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本节重点讲述前端实现网络通讯的方式 XMLHttpRequest 与 Fetch，以及这两种方式在实际应用过程中可能出现的问题，或需要注意的地方。

1.Form ​

在开始正式的章节之前，先了解下前端在刀耕火种年代的通讯方式。

在 JavaScript 这门脚本语言还没有出现的时候，前端与服务端通讯，主要是依赖 Html 中的 form 表单以及其 submit 提交。

但这种形式不好的一点在于 submit 提交后，会造成页面跳转到目标 URL。体验极差。

TIP

对这种场景，有一种优化手段是这样的：

可以通过设置一个隐藏的 <iframe> 标签，并设置其 id，<iframe id="iframeId">，然后 <form> 标签设置 target 属性：

<form target="iframeId">

这样的话，form 提交时，页面就不会发生跳转。

即使我们按照上述方式，优化了页面跳转的用户体验，但往往真实场景下，我们还要获取服务端的数据信息。

在上述方式下，服务端数据信息会加载在 <iframe> 标签内。

确实，我们依然可以通过某些手段来获取 <iframe> 标签内的数据（在某些浏览器下可能会有限制）。

综合来看，<form> 表单的形式过于冗余，实际操作也会比较麻烦，完全不满足前端发展需要。

在这种历史下，AJAX即 Asynchrounous JavaScript and XML 横空出世。

2.XHR ​

AJAX 技术中的重要组成部分，即 XHR。

XHR 的全称为 XMLHttpRequest。

该技术是目前大多数网站的主流通讯手段。

2-1.基础使用 ​

  1. 创建 XMLHttpRequest
js
var xhr = new XMLHttpRequest()

  1. xhr.open(method, url, [async, user, password])

    • method 请求方法
    • url 请求地址
    • 可选参数：
      • async，设置为 false 时，请求会是同步形式。默认是 true，即异步加载。
      • user 登录名。
      • password 密码。

  2. xhr.send([body])

    • 可选参数：
      • body 请求体。（当请求方式为 POST 时，可传递 body）

  3. xhr相关监听事件

    • xhr.onreadystatechange
    • xhr.onprogress
    • xhr.onload
    • xhr.onerror

事件中，以往代码中较为常用的是 onreadystatechange。

此处记录下 readyState 在不同值下的表示含义：

  • 0 UNSET 初始状态
  • 1 OPENED open 被调用
  • 2 HEADERS_RECEIVED 接收到 response header
  • 3 LOADING 响应正在被加载（接收到一个数据包）
  • 4 DONE 请求完成

XMLHttpRequest 对象以 0 → 1 → 2 → 3 → … → 3 → 4 的顺序在它们之间转变。

每当通过网络接收到一个数据包，就会重复一次状态 3。

可能在非常老的代码中找到 readystatechange 这样的事件监听器，它的存在是有历史原因的，因为曾经有很长一段时间都没有 load 以及其他事件。

如今，它已被 load/error/progress 事件处理程序所替代。

  1. 响应
    • status
    • statusText
    • response

2-2.请求头 ​

设置请求头：

xhr.setRequestHeader(key, value)

但部分请求头，是浏览器自动添加的。譬如 Referer、Host 等。

  • Accept-Charset
  • Accept-Encoding
  • Access-Control-Request-Headers
  • Access-Control-Request-Method
  • Connection
  • Content-Length
  • Cookie
  • Cookie2
  • Date
  • DNT
  • Expect
  • Host
  • Keep-Alive
  • Origin
  • Referer
  • Set-Cookie
  • TE
  • Trailer
  • Transfer-Encoding
  • Upgrade
  • Via

更多详细介绍可见此处。

为了用户安全和请求的正确性，XMLHttpRequest 不允许更改它们。

当进行添加不被允许的请求头时，会被忽略。

Request Header 一旦设置，无法覆盖、移除。

譬如，设置

js
xhr.setRequestHeader('token', 123)

xhr.setRequestHeader('token', 456)

最终的请求头结果是 token: 123, 456，而不是 token: 456。

2-3.响应头 ​

通过 xhr 获取响应头有俩种方式：

  1. 获取所有响应头， xhr.getAllResponseHeaders()。
  2. 获取固定响应头，xhr.getResponseHeader(key)。

通过 xhr.getAllResponseHeaders() 获取到的响应头，有如下 console 打印：

accept-ranges: bytes
access-control-allow-credentials: true
cache-control: public, max-age=0
content-length: 1944
content-type: text/html; charset=UTF-8
date: Sat, 17 Sep 2022 11:17:34 GMT
etag: W/"1ad-1834acfa7cd"
last-modified: Sat, 17 Sep 2022 09:37:46 GMT
vary: Origin

各行 header 之间的换行符始终为 \r\n，（不依赖于操作系统）。

证明这个的方式如下：

js
var allResponseHeaders = xhr.getAllResponseHeaders()
console.log(allResponseHeaders)
console.log(allResponseHeaders.split('\n'))

打印结果：

TIP

\r 代表光标移动到该行的首部

\n 代表光标换行

xhr.getResponseHeader(key) 中，key 值是大小写不敏感的，即 byte-case-insensitive。

js
xhr.getResponseHeader('Content-Length') // key值是大小写不敏感的

xhr.getResponseHeader('token') // 获取不存在的header的话，返回null

2-4.实例属性 ​

可以给 XMLHttpRequest 的实例设置属性，以自定义某些行为。

  1. responseType 响应类型
    • '' 响应格式为字符串
    • text 响应格式为字符串
    • arraybuffer 响应格式为 ArrayBuffer
    • blob 响应格式为 Blob
    • document 响应格式为 XML document 或 HTML document
    • json 响应格式为 JSON

譬如：

js
var xhr = new XMLHttpRequest()
xhr.responseType = 'blob'

设置之后，浏览器会将服务端响应自动转化为 blob。

TIP

在 Fetch 中，并没有此属性。

但可以利用 response 的 blob() 方法手动转化响应。

  1. timeout 超时时间，单位 ms。
js
xhr.timeout = 3000
  1. withCredentials 跨源时，是否携带凭证。 当发生跨源时，ajax 默认不会将 cookie 或其他 HTTP 授权凭证发送到其他源。
js
xhr.withCredentials = true

下图为跨源场景下，是否设置 withCredentials 时，请求头信息的区别：

2-5.监听进度 ​

关于 ajax 进度，涉及到上传进度和下载进度。

xhr 提供了一个专门用于上传控制的对象，即 xhr.upload。

该对象提供了一系列事件，可以用于监听上传：

  • loadstart —— 上传开始。
  • progress —— 上传期间定期触发。
  • abort —— 上传中止。
  • error —— 非 HTTP 错误。
  • load —— 上传成功完成。
  • timeout —— 上传超时（如果设置了 timeout 属性）。
  • loadend —— 上传完成，无论成功还是 error。

譬如：

js
xhr.upload.onprogress = function(event) {
  console.log(`Uploaded ${event.loaded} of ${event.total} bytes`)
}

xhr.upload.onload = function() {
  console.log(`Upload finished successfully.`)
}

xhr.upload.onerror = function() {
  console.log(`Error during the upload: ${xhr.status}`)
}

TIP

要注意两点：

  • 只适用于上传 file，其他数据形式不会触发。
  • 需要在 xhr.send 方法之前进行定义。

监听下载进度的话，则是可以使用 xhr.onprogress 方法。

js
var xhr = new XMLHttpRequest()

xhr.onprogress = function () {}

2-6.中止请求 ​

xhr 可直接利用 xhr.abort() 来中止请求。

此时 xhr.status 会变为 0。

js
xhr.abort()

3.Fetch ​

fetch 是一种新提出的基于 Promise 的现代通讯方法。

旧版本的浏览器不支持它（可以 polyfill），但是它在现代浏览器中的支持情况很好。

3-1.基础使用 ​

var p = fetch(url, [options])

  • url 要访问的 URL。
  • options 可选参数
    • method 请求方式，GET、POST 等。
    • header 设置自定义请求头。
js
fetch('http://127.0.0.1:3000', {
  headers: {
    'X-Requested-With': 123
  }
})
.then(async response => {
  console.log(response)
})
.catch(err => {
	//通讯失败的话 TypeError: Failed to fetch
	console.error(err)
})

打印的 response 如下：

可以看出，该 response 对象的属性有：

  • body 响应体。ReadableStream 类型。
  • bodyUsed 响应体是否已处理转化
  • headers 响应体
  • ok 布尔值，如果 HTTP 状态码为 200-299，则为 true。
  • redirected 布尔值，是否重定向。
  • status HTTP 状态码，例如 200。
  • statusText 状态描述文本。
  • type 通讯类型。
    • basic 基础、普通
    • opaque 不透明、保密。
  • url 通讯地址。

我们得到的响应体数据是 ReadableStream 类型，允许逐块读取 body，需要使用特定的方法进行二次处理，这与 xhr 设置 responseType，直接获取对应类型的数据方式是不一致的。

Response 提供了多种基于 Promise 的方法，来以不同的格式访问 body 数据。

可见上图中的原型属性上的额外方法：

  • text() 文本形式。
  • json() 以 JSON 形式解析。
  • formData() FormData 形式。
  • blob() Blob 形式。
  • ArrayBuffer() ArrayBuffer 形式。

TIP

只能选择一种读取 body 的方法，譬如：

使用 response.text()，此时 response.bodyUsed 属性已变为 true。

紧接着使用 response.json()，则会报错：Failed to execute 'json' on 'Response': body stream already read。

3-2.POST 请求 ​

GET 请求直接通过 queryString 的形式即可进行请求查询。

这里我们着重分析下，在 POST 请求下，设置 body 选项进行传递数据。

首先，简单封装一个 fetch 请求：

js
function fetchByPost (body, headers) {
  const url = 'http://127.0.0.1:3000/save'
  fetch(url, {
    method: 'POST',
    headers,
    body
  }).then(response => {
    console.log(response)
  }).catch(err => {
    console.error(err)
  })
}

1. 普通字符串 ​

js
fetchByPost('Hello world')

TIP

当请求体是普通字符串时：

浏览器会自动设置请求头 Content-Type: text/plain;charset=UTF-8。

2. JSON 字符串 ​

js
fetchByPost(JSON.stringify({ text: 'Hello world' }))

TIP

当请求体是 JSON 字符串时：

浏览器会自动设置请求头 Content-Type: text/plain;charset=UTF-8。

为了保证服务端，能够根据 Content-Type 正确解析我们的请求，所以往往需要手动设置请求头 Content-Type: application/json。

js
fetchByPost(JSON.stringify({ text: 'Hello world' }), {
	'Content-Type': 'application/json'
})

3. URLSearchParams ​

URLSearchParams 的参数形式可以看做是 name=a&value=b&... 这种形式。

这种形式，也被称作 application/x-www-urlencoded 编码形式。

为了更便捷的操作，JavaScript 提供原生了 URL (操作路径) 和 URLSearchParams (操作路径参数) 两类构造函数。

TIP

当请求体是 URLSearchParams 构造函数的实例时：

浏览器会自动设置请求头 Content-Type: application/x-www-form-urlencoded;charset=UTF-8。

也可以调用 urlSearchParams.toString()，然后开发者手动声明Content-Type: application/x-www-form-urlencoded;charset=UTF-8，这样浏览器也能正确解析请求体。

js
// ①示例一
var urlSearchParams = new URLSearchParams()
urlSearchParams.set('name', 'Jack')
urlSearchParams.set('name', 'Tom')
urlSearchParams.append('name', 'Jerry')
fetchByPost(urlSearchParams)

// ②示例二
fetchByPost(urlSearchParams.toString(), {
	'Content-Type': 'application/x-www-form-urlencoded'
})

TIP

在 axios 中，关于application/x-www-form-urlencoded 编码有两种推荐处理形式：

  • URLSearchParams
  • qs 库

4. FormData ​

FormData 以 multipart/form-data 形式发送数据。

TIP

当请求体是 FormData 构造函数的实例时：

浏览器会自动设置请求头 Content-Type: multipart/form-data; boundary=----WebKitFormBoundaryc8BjYr4SYh77YIdb。

此处的 boundary 是浏览器自动添加的值，用于区分 FormData 中的参数值。

所以，当检测到请求体 body 是 FormData 实例时，通常要将已存在的 Content-Type 请求头删除掉，由浏览器自己控制，否则 boundary 值会缺失。

在 axios 的源码中，其正是如此设计的。

js
var formData = new FormData()
formData.append('name', 'Jerry')
formData.append('myFile', 'file')
fetchByPost(formData)

5. Blob/BufferSource ​

可利用 Blob/BufferSource 发送二进制数据。

TIP

当请求体是 Blob 构造函数的实例时：

浏览器会根据 Blob 的内建类型，自动添加对应的请求头。

js
var blob = new Blob(['hello world'], {
  type: 'image/png'
})
fetchByPost(blob)

3-3.请求头 ​

在 fetch 中设置自定义请求头的话，直接配置 headers 对象实现即可。

但正如我们之前提到过的，出于浏览器的限制，我们无法对部分 forbidden HTTP headers 进行覆盖设置：

  • Accept-Charset, Accept-Encoding
  • Access-Control-Request-Headers
  • Access-Control-Request-Method
  • Connection
  • Content-Length
  • Cookie, Cookie2
  • Date
  • DNT
  • Expect
  • Host
  • Keep-Alive
  • Origin
  • Referer
  • TE
  • Trailer
  • Transfer-Encoding
  • Upgrade
  • Via
  • Proxy-*
  • Sec-*

这些 header 保证了 HTTP 的正确性和安全性，它们仅由浏览器控制。

3-4.响应头 ​

不同于 xhr 的响应头获取方式，fetch 中的响应头，通过 response 中的 headers 对象来获取。

headers 是一个类似于 Map 的对象。

它并不是 Map，但能使用 get 或者 迭代器 等方法。可以理解成，对于普通对象做了额外拓展。

以下是其原型上的方法：

append: ƒ append()
delete: ƒ delete()
entries: ƒ entries()
forEach: ƒ forEach()
get: ƒ ()
set: f ()
has: ƒ has()
keys: ƒ keys()
values: ƒ values()

以下是一个应用代码的 demo：

js
fetch('http://127.0.0.1:3000', {
  method: 'GET',
  headers: {}
}).then(response => {
  const { headers } = response

  console.log(headers)
  console.log(headers.get('Access-Control-Allow-Credentials')) // null
  console.log(headers.get('Content-Length')) // 11
  console.log(headers.get('Content-Type')) // text/html; charset=utf-8

  // 同样的，发生跨域请求时，只能获取响应头中的简单响应头（"HELP"）
}).catch(err => {
  console.error(err)
})

3-5.可设置属性 ​

fetch(url, [options])

本节，重点总结 options 可选参数中的所有可配置属性：

js
var f = fetch('http://127.0.0.1:8085', {
  /*
    请求方式
  */
  method: 'GET',
  /*
    请求头
  */
  headers: {
    'Content-Type': 'application/json'
  },
  /*
	  请求体
  */
  body: JSON.stringify({
    fileName: 'file-1663733546921'
  }),
  /*
    AbortController 来中止请求
  */
  signal: undefined,
  /*
    same-origin 同源的情况下发送凭证
    omit 任何情况下都不发送凭证
    include 任何情况下都发送凭证
  */
  credentials: "same-origin",
  /*
    - 默认值为 about:client 以客户端规则为准（个人推测）
    - 空字符串"" 以不发送 Referer header，
    - 或者直接写作当前源的 url，写作其他源的url不会起作用
  */
  referrer: '',
  /*
    可设置项与http中的referrerPolicy保持一致，譬如：
    strict-origin-when-cross-origin
    no-referrer-when-downgrade
    no-referrer
    origin
    same-origin
    ...
  */
  referrerPolicy: "no-referrer-when-downgrade",
  /*
    cors 标识这是一个跨源请求
    no-cors 标识这不是一个跨源请求。在跨源请求中设置该项时，fetch结果的body是null，即使响应body有数据。也就是该响应会变成不透明类型 `opaque`。
    same-origin 同源请求
  */
  mode: 'no-cors',
  /*
    "default" —— fetch 使用标准的 HTTP 缓存规则和 header，
    "no-store" —— 完全忽略 HTTP 缓存，如果我们设置 header If-Modified-Since，If-None-Match，If-Unmodified-Since，If-Match，或 If-Range，则此模式会成为默认模式，
    "reload" —— 不从 HTTP 缓存中获取结果（如果有），而是使用响应填充缓存（如果 response header 允许此操作），
    "no-cache" —— 如果有一个已缓存的响应，则创建一个有条件的请求，否则创建一个普通的请求。使用响应填充 HTTP 缓存，
    "force-cache" —— 使用来自 HTTP 缓存的响应，即使该响应已过时（stale）。如果 HTTP 缓存中没有响应，则创建一个常规的 HTTP 请求，行为像正常那样，
    "only-if-cached" —— 使用来自 HTTP 缓存的响应，即使该响应已过时（stale）。如果 HTTP 缓存中没有响应，则报错。只有当 mode 为 same-origin 时生效。
  */
  cache: "default",
  /*
    follow 默认值，遵循 HTTP 重定向
    error HTTP 重定向时报错
    manual 允许手动处理 HTTP 重定向。在重定向的情况下，我们将获得一个特殊的响应对象，其中包含 response.type="opaqueredirect" 和归零/空状态以及大多数其他属性。
  */
  redirect: "follow",
  /*
    子资源完整性
    一个 hash，像 "sha256-abcdef1234567890"
  */
  integrity: "",
  /*
    keepalive 选项表示该请求可能会在网页关闭后继续存在
  */
  keepalive: false
})

3-6.监听进度 ​

截止到本文更新日期，2022年09月30日，fetch 没有提供监听上传进度的方式，也没有其他 hack 方式。

相对的，XMLHttpRequest 则有原生的 xhr.upload.onprogress 以及 xhr.onprogress 两事件来监听进度。

fetch 的下载进度监听方式，则可以使用一种 hack 方式。具体实现思路如下：

  • 服务端需要返回 Content-Length，即总长度 total。
  • 根据读取结果，拼接 length，即加载长度 loaded。

利用 fetch 获取到的响应体数据是可读流ReadableStream。

读取 ReadableStream 需要利用 ReadableStreamDefaultReader。

js
fetch('http://127.0.0.1:3000/download', {
  method: 'POST',
  headers: {
    'Content-Type': 'application/json'
  },
  body: JSON.stringify({
    fileName: 'file-1663733546921'
  })
}).then(async response => {
  let receivedLength = 0
  // 获取Content-Length
  const contentLength = response.headers.get('Content-Length')
  // ReadableStream
  const stream = response.body
  // ReadableStreamDefaultReader
  const reader = stream.getReader()
  while (true) {
    const { done, value } = await reader.read()
    if (done) {
      break
    } else {
      receivedLength += value.length
      console.log(`Received ${receivedLength} of ${contentLength}`)
    }
  }
}).catch(err => {
  console.warn(err)
})

3-7.中止请求 ​

fetch 函数返回的是 promise。

而 promise 一般是没有中止 abort 的说法。

为此，有一个特殊的内建对象 AbortController，它不仅可以中止 fetch，还可以中止其他异步任务。

js
var controller = new AbortController()
console.log(controller)

1.reject 中止 promise ​

因为 fetch 本身支持 promise，所以在了解中止 fetch 之前，我们先实现如何中止 Promise。

js
let r = null
function timeout () {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    r = reject
    setTimeout(() => {
      resolve('success')
    })
  })
}

timeout().then(res => {
  console.log(res)
}).catch(err => {
  console.error(err)
})

r('fail')

上一种方式是把 reject 暴露出来，promise 的状态一旦确定，就不能再更改。

该方式的缺点是如果多个 promise，就需要声明多个 reject 变量，难以维护。

因此可以选择，包装一下 promise：

js
class MyPromise {
  constructor(executor) {
      let abort = null
      let p = new Promise((resovle, reject)=>{
          executor(resovle, reject)
          abort = err => reject(err)
      })
      p.abort = abort
      return p
  }
}

let test = new MyPromise((resolve) => {
  setTimeout(() => resolve('success'), 200)
})
// 这里不能直接把 then 和 catch 加到上面的末尾去。主要原因是在于then是有返回值的
// test
.then(res => console.log(res))
.catch(err => console.log(err))

test.abort('aborted!')

TIP

这里的中止 promise，原理实际上是将 reject 操作权暴露给了外部，供外部在合适的时机调用 reject, 以使 promise 的状态变为 rejected。

并不是严格意义上的 abort。

2.abort 中止 fetch ​

ES 语法中有 AbortController 与 AbortSignal。

而 fetch 的设计，兼容了这俩类构造函数，以实现 abort。

具体使用方法如下：

js
const url = 'https://jsonplaceholder.typicode.com/users/1'
const abortController = new AbortController()
const { signal } = abortController

fetch(url, {
  method: 'GET',
  signal
}).then(response => {
  return response.json()
}).then(res => {
  console.log(res)
}).catch(err => {
  console.error(err)
})

abortController.abort()

需要额外注意一点，abort 方法的调用，其 this 指向必须指向 AbortController 实例。

js
// ✅
abortController.abort()

// ❌ Illegal invocation
const { abort } = abortController
abort()

3.abort 中止 promise ​

封装一个支持 AbortController 的 promise：

js
class MyPromise {
  constructor (executor, { signal }) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      executor(resolve, reject)
      if (signal) {
        signal.addEventListener('abort', () => {
          reject('The use aborted a request')
        })
      }
    })
  }
}

const abortController = new AbortController()
const { signal } = abortController

new MyPromise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => resolve('success'), 200);
}, {
  signal
}).then(res => {
  console.log(res)
}).catch(err => {
  console.error(err)
})

abortController.abort()

4. AbortController的简单实现 ​

此处根据原理，简单实现 AbortController 与 AbortSignal:

js
class AbortController {
  constructor () {
    this.signal = new AbortSignal()
  }
  abort () {
    this.signal.aborted = true
  }
}

class AbortSignal {
  constructor () {
    Object.defineProperty(this, 'aborted', {
      get () {},
      set (val) {
        if (val) {
          this.execute('abort')
        }
      }
    })
    this.eventMap = {}
  }
  addEventListener (event, cb) {
    this.eventMap[event] = cb
  }
  execute (event) {
    this.eventMap[event]()
  }
}

function myFetch ({ signal }) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      if (Math.random() * 10 > 5) {
        resolve('Success')
      } else {
        reject('Error')
      }
    }, 200)
    if (signal) {
      signal.addEventListener('abort', () => {
        reject('Reject by abort')
      })
    }
  })
}

const abortController = new AbortController()
const { signal } = abortController

myFetch({
  signal
})
.then(res => {
  console.log(res)
})
.catch(err => {
  console.log(err)
})

abortController.abort()