代码改变世界

修补AJAX应用中Back/Forward Button和Bookmark失效的问题

2006-09-14 19:48  Jeffrey Zhao  阅读(3557)  评论(19)  编辑  收藏  举报

想法与目标

从AJAX诞生至今，就存在着Back/Forward Button和bookmark失效的问题，我以前一般提倡，一个好的AJAX应用应该不让用户有点击“Back/Forward”的想法，并且使用某种方式提供给用户一个能够记录直接产生页面的Bookmark。Windows Live Local应该是这种应用最好的典范之一，其灵活的交互，良好的界面让我在初遇时不得不眼前一亮。

另外，我也曾经见过把后退按钮禁用的做法（其实这样对于解决问题的确不错），不过这些都似乎只是一个workaround，设法避开这个AJAX应用普遍存在的问题。似乎Gmail能够支持Back按钮，但是我惊奇的发现，在点击Back后，却不能使用Forward，所以这还不算成功的解决这个问题。那么能否解决？似乎已经有了一定的实现。

事实上，之所以我会产生实现自己的解决方案的想法，是因为从Nikhil Kothari的Blog上看到了他的解决方案（点击这里查看）。他实现了一个HistoryControl控件，可以在页面中配合UpdatePanel使用，在一定程度上实现了对Back/Forword Button已经Bookmark的支持。但是正如他在Blog上所说的，这只是他的一个prototype。我在使用了他的演示之后，也的确发现了一些问题（演示也能从Nikhil的Blog上下载）：

  1. HistoryControl是一个Server控件，必须配合UpdatePanel使用，并没有对于Atlas的客户端应用甚至普通的AJAX应用提供基本的支持。
  2. 不支持FireFox（不知为何，我在自己尝试之后觉得支持FireFox比IE容易实现）。
  3. 在IE里使用时，从Back和Forward的下拉框里可以看出，那些Title都成为了“Empty Page”。
  4. 不支持在Back和Forward下拉框中选择一项History跳转。
  5. 如果访问了别的站点再Back，则在IE下不支持多次回退。
  6. 部署麻烦。事实上我觉得很奇怪，我除了直接在他的项目中成功运行之外。部署到别的项目或者是我的空间都有问题，怎么也找不出原因，估计是文件路径问题，需要仔细读一下他的代码。
　　总之，这个解决方案还很不成熟，但是我们要对Nikhil，Atlas和微软有信心，对于Back/Forward的内置支持应该会出现在Atlas的后续版本中。

于是我想，不如我来实现一个自己的吧，虽然我一直提倡软件复用，但是如果找不到成熟的解决方案，那么就该发挥程序员的主观能动性了。对于我最后的实现，它有以下特点：

  1. 一个轻量级的JS解决方案。虽然我是在Atlas的基础上写的，但是只是使用了Atlas中的Sys.Timer类，很容易修改成独立于任何库的JS代码。 
  2. 支持IE和FireFox。
  3. 简单的支持Back和Forward的下拉框里的Title文字，在大多数情况下不会出错。产生Nikhil的这个问题的原因在阐述我的实现时会提及。我简单地解决了这个问题，但是没有设计出完整支持title问题的完美实现。我有一些想法，似乎十分复杂，在尝试时都宣告失败。
  4. 支持在Back和Forword下拉框中选择一项History跳转。
  5. 支持Bookmark，用户可以轻松将页面加入收藏夹。 
  6. 易于使用，部署简单。

对于我列出Nikhil的实现里的第5个问题，我想了一些办法，却依旧没有解决。现在虽然脑子里有想法，但还需要继续尝试。


思路与设计

AJAX是个神奇的东西。因为有了XMLHttpRequest对象，我们能够“不知不觉”地与服务器端交换数据，在改变页面显示和行为的同时，让用户感觉不到页面的Reload。虽然在上个世纪微软已经在早期IE里就以ActiveX的形式提供了这个对象，并且在OWA中将其进行大量使用，但是我对于这个对象的了解却在AJAX大行其道之后。在这之前，为了达到类似AJAX的良好用户体验，往往会在页面中放一个隐藏的IFrame，然后通过Form向其中POST/GET数据，或者直接修改IFrame的src属性以达到传输数据的效果。如果在IFrame中的页面里写JS代码，就能通过window.parent.XXX来调用父级页面的对象或方法，并可以访问整个DOM（当然跨Frame操作的话需要两张页面在同一个Domain中，这个就是IFrame sandbox，如果了解Windows Live Gadget和Windows Live Spaces Gadget的人就能体会到在安全性方便IFrame起的重要作用）。

当时发现，只要改变IFrame里的地址，不论是POST/GET还是改变其src属性，大都会在浏览器的History里留下痕迹。这是如果用户点击浏览器的Back按钮，则会从IFrame里的History里Load以前的页面，当然也会按照那张页面的逻辑解释执行其中的JS代码。善于利用这点的话，就会产生父页面Back/Forward的效果。可惜当时没有去想这一点，而且当时因为某些问题，用户点击Back/Forward时反而会产生异常的行为，甚是麻烦。

与POST/GET相比，改变IFrame的src属性相对简单，也容易操作。但是在IE重要注意的是，并不是任意修改src时都会使IFrame被加入History。修改src的时候其实改变了IFrame里的location。location是window的一个属性，它分几个部分，这里需要提到的就是它的href，search和hash。举个例子，对于一个location“http://www.sample.com?a=b&c=d#hello”来说，location.href是“http://www.sample.com”，location.search是“?a=b&c=d”（可以看出，search其实就是Query String），location.hash是“#hello”。在IE中改变location.hash是不会影响History的，因此只有改变href与search才行。在FireFox中，改变hash值是可以影响浏览器的History，但是点击Back/Forward并不会使浏览器重新执行页面中的JS代码。

解决Back/Forward的大致方向有了，那么Bookmark呢？应该很容易将问题变成，如何要改变浏览器地址栏的值，但是不刷新页面。还好我们有hash。所有的标识都要通过hash值来传递。

到现在为止，应该已经能够实现了在不刷新页面时改变浏览器的History纪录，但是如何在用户点击Back/Forward的时候也改变页面内容呢？我们将这个问题分为两部分考虑，依次解决：

  1. 在用户点击浏览器的Back/Forward或者选择History中某一项时改变浏览器的地址栏信息。 
  2. 根据地址栏信息的改变得到信息，然后修改页面的内容。 

对于第1个问题，在FireFox下很容易解决，因为其实这是浏览器已经支持的功能。如果是IE，我们只能通过IFrame里的页面来改变父窗口的hash了。第2个问题比较麻烦，因为改变浏览器的hash值并不会触发一个事件，所以迄今为止似乎所有的解决方案都是使用timer来不停地查询hash值有没有改变。我的解决方案也不例外。

解释完了思路与设计，就该转向真正的实现了吧。


实现与分析

在分析实现之前，可以先点击这里下载我的代码，或者点击这里查看例子。我实现了一个类“Jeffz.Framework.History”。先从使用讲起。

Default.aspx

 1<%@ Page Language="C#" %>
 2
 3<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
 4
 5<script runat="server">
 6
 7</script>
 8
 9<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" >
10<head runat="server">
11    <title>Nav Fix</title>
12    <script language="javascript">
13        var historyObj = null;
14        var previousIndex = 0;
15    
16        function onChange(select)
17        {
18            historyObj.addHistory(select.selectedIndex);
19        }
20        
21        function setPageData(context)
22        {
23            var select = document.getElementById("select");
24            if (context)
25            {
26                select.selectedIndex = context;
27                var request = new Sys.Net.WebRequest();
28                request.set_url("Selection.ashx?s=" + select.selectedIndex);
29                request.completed.add(onComplete);
30                request.invoke();
31            }
32            else
33            {
34                select.selectedIndex = 0;
35                document.getElementById("message").innerHTML = "";
36            }
37        }
38        
39        function onComplete(sender)
40        {
41            document.getElementById("message").innerHTML = sender.get_data();
42        }
43        
44        function init()
45        {
46            historyObj = new Jeffz.Framework.History(setPageData, "NavFixHelper.htm");
47            historyObj.start();
48        }
49    </script>
50</head>
51<body style="font-family: Arial;">
52    <form id="form1" runat="server">
53    <div>
54        <atlas:ScriptManager ID="ScriptManager1" runat="server" EnableScriptComponents="true">
55            <Scripts>
56                <atlas:ScriptReference Path="js/History.js" />
57            </Scripts>
58        </atlas:ScriptManager>
59        
60        <script type="text/xml-script">
61            <page xmlns:script="http://schemas.microsoft.com/xml-script/2005">
62                <components>
63                    <application load="init" />
64                </components>
65            </page>
66        </script>
67
68        <select onchange="onChange(this)" id="select">
69            <option></option>
70            <option value="1">selection 1</option>
71            <option value="2">selection 2</option>
72            <option value="3">selection 3</option>
73        </select>
74        <div id="message" style="font-size: 32px;"></div>
75    </div>
76    </form>
77</body>
78</html>
79

Selection.ashx

 1<%@ WebHandler Language="C#" Class="Selection" %>
 2
 3using System;
 4using System.Web;
 5
 6public class Selection : IHttpHandler {
 7    
 8    public void ProcessRequest (HttpContext context) {
 9        string value = String.Format(
10            "You select: <strong>selection {0}</strong>", 
11            context.Request.QueryString["s"]);
12        
13        context.Response.Write(value);
14        context.Response.End();
15    }
16 
17    public bool IsReusable {
18        get {
19            return true;
20        }
21    }
22}

首先Application在Load之后会立即调用init方法，构造一个Jeffz.Framework.History对象historyObj，需要传入更新数据的回调函数，还有为了IE单独提供的NavFixHelper.htm文件的路径。然后调用对象的start方法开启对于hash值的监听。对象还提供了一个stop来停止监听。我提供这两个方法的目的是为了能够在需要时停止timer，方便调试。需要更新页面内容时，如果要保留History，那么必须通过historyObj的addHistory来提供修改所需要使用的参数context。context可以为任意对象，将会被序列化之后被放置在地址栏的hash中，然后在构造historyObj时传入的回调函数（setPageData）会被执行，context会被作为参数传入回调函数。使用historyObj时，对于页面的修改都应该放在setPageData中。在用户通过点击Back/Forward Button或者直接选择History的某一项时，地址栏中的hash会改变，回调函数会获得从当前hash得到的context作为参数，将页面更新至之前的状态。

在setPageData被调用时，<select />的选项会被更改，然后会使用Sys.Net.WebRequest向Selection.ashx发送请求。Selection.ashx根据Query String的值来返回信息。然后Sys.Net.WebRequest对象在收到response后修改message的信息。

在使用上就是这么简单。


History.js - Constructor

 1Jeffz.Framework.History = function(setDataCallback, helperPageUrl)
 2{
 3    if (!setDataCallback || (typeof setDataCallback != "function"))
 4    {
 5        throw new Error("Please provide a callback function");
 6    }
 7
 8    this.__setDataCallback = setDataCallback;
 9    this.__currentHash = null;
10    this.__helperIFrame = null;
11    this.__helperPageUrl = helperPageUrl;
12    this.__runtimeTimer = null;
13    
14    if (Sys.Runtime.get_hostType() == Sys.HostType.InternetExplorer)
15    {
16        if (!helperPageUrl)
17        {
18            throw new Error("Please provide the helper page for IE.");
19        }
20        else
21        {
22            var helperIFrame = document.createElement("iframe");
23            helperIFrame.style.display = "none";
24            document.body.appendChild(helperIFrame);
25            this.__helperIFrame = helperIFrame;
26            this.__reloadHelperIFrame(location.hash);
27        }
28    }
29    else
30    {
31        this.__currentHash = location.hash;
32        this.__execute(location.hash);
33    }
34}

对于所有的私有成员，我都使用成员名前加上“__”的方法，加以区分。

首先，传入的第一个参数setDataCallback必须是一个函数，否则将抛出异常。紧接着判断浏览器类型，如果是IE，则检测必须提供helperPageUrl，并且构造一个隐藏的IFrame来辅助实现history功能，最后通过this.__reloadHelperIFrame方法来修改地址栏里的hash。如果不是IE，那么就直接将this.__currentHash设成当前的hash加以记录，并调用this.__execute函数将hash值构造成context对象，并执行回调函数this.__setDataCallback。


History.js - __reloadHelperIFrame

 1Jeffz.Framework.History.prototype.__reloadHelperIFrame = function(hash)
 2{
 3    this.__helperIFrame.document.title = document.title;
 4
 5    if (this.__helperIFrame.src && this.__helperIFrame.src.indexOf("?true") >= 0)
 6    {
 7        this.__helperIFrame.src = this.__helperPageUrl + "?false&" + document.title + hash;
 8    }
 9    else
10    {
11        this.__helperIFrame.src = this.__helperPageUrl + "?true&" + document.title + hash;
12    }
13}

NavFixHelper.htm

 1<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
 2<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" >
 3<head>
 4    <title>Untitled Page</title>
 5</head>
 6<body>
 7    <script language="javascript">
 8        window.parent.location.hash = location.hash;
 9        
10        var queryString = location.search;
11        var index = queryString.indexOf("&");
12        document.title = queryString.substring(index + 1);
13    </script>
14</body>
15</html>

把__reloadHelperIFrame函数和NavFixHelper.htm页面同时分析，是因为它们两个有密不可分的关系。它们都是仅仅为了IE服务的。

在前面的解释里，我已经谈到了改变iframe的Query String（search）可以将状态添加至浏览器的History中。于是__reloadHelperIFrame函数保证了新加载的Query String，和当前IFrame里页面的Query String不同（如果当前src包含了“&true”字符，那么就加载包含“&false”的地址，否则就加载包含“&false”的地址）。接着在新加载的NavFixHelper.htm页面中，会将父窗口的hash变成自己的hash。这样，浏览器地址栏里的值就会改变了。这样，当浏览器的Back/Forward Button被点击，或者用户直接从History列表里选择一项时，IFrame里的页面会被重新加载，并且会使用特定的地址，页面的JS代码会被重新执行，最终又将影响浏览器地址栏里的hash值。不过由于如果访问了其他页面，History只能记住最后一次IFrame里的地址，所以无法使用Back多次回退了。

每次加入History项，或者重新访问History时，都须要重新加载一次NavFixHelper.htm，那么会不会影响性能？答案是否定的。首先在加入History时，使用的href+search值只会用两种，因此浏览器会帮助cache文件内容，第二次访问具有相同href+search的页面时浏览器将不再访问Server。而且在服务器端，对于这样的静态文件，也会尽可能的进行cache，所以即使访问了Server也会获得304（未改变，表示从缓存读取）信息，而不会从服务器端重新下载。再退一步，重新下载一个如此之小的文件，也不会对性能有多少影响。

可以发现，在加载IFrame的页面时，还将当前页面的Title传入了Query String。其作用就是避免Nikhil的解决方案中我举出的第三个问题。NavFixHelper.htm会根据地址栏信息修改自身的titile，这样在IE添加History项时，会纪录IFrame里页面的title，这样就保证了浏览器History列表里的title与浏览器页面相同。可是这样还没有完美的解决Title问题，如果用户想要修改页面的Title，IE里我有了解决方案，却始终还没有找出在FireFox下正确纪录的方法，总是在Back/Forward之中History里的title就混乱了，似乎在FireFox里Forword/Back记录title的行为和IE不一样，让我百思不得其解。


History.js - addHistory

 1Jeffz.Framework.History.prototype.addHistory = function(context)
 2{
 3    historyEntry = { __p__ : context };
 4
 5    if (Sys.Runtime.get_hostType() == Sys.HostType.InternetExplorer)
 6    {
 7        this.__reloadHelperIFrame("#" + encodeURI(Sys.Serialization.JSON.serialize(historyEntry)));
 8    }
 9    else
10    {
11        location.hash = encodeURI(Sys.Serialization.JSON.serialize(historyEntry));
12    }
13}

虽然可以说addHistory方法是关键，但是其实却非常的简单，在IE下则使用this.__reloadHelperIFrame来加载页面，否则就直接修改hash。hash的值使用的就是用户传入的context，序列化后，并经过encodeURI处理。


History.js - start & stop

 1Jeffz.Framework.History.prototype.start = function()
 2{
 3    if (!this.__runtimeTimer)
 4    {
 5        var timer = new Sys.Timer();
 6        timer.set_interval(300);
 7        timer.tick.add(this.__onTimerTick);
 8        timer.historyObj = this;
 9        this.__runtimeTimer = timer;
10    }
11    
12    if (this.__runtimeTimer.get_enabled())
13    {
14        throw new Error("The history object has been started.");
15    }
16    else
17    {
18        this.__runtimeTimer.set_enabled(true);
19    }
20}
21
22Jeffz.Framework.History.prototype.stop = function()
23{
24    if (!this.__runtimeTimer || !this.__runtimerTimer.get_enabled())
25    {
26        throw new Error("The history object has not been started.");
27    }
28    else
29    {
30        this.__runtimeTimer.set_enabled(false);
31    }
32}

这两个函数非常简单，本来不用解释。唯一需要注意的是代码的第8行，由于Sys.Timer使用的是使用setTimerout来回调执行this.__onTimerTick，因此在this.__onTimerTick函数执行时，this并不是History对象本身，而是window！还好Sys.Timer会通过sender传递自身给回调函数，因此我在构造Sys.Timer时将自身对象放进了Timer对象的historyObj属性中，则在this.__onTimerTick函数中可以从sender.historyObj中得到History对象。


History.js - __onTimerTick

 1Jeffz.Framework.History.prototype.__onTimerTick = function(sender, eventArgs)
 2{
 3    try
 4    {
 5        if (location.hash != sender.historyObj.__currentHash)
 6        {
 7            sender.historyObj.__currentHash = location.hash;
 8            sender.historyObj.__execute(location.hash);
 9        }
10    }
11    catch(e)
12    {
13        sender.set_enabled(false);
14        sender.set_enabled(true);
15        throw e;
16    }
17}

其实这个方法就是比较hash值有没有改变，如果改变了，则保留新的hash，并加以执行回调函数（在__execute函数中）。可以发现，事实上回调函数this.__setDataCallbak总是在在onTimerTick里被执行的（除了在FireFox下构造History对象时），这样保证了this.__currentHash和当前页面hash的统一。

值得注意的是，我使用了try...catch来保护了代码，因为__execute函数会调用用户提供的回调函数，所以可能会抛出异常。如果__onTimerTick函数仅仅只使用了现在的第5到第9行，那么等异常抛出时，Timer将会被终止，将不会继续监视hash的改变。现在的做法是在遇到异常时停止Timer并重新启动，然后重新抛出异常。这样既保证了Timer的正常执行，又能让用户发现自己代码中的异常情况。


History.js - __execute

 1Jeffz.Framework.History.prototype.__execute = function(hash)
 2{
 3    var historyEntry = null;
 4    
 5    try
 6    {
 7        var historyEntry = Sys.Serialization.JSON.deserialize(decodeURI(hash.substring(1)));
 8    }
 9    catch(e)
10    {
11        this.__setDataCallback(null);
12        return;
13    }
14    
15    if (historyEntry)
16    {
17        this.__setDataCallback(historyEntry.__p__);
18    }
19    else
20    {
21        this.__setDataCallback(null);
22    }
23}

这段我想就不用多加解释了，似乎将一个简单的调用写得有些复杂。这样做的目的是在hash值是错误的情况下，会将null作为参数，保证了用户提供的回调函数被正确的使用。


问题与其他

就此，整个类分析完了，总共只有短短一百多行代码，是我参考了一些实现，并通过自己的经验与思考得出的解决方案。目前似乎关于解决AJAX这个问题的解决方案都有差不多的模式，也有差不多的障碍。这依旧不是一个完美的解决方案，依旧有改进的余地。其实我这篇东西的作用只是抛砖引玉，希望能引出更多优秀的见解。我仍然在钻研和实践中，如果有什么进展，我会第一时间的更新这里的blog。