王鵬，吳曉東，楊華民

(長(zhǎng)春理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)春 130022)

Ajax(Asynchronous JavaScript and XML)作為Web2.0核心技術(shù)被越來(lái)越多地使用到Web應(yīng)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(shù)很大程度上降低了服務(wù)器端的壓力。在一些實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)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(wù)器端的響應(yīng)會(huì)有很大不同。常見(jiàn)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(jiǎn)單的形式，但缺乏一定的靈活性。XML作為一種通用的標(biāo)記語(yǔ)言，具有跨平臺(tái)、跨語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。然而在實(shí)際的應(yīng)用中，XML的解析工作會(huì)讓開(kāi)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(dú)厚的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在不考慮網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)那闆r下，解析不同數(shù)據(jù)格式的對(duì)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(duì)象解析方面的區(qū)別，及對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生的影響。

1 HTML、XML、JSON 簡(jiǎn)介

HTML(HypertextMark-upLanguage)即超文本標(biāo)記語(yǔ)言或超文本鏈接標(biāo)示語(yǔ)言，是目前網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用最為廣泛的語(yǔ)言，也是構(gòu)成網(wǎng)頁(yè)文檔的主要語(yǔ)言。HTML文本是由 HTML命令組成的描述性文本，HTML命令可以說(shuō)明文字、圖形、動(dòng)畫、聲音、表格、鏈接等。HTML的結(jié)構(gòu)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(shuō)明的具體內(nèi)容。在Ajax輕量級(jí)應(yīng)用中，通常以HTML片段的形式實(shí)現(xiàn)客戶端和服務(wù)器端的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)交換。

XML[2](Extensible Markup Language)即可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言，它與HTML一樣，都是SGML(Standard Generalized Markup Language，標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語(yǔ)言)。Xml是Internet環(huán)境中跨平臺(tái)的，依賴于內(nèi)容的技術(shù)。擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言XML是一種簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)語(yǔ)言，使用一系列簡(jiǎn)單的標(biāo)記描述數(shù)據(jù)，而這些標(biāo)記可以用方便的方式建立服務(wù)器端使用數(shù)據(jù)格式。一個(gè)XML文檔最基本的構(gòu)成包括：聲明，處理指令(可選)和元素，所有xml文檔都從一個(gè)根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，根節(jié)點(diǎn)包含了一個(gè)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(zhǔn)備的，因此，JSON的數(shù)據(jù)格式非常簡(jiǎn)單，可以用JSON傳輸一個(gè)簡(jiǎn)單的String，Number或Boolean類型變量，也可以傳輸一個(gè)數(shù)組，或者一個(gè)復(fù)雜的Object對(duì)象。在實(shí)際應(yīng)用中通常以O(shè)bject對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而Object對(duì)象在 JSON中是用{}包含一系列無(wú)序的Key-Value鍵值對(duì)表現(xiàn)的。

2 影響實(shí)時(shí)響應(yīng)的因素

影響Ajax應(yīng)用的實(shí)時(shí)響應(yīng)因素包括：

1.網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)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(jì)算機(jī)在對(duì)不用數(shù)據(jù)格式對(duì)象的解析上所耗費(fèi)的時(shí)間是明顯的。

3 數(shù)據(jù)格式比較

下面以服務(wù)器端實(shí)時(shí)向客戶端發(fā)送簡(jiǎn)單的地圖地理信息[4]為例來(lái)說(shuō)明相同信息在使用不同數(shù)據(jù)格式時(shí)的表現(xiàn)形式。服務(wù)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(jìn)行傳輸需要對(duì)以上坐標(biāo)信息按一定規(guī)則連成文本信息，在服務(wù)器端對(duì)信息編碼完成后，進(jìn)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(biāo)信息為{所在區(qū)域：長(zhǎng)春；經(jīng)度：125.29889；緯度：43.81185}。傳遞的 HTML片段可確定為"#長(zhǎng)春%125.29889%43.81185#"，在連接串中使用約定符號(hào)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(jìn)行文本還原，實(shí)時(shí)顯示地理信息。

使用HTML片段，內(nèi)容簡(jiǎn)潔，不會(huì)浪費(fèi)過(guò)多的帶寬資源，但是需要在服務(wù)器端或客戶端以字符串形式構(gòu)造出HTML文本，不利于編程，也不容易調(diào)試和維護(hù)。特別在傳輸?shù)奈谋镜臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜的情況下，調(diào)試維護(hù)的難度會(huì)凸顯出來(lái)。

3.2 基于XML的信息傳遞數(shù)據(jù)格式

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

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

3.3 基于JSON的信息傳遞數(shù)據(jù)格式

JSON包含簡(jiǎn)單的數(shù)值類型，諸如字符串(string)、數(shù)值(number)等，但使用這些簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型定義復(fù)雜格式的數(shù)據(jù)無(wú)疑是困難的，在實(shí)際應(yīng)用中以JSON的對(duì)象(Object)格式進(jìn)行定義數(shù)據(jù)，以上的XML信息對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換為JSON格式即為[5]：

以上 coordinate即為 JSON的一個(gè)對(duì)象(Object)，JSON 在表示數(shù)據(jù)時(shí)將屬性和值以"："分開(kāi)，同一個(gè)對(duì)象的不同屬性通過(guò)"，"相區(qū)別。

4 不同數(shù)據(jù)格式對(duì)象的解析實(shí)驗(yàn)

4.1 Html片段

在本實(shí)驗(yàn)中不使用規(guī)則串的形式來(lái)傳遞數(shù)據(jù)，而是用具體的 div標(biāo)簽形式傳遞所需要的數(shù)據(jù)信息。使用Ajax輕量級(jí)框架JQuery的Load方法，將包含不同個(gè)數(shù)對(duì)象的 Html片段加載至網(wǎng)頁(yè)。實(shí)現(xiàn)方式如下：

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

Load方法可以遠(yuǎn)程載入HTML代碼并插入到Dom中

單個(gè)Html解析對(duì)象可以表示為：

4.2 XML

Ajax輕量級(jí)框架JQuery提供ajax方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)xml文件的讀取和xml結(jié)點(diǎn)的解析，具體方法為：

其中，type定義了獲取xml的方式為get請(qǐng)求，url為訪問(wèn)xml文件的地址，dataType定義了訪問(wèn)的文件類型為 xml，success為訪問(wèn)成功后執(zhí)行的函數(shù)，在該函數(shù)中解析XML結(jié)點(diǎn)，計(jì)算每個(gè)結(jié)點(diǎn)解析所需要花費(fèi)的時(shí)間。

以下是一個(gè)xml解析對(duì)象的表現(xiàn)形式：

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

4.3 JSON

JQuery提供訪問(wèn)JSON文件的方法getJSON()：

getJSON(paramOne，paramTwo)其中參數(shù)一為要訪問(wèn)的文件名，第二個(gè)參數(shù)為訪問(wèn)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(duì)JSON數(shù)組元素的解析并記錄解析所需要的時(shí)間。

JSON數(shù)據(jù)格式的單個(gè)解析對(duì)象為：

實(shí)驗(yàn)環(huán)境為單機(jī)：

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

Memory:2G；

OS:Windows XP sp 2。

實(shí)驗(yàn)一模擬了在大量解析對(duì)象個(gè)數(shù)的情況下，計(jì)算機(jī)分別解析普通HTML、XML以及JSON對(duì)象所需要的時(shí)間。

表1 實(shí)驗(yàn)一(大量解析對(duì)象耗時(shí)情況)Tab.1 Time-consuming cases of a large-number analysis objects

從實(shí)驗(yàn)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(yīng)時(shí)間[6]，在數(shù)據(jù)量少且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不復(fù)雜的情況下，使用 Html應(yīng)為首選的數(shù)據(jù)傳輸格式。同時(shí)，計(jì)算機(jī)對(duì) JSON數(shù)據(jù)對(duì)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(yīng)用環(huán)境下使用JSON數(shù)據(jù)格式會(huì)縮短響應(yīng)時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)二模擬了在隨解析對(duì)象個(gè)數(shù)遞增的情況下(解析對(duì)象個(gè)數(shù)分別為 100、500、1000、2000、5000個(gè))，解析普通HTML片段、XML以及JSON對(duì)象所需要耗費(fèi)的總時(shí)間和解析單個(gè)對(duì)象所要耗費(fèi)的時(shí)間。

表2 實(shí)驗(yàn)二(不同解析對(duì)象數(shù)量耗時(shí)情況)Tab.2 Time-consuming cases of a different analysis objects

從實(shí)驗(yàn)二可以看出單個(gè)HTML對(duì)象的解析時(shí)間并沒(méi)有隨著解析對(duì)象的個(gè)數(shù)的增多而增多，在解析對(duì)象個(gè)數(shù)少量的情況下(100和500)，計(jì)算機(jī)會(huì)花費(fèi)較多的時(shí)間比重在 Html文件的解析上，但是當(dāng)結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)增加(1000、2000、5000)單個(gè) Html的對(duì)象的解析時(shí)間基本持平。單個(gè)JSON對(duì)象的解析速度要快于XML對(duì)象的解析速度，而且XML對(duì)象的信息冗余會(huì)比JSON大得多，以下是兩者在不同解析對(duì)象個(gè)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(duì)象個(gè)數(shù)的增加，XML較之JSON的冗余程度增速會(huì)越來(lái)越快，冗余比重越來(lái)越大，因此與使用XML作為數(shù)據(jù)傳輸格式相比JSON會(huì)有更少的數(shù)據(jù)冗余，更快的響應(yīng)。

5 結(jié)語(yǔ)

在模擬實(shí)驗(yàn)中，選取的解析對(duì)象為簡(jiǎn)單的一維數(shù)組形式，在較為復(fù)雜的應(yīng)用中會(huì)有復(fù)雜的數(shù)組或?qū)ο笄短浊闆r出現(xiàn)，此時(shí)對(duì)XML對(duì)象的解析會(huì)更加耗時(shí)，同時(shí)增加更多的信息冗余。而使用 Html進(jìn)行傳輸會(huì)使編碼和維護(hù)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(shí)，對(duì)JSON對(duì)象的解析也會(huì)比以上兩種數(shù)據(jù)格式更加容易且更易維護(hù)。因此，不同的應(yīng)用背景下選擇不同數(shù)據(jù)傳輸格式會(huì)影響 Ajax應(yīng)用的響應(yīng)時(shí)間，進(jìn)而影響到用戶體驗(yàn)。

[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(cè)繪科學(xué)，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．