简介： Web2.0 技术鼓励个人的参与，每个人都是 Web 内容的撰写者。如果 Web 应用能够提供离线的功能，让用户在没有网络的地方（例如飞机上）和时候（网络坏了），也能进行内容撰写，等到有网络的时候，再同步到 Web 上，就大大方便了用户的使用。HTML5 作为新一代的 HTML 标准，包含了对离线功能的支持。本文介绍了 HTML5 离线功能中的离线资源缓存、在线状态检测、本地数据存储等内容，并举例说明了如何使用 HTML5 的新特性开发离线应用。
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HTML5 离线功能介绍
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HTML5 是目前正在讨论的新一代 HTML 标准，它代表了现在 Web 领域的最新发展方向。在 HTML5 标准中，加入了新的多样的内容描述标签，直接支持表单验证、视频音频标签、网页元素的拖拽、离线存储和工作线程等功能。其中一个新特性就是对离线应用开发的支持。
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在开发支持离线的 Web 应用程序时，开发者通常需要使用以下三个方面的功能：
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离线资源缓存：需要一种方式来指明应用程序离线工作时所需的资源文件。这样，浏览器才能在在线状态时，把这些文件缓存到本地。此后，当用户离线访问应用程 序时，这些资源文件会自动加载，从而让用户正常使用。HTML5 中，通过 cache manifest 文件指明需要缓存的资源，并支持自动和手动两种缓存更新方式。
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在线状态检测：开发者需要知道浏览器是否在线，这样才能够针对在线或离线的状态，做出对应的处理。在 HTML5 中，提供了两种检测当前网络是否在线的方式。
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本地数据存储：离线时，需要能够把数据存储到本地，以便在线时同步到服务器上。为了满足不同的存储需求，HTML5 提供了 DOM Storage 和 Web SQL Database 两种存储机制。前者提供了易用的 key/value 对存储方式，而后者提供了基本的关系数据库存储功能。
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尽管 HTML5 还处于草稿状态，但是各大主流浏览器都已经实现了其中的很多功能。Chrome、Firefox、Safari 和 Opera 的最新版本都对 HTML5 离线功能提供了完整的支持。IE8 也支持了其中的在线状态检测和 DOM Storage 功能。下面将具体介绍 HTML5 离线功能中的离线资源缓存、在线状态检测、DOM Storage 和 Web SQL Database，最后通过一个简单的 Web 程序说明使用 HTML5 开发离线应用的方法。
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离线资源缓存
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为了能够让用户在离线状态下继续访问 Web 应用，开发者需要提供一个 cache manifest 文件。这个文件中列出了所有需要在离线状态下使用的资源，浏览器会把这些资源缓存到本地。本节先通过一个例子展示 cache manifest 文件的用途，然后详细描述其书写方法，最后说明缓存的更新方式。
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cache manifest 示例
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我们通过 W3C 提供的示例来说明。Clock Web 应用由三个文件“clock.html”、“clock.css”和“clock.js”组成。
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清单 1. Clock 应用代码
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XML/HTML Code复制内容到剪贴板
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<!-- clock.html -->
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<!DOCTYPE HTML>
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<html>
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<head>
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<title>Clock</title>
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<script src="clock.js"></script>
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<link rel="stylesheet" href="clock.css">
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</head>
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<body>
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<p>The time is: <output id="clock"></output></p>
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</body>
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</html>
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/* clock.css */
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output { font: 2em sans-serif; }
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/* clock.js */
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setTimeout（function （） {
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document.getElementById（'clock'）。value = new Date（）；
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}, 1000）；
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当用户在离线状态下访问“clock.html”时，页面将无法展现。为了支持离线访问，开发者必须添加 cache manifest 文件，指明需要缓存的资源。这个例子中的 cache manifest 文件为“clock.manifest”，它声明了 3 个需要缓存的资源文件“clock.html”、“clock.css”和“clock.js”。
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清单 2. clock.manifest 代码
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CACHE MANIFEST
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clock.html
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clock.css
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clock.js
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添加了 cache manifest 文件后，还需要修改“clock.html”，把 <html> 标签的 manifest 属性设置为“clock.manifest”。修改后的“clock.html”代码如下。
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清单 3. 设置 manifest 后的 clock.html 代码
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XML/HTML Code复制内容到剪贴板
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<!-- clock.html -->
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<!DOCTYPE HTML>
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<html manifest="clock.manifest">
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<head>
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<title>Clock</title>
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<script src="clock.js"></script>
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<link rel="stylesheet" href="clock.css">
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</head>
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<body>
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<p>The time is: <output id="clock"></output></p>
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</body>
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</html>
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修改后，当用户在线访问“clock.html”时，浏览器会缓存“clock.html”、“clock.css”和“clock.js”文件；而当用户离线访问时，这个 Web 应用也可以正常使用了。
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cache manifest 格式
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下面说明书写 cache manifest 文件需要遵循的格式。
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首行必须是 CACHE MANIFEST。
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其后，每一行列出一个需要缓存的资源文件名。
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可根据需要列出在线访问的白名单。白名单中的所有资源不会被缓存，在使用时将直接在线访问。声明白名单使用 NETWORK：标识符。
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如果在白名单后还要补充需要缓存的资源，可以使用 CACHE：标识符。
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如果要声明某 URI 不能访问时的替补 URI，可以使用 FALLBACK：标识符。其后的每一行包含两个 URI，当第一个 URI 不可访问时，浏览器将尝试使用第二个 URI。
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注释要另起一行，以 # 号开头。
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清单 4 的代码中给出了 cache manifest 中各类标识符的使用示例。
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清单 4. cache manifest 示例代码
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CACHE MANIFEST
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# 上一行是必须书写的。
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images/sound-icon.png
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images/background.png
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NETWORK:
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comm.cgi
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# 下面是另一些需要缓存的资源，在这个示例中只有一个 css 文件。
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XML/HTML Code复制内容到剪贴板
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CACHE:
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style/default.css
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FALLBACK:
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/files/projects /projects
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更新缓存
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应用程序可以等待浏览器自动更新缓存，也可以使用 Javascript 接口手动触发更新。
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自动更新
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浏览器除了在第一次访问 Web 应用时缓存资源外，只会在 cache manifest 文件本身发生变化时更新缓存。而 cache manifest 中的资源文件发生变化并不会触发更新。
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手动更新
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开发者也可以使用 window.applicationCache 的接口更新缓存。方法是检测 window.applicationCache.status 的值，如果是 UPDATEREADY，那么可以调用 window.applicationCache.update（） 更新缓存。示范代码如下。
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清单 5 手动更新缓存
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JavaScript Code复制内容到剪贴板
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if （window.applicationCache.status == window.applicationCache.UPDATEREADY）
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｛
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window.applicationCache.update（）；
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｝
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在线状态检测
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如果 Web 应用程序仅仅是一些静态页面的组合，那么通过 cache manifest 缓存资源文件以后，就可以支持离线访问了。但是随着互联网的发展，特别是 Web2.0 概念流行以来，用户的提交的数据渐渐成为互联网的主流。那么在开发支持离线的 Web 应用时，就不能仅仅满足于静态页面的展现，还必需考虑如何让用户在离线状态下也可以操作数据。离线状态时，把数据存储在本地；在线以后，再把数据同步到服务器上。为了做到这一点，开发者首先必须知道浏览器是否在线。HTML5 提供了两种检测是否在线的方式：navigator.online 和 online/offline 事件。
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navigator.onLine
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navigator.onLine 属性表示当前是否在线。如果为 true, 表示在线；如果为 false, 表示离线。当网络状态发生变化时，navigator.onLine 的值也随之变化。开发者可以通过读取它的值获取网络状态。
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online/offline 事件
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当开发离线应用时，通过 navigator.onLine 获取网络状态通常是不够的。开发者还需要在网络状态发生变化时立刻得到通知，因此 HTML5 还提供了 online/offline 事件。当在线 / 离线状态切换时，online/offline 事件将触发在 body 元素上，并且沿着 document.body、document 和 window 的顺序冒泡。因此，开发者可以通过监听它们的 online/offline 事件来获悉网络状态。
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DOM Storage
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在开发支持离线功能的 Web 应用时，开发者需要在本地存储数据。当前浏览器支持的 cookie 虽然也可以用来存储数据，但是 cookie 长度非常小（通常几 k），而且功能有限。因此，HTML5 中新引入了 DOM Storage 机制，用于存储 key/value 对，它的设计目标是提供大规模、安全且易用的存储功能。
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DOM Storage 分类
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DOM Storage 分为两类：sessionStorage 和 localStorage。除了以下区别外，这两类存储对象的功能是完全一致的。
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sessionStorage 用于存储与当前浏览器窗口关联的数据。窗口关闭后，sessionStorage 中存储的数据将无法使用。
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localStorage 用于长期存储数据。窗口关闭后，localStorage 中的数据仍然可以被访问。所有浏览器窗口可以共享 localStorage 的数据。
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DOM Storage 接口
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每一个 Storage 对象都可以存储一系列 key/value 对，Storage 接口定义为：
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JavaScript Code复制内容到剪贴板
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interface Storage {
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readonly attribute unsigned long length;
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getter DOMString key（in unsigned long index）；
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getter any getItem（in DOMString key）；
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setter creator void setItem（in DOMString key, in any data）；
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deleter void removeItem（in DOMString key）；
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void clear（）；
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};
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其中最常用的接口是 getItem 和 setItem。getItem 用于获取指定 key 的 value，而 setItem 用于设置指定 key 的 value。
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DOM Storage 示例
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这里给出一个使用了 sessionStorage 的例子，localStorage 的用法与它相同。首先使用 SetItem 添加了一个名为“userName”的项，它的值是“developerworks”。然后，调用 getItem 得到“userName”的值，并且弹出提示框显示它。最后，调用 removeItem 删除“userName”。
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清单 6 DOM Storage 示例代码
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XML/HTML Code复制内容到剪贴板
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<!DOCTYPE HTML>
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<html>
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<body>
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<script>
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// 在 sessionStorage 中定义'userName'变量
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sessionStorage.setItem（'userName', 'developerworks'）；
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// 访问'userName'变量
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alert（"Your user is: " + sessionStorage.getItem（'userName'））；
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// 最后删除'userName'
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sessionStorage.removeItem（'userName'）；
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</script>
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</body>
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</html>
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Web SQL Database
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除了 DOM Storage 以外，HTML5 中还有另外一种数据存储方式 Web SQL Database。它提供了基本的关系数据库功能，支持页面上的复杂的、交互式的数据存储。它既可以用来存储用户产生的数据，也可以作为从服务器获取数据 的本地高速缓存。例如可以把电子邮件、日程等数据存储到数据库中。Web SQL Database 支持数据库事务的概念，从而保证了即使多个浏览器窗口操作同一数据，也不会产生冲突。
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Web SQL Database 基本用法
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创建和打开数据库
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使用数据库的第一步是创建并打开数据库，API 是 openDatabase。当数据库已经存在时，openDatabase 仅仅打开数据库；如果这个数据库不存在，那么就创建一个空数据库并且打开它。openDatabase 的定义是：
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JavaScript Code复制内容到剪贴板
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Database openDatabase（in DOMString name, in DOMString version,
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in DOMString displayName, in unsigned long estimatedSize,
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in optional DatabaseCallback creationCallback）；
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name：数据库名。
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version：数据库版本。
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displayName：显示名称。
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estimatedSize：数据库预估长度（以字节为单位）。
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creationCallback：回调函数。
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执行事务处理
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在打开数据库以后，就可以使用事务 API transaction。每一个事务作为操作数据库的原子操作，不会被打断，从而避免了数据冲突。transaction 的定义是：
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JavaScript Code复制内容到剪贴板
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void transaction（in SQLTransactionCallback callback,
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in optional SQLTransactionErrorCallback errorCallback,
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in optional SQLVoidCallback successCallback）；
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callback：事务回调函数，其中可以执行 SQL 语句。
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errorCallback：出错回调函数。
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successCallback：执行成功回调函数。
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执行 SQL 语句
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在事务的回调函数 callback 中，可以执行 SQL 语句，API 是 executeSQL。executeSQL 的定义是：
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JavaScript Code复制内容到剪贴板
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void executeSql（in DOMString sqlStatement,
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in optional ObjectArray arguments, in optional SQLStatementCallback callback,
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in optional SQLStatementErrorCallback errorCallback）；
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sqlStatement：SQL 语句。
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arguments：SQL 语句需要的参数。
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callback：回调函数。
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errorCallback：出错回调函数。
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Web SQL Database 示例
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下面通过一个例子说明 Web SQL Database 的基本用法。它首先调用 openDatabase 创建了名为“fooDB”的数据库。然后使用 transaction 执行两条 SQL 语句。第一条 SQL 语句创建了名为“foo”的表，第二条 SQL 语句向表中插入一条记录。
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清单 7 Web SQL Database 示例代码
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JavaScript Code复制内容到剪贴板
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var db = openDatabase（'fooDB', '1.0', 'fooDB', 2 * 1024）；
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db.transaction（function （tx） {
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tx.executeSql（'CREATE TABLE IF NOT EXISTS foo （id unique, text）'）；
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tx.executeSql（'INSERT INTO foo （id, text） VALUES （1, "foobar"）'）；
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}）；
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