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輕鬆理解 Ajax 與跨來源請求

Front-end

前言

一般來說在學習寫網頁的時候，最先碰到的會是 HTML 與 CSS，負責把版面刻出來以及美化版面，當基礎打穩之後，會開始學習 JavaScript，試著做出一點互動性的效果。而「互動」除了使用者跟瀏覽器的互動以外，別忘了還有 Client 端跟 Server 端的互動，也就是必須要學會從瀏覽器用 JavaScript 跟後端 Server 拿資料，否則你的網頁資料都只能是寫死的。

這篇的主要預設讀者是網頁前端的初學者，希望能讓本來不太理解怎麼跟 Server 交換資料或是怎麼串 APi 的讀者看完之後，能夠更了解該怎麼跟後端串接。

先從舉例開始

在開始之前，我們可以先想想一個問題：

為什麼前端必須跟後端交換資料？

其實這跟你做的網頁類型有關，假如說你今天做的是一個官方網站，很可能整個網站都是靜態的，只要 HTML 跟 CSS 就可以了，並不需要跟後端 Server 拿資料。

那我們先假設今天要做的是一個可以瀏覽現在 Twitch 實況列表的網頁好了，如下圖。

如果這個網頁不跟後端拿資料，就代表說網頁的內容都是固定的，無論什麼時候看都一樣。可是這樣的話就不對了嘛，因為這個網頁的目標是顯示出「現在有在開實況的頻道」，所以內容是會跟著改變的。

既然會跟著改變，就必須不斷的去更新資料，從 Server 那邊拿資料回來，接著在前端處理過後顯示。

已經確認有拿資料的必要性之後，就可以問自己兩個問題：

  1. 要跟誰拿資料？
  2. 要怎麼拿資料？

第一個問題，很明顯的就是跟 Twitch，因為 Twitch 才有你要的這些資料嘛！

那第二個問題，要怎麼拿資料呢？就必須透過 Twitch API 了。

API

什麼是 API？你可能已經聽過很多次這個名詞，但還是不知道是什麼。先來講講它的全名吧，它的全名是「Application Programming Interface」，中文翻作應用程式介面。

你可能會想說這是什麼鬼東西，怎麼中文英文我都看不懂在幹嘛。但其實這幾個字裡面，最重要的是「介面」兩個字。

介面是什麼？介面就是拿來串接用的，我舉一個例子你就知道了。

電腦上不是有一個 USB 插槽嗎？然後你只要是看到市面上有賣 USB 隨身碟的，都可以買來以後插到 USB 插槽，你的電腦就可以讀取得到。你有想過為什麼嗎？明明就是不同廠商做的東西，可是卻都可以讀得到、都可以插到 USB 插槽裡面。

因為有一項標準叫做 USB 介面，當這套標準訂出來以後，所有廠商只要按照這一套標準來開發，就可以保證能夠連接電腦跟 USB 隨身碟。

API 也是這樣，只是變成程式跟程式之間的串接。例如說今天我寫程式需要讀取檔案好了，我要怎麼讀取檔案？讀取檔案是作業系統提供的功能，因此我可以去串接「讀取檔案的 API」，就可以在我的程式裡面也使用這個功能了。

再多舉幾個例子你可能會更有感覺。

例如說今天我想要讓我的網頁能夠用 Facebook 登入，那要怎麼辦？我就要去串接「Facebook 提供的 API」，就等於說是 Facebook 向外提供給大家的一套介面、一套標準，任何想要接入 Facebook 服務的開發者們，都可以遵循著那套規範拿到自己想要的資料，這個東西就叫做 API。

或是你可能今天是一個飯店管理系統的開發者，你們公司做了一套給飯店用的 ERP，可以管理飯店的訂房狀態等等，就能知道說現在有哪些房間是空的。

而這些資料如果只有自己用太可惜了，於是公司決定把這些資料提供給大型訂房網站，在那些網站上能夠即時顯示這間飯店的房間狀況。所以就必須交換資料，你要提供一個「查詢房間情形的 API」給其他網站，讓他們能夠去串接，才能獲得這些資訊。

講到這邊，大家應該對 API 已經有一些 sense 了，我再多舉幾個例子：

  1. 我想要抓到 flickr 上面的照片，所以我要去串接 flickr 的 API
  2. Google 要開放讓其他 App 也能用 Google 登入驗證，所以 Google 要提供「Google 登入 API」
  3. 我要抓 Twitch 上面現在有哪些頻道，所以要串 Twitch API

API Documentation

既然已經知道 API 是什麼了，也知道要串接 API，那下一個問題就是「那要怎麼串呢？」

剛剛前面有提過檔案存取的例子，其實這個比較像是呼叫作業系統或是程式語言的函式庫提供的 Function，而這些 Function 你通常都可以在官方文件上查到更詳細的說明，例如說 Node.js 的讀取檔案：

（來源：https://nodejs.org/api/fs.html#fs_fs_readdir_path_options_callback）

上面就有寫說你應該呼叫哪一個 Function，應該傳入哪些參數。

API 的串接也是一樣，一定要有文件你才知道怎麼串，不然根本串不起來，因為你連要傳什麼參數都不知道。

我們可以先來看看Twitch API 文件是怎麼寫的。

裡面說明了你必須要有一個Client ID，然後 API Root 的 URL 是 https://api.twitch.tv/kraken 等等，這些都是與 API 相關的基本資訊。如果你在左側欄隨便點一個 API，會看到個別 API 的詳細資訊：

這邊就有寫說網址是什麼，你應該傳的參數是什麼等等，下面還有附上參考範例，這就是一個很完整的 API 文件。

通常在寫網頁的時候，我們都會直接講 API，但其實我們指的是 Web API，也就是透過網路來傳輸的 API。那有沒有非 Web API 呢？有，像我們前面提到的跟作業系統要讀檔的 API，就都是在本機底下執行的，沒有透過任何網路。

不過這其實也不用太在意，反正大家都習慣講 API，聽得懂就好。

現在有了 API 文件，我們就有了所有我們需要的資訊。以上面這個 Twitch 的例子來講，我們只要能夠發送 Request 到https://api.twitch.tv/kraken/games/top?client_id=xxx，Twitch 就會傳回目前最熱門的遊戲列表。

我們已經把問題的範圍一步步給縮小了，一開始是「要怎麼跟 Twitch 拿資料」，現在則更細的切分為：「要怎麼利用 JavaScript 發送 Reuqest」

Ajax

要在瀏覽器上面發送 Request，必須應用到一種技術叫做 Ajax，全名是「Asynchronous JavaScript and XML」，重點在於Asynchronous這個單字，非同步。

在講什麼是非同步之前，就要先來提一下什麼是同步。你原本寫的 JavaScript 就幾乎都是同步執行的。意思是他執行到某一行的時候，會等這行執行完畢，才執行到下一行，確保執行順序。

也就是說下面這段程式碼，最後一行需要等很長一段時間才能執行到：

var count = 10000000;
while(count--) {
  // 做一些耗時的操作
}
  
// 等很久才被執行到
console.log('done')

看起來滿有道理的，程式本來不就是一行一行執行的嗎？可是如果今天牽涉到網路操作的話，大家可以思考看看下面這個例子：

// 假設有個發送 Request 的函式叫做 sendRequest
var result = sendRequest('https://api.twitch.tv/kraken/games/top?client_id=xxx');
  
// 等很久才被執行到
console.log(result);

當 JavaScript 執行到sendRequest的時候，由於是同步的，就會等待 Response 回來才繼續做事。換句話說，在 Response 還沒回來之前，整個 JavaScript 引擎是不會執行任何東西的！很可怕對吧，你點任何有牽涉到 JavaScript 的東西，都不會有反應，因為 JavaScript 還在等 Response 回來。

所以呢，像是這種已經預期到可能非常耗時間，非常不穩定的操作，就不能用同步的方式來執行，而是要用非同步。

非同步是什麼意思呢？就是執行完之後就不管它了，不等結果回來就繼續執行下一行：

// 假設有個發送 Request 的函式叫做 sendRequest
var result = sendRequest('https://api.twitch.tv/kraken/games/top?client_id=xxx');
  
// 上面 Request 發送完之後就執行到這一行，所以 result 不會有東西
// 因為 Response 根本沒有回來
console.log(result);

這邊需要特別注意的是「非同步的 Function 不能直接透過 return 把結果傳回來」，為什麼？因為像上面這個例子，它發送 Request 之後就會執行到下一行了，這個時候根本就還沒有 Response，是要回傳什麼？

那怎麼辦呢？先聽我舉個很常見的小例子吧！

我之前在新加坡的 Food Court 吃飯的時候，那邊每一張桌子上面都會有桌號。你去點餐的時候，只要跟老闆講說你坐哪一桌，等餐點完成之後老闆就會自己主動送過來。

所以我不需要站在店家門口等，我只要在位子上繼續坐我的事情，反正餐點好了之後老闆會送過來。

非同步的概念也是這樣，我發送 Request 之後（我點餐之後），我不用等 Response 回來（不用等老闆做好），可以繼續做自己的事，等
Response 回來之後（等餐點做好之後），會自己幫我把結果送過來（老闆會自己送過來）。

在點餐的例子中，老闆可以透過桌號知道應該把資料送到哪邊，那在 JavaScript 裡面呢？可以透過 Function！而這個 Function，我們就稱作 Callback Function，回呼函式。

當非同步的操作完成時，就可以呼叫這個 Function，並且把資料帶進來。

// 假設有個發送 Request 的函式叫做 sendRequest
sendRequest('https://api.twitch.tv/kraken/games/top?client_id=xxx', callMe);
  
function callMe (response) {
  console.log(response);
}
  
// 或者寫成匿名函式
sendRequest('https://api.twitch.tv/kraken/games/top?client_id=xxx', function (response) {
  console.log(response);
});

現在你就知道為什麼網路的操作是非同步，以及什麼是 callback function 了。

XMLHttpRequest

方才提到 Ajax、非同步以及 callback function 的概念，但還是沒講到要怎麼發送 Request，只寫了一個假的sendRequest函式當作參考而已。

要發送 Request 的話，就要透過瀏覽器幫我們準備好的一個物件，叫做XMLHttpRequest，範例程式碼如下：

var request = new XMLHttpRequest();
request.open('GET', `https://api.twitch.tv/kraken/games/top?client_id=xxx`, true);
request.onload = function() {
  if (request.status >= 200 && request.status < 400) {
  
    // Success!
    console.log(request.responseText);
  }
};
request.send();

上面的request.onload其實就是在指定說當資料回來的時候，要用哪一個 function 去處理。

有了上面這一段程式碼之後，你終於大功告成，終於可以串接 Twitch API，從那邊拿資料下來了！真是可喜可賀，從此之後，你就跟「串接 API」這個技能過著幸福快樂的生活…

才怪。

Same Origin Policy

正當你以為自己已經對串接 API 駕輕就熟，想說去串接別的 API 試試看好了的時候，才發現一串就出問題了：

XMLHttpRequest cannot load 
http://odata.tn.edu.tw/ebookapi/api/getOdataJH/?level=all. 
No 'Access-Control-Allow-Origin' header is present on the 
requested resource. Origin 'null' is therefore not allowed access.

咦？為什麼會有這個錯誤呢？

其實是瀏覽器因為安全性的考量，有一個東西叫做同源政策，Same-origin policy。

意思就是說如果你現在這個網站的跟你要呼叫的 API 的網站「不同源」的時候，瀏覽器一樣會幫你發 Request，但是會把 Response 給擋下來，不讓你的 JavaScript 拿到並且傳回錯誤。

什麼是不同源呢？其實你想簡單一點，只要是 Domain 不一樣就是不同源，或者是一個用http一個用https也是不同源，端口號不一樣也是不同源。

所以如果你是接別人 API 的話，大多數情形都是不同源的。

這邊我想再強調一點，「你的 Request 還是有發出去的」，而且瀏覽器也「確實有收到 Response」，重點是「瀏覽器因為同源政策，不把結果傳回給你的 JavaScript」。如果沒有瀏覽器的話其實就沒有這些問題，你愛發給誰就發給誰，不管怎樣都拿得到 Response。

好，既然剛剛說了不同源會被擋下來，那 Twitch API 不是也不同源嗎，是怎麼串接成功的？

CORS

大家都知道其實在不同源之間互相傳輸資料是很常有的事情，像我們串接 Twitch API 就是，我們怎麼可能跟 Twitch API 在同一個 Domain 底下呢？

因此，同源政策的確是規範非同源就被擋下來，但與此同時其實又有另外一個規範，是說：「如果你想在不同 origin 之間傳輸資料的話，你應該怎麼做」，這規範就叫做 CORS。

CORS，全名為 Cross-Origin Resource Sharing，跨來源資源共用。

這套規範跟你說，如果你想開啟跨來源 HTTP 請求的話，Server 必須在 Response 的 Header 裡面加上Access-Control-Allow-Origin。

這個字段你應該不陌生才對，覺得陌生的可以拉回去上面看，剛剛的錯誤訊息其實就有講到這一個 Header。

當瀏覽器收到 Response 之後，會先檢查Access-Control-Allow-Origin裡面的內容，如果裡面有包含現在這個發起 Request 的 Origin 的話，就會允許通過，讓程式順利接收到 Response。

如果你打開 Devtool 仔細看一開始我們發給 Twitch 的 Request，你會發現 Response 的 Header 大概是長這樣：

Content-Type: application/json
Content-Length: 71
Connection: keep-alive
Server: nginx
Access-Control-Allow-Origin: *
Cache-Control: no-cache, no-store, must-revalidate, private
Expires: 0
Pragma: no-cache
Twitch-Trace-Id: e316ddcf2fa38a659fa95af9012c9358
X-Ctxlog-Logid: 1-5920052c-446a91950e3abed21a360bd5
Timing-Allow-Origin: https://www.twitch.tv

重點是這一行：Access-Control-Allow-Origin: *，星號就代表萬用字元，意思是任何一個 Origin 都接受。所以當瀏覽器接收到這個 Response 之後，比對目前的 Origin 符合*這個規則，檢驗通過，允許我們接受跨來源請求的回應。

除了這個 Header 以外，其實還有其他的可以用，例如說Access-Control-Allow-Headers跟Access-Control-Allow-Methods，就可以定義接受哪些 Request Header 以及接受哪些 Method。

總結一下，如果你想要發起跨來源 HTTP 請求並且順利收到回應的話，需要確保 Server 端有加上Access-Control-Allow-Origin，不然 Response 會被瀏覽器給擋下來並且顯示出錯誤訊息。

Preflight Request

還記得 Twitch 的 API 文件嗎？裡面需要帶一個client-id的參數，而文件裡面寫說你可以帶在 GET 的參數上面，也可以帶在 Header 裡，我們來試試看帶在 Header 裡會怎樣吧！打開 Devtool，你會看到一個神奇的現象：

咦？我明明只發了一個 Request，怎麼變兩個了？而且第一個的 Method 居然是OPTIONS。只是多加了一個 Header 就多了一個 Request，是為什麼呢？

其實這又跟上面講的 CORS 有關了，CORS 把 Request 分成兩種，一種是簡單請求（simple requests）。什麼是簡單請求呢？其實定義有滿長一串的，我認為有需要用到的時候再看就好，但總之如果你沒有加任何自定義的 Header，而且又是 GET 的話，絕對是簡單請求（這個夠簡單了吧）

反之呢，如果你有加一些自定義的 Header，例如說我們剛剛加的Client-ID，這個 Request 就絕對不是簡單請求。

（定義可參考：MDN: 簡單請求）

從上述分類可知，我們剛剛發起的 Request 因為有帶了 Custom header，所以不會是簡單請求，那為什麼會多一個 Request 呢？

這一個 Request 叫做 Preflight Request，中文翻作「預檢請求」，因為非簡單請求可能會帶有一些使用者資料，因此會先透過 Preflight Request 去確認後續的請求能否送出。

如果這個 Preflight Request 沒有過的話，真的 Request 也就不會發送了，這就是預檢請求的目的。

我舉一個例子，你就會知道為什麼需要這個 Preflight Request 了。

假設今天某個 Server 提供了一個 API 網址叫做：https://example.com/data/16，你只要對它發送 GET，就能夠拿到 id 是 16 的資料，只要對它發送 DELETE，就可以把這筆資料刪除。

如果今天沒有 Preflight Request 這個機制的話，我就可以在隨便一個 Domain 的網頁上面發送一個 DELETE 的 Request 給這個 API。剛剛我有強調說瀏覽器的 CORS 機制，還是會幫你發送 Request，但只是 Response 被瀏覽器擋住而已。

因此呢，儘管沒有 Response，但是 Server 端的確收到了這個 Request，因此就會把這筆資料給刪除。

如果有 Preflight Request 的話，在發送出去收到結果的時候，就會知道這個 API 並沒有提供 CORS，因此真的 DELETE 請求就不會送出，到這邊就結束了。

先用一個 OPTIONS 的請求去確認之後的 Request 能不能送出，這就是 Preflight Request 的目的。

JSONP

最後來講一下 JSONP，這是跨來源請求除了 CORS 以外的另外一種方法，全名叫做：JSON with Padding。

還記得一開始提到的同源政策吧？仔細思考一下會發現，其實有些東西是不受同源政策限制的，例如說<script>這個 Tag，我們不是常常引用 CDN 或是 Google Analytics 之類的第三方套件嗎？網址都是其他 Domain 的，但是卻能正常載入。

JSONP 就是利用<script>的這個特性來達成跨來源請求的。

今天先想像你有一段 HTML 長這樣：

<script>
  var response = {
    data: 'test'
  };
</script>
<script>
  console.log(response);
</script>

很好懂的一段程式碼，我就不多做解釋了。那如果今天把上面那一段換成一串網址呢？

<script src="https://another-origin.com/api/games"></script>
<script>
  console.log(response);
</script>

如果https://another-origin.com/api/games這個網址返回的內容就是剛剛的：

var response = {
  data: 'test'
};

那我不就一樣可以拿到資料了嗎？而且這些資料還是 Server 端控制的，所以 Server 可以給我任何資料。但是這樣用全域變數其實不太好，我們可以借用剛剛的 Callback Function 的概念，改成這樣：

<script>
  receiveData({
    data: 'test'
  });
</script>
<script>
  function receiveData (response) {
    console.log(response);
  }
</script>

所以 JSONP 是什麼？JSONP 其實就是透過上面這種形式，利用<script>裡面放資料，透過指定好的 function 把資料給帶回去。你只要把第一段的<script>那邊想成是 Server 的回傳值，你就可以理解了。

實務上在操作 JSONP 的時候，Server 通常會提供一個callback的參數讓 client 端帶過去。Twitch API 有提供 JSONP 的版本，我們可以直接來看範例：

URL: https://api.twitch.tv/kraken/games/top?client_id=xxx&callback=aaa&limit=1

aaa({"_total":1069,"_links":{"self":"https://api.twitch.tv/kraken/games/top?limit=1","next":"https://api.twitch.tv/kraken/games/top?limit=1\u0026offset=1"},"top":[{"game":{"name":"Dota 2","popularity":63361,"_id":29595,"giantbomb_id":32887,"box":{"large":"https://static-cdn.jtvnw.net/ttv-boxart/Dota%202-272x380.jpg","medium":"https://static-cdn.jtvnw.net/ttv-boxart/Dota%202-136x190.jpg","small":"https://static-cdn.jtvnw.net/ttv-boxart/Dota%202-52x72.jpg","template":"https://static-cdn.jtvnw.net/ttv-boxart/Dota%202-{width}x{height}.jpg"},"logo":{"large":"https://static-cdn.jtvnw.net/ttv-logoart/Dota%202-240x144.jpg","medium":"https://static-cdn.jtvnw.net/ttv-logoart/Dota%202-120x72.jpg","small":"https://static-cdn.jtvnw.net/ttv-logoart/Dota%202-60x36.jpg","template":"https://static-cdn.jtvnw.net/ttv-logoart/Dota%202-{width}x{height}.jpg"},"_links":{},"localized_name":"Dota 2","locale":"zh-tw"},"viewers":65243,"channels":373}]})

URL: https://api.twitch.tv/kraken/games/top?client_id=xxx&callback=receiveData&limit=1

receiveData({"_total":1067,"_links":{"self":"https://api.twitch.tv/kraken/games/top?limit=1","next":"https://api.twitch.tv/kraken/games/top?limit=1\u0026offset=1"},"top":[{"game":{"name":"Dota 2","popularity":63361,"_id":29595,"giantbomb_id":32887,"box":{"large":"https://static-cdn.jtvnw.net/ttv-boxart/Dota%202-272x380.jpg","medium":"https://static-cdn.jtvnw.net/ttv-boxart/Dota%202-136x190.jpg","small":"https://static-cdn.jtvnw.net/ttv-boxart/Dota%202-52x72.jpg","template":"https://static-cdn.jtvnw.net/ttv-boxart/Dota%202-{width}x{height}.jpg"},"logo":{"large":"https://static-cdn.jtvnw.net/ttv-logoart/Dota%202-240x144.jpg","medium":"https://static-cdn.jtvnw.net/ttv-logoart/Dota%202-120x72.jpg","small":"https://static-cdn.jtvnw.net/ttv-logoart/Dota%202-60x36.jpg","template":"https://static-cdn.jtvnw.net/ttv-logoart/Dota%202-{width}x{height}.jpg"},"_links":{},"localized_name":"Dota 2","locale":"zh-tw"},"viewers":65622,"channels":376}]})

有發現了嗎？它就是透過你帶過去的callback這個參數當作函式名稱，把 JavaScript 物件整個傳到 Function 裡面，你就可以在 Function 裡面拿到資料。

結合起來會變這樣：

<script src="https://api.twitch.tv/kraken/games/top?client_id=xxx&callback=receiveData&limit=1"></script>
<script>
  function receiveData (response) {
    console.log(response);
  }
</script>

利用 JSONP，也可以存取跨來源的資料。但 JSONP 的缺點就是你要帶的那些參數永遠都只能用附加在網址上的方式（GET）帶過去，沒辦法用 POST。

如果能用 CORS 的話，還是應該優先考慮 CORS。

總結

今天這篇文章的內容就是從抓資料這件事情開始，一步步告訴你應該去哪裡抓？應該怎麼抓？用 API 抓，那什麼是 API？怎麼在 JavaScript 裡面呼叫 Web API？怎麼樣存取跨來源的資料？

一般來說，跟前端抓資料有關的東西我基本上都提到了，不過有個遺珠之憾是沒有提到Fetch API，這是比較新的標準，也是拿來抓資料用的，MDN 上面的介紹是：

The Fetch API provides an interface for fetching resources (including across the network). It will seem familiar to anyone who has used XMLHttpRequest, but the new API provides a more powerful and flexible feature set.

有興趣的讀者們可以自己去看一下。

希望大家看完這篇之後，會更了解怎麼樣串接後端 API，以及串接的時候可能會碰到哪些困難。

#Front-end #Ajax #JavaScript
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