整的编程语言(如 Java 或 Ruby)那样困难。

Ajax 的定义

顺便说一下,Ajax 是 Asynchronous JavaScript and XML(以及 DHTML 等)的缩写。这个短语是 Adaptive Path 的 Jesse James Garrett 发明的(请参阅 参考资料),按照 Jesse 的解释,这不是 个首字母缩写词。

下面是 Ajax 应用程序所用到的基本技术:

  • HTML 用于建立 Web 表单并确定应用程序其他部分使用的字段。
  • JavaScript 代码是运行 Ajax 应用程序的核心代码,帮助改进与服务器应用程序的通信。
  • DHTML 或 Dynamic HTML,用于动态更新表单。我们将使用 divspan 和其他动态 HTML 元素来标记 HTML。
  • 文档对象模型 DOM 用于(通过 JavaScript 代码)处理 HTML 结构和(某些情况下)服务器返回的 XML。

我们来进一步分析这些技术的职责。以后的文章中我将深入讨论这些技术,目前只要熟悉这些组件和技术就可以了。对这些代码越熟悉,就越容易从对这些技术的零散了解转变到真正把握这些技术(同时也真正打开了 Web 应用程序开发的大门)。

XMLHttpRequest 对象

要了解的一个对象可能对您来说也是最陌生的,即 XMLHttpRequest。这是一个 JavaScript 对象,创建该对象很简单,如清单 1 所示。

清单 1. 创建新的 XMLHttpRequest 对象

<script language="javascript" type="text/javascript">
var xmlHttp = new XMLHttpRequest();
</script>

下一期文章中将进一步讨论这个对象,现在要知道这是处理所有服务器通信的对象。继续阅读之前,先停下来想一想:通过 XMLHttpRequest 对象与服务器进行对话的是 JavaScript 技术。这不是一般的应用程序流,这恰恰是 Ajax 的强大功能的来源。

在一般的 Web 应用程序中,用户填写表单字段并单击 Submit 按钮。然后整个表单发送到服务器,服务器将它转发给处理表单的脚本(通常是 PHP 或 Java,也可能是 CGI 进程或者类似的东西),脚本执行完成后再发送回全新的页面。该页面可能是带有已经填充某些数据的新表单的 HTML,也可能是确认页面,或者是具有根据原来表单中输入数据选择的某些选项的页面。当然,在服务器上的脚本或程序处理和返回新表单时用户必须等待。屏 幕变成一片空白,等到服务器返回数据后再重新绘制。这就是交互性差的原因,用户得不到立即反馈,因此感觉不同于桌面应用程序。

Ajax 基本上就是把 JavaScript 技术和 XMLHttpRequest 对象放在 Web 表单和服务器之间。当用户填写表单时,数据发送给一些 JavaScript 代码而不是 直接发送给服务器。相反,JavaScript 代码捕获表单数据并向服务器发送请求。同时用户屏幕上的表单也不会闪烁、消失或延迟。换句话说,JavaScript 代码在幕后发送请求,用户甚至不知道请求的发出。更好的是,请求是异步发送的,就是说 JavaScript 代码(和用户)不用等待服务器的响应。因此用户可以继续输入数据、滚动屏幕和使用应用程序。

然后,服务器将数据返回 JavaScript 代码(仍然在 Web 表单中),后者决定如何处理这些数据。它可以迅速更新表单数据,让人感觉应用程序是立即完成的,表单没有提交或刷新而用户得到了新数据。 JavaScript 代码甚至可以对收到的数据执行某种计算,再发送另一个请求,完全不需要用户干预!这就是 XMLHttpRequest 的强大之处。它可以根据需要自行与服务器进行交互,用户甚至可以完全不知道幕后发生的一切。结果就是类似于桌面应用程序的动态、快速响应、高交互性的体验,但是背后又拥有互联网的全部强大力量。

加入一些 JavaScript

得到 XMLHttpRequest 的句柄后,其他的 JavaScript 代码就非常简单了。事实上,我们将使用 JavaScript 代码完成非常基本的任务:

  • 获取表单数据:JavaScript 代码很容易从 HTML 表单中抽取数据并发送到服务器。
  • 修改表单上的数据:更新表单也很简单,从设置字段值到迅速替换图像。
  • 解析 HTML 和 XML:使用 JavaScript 代码操纵 DOM(请参阅 下一节),处理 HTML 表单服务器返回的 XML 数据的结构。

对于前两点,需要非常熟悉 getElementById() 方法,如 清单 2 所示。

清单 2. 用 JavaScript 代码捕获和设置字段值

// Get the value of the "phone" field and stuff it in a variable called phone
var phone = document.getElementById("phone").value;
// Set some values on a form using an array called response
document.getElementById("order").value = response[0];
document.getElementById("address").value = response[1];

这里没有特别需要注意的地方,真是好极了!您应该认识到这里并没有非常复杂的东西。只要掌握了 XMLHttpRequest,Ajax 应用程序的其他部分就是如 清单 2 所示的简单 JavaScript 代码了,混合有少量的 HTML。同时,还要用一点儿 DOM,我们就来看看吧。

以 DOM 结束

最后还有 DOM,即文档对象模型。可能对有些读者来说 DOM 有点儿令人生畏,HTML 设计者很少使用它,即使 JavaScript 程序员也不大用到它,除非要完成某项高端编程任务。大量使用 DOM 的 复杂的 Java 和 C/C++ 程序,这可能就是 DOM 被认为难以学习的原因。

幸运的是,在 JavaScript 技术中使用 DOM 很容易,也非常直观。现在,按照常规也许应该说明如何使用 DOM,或者至少要给出一些示例代码,但这样做也可能误导您。即使不理会 DOM,仍然能深入地探讨 Ajax,这也是我准备采用的方法。以后的文章将再次讨论 DOM,现在只要知道可能需要 DOM 就可以了。当需要在 JavaScript 代码和服务器之间传递 XML 和改变 HTML 表单的时候,我们再深入研究 DOM。没有它也能做一些有趣的工作,因此现在就把 DOM 放到一边吧。


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获取 Request 对象

有了上面的基础知识后,我们来看看一些具体的例子。XMLHttpRequest 是 Ajax 应用程序的核心,而且对很多读者来说可能还比较陌生,我们就从这里开始吧。从 清单 1 可以看出,创建和使用这个对象非常简单,不是吗?等一等。

还记得几年前的那些讨厌的浏览器战争吗?没有一样东西在不同的浏览器上得到同样的结果。不管您是否相信,这些战争仍然在继续,虽然规模较小。但令人奇怪的是,XMLHttpRequest 成了这场战争的牺牲品之一。因此获得 XMLHttpRequest 对象可能需要采用不同的方法。下面我将详细地进行解释。

使用 Microsoft 浏览器

Microsoft 浏览器 Internet Explorer 使用 MSXML 解析器处理 XML(可以通过 参考资料 进一步了解 MSXML)。因此如果编写的 Ajax 应用程序要和 Internet Explorer 打交道,那么必须用一种特殊的方式创建对象。

但并不是这么简单。根据 Internet Explorer 中安装的 JavaScript 技术版本不同,MSXML 实际上有两种不同的版本,因此必须对这两种情况分别编写代码。请参阅 清单 3,其中的代码在 Microsoft 浏览器上创建了一个 XMLHttpRequest

清单 3. 在 Microsoft 浏览器上创建 XMLHttpRequest 对象

var xmlHttp = false;
try {
xmlHttp = new ActiveXObject("Msxml2.XMLHTTP");
} catch (e) {
try {
xmlHttp = new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");
} catch (e2) {
xmlHttp = false;
}
}

您对这些代码可能还不完全理解,但没有关系。当本系列文章结束的时候,您将对 JavaScript 编程、错误处理、条件编译等有更深的了解。现在只要牢牢记住其中的两行代码:

xmlHttp = new ActiveXObject("Msxml2.XMLHTTP");

xmlHttp = new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");

这两行代码基本上就是尝试使用一个版本的 MSXML 创建对象,如果失败则使用另一个版本创建该对象。不错吧?如果都不成功,则将 xmlHttp 变量设为 false,告诉您的代码出现了问题。如果出现这种情况,可能是因为安装了非 Microsoft 浏览器,需要使用不同的代码。

处理 Mozilla 和非 Microsoft 浏览器

如果选择的浏览器不是 Internet Explorer,或者为非 Microsoft 浏览器编写代码,就需要使用不同的代码。事实上就是 清单 1 所示的一行简单代码:

var xmlHttp = new XMLHttpRequest object;

这行简单得多的代码在 Mozilla、Firefox、Safari、Opera 以及基本上所有以任何形式或方式支持 Ajax 的非 Microsoft 浏览器中,创建了 XMLHttpRequest 对象。

结合起来

关键是要支持所有 浏览器。谁愿意编写一个只能用于 Internet Explorer 或者非 Microsoft 浏览器的应用程序呢?或者更糟,要编写一个应用程序两次?当然不!因此代码要同时支持 Internet Explorer 和非 Microsoft 浏览器。清单 4 显示了这样的代码。

清单 4. 以支持多种浏览器的方式创建 XMLHttpRequest 对象

/* Create a new XMLHttpRequest object to talk to the Web server */
var xmlHttp = false;
/*@cc_on @*/
/*@if (@_jscript_version >= 5)
try {
xmlHttp = new ActiveXObject("Msxml2.XMLHTTP");
} catch (e) {
try {
xmlHttp = new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");
} catch (e2) {
xmlHttp = false;
}
}
@end @*/
if (!xmlHttp && typeof XMLHttpRequest != 'undefined') {
xmlHttp = new XMLHttpRequest();
}

现在先不管那些注释掉的奇怪符号,如 @cc_on,这是特殊的 JavaScript 编译器命令,将在下一期针对 XMLHttpRequest 的文章中详细讨论。这段代码的核心分为三步:

  1. 建立一个变量 xmlHttp 来引用即将创建的 XMLHttpRequest 对象。
  2. 尝试在 Microsoft 浏览器中创建该对象:
    • 尝试使用 Msxml2.XMLHTTP 对象创建它。
    • 如果失败,再尝试 Microsoft.XMLHTTP 对象。
  3. 如果仍然没有建立 xmlHttp,则以非 Microsoft 的方式创建该对象。

最后,xmlHttp 应该引用一个有效的 XMLHttpRequest 对象,无论运行什么样的浏览器。

关于安全性的一点说明

安全性如何呢?现在浏览器允许用户提高他们的安全等级,关闭 JavaScript 技术,禁用浏览器中的任何选项。在这种情况下,代码无论如何都不会工作。此时必须适当地处理问题,这需要单独的一篇文章来讨论,要放到以后了(这个系列够 长了吧?不用担心,读完之前也许您就掌握了)。现在要编写一段健壮但不够完美的代码,对于掌握 Ajax 来说就很好了。以后我们还将讨论更多的细节。


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Ajax 世界中的请求/响应

现在我们介绍了 Ajax,对 XMLHttpRequest 对象以及如何创建它也有了基本的了解。如果阅读得很仔细,您可能已经知道与服务器上的 Web 应用程序打交道的是 JavaScript 技术,而不是直接提交给那个应用程序的 HTML 表单。

还缺少什么呢?到底如何使用 XMLHttpRequest。因为这段代码非常重要,您编写的每个 Ajax 应用程序都要以某种形式使用它,先看看 Ajax 的基本请求/响应模型是什么样吧。

发出请求

您已经有了一个崭新的 XMLHttpRequest 对象,现在让它干点活儿吧。首先需要一个 Web 页面能够调用的 JavaScript 方法(比如当用户输入文本或者从菜单中选择一项时)。接下来就是在所有 Ajax 应用程序中基本都雷同的流程:

  1. 从 Web 表单中获取需要的数据。
  2. 建立要连接的 URL。
  3. 打开到服务器的连接。
  4. 设置服务器在完成后要运行的函数。
  5. 发送请求。

清单 5 中的示例 Ajax 方法就是按照这个顺序组织的:

清单 5. 发出 Ajax 请求

function callServer() {
// Get the city and state from the web form
var city = document.getElementById("city").value;
var state = document.getElementById("state").value;
// Only go on if there are values for both fields
if ((city == null) || (city == "")) return;
if ((state == null) || (state == "")) return;
// Build the URL to connect to
var url = "/scripts/getZipCode.php?city=" + escape(city) + "&state=" + escape(state);
// Open a connection to the server
xmlHttp.open("GET", url, true);
// Setup a function for the server to run when it's done
xmlHttp.onreadystatechange = updatePage;
// Send the request
xmlHttp.send(null);
}

其中大部分代码意义都很明确。开始的代码使用基本 JavaScript 代码获取几个表单字段的值。然后设置一个 PHP 脚本作为链接的目标。要注意脚本 URL 的指定方式,city 和 state(来自表单)使用简单的 GET 参数附加在 URL 之后。

然后打开一个连接,这是您第一次看到使用 XMLHttpRequest。其中指定了连接方法(GET)和要连接的 URL。最后一个参数如果设为 true,那么将请求一个异步连接(这就是 Ajax 的由来)。如果使用 false,那么代码发出请求后将等待服务器返回的响应。如果设为 true,当服务器在后台处理请求的时候用户仍然可以使用表单(甚至调用其他 JavaScript 方法)。

xmlHttp(要记住,这是 XMLHttpRequest 对象实例)的 onreadystatechange 属性可以告诉服务器在运行完成 后(可能要用五分钟或者五个小时)做什么。因为代码没有等待服务器,必须让服务器知道怎么做以便您能作出响应。在这个示例中,如果服务器处理完了请求,一个特殊的名为 updatePage() 的方法将被触发。

最后,使用值 null 调用 send()。因为已经在请求 URL 中添加了要发送给服务器的数据(city 和 state),所以请求中不需要发送任何数据。这样就发出了请求,服务器按照您的要求工作。

如果没有发现任何新鲜的东西,您应该体会到这是多么简单明了!除了牢牢记住 Ajax 的异步特性外,这些内容都相当简单。应该感激 Ajax 使您能够专心编写漂亮的应用程序和界面,而不用担心复杂的 HTTP 请求/响应代码。

清单 5 中的代码说明了 Ajax 的易用性。数据是简单的文本,可以作为请求 URL 的一部分。用 GET 而不是更复杂的 POST 发送请求。没有 XML 和要添加的内容头部,请求体中没有要发送的数据;换句话说,这就是 Ajax 的乌托邦。

不用担心,随着本系列文章的展开,事情会变得越来越复杂。您将看到如何发送 POST 请求、如何设置请求头部和内容类型、如何在消息中编码 XML、如何增加请求的安全性,可以做的工作还有很多!暂时先不用管那些难点,掌握好基本的东西就行了,很快我们就会建立一整套的 Ajax 工具库。

处理响应

现在要面对服务器的响应了。现在只要知道两点:

  • 什么也不要做,直到 xmlHttp.readyState 属性的值等于 4。
  • 服务器将把响应填充到 xmlHttp.responseText 属性中。

其中的第一点,即就绪状态,将在下一篇文章中详细讨论,您将进一步了解 HTTP 请求的阶段,可能比您设想的还多。现在只要检查一个特定的值(4)就可以了(下一期文章中还有更多的值要介绍)。第二点,使用 xmlHttp.responseText 属性获得服务器的响应,这很简单。清单 6 中的示例方法可供服务器根据 清单 5 中发送的数据调用。

清单 6. 处理服务器响应

function updatePage() {
if (xmlHttp.readyState == 4) {
var response = xmlHttp.responseText;
document.getElementById("zipCode").value = response;
}
}

这些代码同样既不难也不复杂。它等待服务器调用,如果是就绪状态,则使用服务器返回的值(这里是用户输入的城市和州的 ZIP 编码)设置另一个表单字段的值。于是包含 ZIP 编码的 zipCode 字段突然出现了,而用户没有按任何按钮!这就是前面所说的桌面应用程序的感觉。快速响应、动态感受等等,这些都只因为有了小小的一段 Ajax 代码。

细心的读者可能注意到 zipCode 是一个普通的文本字段。一旦服务器返回 ZIP 编码,updatePage() 方法就用城市/州的 ZIP 编码设置那个字段的值,用户就可以改写该值。这样做有两个原因:保持例子简单,说明有时候可能希望 用户能够修改服务器返回的数据。要记住这两点,它们对于好的用户界面设计来说很重要。


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连接 Web 表单

还有什么呢?实际上没有多少了。一个 JavaScript 方法捕捉用户输入表单的信息并将其发送到服务器,另一个 JavaScript 方法监听和处理响应,并在响应返回时设置字段的值。所有这些实际上都依赖于调用 第一个 JavaScript 方法,它启动了整个过程。最明显的办法是在 HTML 表单中增加一个按钮,但这是 2001 年的办法,您不这样认为吗?还是像 清单 7 这样利用 JavaScript 技术吧。

清单 7. 启动一个 Ajax 过程

<form>
<p>City: <input type="text" name="city" id="city" size="25"
onChange="callServer();" /></p>
<p>State: <input type="text" name="state" id="state" size="25"
onChange="callServer();" /></p>
<p>Zip Code: <input type="text" name="zipCode" id="city" size="5" /></p>
</form>

如果感觉这像是一段相当普通的代码,那就对了,正是如此!当用户在 city 或 state 字段中输入新的值时,callServer() 方法就被触发,于是 Ajax 开始运行了。有点儿明白怎么回事了吧?好,就是如此!


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结束语

现在您可能已经准备开始编写第一个 Ajax 应用程序了,至少也希望认真读一下 参考资料 中的那些文章了吧?但可以首先从这些应用程序如何工作的基本概念开始,对 XMLHttpRequest 对象有基本的了解。在下一期文章中,您将掌握这个对象,学会如何处理 JavaScript 和服务器的通信、如何使用 HTML 表单以及如何获得 DOM 句柄。

现在先花点儿时间考虑考虑 Ajax 应用程序有多么强大。设想一下,当单击按钮、输入一个字段、从组合框中选择一个选项或者用鼠标在屏幕上拖动时,Web 表单能够立刻作出响应会是什么情形。想一想异步 究竟意味着什么,想一想 JavaScript 代码运行而且不等待 服务器对它的请求作出响应。会遇到什么样的问题?会进入什么样的领域?考虑到这种新的方法,编程的时候应如何改变表单的设计?

如果在这些问题上花一点儿时间,与简单地剪切/粘贴某些代码到您根本不理解的应用程序中相比,收益会更多。在下一期文章中,我们将把这些概念付诸实践,详细介绍使应用程序按照这种方式工作所需要的代码。因此,现在先享受一下 Ajax 所带来的可能性吧。

参考资料

学习

讨论

关于作者

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Brett McLaughlin 从 Logo 时代就开始使用计算机。(还记得那个小三角吗?)近年来,他已经成为 Java 和 XML 社区最著名的作者和程序员之一。他曾经在 Nextel Communications 实现过复杂的企业系统,在 Lutris Technologies 编写过应用服务器,最近在 O’Reilly Media, Inc. 继续撰写和编辑这方面的图书。Brett 即将出版的新书 Head Rush Ajax,和畅销书作者 Eric 与 Beth Freeman 一起为 Ajax 带来了获奖的革命性 Head First 方法。最近的著作 Java 1.5 Tiger: A Developer’s Notebook 是关于 Java 技术最新版本的第一本书,经典的 Java and XML 仍然是在 Java 语言中使用 XML 技术的权威著作。

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