„Ajax (Programmierung)“ – Versionsunterschied

Ajax [ˈeɪdʒæks] ist ein Akronym für die Wortfolge Asynchronous Javascript and XML. Es bezeichnet ein Konzept der Datenübertragung zwischen einem Server und dem Browser, welches es ermöglicht, dass die HTML-Seite nicht mit jeder HTTP-Protokoll-Anfrage komplett neu geladen werden muss. Das eigentliche Novum besteht in der Tatsache, dass nur gewisse Teile einer HTML-Seite sukzessive bei Bedarf nachgeladen werden.

Wer den Begriff Ajax in diesem technologischen Kontext erfunden hat, ist nicht mehr eindeutig nachvollziehbar. Sicher ist jedoch, dass ihn Jesse James Garrett, ein Mitarbeiter der Agentur Adaptive Path, in seinem Aufsatz Ajax: A New Approach to Web Applications maßgeblich geprägt hat. Grundsätzlich waren die technologischen Grundlagen und die Vorgehensweise aber bereits vorher bekannt, und wurde generell mit dem Begriff XMLHttpRequest beschrieben. Wenn man so will, hat Garret also den Brand Ajax erschaffen, um so diverse Software-Technologien unter einem Begriff zu subsumieren.

Bei Ajax werden verschiedene bekannte Technologien eingesetzt, um interaktive, Desktop-ähnliche Webanwendungen zu realisieren. Diese vermitteln so den Eindruck, als ob das Problem der zustandlosen Webanwendung behoben wurde.

Eine Ajax-Anwendung basiert auf folgenden Web-Techniken:

Das Modell einer traditionellen Webanwendung (links) im direkten Vergleich mit einer Ajax Webanwendung (rechts). Sämtliche Anwendungsdaten werden auf dem Server in einer Datenbank und/oder einem Legacy-System abgespeichert.

• HTML (oder XHTML) und CSS zur Formatierung einer Webseite.
• Document Object Model zur Repräsentation von Daten bzw. Inhalten.
• JavaScript zur Manipulation des Document Object Models und zur dynamischen Darstellung der Inhalte. JavaScript dient gleichzeitig als Schnittstelle zwischen einzelnen Komponenten.
• XML als Datenaustauschformat.
• XSLT zur Datentransformation.
• Das XMLHttpRequest-Objekt, um Daten auf asynchroner Basis mit dem Webserver austauschen zu können. (In diesem Kontext wird vornehmlich XML als Trägermedium der einzelnen Daten benutzt. Es ist jedoch auch denkbar, formatiertes HTML, einen ASCII-Text, JSON oder gar EBML zu verwenden).
• Eine andere Transportmethode ist On-Demand JavaScriptVorlage:Ref, bei der eine JavaScript-Datei per DOM-Manipulation angefordert wird.

Geschichte

Die Idee und die damit verbundenen Technologien, welche dem Ajax-Konzept zugrunde liegt, gibt es in vergleichbarer Form schon seit etwa 1998. Die erste Komponente, die es ermöglichte, clientseitig eine HTTP-Anforderung auszulösen, wurde durch das Outlook Web Access Team erstellt. Diese Komponente ist Teil des Microsoft Exchange Servers und wurde auch bald als Bestandteil des Internet Explorer 4.0 ausgeliefertVorlage:Ref. Manche Beobachter stufen Outlook Web Access als ersten erfolgreichen Vertreter des Ajax-Konzepts ein. Später folgten Anwendungen wie Oddposts Webmail-Produkt. Im Jahr 2005 war der Begriff Ajax zunehmend durch einige wegweisende Ereignisse in den Medien präsent. Zum einen benutzte Google das asynchrone Kommunikations-Paradigma in einigen bekannten interaktiven Anwendungen wie beispielsweise Google Groups, Google Maps, Google Suggest und nicht zuletzt Gmail. Garret hat den Begriff Ajax als solchen, wie bereits erwähnt, geprägt. Der von Ihm verfasste Artikel hat im Ajax-Umfeld inzwischen einen gewissen Bekanntheitsgrad erlangt. Letztlich hat sich die Ajax-Unterstützung der Gecko-Engine in einem Maß entwickelt, welche es ermöglicht, die Ajax-Technologie in vielfältiger Weise einzusetzen.

Vergleich mit herkömmlichen Webanwendungen

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Der Prozessfluss einer traditionellen Webanwendung.

Ajax-Anwendungen erwecken den Eindruck, dass sie gänzlich auf dem Computer des Anwenders ausgeführt werden. Der Prozessfluss einer traditionellen Webanwendung wird hingegen durch die zustandslose Natur des HTTP-Protokolls bestimmt. Das damit unmittelbar verbundene Request-Response-Paradigma führt dazu, dass bei jeder Benutzeraktion eine zugehörige Anfrage (engl. Request) an den Server gerichtet wird. Verzögert sich die erforderliche Antwort (engl. Response) des Servers, oder bleibt diese gar aus, so entstehen unweigerlich längeren Wartezeiten oder im schlechtesten Fall Brüche im Ablauf der Anwendung. Das geschilderte Szenario macht es auch für den Benutzer erkenntlich, dass eine traditionelle Webanwendung auf mehrere Bereiche verteilt wurde. Ein Umstand, der mit der Ajax Programmier-Technik transparenter, und somit auch fehlertoleranter gestaltet werden soll.

„Jede Benutzeraktion, die für gewöhnlich eine HTTP-Anfrage erzeugen würde, erzeugt nun einen JavaScript-Aufruf, der an die Ajax-Engine delegiert wird [...]“, so beschreibt es Garrett in seinem Essay. „Jede Antwort auf eine Aktion des Nutzers, die keine Verbindung zum Server erfordert, – wie beispielsweise das Validieren von Daten, das Verändern von Daten, welche sich im Speicher befinden und sogar das Navigieren zwischen einzelnen Elementen der Webseite – all dies kann von der Ajax-Engine bewältigt werden. Benötigt die Ajax-Engine Daten vom Server, um eine bestimmte Aktion erfolgreich durchführen zu können – es kann sich hierbei beispielsweise um das Übertragen von Daten, die verarbeitet werden müssen, um das Nachladen einzelner Bausteine der Benutzeroberfläche oder um das Laden neuer Daten handeln –, führt diese eine asynchrone Anfrage, für gewöhnlich in Form eines XML-Dokuments, an den Server durch. Dabei wurde jedoch die Interaktion des Benutzers mit der Anwendung, wie dies bei gewöhnliche Webanwendungen der Fall ist, nicht unterbrochen [...]“.

Traditionell übermitteln Webanwendungen im Grunde Formulare, die zuvor vom Benutzer ausgefüllt wurden, an einen Webserver. Der Webserver antwortet, indem er dem Browser des Nutzers eine, entsprechend der zuvor übermittelten Formulardaten neu generierte, Webseite schickt. Aufgrund der Tatsache, dass der Webserver bei jeder Anfrage seitens des Nutzers eine neue Webseite erzeugen und übermitteln muss, erscheint die Anwendung dem Benutzer insgesamt als träge und wenig intuitiv, vergleicht man diese mit einer gewöhnlichen Desktop-Anwendung.

Ajax-Anwendungen hingegen sind in der Lage, Anfragen an den Server zu schicken, bei denen nur die Daten angefordert werden, die tatsächlich benötigt werden. Für gewöhnlich geschieht dies über den Aufruf eines SOAP Web Services oder eines vergleichbaren XML-basierten Web-Service-Dialekts. Der Client, also der Webbrowser, verarbeitet die Antwort des Servers nicht direkt, sondern schleust diese durch den JavaScript-Prozess der Ajax-Engine. Im Ergebnis erhält man so eine Benutzeroberfläche, die sehr viel zügiger auf Benutzereingaben reagiert. Ein Grund für dieses veränderte Verhalten ist die Tatsache, dass wesentlich weniger Daten zwischen Webbrowser und Webserver ausgetauscht werden müssen. Zudem wird die Webserverlast reduziert, da schon viele Verarbeitungsschritte clientseitig getätigt werden können.

Man stelle sich beispielsweise eine Webanwendung zur Verwaltung von Fotografien vor. Möchte der Benutzer einem Foto eine Beschreibung oder einen Titel hinzufügen, so müsste bei einem traditionellen Programmieransatz die gesamte Seite einschließlich der Bilder neu generiert werden. Mit der Ajax-Technologie wird nur der Bereich der Webseite erneuert, der auch verändert wurde. Seiten-Inhalte werden in diesem Zusammenhang über dynamisches HTML aktualisiert. Dieses Beispiel veranschaulicht, wie es innerhalb der Flickr-Anwendung möglich ist, Titel einzelner Bilder zu verändern.

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Der Prozessfluss einer Anwendung, wie er sich bei Ajax darstellt.

Die Ajax-Plattform

Ajax-Anwendungen können in Webbrowsern, welche die zuvor genannten Techniken unterstützen, ausgeführt werden. Die Ajax-Anwendung, die in einem Webbrowser ausgeführt wird, bezeichnet man als Client-Plattform.

Die eigentliche Programmlogik oder der Prozessfluss der Anwendung ist auf einem Server hinterlegt. Dies geschieht beispielsweise in Form von EJBs, .NET-Komponenten oder aber in Form von Skript-Komponenten wie sie beispielsweise von der Skriptsprache Ruby zur Verfügung gestellt werden. Das Ajax-Konzept selbst erfordert keine spezifische Technik, mittels derer die Server-seitige Programmlogik umgesetzt werden muss. Sowohl der Server als auch die Anwendungslogik werden im Ajax-Kontext als Server-Plattform bezeichnet.

Vor-/Nachteile und Kritik

Der größte Vorteil der Ajax-Technologie ist die Tatsache, dass Daten verändert werden können, ohne dass die komplette Webseite vom Webbrowser neu erzeugt werden muss. Dies erlaubt es Webanwendungen, auf Benutzereingaben schneller zu reagieren. Zudem wird vermieden, dass redundante Daten, die sich unter Umständen nicht geändert haben, fortwährend über das Internet übertragen werden müssen. Da die Ajax-Technologien frei zugänglich sind, werden sie unabhängig vom Betriebssystem von den Webbrowsern unterstützt, die auch JavaScript unterstützen. Ein Browser-Plugin wird nicht benötigt. Dies setzt voraus, dass die JavaScript-Unterstützung nicht deaktiviert wurde – genau das stellt den größten Kritikpunkt und die größten Probleme beim Einsatz dar. Vergleichbare Techniken, wie etwa Macromedias Shockwave oder Flash, sind immer noch mit dem Nachteil behaftet, dass sie ein Browser-Plugin benötigen und nicht immer für alle Plattformen verfügbar sind.

Wie es auch bei DHTML-Anwendungen zur Praxis geworden ist, muss auch eine Ajax-basierte Anwendung rigoros getestet werden, um so die Eigenarten der diversen Webbrowser entsprechend behandeln zu können. Im Laufe der Zeit hat sich die Ajax-Technologie weiter entwickelt, was dazu führte, dass für diese nun diverse Programmbibliotheken zur Verfügung stehen. Diese können zu einer fehlerfreien und einfacheren Anwendungsprogrammierung beitragen.

Es wurden ebenfalls Techniken entwickelt, wie beispielsweise die von Microsoft entwickelte Webforms-Technologie oder die von Sun entwickelte JSF-Technologie, die es ermöglichen, Anwendungen zu entwerfen, die einer Desktop-Anwendung nahe kommen. Zudem bieten diese die Möglichkeit, auch Benutzer, die einen Webbrowser ohne JavaScript-Unterstützung einsetzen, in geeigneter Weise zu bedienen. Der Browser-Typ des jeweiligen Benutzers wird hierbei serverseitig ermittelt, sodass es möglich ist diesem nur HTML-Seiten zu schicken, die auch von dessen Webbrowser dargestellt werden können.

Einer der häufigsten Vorwürfe gegen die Ajax-Technologie ist die Tatsache, dass es schwer möglich ist, die Funktionalität des Zurück-Buttons des Browsers zu gewährleistenVorlage:Ref. Es besteht die Gefahr, dass das Drücken des Zurück-Buttons nicht den vorherigen Zustand der Anwendung wiederherstellt, da Browser für gewöhnlich nur statische Seiten in ihrer Historie abspeichern. Das Unterscheiden zwischen einer statischen Seite, die gänzlich in den Cache des Browsers geladen wurde, und einer Seite, die auf dynamische Weise verändert wurde, mag kniffelig sein. Grundsätzlich erwartet ein Benutzer, dass ein Drücken des Zurück-Buttons die zuletzt getätigte Aktion revidiert. Auch wird oftmals durch das Drücken des Zurück-Buttons versucht, eine Seite im Navigationspfad zurück zu blättern. Ob der Dynamik, mit welcher viele Ajax-Anwendungen behaftet sind, ist dies nicht immer möglich, da die einzelnen Navigationsschritte des Nutzers technisch nur sehr schwer reproduzierbar sind. Software-Entwickler haben verschiedenste Lösungen erfunden, um diesem Problem zu begegnen. Die meisten Lösungen basieren auf so genannten Iframes, ein weiteres HTML-Element. Das Iframe-Element ist so gestaltet, dass dieses für den Nutzer nicht sichtbar ist und wird benutzt, um die Browser-Historie des Nutzers auf diesem Umweg zu befüllen. (Google Maps führt z.B. eine Suche in einem nicht sichtbaren Iframe-Element durch und befüllt mit den daraus resultierenden Ergebnissen das Ajax-Element der sichtbaren Webseite). Das Dojo-Toolkit erlaubt es, die einzelnen Ajax-Anforderungen mittels so genannter Callbacks zu verfolgen. Die Callbacks werden immer dann ausgelöst, wenn der Nutzer den Zurück-Button des Browsers betätigt. Über diesen Umweg ist es möglich, den vorherigen Zustand der Anwendung wiederherzustellen.

Ein durchaus ähnlich gelagertes Problem ist die Tatsache, dass es bei Webseiten, die dynamisch aktualisiert werden, beinahe unmöglich ist, ein Bookmark auf einen ganz bestimmten Zustand einer Webanwendung zu setzen. Auch für dieses Problem wurden zwischenzeitlich Lösungen entwickelt. Meistens wird in diesem Zusammenhang der Anker in der gegenwärtigen URL verwendet, der nach der Raute (#) steht. Auf diese Weise ist es möglich, den Prozessfluss einer Anwendung zu verfolgen. Zudem wird es dem Benutzer so ermöglicht, über den genannten URL-Teil einen bestimmten Anwendungszustand wiederherzustellen. Viele Webbrowser ermöglichen es, den Anker durch JavaScript dynamisch zu aktualisieren. Dies ermöglicht es einer Ajax-Anwendung, den Inhalt der dargestellten Webseite parallel zur Verarbeitung zu aktualisieren. Diese Lösungsansätze beheben auch einige der Probleme, die durch den nicht funktionierenden Zurück-Buttons entstehen.

Die Latenzzeit, also das zeitliche Intervall zwischen einer HTTP-Anfrage des Browsers und der zugehörigen Server-Antwort, muss bei der Entwicklung einer Ajax-Anwendung berücksichtigt werden. Ohne ein klar ersichtliches Feedback für den BenutzerVorlage:Ref, vorausschauendes Laden einzelner AnwendungsdatenVorlage:Ref und einem korrekten Umgang mit dem XMLHttpRequest-ObjektVorlage:Ref, kann sich einem Benutzer der Eindruck aufdrängen, dass die gesamte Anwendung nur zähflüssig auf dessen Aktionen reagiert. Für gewöhnlich ist dies ein Umstand, der sich dem Benutzer nur schwer erschließtVorlage:Ref. Aus diesem Grund ist es wichtig, so genannte visuelle Feedbacks wie beispielsweise das Symbol einer Sanduhr zu verwenden, um den Benutzer darauf aufmerksam zu machen, dass momentan gewisse Hintergrundaktivitäten stattfinden oder Daten bzw. Inhalte geladen werden.

Differenzierung zwischen Konzept und Begriff

Unabhängig von den technischen Schwierigkeiten von Ajax gab es in der Vergangenheit immer wieder Kritik daran, dass das Unternehmen Adaptive Path, welches den Begriff Ajax ursprünglich geprägt hat, oder andere Unternehmen den Begriff als Marketing-Vehikel benutzen. In diesem Zusammenhang wird vor allem deshalb Kritik geübt, da die Grundlagen von Ajax vor der Prägung des Begriffs entwickelt wurden. Allerdings hat die Prägung des Begriffs auch dazu beigetragen, die Diskussion rund um den Browser als Fat Client neu zu beleben.

Barrierefreies Internet

Soll die Ajax-Technologie eingesetzt werden, so stellt dies eine Herausforderung dar, wenn die Webanwendung den WAI-Regeln folgen soll. Software-Entwickler müssen aus diesem Grund Alternativen anbieten, wenn eine Webseite beispielsweise auch für sehbehinderten Nutzern mit einem Screenreader zugänglich sein soll. Dies ist notwendig, da die Mehrzahl aller Ajax-Anwendungen für herkömmliche grafische Webbrowser entworfen wurden.

Suchmaschinen / Deep Links

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine Ajax-Anwendung einer Suchmaschine zugänglich zu machen. Die einzelnen Ansätze variieren im Grad der Indizierung, die erreicht werden kann, und der Art, wie dies erreicht wird. Für einige Webseiten, wie beispielsweise die eines Studiengangs einer Universität, ist es notwendig, dass jeder einzelne Bereich durch eine Suchmaschine erfasst werden kann. Eine Seite jedoch, die einen Webmail-Service zur Verfügung stellt, wird dies nicht erforderlich machen. Nachfolgend sind einige Strategien genannt, die es ermöglichen einen Webauftritt durch eine Suchmaschine indizieren zu lassen:

• Lightweight Indexing: An der eigentlichen Webseite werden keine strukturellen Änderungen vorgenommen. Es werden jedoch bereits existierende Elemente, wie beispielsweise Meta-Tags oder Überschriften-Elemente für die Indizierung verwendet.
• Extra Link Strategy: Zusätzliche Links werden auf der Webseite platziert, denen Suchroboter folgen können, um so den gesamten Webauftritt indizieren zu können. Die zusätzlichen Links müssen nicht sichtbar sein, da sie nur für den Suchroboter einer Suchmaschine gedacht sind.
• Secondary Site Strategy: Eine zweite Webseite wird entworfen. Diese ist für eine Suchmaschine voll zugänglich.

Status/Verbreitung

Folgende Webbrowser sind derzeit in der Lage, Ajax-Anwendungen auszuführen:

• Microsoft Internet Explorer (und Browser die IE-basiert sind) 4.0 und höher
• Mozilla Firefox, d. h. die Gecko-basierte Familie der Mozilla-Browser (Firefox 1.0 und Mozilla 1.4 oder höher)
• Opera 8.0 und höher
• Apple Safari 1.2 und höher
• Netscape 7.1 und höher
• Konqueror

Anwendungsbeispiele

Die nachfolgenden Weblinks referenzieren typische Vertreter einer Anwendung auf Ajax-Basis. Einige haben durch ihre neuartige, intuitiv zu bedienende Benutzeroberfläche, einen gewissen Bekanntheitsgrad erlangt. Die Linkliste selbst, kann in diesem Zusammenhang, ob der aktuellen Vielfalt an Ajax-Anwendungen, nur eine beispielhafte Auswahl darstellen und ist bewusst sehr kurz gehalten.

• Virtuelle Globen / Virtuelle Landkarten
  • Google Maps – interaktive Weltkarte
• Soziale Software
  • Flickr – Webanwendung zur Verwaltung von Photos
• Vermischtes
  • Google Mail – ist ein Webmail-Anbieter. Dieser bietet eine Art E-Mail-Programm für den Webbrowser an

Siehe auch

• DHTML
• JSON
• Web Service
• WinLIKE
• AFLAX (englisch)
• SPA (englisch)

Quellen

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Literatur

• Jesse James Garrett: Ajax: A New Approach to Web Applications. Adaptive Path LLC, 18. Februar 2005, [1] (englisch) (Der Aufsatz, der den Namen geprägt hat)
• Louis Rosenfeld, Peter Morville: Information Architecture for the World Wide Web. 2. Auflage. O'REILLY, August 2002, ISBN 0596000359 (sehr gute Lektüre, die auch die Probleme behandelt, die beim Einsatz der Ajax-Technologie auftreten können)
• Jennifer Fleming: Web Navigation. O'REILLY, Mai 1999, ISBN 1565923510
• Olaf Bergmann, Carsten Bormann: AJAX - Frische Ansätze für das Web-Design 1. Auflage. SPC TEIA Lehrbuch Verlag, Oktober 2005, ISBN 3935539266 (Weblog zum Buch)
• Stuart Langridge: DHTML Utopia. SitePoint, 30. Juni 2005, ISBN 0957921896 (Webseite des Buches (englisch))
• Ryan Asleson, Nathaniel T. Schutta, Nate T. Schutta: Foundations of Ajax. Apress, 17. Oktober 2005 ISBN 1590595823 (Webseite d. Buches (englisch))
• Dave Crane, Eric Pascarello: Ajax in Action. Manning Publications, November 2005, ISBN 1932394613 (noch nicht erschienen, einzelne Kapitel als Online-Version (englisch))

Weblinks

• Rasmus' 30 second Ajax Tutorial (englisch) Grundkonzept, auf dem Ajax aufbaut
• Wiki mit Beispielen zu Ajax (englisch)
• Ein Weblog über Ajax (englisch)

Anwendungsbeispiele

• MSN Virtual Earth (englisch) – interaktive Weltkarte
• del.icio.us (englisch) – Web-basiertes, kommunales Bookmark-System, schlägt "Tags" und Begriffe vor
• nexImage – Web-basiertes Bildbearbeitungswerkzeug
• Google Suggest (englisch) – zeigt Vorschläge an, die der Benutzer suchen könnte
• Periodensystem der Elemente mit Online-Datenabfrage realisiert als SVG-Anwendung (lauffähig mit Plug-in von Adobe oder nativ ab Firefox 1.5)