XML. extensible Markup Language

Transkript

1 XML extensible Markup Language

2 XML, die wichtigsten Punkte XML ist keine Programmiersprache, sondern ein Standard, um Informationen zu strukturieren, zu verschicken oder zu speichern. XML trennt Information von deren Darstellung -- im Gegensatz zu HTML XML vereinfacht den Daten Austausch zwischen inkompatiblen Systemen. XML vereinfacht den Austausch von Informationen über das Internet (B2B). XML Dokumente sind Unicode Text Files einfach lesbar und somit einfach benutzbar. Aus XML entstehen neue Sprachen: SVG, WAP (Wireless Application Protocol ), WML (Wireless Markup Language), CML (Chemical Markup Language ), MathML,... Immer mehr Applikationen haben XML Schnittstellen, (Datenbanken, MSExcel, MSWord, SAP...), was den einfachen Austausch von Informationen ermöglicht.

3 Was ist XML? XML wurde 1998 von einer Arbeitsgruppe des World Wide Web Consortium (W3C) definiert, um Informationen im World Wide Web bereitzustellen. extensible: Die Tagmenge ist erweiterbar (Metasprache) markup: Die Tags enthalten Metadaten

4 Ein HTML-Beispiel <html> <h1>people</h1> <table border="1"> <tr> <th>name</th> <th>profession</th> </tr> <tr> <td>alan Turing</td> <td>computer scientist</td> </tr> <tr> <td>richard M. Feynman</td> <td>physicist</td> </tr> </table> </html>

5 Ein XML-Beispiel <?xml version="1.0"?>  <people> <person> <name>alan Turing</name> <profession>computer scientist</profession> </person> <person> <name>richard M. Feynman</name> <profession>physicist</profession> </person> </people>

6 Der Unterschied von XML zu HTML HTML: endliche Menge von Formatierungselementen wie Überschriften, Absätze, Listen, Tabellen usw. Darstellung der Informationen XML: erweiterbare Menge struktureller und inhaltlicher Elemente Beschreibung/Struktur der Informationen SGML XML XHTML HTML

7 XML Sprachen Extensible HyperText Markup Language (XHTML) Scalable Vector Graphics (SVG) Mathematical Markup Language (MathML) XML Schema Definition (XSD) Wireless Markup Language (WML) Chemical Markup Language (CML) Financial Products Markup Language (FpML) User Interface Markup Language (UIML) Geography Markup Language (GML) Bean Markup Language (BML)...

8 Anwendungen Elektronischer Datenaustausch zwischen Firmen (B2B) Konfigurationsfiles von Software Erstellen und Verarbeiten von Textdokumenten (vgl. DocBook) Definition von Netzwerk- oder Internet Protokollen (SOAP, WSDL,...) Schnittstelle zu Datenbanken Deklarative Programmierung...

9 XML-Dokumente

10 Wohlgeformte XML-Dokumente Ein XML-Dokument heisst wohlgeformt, wenn es die syntaktischen Regeln der Spezifikation einhält XML-Dokument XML-Parser Applikation

11 Der Aufbau eines XML-Dokuments <?xml version="1.0"?>  <people> <person> <name>alan Turing</name> <profession> computer scientist </profession> </person> <person> <name>richard M. Feynman</name> <profession> physicist </profession> </person> </people> Prolog Dokument -element

12 Die Struktur eines Elements <person> <name>alan Turing</name> <profession> computer scientist </profession> </person> Start-Tag End-Tag Inhalt

13 Gültige Elementnamen Elementnamen können Buchstaben, Ziffern, Unterstriche (_), Bindestriche (-) und Punkte (.) enthalten Elementnamen müssen mit einem Buchstaben oder einem Unterstrich beginnen Doppelpunkte sind für Namespaces reserviert Gültige Namen: <Drivers_License_Number> <year-month-day> <first_name> Ungültige Namen: <Driver's_License_Number> <year/month/day> <first name>

14 Elementinhalt Der Inhalt eines Elementes kann aus Zeichendaten oder aus weiteren Elementen bestehen: <person> <name> <firstname>alan</firstname> <lastname>turing</lastname> </name> <profession>computer scientist</profession> <profession>mathematician</profession> <profession>cryptographer</profession> </person>

15 Der XML Baum person name profession profession first_name last_name computer scientist profession mathematician cryptographer Alan Turing

16 Gemischter Inhalt Textorientierte XML-Dokumente enthalten oft Elemente mit gemischtem Inhalt <biography> <name>alan Turing</name> was one of the first people to truly deserve the name <profession>computer scientist</profession> </biography>

17 XML Baum biography name Alan Turing was one of the... profession computer scientist

18 Leere Elemente Leere Elemente sind solche ohne Inhalt <image></image> Bei leeren Elementen darf der End-Tag fehlen <image/>

19 Attribute Das Start-Tag eines Elements kann Attribute enthalten <person born="1912/06/23" died="1954/06/07"> <name>alan Turing</name> <image src = "turing.jpg"/> </person>

20 Gültige Attributwerte Attributwerte müssen in Anführungszeichen (") oder in Apostrophe (') eingeschlossen werden Attributwerte dürfen das Zeichen, in das sie eingeschlossen sind, nicht enthalten Attributwerte dürfen das Zeichen < nicht enthalten Attributwerte dürfen das Zeichen & nur am Anfang einer Zeichen- oder Entity-Referenz enthalten

21 Attribute Elemente Ein Element darf nicht zwei Attribute mit gleichem Namen haben Attribute können nicht verschachtelt werden Die Reihenfolge der Attribute ist unwesentlich Attribute sind eher für Metadaten, Elemente für die eigentlichen Daten zu verwenden

23 Entity-Referenzen Für die Zeichen &, <, >, ', " gibt es spezielle Entity Referenzen <publisher> O'Reilly & Associates </publisher> Zeichen Entity-Referenz & & < < > > ' ' " "

24 CDATA-Abschnitte Alle Zeichen innerhalb eines CDATA-Abschnitts werden als rohe Daten behandelt <p> A table example follows: <![CDATA[ <table border="1.0"> <tr> <td>alan Turing</td> <td>computer scientist</td> </tr> </table> ]]> </p>

25 Kommentare Kommentare dienen der Dokumentation des Source Codes und können überall ausser innerhalb eines Tags stehen

26 Verarbeitungsanweisungen Verarbeitungsanweisungen (Processing Instructions) liefern Informationen für bestimmte Anwendungen und stehen normalerweise im Prolog des XML-Dokuments <?robots index="yes" follow="no"?>

27 Die XML-Deklaration Die XML-Deklaration ist optional, muss aber falls vorhanden - ganz am Anfang des XML-Dokuments stehen <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <?xml version="1.0" encoding="iso "?>

28 XML Knoten XML Knotentypen sind Elemente Attribute Textknoten Kommentarknoten Verarbeitungsanweisungen

29 Wohlgeformtheit XML-Dokumente müssen wohlgeformt sein. Das heisst, sie müssen nach folgenden Regeln aufgebaut sein: Es gibt im XML-Dokument genau ein äusserstes Element (Root-Element) Jedes Element hat ein Start- und ein passendes End- Tag (case-sensitive!) Die Elemente sind korrekt geschachtelt Alle Attributwerte stehen in Anführungszeichen Ein Element hat nicht mehrere Attribute mit demselben Namen Kommentare und Verarbeitungsanweisungen stehen nicht innerhalb von Tags

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31 DTD Dokumenttyp-Definitionen

32 Wozu eine DTD? Eine DTD definiert eine Klasse von XML-Dokumenten, indem sie die Struktur der Dokumente (erlaubte Elemente und Attribute) festlegt. DTDs sind die Grundlage für den Austausch von XML-Dokumenten. die Verarbeitung von XML-Dokumenten.

33 Beispiel einer DTD  <!ELEMENT person (name,profession*)> <!ATTLIST person born CDATA #IMPLIED died CDATA #IMPLIED> <!ELEMENT name (first_name,last_name)> <!ELEMENT first_name (#PCDATA)> <!ELEMENT last_name (#PCDATA)> <!ELEMENT profession (#PCDATA)>

34 Gültige XML-Dokumente Ein gültiges XML-Dokument ist ein wohlgeformtes XML-Dokument, dessen Struktur einer bestimmten DTD entspricht XML-Dokument validierender XML Parser Applikation DTD

35 Verknüpfen des Dokumentes mit der DTD <?xml version="1.0" standalone="no"?> <!DOCTYPE person SYSTEM "person.dtd"> <person> <name> <first_name>alan</first_name> <last_name>turing</last_name> </name> <profession>computer scientist</profession> <profession>mathematician</profession> <profession>cryptographer</profession> </person>

36 Inhalt einer DTD Eine DTD besteht aus: Kommentaren Element-Deklarationen (ELEMENT) Attribut-Deklarationen (ATTLIST) Entity-Deklarationen (ENTITY) Notations-Deklarationen (NOTATION)

37 Element-Deklarationen Für jedes Element muss in der DTD dessen Inhalt definiert werden <!ELEMENT Elementname (Inhaltsmodell)> Die verschiedenen Inhaltsmodelle: 1. Zeichendaten 2. Kindelemente (Sequenz, Wiederholung, Auswahl) 3. Gemischter Inhalt 4. Leerer Inhalt 5. Beliebiger Inhalt

38 Zeichendaten Ein Element kann aus Zeichendaten bestehen: <!ELEMENT profession (#PCDATA)> Gültige Elemente: <profession>computer scientist</profession> <profession>irgendein Text</profession>

39 Sequenz Eine Sequenz legt die erlaubten Kindelemente eines Elements und deren Reihenfolge fest <!ELEMENT name (first_name, last_name)> Ein gültiges Element: <name> <first_name>alan</first_name> <last_name>turing</last_name> </name>

40 Wiederholung Wiederholungen von Kindelementen werden mit einem Suffix gekennzeichnet:? null- oder einmaliges Auftreten * null- oder mehrmaliges Auftreten + ein- oder mehrmaliges Auftreten <!ELEMENT name (first_name?,last_name)> Ein gültiges Element: <name> <last_name>turing</last_name> </name>

41 Auswahl Bei einer Auswahl kann das Kindelement aus einer Liste ausgewählt werden <!ELEMENT activity (profession hobby)> Ein gültiges Element: <activity> <hobby>chess</hobby> </activity >

42 Kombinationen Sequenz, Wiederholung und Auswahl können beliebig kombiniert werden <!ELEMENT person (name,profession*)> Gültiges Element: <person> <name>alan Turing</name> <profession>computer scientist</profession> <profession>mathematician</profession> <profession>cryptographer</profession> </person>

43 Gemischter Inhalt Ein gemischter Inhalt eines Elements wird als Wiederholung einer Auswahl von Zeichendaten und Kindelementen definiert <!ELEMENT biography (#PCDATA name profession)*> Ein gültiges Element: <biography> <name>alan Turing</name> was one of the first people to truly deserve the name <profession>computer scientist</profession> </biography>

44 Leerer Inhalt Ein leerer Inhalt eines Elements wird mit dem Schlüsselwort EMPTY definiert <!ELEMENT image EMPTY> Gültiges Element: <image source="turing.gif"/>

45 Beliebiger Inhalt Ein beliebiger Inhalt eines Elements wird mit dem Schlüsselwort ANY definiert <!ELEMENT page ANY> <!ELEMENT section (paragraph)*> <!ELEMENT paragraph (#PCDATA)> Ein gültiges Element: <page> <paragraph>introduction... </paragraph> <section> <paragraph>first section...</paragraph> </section> </page>

46 Attribut-Deklarationen Für jedes Element müssen in der DTD dessen Attribute deklariert werden <!ATTLIST Elementname Attributname Attributtyp Vorgabe> Mögliche Attributtypen: 1. Zeichenkette (CDATA) 2. Namenstoken (NMTOKEN, NMTOKENS) 3. Aufzählung (n1 n2...) 4. Eindeutiger Wert (ID) 5. Referenz auf ID-Attribut (IDREF, IDREFS) 6. Name einer Entity (ENTITY, ENTITIES) 7. Name einer Notation (NOTATION)

47 Zeichenkette (CDATA) Ein Attribut kann eine beliebige Zeichenkette enthalten <!ATTLIST image alt CDATA #REQUIRED> Gültiges Element: <image alt="alan Turing"/>

48 Namenstoken Ein Namenstoken besteht aus Buchstaben, Ziffern und den Zeichen _, -,., : <!ATTLIST journal year NMTOKEN #REQUIRED> <!ATTLIST performances dates NMTOKENS #REQUIRED> Gültige Elemente: <journal year="1990">... </journal> <performances dates=" ">... </performances>

49 Aufzählung Eine Aufzählung legt alle erlaubten Attributwerte in einer Liste fest <!ATTLIST date weekday (Monday Tuesday Wednesday Thursday Friday Saturday Sunday) #REQUIRED> Gültiges Element: <date weekday="saturday"/>

50 Eindeutiger Wert Ein ID-Attribut enthält einen Namen, der innerhalb des XML-Dokuments eindeutig sein muss <!ATTLIST department id ID #REQUIRED> <!ATTLIST project id ID #REQUIRED> Gültige Elemente: <department id="d5">... </department> <project id="p101">... </project> <project id="p102">... </project>

51 Referenz auf ID-Attribut Ein Referenz-Attribut enthält den Namen eines ID- Attributs im gleichen XML-Dokument <!ATTLIST employee department IDREF #REQUIRED projects IDREFS #REQUIRED> Ein gültiges Element: <employee department="d5" projects="p101 P102">... </employee>

52 DTD <!ELEMENT people (person, address)> <!ELEMENT person (name)> <!ATTLIST person address IDREF #REQUIRED> <!ELEMENT name (first_name, last_name)> <!ELEMENT first_name (#PCDATA)> <!ELEMENT last_name (#PCDATA)> <!ELEMENT address (country, city)> <!ATTLIST address id ID #REQUIRED> <!ELEMENT city (#PCDATA)> <!ELEMENT country (#PCDATA)> XML <people> <person address="gbl"> <name> <first_name>alan</first_name> <last_name>turing</last_name> </name> </person> <address id="gbl"> <country>great Britain</country> <city>london</city> </address> </people> IDREF ID

53 Vorgabedeklaration Es gibt vier Vorgabedeklarationen für Attribute: #REQUIRED obligatorisch #IMPLIED optional #FIXED hat einen festen Wert Literal hat einen Defaultwert <!ATTLIST image alt CDATA #REQUIRED> <!ATTLIST table border NMTOKEN #FIXED "1"> <!ATTLIST url protocol NMTOKEN "http">

54 Allgemeine Entity-Deklarationen Eine allgemeine Entity ordnet einem Namen (zum Beispiel footer) einen Text zu, mit welchem eine entsprechende Entity-Referenz (&footer;) im XML- Dokument ersetzt wird <!ENTITY Entity-Name Ersetzungstext> Beispiel: <!ENTITY footer '<hr/><a href=" O'Reilly Home</a>'>

55 Externe geparste allgemeine Entities Ist der Text einer allgemeinen Entity zu lang, so kann er in einem externen Dokument gespeichert werden <!ENTITY Entity-Name SYSTEM URI> Beispiel: <!ENTITY footer SYSTEM "

56 Parameter-Entities Eine Parameter-Entity kann nur in der DTD selbst verwendet werden <!ENTITY % Entity-Name Ersetzungstext> Beispiel: <!ENTITY % residential "address,footage,rooms,bathroom"> <!ELEMENT appartment (%residential;,rent)> <!ELEMENT house (%residential;,price)>

57 Externe Parameter-Entities Mit einer externen Parameter-Entity können Definitionen aus einer anderen DTD eingelesen werden <!ENTITY % Entity-Name SYSTEM URI> Beispiel: <!ENTITY % names SYSTEM "names.dtd"> %names; Danach sind alle Definitionen von names.dtd bekannt.

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59 Namespaces

60 Warum Namespaces? Namespaces werden benötigt um: Namenskonflikte bei Elementen und Attributen zu vermeiden Die gewohnten Namen (title, name, type,...) können für verschiedene Anwendungen benutzt werden. Elemente und Attribute einer bestimmten XML- Anwendung zuzuordnen (XSL, SVG, MathML, FO,...) Browser können diese automatisch erkennen und umsetzen.

61 SVG <svg:svg xmlns:svg=" > <svg:g font-family="helvetica" font-size="6"> <svg:rect x="10" y="33" width="10" height="10" fill="#ffcccc"/> <svg:text x="7" y="50">0 sec.</svg:text> <svg:rect x="60" y="20" width="10" height="10" fill="#ffcccc"/> <svg:text x="52" y="40">3 sec.</svg:text> <svg:path d="m-5,0 L0,-10 L5,0 z" fill="blue" stroke="red"> <svg:animatemotion from="15,43" to="65,30" begin="0s" dur="3s" fill="freeze"/> </svg:path> </svg:g> </svg:svg>

62 MathML <html xmlns=" <body> <h4>can your browser display Presentation MathML?</h4> <p> <m:math xmlns:m=" <m:mrow> <m:msup> <m:mfenced open="[" close="]"> <m:mrow> <m:mi>a</m:mi> <m:mo>+</m:mo> <m:mi>b</m:mi> </m:mrow> </m:mfenced> <m:mn>260</m:mn>... </p>...

63 Beispiel eines Namenskonflikts <?xml version="1.0"?> <catalog> <description> <title>impressionist Paintings</title> <creator>elliotte Rusty Harold</creator> <date> </date> </description> <painting> <title>memory of the Garden at Etten</title> <artist>vincent van Gogh</artist> <date> <month>november</month> <year>1888</year> </date> </painting> </catalog>

64 Auflösen von Namenskonflikten description painting creator title date artist day month year description painting dc:creator dc:date dc:title pt:artist pt:title pt:day pt:date pt:month pt:year

65 Definition eines Namespace Ein Namespace wird durch einen URI definiert: Der URI zeigt nicht unbedingt auf eine existierende HTML-Seite. Wichtig ist dessen Eindeutigkeit Parser vergleichen Namespace-URIs zeichenweise

66 Qualifizierte Elementnamen Um Elemente in einen Namespace einzufügen, werden sie mit dem entsprechenden Präfix qualifiziert: <dc:title>impressionist Paintings</dc:title> Mit einem xmlns-attribut kann einem Namespace-URI ein Präfix zugeordnet werden: <description xmlns:dc=" > Der Präfix ist nur innerhalb des Elements gültig, in dem er definiert wird.

67 Verwenden des Namespace <?xml version="1.0"?> <catalog xmlns:dc=" xmlns:pt=" > <dc:description > <dc:title>impressionist Paintings</dc:title> <dc:creator>elliotte Rusty Harold</dc:creator> <dc:date> </dc:date> </dc:description> <pt:painting> <pt:title>memory of the Garden at Etten</pt:title> <pt:artist>vincent van Gogh</pt:artist> <pt:date> <pt:month>november</pt:month> <pt:year>1888</pt:year> </pt:date> </pt:painting> </catalog>

68 Die Zugehörige DTD <!ELEMENT catalog (dc:description,pt:painting)*> <!ATTLIST catalog xmlns:dc CDATA #FIXED " xmlns:pt CDATA #FIXED " <!ELEMENT dc:description (dc:title,dc:creator,dc:date)> <!ELEMENT dc:title (#PCDATA)> <!ELEMENT dc:creator (#PCDATA)> <!ELEMENT dc:date (#PCDATA)> <!ELEMENT pt:painting (pt:title, pt:artist, pt:date)> <!ELEMENT pt:title (#PCDATA)> <!ELEMENT pt:artist (#PCDATA)> <!ELEMENT pt:date (pt:day?, pt:month?, pt:year)> <!ELEMENT pt:day (#PCDATA)> <!ELEMENT pt:month (#PCDATA)> <!ELEMENT pt:year (#PCDATA)>

69 Setzen eines Default-Namespace Wird ein Namespace ohne Präfix (Default-Namespace) definiert, so gehören alle Elemente ohne qualifizierten Namen zu diesem Namespace: <html xmlns=" <head><title>presentation Examples</title></head> <body> <h4>this is a Presentation of MathML</h4> <math xmlns=" <mrow> <msubsup> <mi>x</mi> <mn>1</mn> <mi>a</mi> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>x</mi> <mn>2</mn> <mi>b</mi> </msubsup> </mrow> </math> </body> </html>

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71 Übungen

72 Übungs-Umgebung: oxygen Als Umgebung zum Editieren der XML Dokumente können Sie oxygen benutzen.

73 Erstellen eines XML-Dokuments Erstellen Sie ein XML-Dokument, welches die Literaturliste zu diesem Kurs beschreibt. Überlegen Sie sich zuerst anhand einer Baumstruktur eine Grobstruktur für Ihr XML-Dokument. Prüfen Sie zuletzt die Wohlgeformtheit Ihres Dokuments. Unter finden Sie eine Lösung.

74 Dokumenttyp-Definitionen Erstellen Sie eine DTD, welche die Struktur Ihres XML- Dokuments aus der vorherigen Übung beschreibt. Definieren Sie für die Bindungsarten "Paperback" und "Hardcover" allgemeine Entities. Verknüpfen Sie das XML-Dokument mit der DTD und prüfen Sie seine Gültigkeit. Eine Lösung finden Sie unter

75 Referenzen und ID's Lagern Sie die Verlags- und Autoren-Elemente aus den Buch-Elementen aus und versehen Sie sie mit einem ID-Attribut. Verwenden Sie in den Buch-Elementen ein IDREF- und ein IDREFS-Attribut, um auf den Verlag bzw. die Autoren des entsprechenden Buches zu verweisen. Passen Sie die DTD an das neue XML-Dokument an und überprüfen Sie wiederum die Gültigkeit Ihres Dokumentes. Eine Lösung finden Sie unter

76 Namespaces Definieren Sie im XML-Dokument aus der letzten Übung je einen Namespace für die Verlags-, Autoren- und Buch-Elemente. Verwenden Sie in den Buch-Elementen leere Kindelemente mit einem IDREF-Attribut, um auf den Verlag bzw. die Autoren des entsprechenden Buches zu verweisen. Passen Sie die DTD an das neue XML-Dokument an und überprüfen Sie wiederum die Gültigkeit Ihres Dokumentes. Eine Lösung finden Sie unter

77 Namespaces Definieren Sie im XML-Dokument aus der letzten Übung je einen Namespace für die Verlags-, Autoren- und Buch-Elemente. Eine Lösung finden Sie unter

78 Namespaces Definieren Sie im XML-Dokument aus der letzten Übung je einen Namespace für die Verlags-, Autoren- und Buch-Elemente. Verwenden Sie in den Buch-Elementen leere Kindelemente mit einem Referenz-Attribut, um auf den Verlag bzw. die Autoren des entsprechenden Buches zu verweisen. Eine Lösung finden Sie unter