Ajax : تحولی بزرگ در عرصه وب ( بخش اول )

اينترنت و مهمترين سرويس آن وب علاوه بر اين كه حيات بشری را در هزاره سوم دستخوش تحولات فراوانی كرده است ، توانسته است منشاء تحولات گسترده ای در ساير حوزه های فناوری گردد . در واقع ، تحول در زندگی بشريت مديون پيشرفت در ساير حوزه های فناوری‌ است . يكی از اين حوزه ها ، صنعت نرم افزار است .
برای آشنائی با اين تحول بد نيست مروری سريع داشته باشيم به گذشته وب و نرم افزار تا از اين رهگذر بتوانيم ضرورت ايجاد فناورهای جديدی نظير Ajax ( برگرفته شده از Asynchronous JavaScript And XML ) را بهتر درك كنيم .

مروری بر وب ، نرم افزار و تاثير متقابل آنها بر يكديگر
موجودات جديدی كه ما امروزه آنها را با نام برنامه های وب می شناسيم ، ماحصل تاثير وب بر نرم افزار و رشد رو به فزاينده استفاده از اينترنت در متن زندگی ، ماحصل تاثير نرم افزار بر وب است . اجازه دهيد ببينيم موضوع از كجا و با چه مختصاتی شروع گرديد و هم اينك در چه وضعيتی به سر می بريم .

وب ايستا : زمانی كه تيم . برنرز لی در سال 1990 اولين پيشنهاد خود در رابطه با وب را ارائه كرد ، ايده كار بسيار ساده بود : ايجاد يك شبكه از اطلاعات متصل شده به يكديگر با استفاده از ابرمتن ها و URIs ( برگرفته شده از Uniform Resource Identifiers ) . وب در آغاز به عنوان يك رسانه اشتراك اطلاعات مطرح گرديد تا از طريق آن دانشمندان و محققين بتوانند دانش و اطلاعات را بين خود به اشتراك گذاشته و نتايج تحقيقات را با يكديگر مبادله نمايند . ارائه دهند گان با استفاده از يك استاندارد مستند سازی ، اطلاعات خود را تهيه و آنها را به مخاطبان خود ارائه می كردند . در آغاز برای استاندارد مستند سازی از ابزاری كه در آن زمان خود هنوز استاندارد نشده بود استفاده می گرديد . HTML ، ابزاری است كه با بكارگيری مجموعه ای از تگ ها ، استاندارد لازم جهت نمايش يك مستند در نرم افزارهای نمايش دهنده ( مرورگرها ) را فراهم می نمايد . نرم افزارهای نمايش دهنده ، مجهز به مفسرهائی جهت تفسير تگ ها و نمايش اطلاعات موجود در مستند بر اساس تعاريف از قبل تعريف شده شدند . در آن زمان كه به سال های ابتدائی دهه 90 ميلادی برمی گردد ، چيزی با نام برنامه های وب وجود نداشت و وب به عنوان رسانه ای جهت اشتراك و مبادله اطلاعات مطرح بود . تمامی تعاملات در عرصه وب محدود به درخواست يك مستند توسط سرويس گيرنده و ارسال آن توسط سرويس دهنده بود .

وب پويا با تمركز بر روی پردازش های سمت سرويس گيرنده : در ادامه ، نياز به انجام برخی پردازش های اوليه مطرح گرديد . با توجه به اين كه اينترنت از يك بستر سرويس گيرنده و سرويس دهنده ( client server based) به منظور دريافت درخواست كاربر و پاسخ به آن استفاده می كرد ، طراحان و پياده كنندگان برای تحقق پردازش ها بر روی دو گزينه متمركز شدند : انجام پردازش ها در سمت سرويس گيرنده و يا سمت سرويس دهنده . در آغاز ، برای انجام پردازش ها بر روی سرويس گيرنده متمركز شدند . با اين هدف كه بتوان پردازش های مورد نياز را ( با حوزه ای كه در آن زمان تعريف شده بود ) ، در سمت سرويس گيرنده انجام داد . برای تحقق خواسته فوق لازم بود كه بستر و ابزارهای لازم در بطن مرورگر ها ايجاد گردد . ظهور فناورهائی نظير Html-DOM ، جاوااسكريپت ، CSS ( برگرفته شده از cascading style sheets ) و DHTML ( برگرفته شده از Dynamic HTML ) از جمله مهمترين تلاش های انجام گرفته در آن زمان برای تحقق پردازش ها در سمت سرويس گيرنده بود . برای آشنائی بيشتر با تلاش های انجام گرفته در آن زمان بد نيست مروری سريع داشته باشيم به آنچه طی ساليان گذشته در عرصه وب اتفاق افتاده است .

عرضه جاوا اسكريپت : Netscape Navigator اولين مرورگر وبی بود كه پس از طراحی و پياده سازی موفقيت آميز توانست به عنوان كاتاليزوری در رشد وب و عرضه فناوری های مرتبط با آن نقش بسيار مثبتی را ايفاء‌ كند . اغلب سازمان ها و شركت ها از مرورگر فوق به عنوان معيار استاندارد خود برای پياده سازی فناوری های جديد استفاده می كردند . يكی از اين فناوری ها ، جاوا اسكريپت بود .
جاو ااسكريپت توسط Brendan Eich از نت اسكيپ ايجاد و نسخه شماره دو آن در سال 1995 عرضه گرديد . برای اولين مرتبه ، پياده كنندگان قادر به ايجاد صفحات وبی شدند كه می توانست با كاربر تعامل برخورد نمايد . استفاده از جاوا اسكريپت برای معتبر سازی داده در سمت سرويس گيرنده و حذف برخی مبادلات غيره ضروری بين سرويس گيرنده و سرويس دهنده از جمله مهمترين دستاورد بكارگيری جاوا اسكريپت در آن زمان بود . بدين ترتيب نطفه پردازش های ساده در سمت سرويس گيرنده به كمك جاوا اسكريپت بسته شد . قابليت فوق در زمانی كه اكثر كاربران اينترنت از طريق يك مودم با سرعت 8 . 28 ( Kbps ) به شبكه وصل می شدند ، باعث می شد كه تعداد دفعاتی كه كاربران مجبور به انتظار برای دريافت يك پاسخ از سرويس دهنده باشند ، كاهش يابد . تحول فوق اولين مرحله جدی به سمت رويكرد Ajax در آن زمان بود .
ايجاد فريم : در نسخه اوليه HTML با هر سند به عنوان يك موجوديت رفتار می شد تا اين كه در نسخه شماره چهار فريم ها معرفی گرديدند . با استفاده از فريم ها نمايش يك صفحه وب می توانست مشتمل بر بكارگيری مجموعه ای از ساير صفحات وب باشد . ايده فوق يك اصلاح ساختاری اساسی در خصوص نحوه نمايش يك صفحه وب بود . Netscape Navigator 2.0 اولين مرورگری بود كه از فريم ها و جاوا اسكريپت حمايت كرد . اين يك مرحله جدی به سمت رشد و توسعه Ajax در آن زمان بود .
با توجه به اين كه يك فريم ، يك درخواست مجزاء را برای سرويس دهنده ايجاد می كرد ، قابليت كنترل يك فريم و محتويات آن با استفاده از جاوا اسكريپت دنيای جديدی را پيش روی طراحان و پياده كنندگان صفحات وب قرار داد .
روش فريم مخفی : به موازات اين كه پياده كنندگان درگير نحوه استفاده از فريم ها شدند ، يك روش جديد با هدف تسهيل در امر ارتباط بين سرويس گيرنده و سرويس دهنده مطرح گرديد . روش فريم مخفی شامل تنظيم يك frameset با طول و يا عرض صفر پيكسل است كه هدف اساسی آن انجام فرآيند مقداردهی اوليه با سرويس دهنده بود . فريم مخفی شامل يك فرم HTML با فيلدهای خاصی است كه می توانست بطور اتوماتيك توسط جاوا اسكريپت تكميل و برای سرويس دهنده ارسال گردد . زمانی كه فريم از سرويس دهنده مراجعت می كرد ، يك تايع ديگر جاوا اسكريپت فراخوانده می شد تا اعلام نمايد كه داده از سمت سرويس دهنده برگردانده شده است . روش فريم مخفی ، اولين مدل درخواست و پاسخ غيرهمزمان را برای برنامه های وب به ارمغان آورد ( اولين رويكرد به مدل ارتباطی Ajax ) .
Dynamic HTML و DOM : تا سال 1996 ، وب يك دنيای ايستا را تجربه می كرد و برای تعامل محدود با كاربر از جاوا اسكريپت و روش فريم های مخفی استفاده می گرديد . همچنان امكان تغيير در محتويات يك صفحه بدون نياز به load مجدد آن از سرويس دهنده وجود نداشت . در ادامه IE 4.0 ( برگرفته شده از Internet Explorer ) توسط شركت مايكروسافت ارائه گرديد . در اين نسخه علاوه بر بكارگيری اكثر فناوری های استفاده شده در Netscape Navigator ، يك ويژگی مهم ديگر با نام DHTML ( برگرفته شده از Dynamic HTML ) نيز ارائه گرديد . DHTML به پياده كنندگان اجازه می داد تا بتوانند هر بخشی از يك صفحه مستقر شده در حافظه سرويس گيرنده را با استفاده از جاوا اسكريپت تغيير دهند . DHTML به همراه عرضه غيره منتظره CSS ( برگرفته شده از cascading style sheets ) به وب و نحوه پياده سازی صفحات وب يك نيروی تازه داد. پياده كنندگان توانستند با تركيب DHTML و روش فريم های مخفی هر بخشی از يك صفحه را با استفاده از اطلاعات دريافت شده از سرويس دهنده refresh نمايند . ويژگی فوق در زمان خود توانست يك تحول بزرگ در عرصه وب را ايجاد نمايد .
در ادامه ، DOM ( برگرفته شده از Document Object Model ) ارائه گرديد . برخلاف DHTML كه صرفا" امكان تغيير بخش هائی خاص از يك صفحه وب را فراهم می كرد ، DOM دارای يك هدف بلندپروازانه ديگر بود . هدف DOM ارائه يك ساختار برای تمامی صفحه بود . انجام عمليات و يا پردازش بر اساس ساختار فوق ، امكان تغيير يك صفحه را فراهم می آورد . اين مرحله بعدی به سمت Ajax بود .
Iframes : با اين كه روش فريم مخفی بطور غيرقابل پيش بينی متداول گرديد ، ولی دارای چالش های مختص به خود بود . افرادی می بايست زمان زيادی را صرف نوشتن يك frameset می كردند تا شرايط استفاده از فريم های مخفی فراهم گردد . زمانی كه عنصر > در سال 1997 و به عنوان بخشی از نسخه رسمی HTML 4.0 ارائه گرديد ، يك قدم اساسی ديگر به سمت انقلاب بر روی وب حركت شد .
در مقابل تعريف frameset ، پياده كنندگان قادر به استفاده از فريم ها در هر مكانی از صفحه شدند . بدين ترتيب پياده كنندگان توانستند از iframe نامرئی ( با بكارگيری قابليت های CSS ) در يك صفحه استفاده نمايند و شرايط عملياتی لازم جهت مبادله داده بين سرويس گيرنده و سرويس دهنده را فراهم نمايند . زمانی كه نسخه نهائی DOM در IE 5.0 و Netscape 6.0 پياده سازی گرديد ، قابليت ايجاد فريم ها به صورت پويا نيز فراهم گرديد . در چنين حالتی از يك تابع جاوا اسكريپت به منظور ايجاد يك iframe ، ايجاد يك درخواست و دريافت پاسخ ( جملگی بدون نياز به اضافه كردن تگ های HTML اضافه در يك صفحه ) استفاده می گرديد . اين روش معروف به روش iframe مخفی گرديد .
XMLHttp : پياده كنندگان مرورگر شركت مايكروسافت پس از مشاهده عموميت استفاده از روش هائی‌ نظير فريم مخفی و iframe مخفی ، تصميم گرفتند يك ابزار بهتر جهت تعامل بين سرويس دهنده و سرويس گيرنده را ارائه نمايند . اين ابزار به شكل يك اكتيوايكس و با نام XMLHttp در سال 2001 ارائه گرديد .
زمانی كه مايكروسافت حمايت خود از XML را از طريق يك كتابخانه با نام MSXML آغاز كرد ، شی XMLHttp نيز به همراه آن ارائه گرديد .
با اين كه شی‌ فوق به همراه خود نام XML را يدك می كشيد ولی چيزی بمراتب بيشتر از روشی برای انجام عمليات بر روی داده XML بود . شی فوق همانند يك درخواست HTTP بود كه می توانست توسط جاوا اسكريپت كنترل گردد . پياده كنندگان دارای قدرت دستيابی به كدهای وضعيت HTTP و هدر همانند داده برگردانده شده از طريق سرويس دهنده بودند . داده می توانست به صورت XML ساختيافته ، اشياء سريال شده جاوا اسكريپت و يا ساير فرمت های مورد نظر پياده كننده باشد . در مقابل استفاده از فريم های مخفی و يا iframe ، اين امر ميسر گرديد كه به سرويس دهنده از طريق كد و توسط جاوا اسكريپت دستيابی داشت ( مستقل از چرخه load و reload صفحه ) . شی XMLHttp پس از مدتی به عنوان يك موفقيت بزرگ برای پياده كنندگان مرورگر IE عرض اندام كرد .
به موازات متداول شدن شی فوق ، پياده كنندگان در Mozilla نسخه اختصاصی از XMLHttp را پياده سازی كردند . در مقابل اجازه دستيابی از طريق اكتيو ايكس ، پياده كنندگان موزيلا متدها و خصلت ها را در يك شی ذاتی مرورگر و با نام objectXMLHttpRequest ارائه كردند . پس از اين كه دو مرورگر اصلی در بازار هر يك توانستند به نوعی از XMLHttp حمايت نمايند ، مرورگرهائی ديگر نظير Opera و Safari نيز هر يك به نوعی حمايت خود از شی فوق را اعلام كردند .

بدين ترتيب پياده كنندگان صفحات وب توانستند ، صفحاتی را خلق نمايند كه با تعبيه كدهای مورد نياز در آنها ، امكان پردازش در سمت سرويس گيرنده را فراهم نمايند . انجام پردازش های اوليه نظير تغيير رنگ و شكل ظاهری صفحات ، مديريت عناصر موجود بر روی يك صفحه و تغيير آنها در زمان اجراء متناسب با عمليات كاربر ، بررسی صحت داده ورودی توسط كاربر در يك فرم ساده اطلاعاتی ، دريافت داده در پس زمينه و عدم نياز به ارسال تمامی صفحه و بهنگام سازی بخش هائی خاص از آن ( با بكارگيری فريم ها ) ، نمونه هائی از تاثير فناوری هائی بود كه توان پردازش در سمت سرويس گيرنده را در اختيار پياده كنندگان قرار می داد .

وب پويا با تمركز بر روی پردازش های سمت سرويس دهنده
همزمان با گسترش اينترنت و وب ، ايجاد صفحات وب با محتويات پويا با اتكاء به منابع داده موجود در سمت سرويس دهنده و ساير شرايط تاثير گذار در فرآيند پاسخ به درخواست كاربران مطرح گرديد . همين موضوع باعث شد كه توجه به سرويس دهنده برای انجام برخی پردازش ها نيز در دستور كار قرار بگيرد . ظهور فناورهائی نظير ASP ( برگرفته شده از Active Server Page ) و PHP ( برگرفته شده از Hypertext Preprocessor ) از اوايل سال 1996 پاسخی به اين نياز بود . از آن زمان به بعد بود كه كم كم واژه برنامه های وب قدم در عرصه نرم افزار گذاشت . اگر به تعاريف آن زمان برگرديم مشاهده می كنيم كه در ابتدا از اين اصطلاح در خصوص صفحات وب پويا استفاده می گرديد .
نگرش جزيره ای به فناورهای مرتبط با برنامه های وب تا اوايل سال 1999 ادامه يافت . تا اين كه شركت های متعددی به فكر ارائه يك پلت فرم با در نظر گرفتن واقعيتی به نام اينترنت افتادند . دات نت ، پلت فرم ارائه شده توسط شركت مايكروسافت يك نمونه در اين زمينه است كه از صدر تا ذيل آن با در نظر گرفتن واقعيتی با نام اينترنت طراحی و پياده سازی شده است .
در اين دوران بود كه به برنامه های وب با يك نگاه جامع تر و سيستماتيك تر نگاه می شد . در طی پنج سال گذشته ، اين نوع برنامه ها توانستند با بكارگيری مجموعه ای از فناوری ها منشاء تحولات عمده ای در خصوص بردن اينترنت در متن زندگی (و نه حاشيه ! ) مردم جهان باشند . ايده " نرم افزار به عنوان سرويس " و يا برنامه نويسی سرويس گراء از نگرش های جديد به مقوله نرم افزار و دنيای برنامه نويس‍ی در عرصه وب است .
موج استفاده از اينترنت برای ارائه خدمات online ( ارائه شده به كاربران از طريق برنامه های وب ) باعث گرديد تا معماری و رفتار اينگونه برنامه ها با تامل بيشتر مطالعه و بررسی گردد . هدف ، ايجاد برنامه های وب با كارآئی مطلوب است تا ضمن ارائه خدمات خود دارای ويژگی هائی نظير : افزايش تعامل كاربر با برنامه ( همانند برنامه های desktop ) ، استفاده بهينه از محيط انتقال و به حداقل رساندن ترافيك آن ، مديريت بهينه منابع سمت سرويس گيرنده در پاسخ به رويدادهای محقق شده سمت سرويس گيرنده ، عدم ارسال اطلاعات غيره ضروری توسط سرويس گيرنده و ... باشند . ماحصل اين تفكرات ظهور فناوری جديدی با نام Ajax است كه شركت هائی نظير گوگل و مايكروسافت توانستند از سال 2005 با بكارگيری اين فناوری تحول بزرگی را در عرصه برخی از سرويس ها و خدمات خود ايجاد نمايند .

حمع بندی !
همزمان با بحث معماری سرويس گيرنده و سرويس دهنده دو واژه   fat-client و thin-client قدم در ادبيات نرم افزار گذاشتند . در معماری فوق ، هدف استفاده از توان پردازشی سرويس گيرنده و سرويس دهنده برای اجرای يك برنامه است . استفاده از توان پردازشی هر يك از عناصر اصلی درگير در معماری فوق و تعريف سهمی خاص برای هر يك ( سرويس گيرنده و سرويس دهنده ) ، از اهداف اوليه و در عين حال بسيار مهم معماری فوق است .
پياده كنندگان برنامه های كامپيوتری خصوصا" برنامه های وب ، همواره با اين سوال مواجه بوده و هستند كه در تقسيم سهم پردازش ، چه ميزان سهم را می بايست به سرويس گيرنده داد ؟ چه پردازش هائی را می توان در سمت سرويس گيرنده انجام داد ؟ در پاسخ به اين سوال رويكردهای مختلفی مطرح شده است . fat client و thin client دو نمونه متداول در اين زمينه می باشند .
در   fat client ، هدف بكارگيری پتانسيل های مرورگر برای انجام اكثر پردازش ها در يك برنامه وب است . رويكرد فوق در اواسط دهه 90 ميلادی در كانون توجه طراحان و پياده كنندگان وب قرار گرفت . علت اين امر به تلاش شركت های بزرگ نرم افزاری در جهت توليد و ارائه فناورهائی بود كه توانمندی مرورگر در انجام پردازش را افزايش می داد . ظهور فناورهائی نظير جاوا اسكريپت ، ايجاد يك اينترفيس برنامه نويسی در مرورگر ،‌ايجاد يك مدل شی گراء ( ولو ناقص ) برای يك سند HTML با هدف امكان دستيابی به هر يك از عناصر موجود در آن ، عرضه DHTML و CSS جملگی نشاندهنده تلاش هائی است كه در آن زمان با هدف افزايش توان پردازش در سمت سرويس گيرنده مطرح شد .
پس از گذشت مدت زمان كوتاهی ( از ابتدای سال 1996 ) ، تمايل به سمت برنامه های وب با ويژگی thin client مطرح گرديد . در مدل فوق ، هدف كاهش سهم پردازش در سمت سرويس گيرنده و افزايش پردازش های سمت سرويس دهنده بود . ظهور فناورهای متعددی نظير ASP   و PHP   تنها نمونه ای اندك از تلاش های انجام يافته در آن دوران برای افزايش توان پردازش در سمت سرويس دهنده است .
با اين كه در ساليان گذشته همچنان از پتانسيل های سمت سرويس گيرنده برای انجام پردازش در برنامه های وب استفاده می گرديد ، ولی رفتار اكثر برنامه های وب    مبتنی بر اين واقعيت بود كه : " داده را وارد نمائيد ، صفحه را برای سرويس دهنده ارسال نمائيد و منتظر دريافت پاسخ باشيد " .
هم اينك ما شاهد يك تحول بزرگ ديگر در عرصه برنامه نويسی هستيم . تحولی كه مهمترين دستاورد آن ، تولد نسل جديدی از برنامه های وب است كه در آنها كاربر با برنامه دارای تعامل بمراتب بيشتری نسبت به نسل گذشته برنامه های وب است . اين تحول عظيم نرم افزاری به كمك مجموعه ای از فن آوری ها كه در مجموع به آنها Ajax گفته می شود ، محقق می گردد .
آيا Ajax قصد دارد با تغيير در الگوی رفتاری برنامه های وب فاصله آنها را با برنامه های desktop كاهش دهد ؟ آيا زمان آن رسيده است كه برای پردازش های سمت سرويس گيرنده از يك پلت فرم جامع ، همانند پلت فرم های ارائه شده سمت سرويس دهنده ، استفاده گردد ؟ آيا تاكنون از اين فناوری به منظور ايجاد برنامه های وب استفاده شده است ؟ با استفاده از چه مكانيزم هائی می توان مبادله اطلاعات بين سرويس گيرنده و سرويس دهنده را كاهش و از پهنای باند موجود استفاده بهينه كرد ؟
اجازه دهيد به اين سوال و سوالات بسيار ديگر در رابطه با Ajax ، فناورهای مرتبط با آن و از همه مهمتر كاربرد آن در بخش های بعدی پاسخ دهيم .