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AJAX (Asynchronous JavaScript and XML) ist ein leistungsfähiger Satz von Webentwicklungstechniken, der verschiedene Webtechnologien auf der Client-Seite verwendet, um eine asynchrone Kommunikation zwischen einer Webseite und einem Server zu schaffen.

Mit AJAX können dynamische und interaktive Benutzererlebnisse geschaffen werden, ohne dass die Seite neu geladen werden muss. Durch asynchrone HTTP-Anfragen von der Client-Seite der Website an den Server erfolgt der Datenaustausch nahtlos im Hintergrund, während die Benutzer mit der Seite interagieren. AJAX manipuliert Daten dynamisch im Hintergrund, ohne die Interaktionen der Benutzer mit der Webseite zu unterbrechen.

In der heutigen Webentwicklung wird die Beherrschung von AJAX hoch geschätzt und kann Entwickler von anderen abheben. Mastering AJAX demonstriert ein gutes Verständnis von Frontend-Entwicklung Fähigkeiten. Mit AJAX können Entwickler reibungslose, interaktive Webanwendungen erstellen und die Anwendungsleistung durch effizientes Laden von Daten, Echtzeitfunktionen und Single-Page-Anwendungen verbessern.

Die Grundlagen von AJAX

In den Anfängen der Webentwicklung waren Websites statisches HTML mit wenig oder begrenzter Interaktivität. Die Verwendung serverseitiger Technologien wie PHP, Perl oder C# ermöglichte die dynamische Generierung von Inhalten, war aber immer noch auf das Nachladen der gesamten Seite angewiesen.

Die Einführung von JavaScript und DOM ermöglichte die Webmanipulation und mehr Interaktivität auf Websites. Vor AJAX war es mit iframes möglich, Inhalte asynchron zu laden. Vor AJAX war es möglich, Inhalte asynchron über iframes zu laden. Im Jahr 1999 führte Microsoft das XMLHttpRequest-Objekt ein, das es Browsern ermöglichte, HTTP-Anfragen asynchron zu stellen. Dies war eines der Schlüsselelemente, die 2005 zur Entstehung von AJAX führten.

AJAX (Asynchronous JavaScript and XML) ist ein leistungsfähiger Satz von Webentwicklungstechniken, der verschiedene Webtechnologien auf der Client-Seite verwendet, um eine asynchrone Kommunikation zwischen einer Webseite und einem Server zu schaffen.

Beteiligte Kerntechnologien:

JavaScript - Sprache, die dynamische Interaktionen und asynchrone Kommunikation mit dem Server ermöglicht

XML - Datenaustauschformat, das in AJAX-Anfragen verwendet wird. Auch wenn XML Teil des AJAX-Akronyms ist, wird es manchmal für den Datenaustausch verwendet. JSON (JavaScript Object Notation) wird heute häufiger verwendet, weil es leichter und einfacher zu parsen ist.

HTML - die Auszeichnungssprache, die zur Strukturierung des Inhalts der Webseite verwendet wird

CSS - die Stylesheet-Sprache, die für die Gestaltung der Webseite verwendet wird

Mit einer Kombination von AJAX-Kerntechnologien können wir ein reaktionsfähiges Benutzererlebnis schaffen.

Eine einfache technische Erklärung, wie AJAX funktioniert, ist ein Ereignis auf der Webseite, das ein Klick auf eine Schaltfläche, das Absenden eines Formulars oder einfach das Scrollen durch eine Webseite sein kann, das eine Aktion auslöst. Wenn die Aktion ausgelöst wird, sendet der JavaScript-Code eine Anfrage an einen Server. Wenn der Server antwortet, analysiert der JavaScript-Code die Antwort und führt etwas aus. Er kann eine andere Aktion auslösen oder den DOM aktualisieren, was im Hintergrund geschieht, ohne den Benutzerfluss auf der Website zu unterbrechen.

Vorteile der Verwendung von AJAX

Asynchrones Laden von Daten

Einer der größten Vorteile von AJAX ist das asynchrone Laden von Daten. Dies bedeutet, dass Daten vom Server geholt und mit DOM im Hintergrund manipuliert werden können, ohne die Benutzerinteraktionen und das Verhalten der Website zu beeinträchtigen. Außerdem werden nur die notwendigen Daten geladen, so dass die Benutzer nicht die gesamte Seite neu laden müssen, sondern nur auf Aktualisierungen warten müssen.

Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit ohne Neuladen der Seite

Diese Möglichkeit verbessert die Benutzerfreundlichkeit. Die Benutzer können mit verschiedenen Teilen der Anwendung interagieren, ohne die Seite neu laden zu müssen, was eine nahtlose Interaktion ermöglicht. Die Nutzer können sofortiges Feedback zu ihren Aktionen auf der Website erhalten, wobei die Inhalte in Echtzeit aktualisiert werden, wodurch die Anwendung intuitiver und reaktionsschneller wird.

Verbesserte Interaktivität und Geschwindigkeit Reduzierung der Serverlast und Bandbreitennutzung

Die selektive Datenübertragung reduziert die vom Server gesendeten und empfangenen Daten und spart so Bandbreite. AJAX-Anfragen sind kleiner und spezifischer, abhängig von der Aktion auf der Website, was die Gesamtbelastung des Servers verringert, da der Server weniger Anfragen verarbeiten muss. Dies kann zu einer besseren Serverleistung führen. Kernkomponenten von AJAX

• XMLHttpRequest Objekt: Ausführliche Erklärung und Beispiele
• Server-seitige Skripte (PHP, ASP.NET): Wie Ajax mit serverseitigen Skripten interagiert
• Verwendete Datenformate (XML, JSON, und HTML)

Das XMLHttpRequest-Objekt ist eine AJAX-Komponente, die für die Kommunikation zwischen dem Client und dem Server verwendet wird. Sie ermöglicht es Webanwendungen, Daten zu senden und zu empfangen, ohne die gesamte Seite neu zu laden.

Mit JavaScript fügen wir ein Ereignis hinzu, wenn es ausgelöst wird, um eine Instanz des XMLHttpRequest-Objekts zu erstellen.

Beispiel: Wenn das DOM geladen ist, erstellen Sie eine Instanz des XMLHttpRequest-Objekts.

document.addEventListener('DOMContentLoaded', (ev) => {
   // instantiate XMLHttpRequest object and send data to server
   let xhr = new XMLHttpRequest();
});

Mit der Methode "open" des XMLHttpRequest-Objekts können wir die HTTP-Methode (GET, POST, PUT, DELETE) als ersten Parameter, die URL des Server-Endpunkts und ein Flag, das angibt, dass die Anfrage asynchron sein soll, übergeben.

xhr.open('GET', 'server-endpoint-url', true);

Dann senden wir die Anfrage an den Server

xhr.send();

Wir verwenden Backend-Technologien auf dem Server wie PHP, Perl oder ASP.NET, um die Anfrage zu verarbeiten und die Antwort im XML-, HTML- oder JSON-Format zurückzugeben.

JavaScript verarbeitet dann die Antwort des Servers, wenn die Antwortdaten fertig sind.

xhr.onreadystatechange = function() {
   if (xhr.readyState == 4 && xhr.status == 200) {
       let data = JSON.parse(xhr.responseText);
       // Update web page content
   }
};

Der letzte Schritt ist die DOM-Manipulation, bei der JavaScript den Inhalt der Webseite aktualisiert.

document.querySelector('.element-class').innerHTML = data.value;

Server verarbeiten Anfragen und erzeugen Antworten und interagieren mit Datenbanken oder anderen Diensten. Die Interaktion findet statt, wenn die Client-Seite eine XMLHttpRequest erstellt und an den Server sendet. Das serverseitige Skript verarbeitet die Anfrage und erzeugt eine Antwort von der Client-Seite. Normalerweise liegt die Antwort im JSON-Format vor, sie kann aber auch XML oder HTML sein. Client-seitiges JavaScript verarbeitet die Antwortdaten und aktualisiert das DOM entsprechend.

JSON ist ein häufig verwendetes Datenformat, da es für Menschen lesbar, einfach zu schreiben, leichtgewichtig und in allen Programmiersprachen einfach zu parsen ist.

XML (eXtensible Markup Language) ist Teil des AJAX-Akronyms, auch wenn es nicht mehr so oft verwendet wird. Es ist für den Menschen lesbar und leicht zu verstehen, aber es wurde wegen seiner Einfachheit durch JSON ersetzt.

HTML kann auch als Datenformat in AJAX-Antworten verwendet werden, insbesondere um Teile einer Webseite mit vorformatierten Inhalten zu aktualisieren, anstatt Inhalte in JavaScript mit Rohdaten zu formatieren.

Herausforderungen und Grenzen von AJAX

• Umgang mit Browser-Kompatibilitätsproblemen
• Sicherheitsbedenken: XSS- und CSRF-Schwachstellen
• Fehlersuche in AJAX-Anwendungen

Obwohl moderne Browser eine gute Unterstützung für AJAX haben, können einige ältere Versionen Probleme haben und bestimmte Funktionen fehlen. Um Probleme mit der Browserkompatibilität in den Griff zu bekommen, sollten Entwickler Webanwendungen in verschiedenen Browsern testen, Bibliotheken zur Erkennung von Funktionen verwenden, um die Fähigkeiten des Browsers zu erkennen, und bei Bedarf einen Fallback anbieten.

Es gibt auch einige Sicherheitsbedenken bei der Verwendung von AJAX, die jeder Entwickler im Hinterkopf haben sollte.

XSS, oder Cross-Site-Scripting, ist ein Angriff, der auftritt, wenn bösartige Skripte in den Inhalt von Webseiten eingeschleust werden und dann an andere Benutzer weitergeleitet werden. Dies ermöglicht es dem Angreifer, Skripte im Kontext des Browsers eines anderen Benutzers auszuführen. AJAX-Anwendungen sind besonders anfällig für diese Art von Angriffen, da sie oft Teile der Webseiten dynamisch mit Daten aktualisieren, die vom Server geholt werden.

Um XSS-Angriffe in AJAX-Anwendungen zu verhindern:

• Bereinigen und validieren Sie Eingaben sowohl auf der Client- als auch auf der Serverseite.
• Daten vor dem Einfügen in das DOM entschlüsseln
• CSP (Content Security Policy) implementieren
• Wenn Sie Bibliotheken verwenden, verwenden Sie sichere Bibliotheken und aktualisieren Sie diese regelmäßig.

CSRF, oder Cross-Site Request Forgery, ist ein Angriff, der auftritt, wenn nicht autorisierte Befehle von einem Benutzer, dem eine Webanwendung vertraut, übertragen werden. Angriffe erfolgen, wenn ein Angreifer ein Opfer dazu verleitet, Aktionen in einer Webanwendung durchzuführen, bei der das Opfer authentifiziert ist, was dazu führt, dass Kontodaten geändert, Einkäufe getätigt oder andere Aktionen durchgeführt werden, die autorisierte Benutzer durchführen können.

Um CSRF-Angriffe in AJAX-Anwendungen zu verhindern:

• Implementieren Sie CSRF-Token in Formularen und AJAX-Anfragen
• Verwenden Sie das Attribut "SameSite" für Cookies
• Benutzerdefinierte Kopfzeilen verwenden
• Validierung der Kopfzeile der Herkunft

Die meisten modernen Browser verfügen über eingebaute Entwickler-Tools, die beim Debuggen von JavaScript- und AJAX-Anfragen helfen.

Die Registerkarte "Netzwerk" kann AJAX-Anfragen und -Antworten untersuchen und Header überprüfen. Die Konsolen-Registerkarte der Browser-Entwicklerwerkzeuge enthält Fenster, Meldungen, Warnungen und Fehler mit JavaScript-Code. Mit der JavaScript-Funktion console.log() können Sie Werte ausgeben und Ausführungsabläufe verfolgen.

Einstellung von Entwicklern mit AJAX-Kenntnissen

Must have skills für AJAX-Entwickler

JavaScript - JavaScript ist eine Sprache, die verwendet wird, um AJAX-Anfragen zu initiieren, AJAX-Antworten zu verarbeiten, das DOM dynamisch zu aktualisieren, Fehler zu behandeln und zu debuggen.

HTTP- und AJAX-Konzepte - Vertrautheit mit HTTP-Methoden (GET, POST, PUT, DELETE) und AJAX-Konzepten (XMLHttpRequests, Fetch API) ist entscheidend für die Kommunikation mit Servern und das asynchrone Abrufen oder Senden von Daten.

DOM-Manipulation - die Fähigkeit, Seiteninhalte auf der Grundlage von AJAX-Antworten zu aktualisieren.

Asynchrone Programmierung - Kenntnisse über asynchrone Programmiertechniken, wie Promises, Callbacks und async/await.

JSON (JavaScript Object Notation) - JSON ist das am häufigsten verwendete Datenformat in AJAX-Anwendungen. Entwickler sollten JSON-Antworten parsen und JSON-Payloads für AJAX-Anfragen erstellen können.

Fehlerbehandlung und Debugging - Die Behandlung von Fehlern und das Debugging von AJAX-bezogenen Problemen sind entscheidend für die Entwicklung und Wartung von AJAX-Anwendungen.

Cross-Origin Resource Sharing (CORS) - Verständnis der CORS-Richtlinien und Umgang mit herkunftsübergreifenden Anfragen. Insbesondere für AJAX-Anfragen an Server, die auf verschiedenen Domains gehostet werden.

Bewährte Sicherheitspraktiken - Die Kenntnis bewährter Sicherheitspraktiken, wie z. B. der Schutz vor Cross-Site Scripting (XSS) und Cross-Site Request Forgery (CSRF), ist für die Gewährleistung der Sicherheit von AJAX-gestützten Webanwendungen unerlässlich.

Browser-Entwickler-Tools - Die Vertrautheit mit Browser-Entwickler-Tools ist wichtig für die Fehlersuche und Verwaltung von AJAX-Anfragen, die Untersuchung des Netzwerkverkehrs und die Analyse von Antworten.

Technische Kenntnisse sind von Vorteil

Frontend-Frameworks und -Bibliotheken - Vertrautheit mit gängigen Frontend-Frameworks und -Bibliotheken wie React, Vue.js oder Angular kann AJAX-Entwicklern helfen, komplexere und funktionsreichere Benutzeroberflächen zu erstellen.

Backend-Entwicklung-Kenntnisse - Das Verständnis von Backend-Entwicklungskonzepten und -Technologien, wie Python, PHP oder Node.js, kann AJAX-Entwicklern helfen, die Webentwicklung besser zu verstehen.

Performance-Optimierungstechniken - Das Verständnis von Performance-Optimierungstechniken, wie z.B. Lazy Loading, Code-Splitting und Caching, kann AJAX-Entwickler auszeichnen.

Progressive Web App (PWA)-Entwicklung - Kenntnisse der PWA-Entwicklungsprinzipien zur Schaffung nativerer Erlebnisse, wie z. B. Offline-Funktionen, Push-Benachrichtigungen und Installationsmöglichkeiten.

Echtzeit-Web-Technologien - Vertrautheit mit Echtzeit-Web-Technologien wie WebSockets, Server-Sent Events (SSE) oder WebRTC zur Implementierung von Echtzeit-Funktionen wie Live-Chat, Benachrichtigungen oder kollaborative Bearbeitung in Web-Anwendungen.

Interviewfragen und Beispielantworten

1. Welche Technologien werden in AJAX verwendet?

Beispielantwortung: Die in AJAX verwendeten Technologien sind JavaScript als Hauptskriptsprache, verschiedene APIs wie XHR-Objekt, Fetch API usw., JSON, HTML, XHTML, CSS, XML und XSLT.

2. Was ist der Unterschied zwischen synchronen und asynchronen Anfragen in AJAX?

Beispielantwortung: Der Hauptunterschied liegt in der Art und Weise, wie der Browser die Ausführung von Code behandelt, während er auf eine Serverantwort wartet. Bei synchronen Anfragen wartet der Browser auf die Antwort des Servers, bevor er die nächste Code-Zeile ausführt. Bei einer asynchronen Anfrage hingegen setzt der Code nach der Anfrage an den Server seine Ausführung mit der nächsten Zeile des Skripts fort, ohne auf die Antwort des Servers zu warten.

3. Was sind die wichtigsten Vorteile der Verwendung von AJAX?

Beispielantwort:

• Ermöglicht die asynchrone Verarbeitung von Daten
• Erhöht die Leistung
• Benutzerfreundliche Schnittstelle
• Verbessert die Antwortzeit des Servers

4. Welche Sicherheitserwägungen müssen Sie bei der Implementierung von AJAX-Funktionen berücksichtigen?

Beispielantwort:

1. Cross-Site-Scripting (XSS): Wenn keine ordnungsgemäße Validierung und Kodierung durchgeführt wird, können bösartige Skripte in AJAX-Antworten eingeschleust und im Browser des Benutzers ausgeführt werden, wodurch sensible Daten gefährdet werden.
2. Cross-site Request Forgery (CSRF): Wenn kein angemessener Schutzmechanismus implementiert ist, können AJAX-Anfragen manipuliert werden, um unberechtigte Aktionen im Namen des Benutzers auszuführen.
3. Cross-Origin Resource Sharing (CORS): Unsachgemäß konfigurierte CORS-Richtlinien können zu Sicherheitslücken führen, die unbefugte Anfragen und mögliche Datenlecks ermöglichen.
4. Informationsoffenlegung: Jeder kann die mit AJAX abgerufenen Daten einsehen, da die abgerufenen Daten auf dem Client-Browser gespeichert sind.

5. Was ist XMLHttpRequest?

Beispielantwort: XMLHttpRequest ist eine Browser-API, die verwendet wird, um HTTP-Anfragen von der Client-Seite an den Server zu stellen. Sie ermöglicht es dem Benutzer, Daten abzurufen oder an einen Server zu übertragen, ohne dass eine komplette Seite neu geladen werden muss.

6. Was ist die AJAX-Callback-Funktion?

Beispielantwortung: Die Callback-Funktion ist eine Funktion, die als Argument an eine andere Funktion übergeben wird und später ausgeführt wird, normalerweise nachdem ein Ereignis oder eine asynchrone Operation abgeschlossen ist.

7. Sind XMLHttpRequest und AJAX das Gleiche?

Beispielantwort: Nein. AJAX ist eine Reihe von Webentwicklungstechniken, die verschiedene Technologien auf der Client-Seite verwenden, um asynchrone Webanwendungen zu erstellen. XMLHttpRequest ist eine Komponente von AJAX. Es handelt sich um eine Browser-API, die es clientseitigem Code ermöglicht, HTTP-Anfragen an einen Server zu stellen.

8. Was ist der Unterschied zwischen GET- und POST-Anfragen bei AJAX?

Beispielantwortung: Eine AJAX-GET-Anfrage ruft Daten von einem Server ab. Bei GET-Anfragen werden Parameter an die URL angehängt, wodurch sie in der Adressleiste des Browsers sichtbar werden und die Menge der Daten, die gesendet werden können, begrenzt wird. Normalerweise wird es für schreibgeschützte Operationen verwendet. Auf der anderen Seite werden AJAX POST-Anfragen verwendet, um Daten an den Server zu senden. Bei POST-Anfragen werden die Daten im Hauptteil der Anfrage gesendet, wodurch mehr Daten sicher an den Server übertragen werden können. Außerdem sind Daten, die mit POST-Anfragen gesendet werden, in der URL nicht sichtbar, so dass sie sich besser für die Übermittlung sensibler Daten eignen.

9. Was ist die Hauptanwendung von AJAX?

Beispielantwortung: Die Hauptanwendung von AJAX besteht darin, die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern und dynamischere und reaktionsschnellere Webanwendungen zu erstellen, indem asynchrone Anfragen an den Server gestellt werden.

10. Wie würden Sie Fehler und Ausnahmen in AJAX-Anfragen behandeln?

Beispielantwort: Fehler und Ausnahmen können behandelt werden durch

• Implementierung von Fehler-Callback-Funktionen zur Erfassung von Fehlern während des Anfrageprozesses.
• Überprüfung der vom Server zurückgegebenen HTTP-Statuscodes.
• Anzeige von Fehlermeldungen für den Benutzer, damit dieser versteht, was schief gelaufen ist
• Implementierung eines Mechanismus zur Wiederholung fehlgeschlagener AJAX-Anfragen
• Setzen Sie Timeouts für Anfragen, um zu verhindern, dass sie bei Netzwerk- oder Serverproblemen unendlich lange hängen bleiben.
• Implementierung von serverseitiger Validierung und Fehlerbehandlung, um Fehler auf dem Server abzufangen und zu behandeln.
• Testen der AJAX-Funktionalität während der Entwicklung und Überwachung der AJAX-Anfragen in der Produktionsumgebung, um eventuelle Fehler zu erkennen.

Tipps zur Bewertung praktischer AJAX-Kenntnisse

Bieten Sie Kandidaten Aufgaben an, die asynchrones Laden von Daten und dynamische Inhaltsaktualisierungen erfordern.

Dies kann durch die Erstellung oder Verwendung von Open-Source-APIs erreicht werden, und die Aufgabe würde aus zwei Teilen bestehen.

1. Der erste Teil besteht darin, eine Benutzeroberfläche zu erstellen, bei der die Benutzer das XMLHTTPRequest-Objekt verwenden müssen, um Daten von einer API abzurufen und den Inhalt in einer Webanwendung zu ändern.

2. Der zweite Teil würde darin bestehen, ein einfaches Formular zu erstellen und das XMLHttpRequest-Objekt zu verwenden, um Daten an die API zu senden. Die Bewerber müssen die Eingaben im Formular bereinigen und die Daten vor dem Senden serialisieren.

Th3. In dieser einfachen Aufgabe soll der Kandidat sein Wissen über die Verwendung des XMLHttpRequest-Objekts unter Beweis stellen, um Anfragen an eine API zu senden, die von der API gegebenen Antworten zu analysieren und das DOM zu aktualisieren. Der zweite Teil würde auch zeigen, wie der Kandidat mit Sicherheitsfragen und Datenformaten umgeht, die für eine API erforderlich sind.

Das wäre die einfachste Aufgabe. Um die Sache noch komplizierter zu machen, könnte auch eine API bereitgestellt werden, die die Erstellung eines Tokens oder eine andere Sicherheitslösung erfordert, um die Anfragen des Nutzers an die API bei Verwendung der POST-Methode zu sichern.

Fazit

AJAX, oder Asynchronous JavaScript and XML, hat die Webentwicklung seit seiner Einführung verändert. Die wichtigsten Vorteile und die Bedeutung von AJAX:

Asynchrones Laden von Daten - das asynchrone Laden von Daten gewährleistet eine ununterbrochene Interaktion des Nutzers mit der Website.

Verbessertes Nutzererlebnis - AJAX ermöglicht es, nur einen Teil der Website zu aktualisieren, ohne dass die gesamte Seite neu geladen werden muss, was ein nahtloseres Nutzererlebnis ermöglicht und Webanwendungen intuitiver und reaktionsschneller macht.

Verbesserte Interaktivität und Geschwindigkeit - AJAX ermöglicht Echtzeitfunktionen und dynamische Inhaltsaktualisierungen, wodurch Webanwendungen interaktiver werden. Die selektive Datenübertragung trägt zu schnelleren Reaktionszeiten und einer effizienteren Leistung bei.

Verringerung der Serverlast und Bandbreite - AJAX minimiert die Menge der zwischen Client und Server übertragenen Daten, indem nur die notwendigen Daten gesendet und aktualisiert werden, was die Bandbreite und die Serverlast verringert.

Seit seiner Gründung hat AJAX eine sehr wichtige Rolle in der Webentwicklung gespielt, um dynamischere und reaktionsschnellere Webanwendungen zu schaffen. Sein Einfluss ist größer bei einseitigen Anwendungen und bei der Entwicklung hochgradig interaktiver, webbasierter Benutzeroberflächen.

Die Kernprinzipien von AJAX werden von beliebten JavaScript-Frameworks wie React.js, Angular.js und Vue.js übernommen, die die Webentwicklung dominieren. Diese Frameworks bieten mehr Möglichkeiten, asynchrone Dateninteraktionen und dynamische Inhaltsaktualisierungen zu verwalten.

AJAX hat die Entwicklung von Webanwendungen verbessert und die Grundlagen für künftige Fortschritte in der Webtechnologie geschaffen.

Während sich die Webentwicklung weiterentwickelt, bleiben die Konzepte von AJAX weiterhin relevant. Heutige Webentwickler können diese Prinzipien ausbauen, um benutzerfreundlichere, skalierbare und effiziente Webanwendungen zu erstellen.