Programmierung mit XML

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1 Programmierung mit XML XML als Austausch- und Speicherformat. Anwendungsbeispiele: Ein XML-Parser für Formen Darstellung betrieblicher Organisationsstrukturen Befragen der Strukturen Transformation der Strukturen Java-basierte Programmiermodelle SAX-basierte Parser mit Ereignisverarbeitung DOM-basierte Prozessoren mit XML-Bäumen Programmiermodelle ausserhalb der OOP XPath: Achsen-basierte Anfragen XSLT: Funktionale, Template-basierte Transformationen 1053

2 XML-Programmierung ist mit eckigen Klammern beschäftigt. Programmierung mit XML OOPM, Ralf Lämmel

3 Motivierende Szenarien für die Programmierung mit XML 1055

4 Ein XML-Parser für Formen Parser Objekte für Formen Illustration eines XML-Parsers; siehe Repository: oo.shapes.awtish 1056

5 Befragen und Transformieren betrieblicher Organisationsstrukturen Wir wollen z.b. alle Gehälter aufsummieren oder halbieren. <company> <department> <name>development</name> <manager> <name>merlin</name> <salary>9999</salary> </manager> <subdepartment> <label>iphone 6</label> <manager> <name>douglas</name> <salary>4200</salary> </manager> <employee> <name>peter</name> <salary>4241</salary> </employee> </subdepartment>

6 XML -- Grundlagen Wir können nebenbei den XML-Ansatz zur Modellierung ein wenig mit OOP und OOM sowie textbasierten Softwaresprachen vergleichen. 1058

7 Brauchen wir XML, wenn wir Objekte haben? Ein paar Thesen: Anwendungen basieren auf verschiedenen Sprachen und Plattformen. Anwendungen müssen Daten über Dateien oder anders austauschen. Objekte sollen oft auch in offener Weise serialisiert werden. XML eignet sich gut zur direkten Bearbeitung durch Menschen. Schlussfolgerungen: Wir müssen Daten sprach- und platfformunabhängig modellieren können. Wir brauchen ein verständliches Format für Speicherung und Austausch. Wir brauchen so etwas wie XML. XML = extensible Markup Language 1059

8 Beispiel eines XML-Dokumentes Quelle: XML: A Primer, by Simon St. Laurent XML-Deklaration <?xml version="1.0"?> <weatherreport> <date>7/14/97</date> <city>north Place</city>, <state>nx</state> <country>usa</country> High Temp: <high scale="f">103</high> Low Temp: <low scale="f">70</low> Morning: <morning>partly cloudy, Hazy</morning> Afternoon: <afternoon>sunny & hot</afternoon> Evening: <evening>clear and Cooler</evening> </weatherreport> Wurzelelement Start-Tag Ende-Tag Attribut Text Entität 1060

9 Eine Fangfrage Attribute versus Elemente: Wann verwendet man die Einen, wann die Anderen? Was sind hier die best practices? 1061

10 Beispiele XML-basierter Sprachen aus Anwendungsbereichen FpML Financial products Markup Language HL7 Standard im Gesundheitswesen MathML Mathematical Markup Language XHTML HTML definiert in XML und Tausende andere Sprachen 1062

11 XML-Technologien und Standards XML-Standards 1.0 und 1.1. XML namespaces -- ein Standard zur Namensqualifizierung in XML-Dokumenten. DTD (Document Type Definition; Teil des XML-Standard) und XML Schema und Relax NG (als separate Standards) sind Schemasprachen, welche zur Definition spezifischer XML-Sprachen verwendet werden. CSS (Cascading Style Sheets) unterstützt die Web-Programmierung mit XML/HTML. XPath, XSLT und XQuery sind Anfrage- und Transformationssprachen für XML. DOM (Document Object Model) ist eine sprachunabhängige API zur XML- Programmierung. Es gibt auch eine Java-basierte Implementation. SAX (Simple API for XML, und JAXP (Java API for XML Processing) sind weitere Javabasierte APIs zur XML-Programmierung.... XML is good for job security. :-) 1063

12 Baumform von XML <?xml version="1.0"?> <!DOCTYPE menu SYSTEM "menu.dtd"> <menu> <meal name="breakfast"> <food>scrambled Eggs</food> <food>hash Browns</food> <drink>orange Juice</drink> </meal> <meal name="snack"> <food>chips</food> </meal> </menu> name "breakfast" meal food "Scrambled Eggs" menu food "Hash Browns" meal drink "Orange Juice" Genaugenommen gibt es auch Möglichkeiten, Knoten mit Identitäten zu versehen und diese anderswo zu referenzieren. Der Basisansatz benutzt aber keine Identitäten. 1064

13 Wohlgeformheit von XML Ein Dokument hat genau ein Wurzelelement. Es gibt eine Ende-Tag </foo> für jeden Start-Tag <foo>. Leere Element können abgekürzt werden: <foo/>. Elemente müssen ordentlich verschachtelt werden. Attributewerte müssen in... eingeschlossen werden. Können wir uns eine entsprechende Syntaxdefinition für XML vorstellen? 1065

14 Weitere Bestandteile von XML Kommentare: z.b.: <!-- This is a comment. --> Kommentare können überall auftreten. Sie sollten nicht als XML-Daten angesehen werden. Sie müssen aber oft in Programmrepräsentationen bewahrt werden. Processing instructions :... z.b.: <?xml-stylesheet type="text/css" href="mysheet.css"?> Diese Deklarationen instruieren Verarbeitungsprozessoren. Sie können überall auftreten, aber werden oft zuerst erwähnt. 1066

15 Namensräume ( namespaces ) Der XML-Ansatz zur Namensqualifikation. Analog zu der Paket-basierten Qualifizierung in Java. Namensräume sind Strings -- typischerweise URLs. Zwei Formen von Namensräumen: Verwendung einer default namespace declaration : <name xmlns= > Alle inneren Elemente erben den Namensraum. Lokale Qualifikation ( Überschreibung ) ist möglich. Verwendung einer namespace prefix declaration : <np:name xmlns:np= > 1067

16 Optionen zum Programmieren mit XML innerhalb von OOP Wir wollen verstehen, wie der XML-Bereich der Programmierung mit dem objektorientierten Paradigma verschmilzt. 1068

17 Optionen zur XML-Programmierung innerhalb von OOP XML-Unterstützung in Programmiersprachen VB 9.0,... APIs für push-basierte Parser Java s SAX,... APIs für pull-basierte Parser.NET s XmlReader, Java s StAX,... APIs für Baum-basierte XML-Verarbeitung im Speicher. W3C DOM, Java s JDOM,.NET s LinqToXml

18 XML-Unterstützung in VB9 Unterstützung für XML-Literale Ein Loch für einen Ausdruck Ein Eingabedokument xmldoc mit Kontakten wird in ein Ausgabedokumenten mit - Adressen umgewandelt. 1070

19 XML-Programmierung mit SAX (SAX=Simple API for XML) SAX ist ein Rahmenwerk (eine Bibliothek) zur XML-Verarbeitung. Die damit erstellten Prozessoren heissen Parser. SAX analysiert die Eingabe auf der Basis von Ereignissen. Typische Ereignisse: Open Element Close Element Face Text Ein SAX-Programm (Parser) definiert Ereignisbehandler. 1071

20 Das SAX-Rahmenwerk Quelle: Armstrong: Working with XML 1072

21 Ein XML-Parser für Formen Parser Objekte für Formen Illustration eines XML-Parsers; siehe Repository: oo.shapes.awtish 1073

22 XML-Ereignisse Arten von Ereignissen Beginn eines XML-Elements. Ende eines XML-Elements. Antreffen ein Text-Segment. 1074

23 XML-Ereignisse Konkreter Ereignisstrom 1. Beginn <figure> 2. Beginn <rectangle> 3. Beginn <x> 4. Text 0 5. Ende </x> 6. Beginn <y> 7. Text 0 8. Ende </y>

24 Arbeitsweise des Parsers für Formen Zustand Ein Bild-Kontainer (Instanz der Klasse Figure) x, y, width, height, radius (wie in Rectangle und Circle) Puffer für Text Ereignisbehandlung <rectangle>: Initialisieren von x, y, width und height. </rectangle>: Konstruktion eines Viereckes <circle> und </circle>: analog für Kreise Text: Puffern <x>: Leeren des Textpuffers </x>: Konvertieren von Textpuffer und Speichern in x Tags <y>, <width>,... analog. 1076

25 Grobe Struktur der Klasse zur Behandlung von XML-Ereignissen public class XmlParser extends DefaultHandler { private StringBuffer text = null; private Integer x = null; private Integer y = null; private Integer width = null; private Integer height = null; private Integer radius = null; Aufruf des Parsers } public static List<Shape> parse(string pathname) { }... Open file and start event processing... public void startelement(..., String qname, Attributes attrs ) { }... Reset text buffer... public void endelement(..., String qname ) { }... Create shape or buffer part thereof... public void characters(char[] buf, int offset, int len) { }... Buffer text... Objektkonstruktion immer am Ende von XML-Elementen Ereignisbehandlung 1077

26 public void endelement( String namespaceuri, String localname, String qname ) { if (qname.equals("rectangle")) { figure.createrectangle(x,y,width,height); clean(); return; } if (qname.equals("circle")) {... } Analog zu rectangle } if (qname.equals("x")) { x = Integer.parseInt(text.toString()); text = null; return; } if (qname.equals("y")) {... } if (qname.equals("width")) {... } if (qname.equals("height")) {... } if (qname.equals("radius")) {... } Analog zu x 1078

27 Detaillierte Diskussion der Implementation oo.shapes.awtish 1. Figuren als Container von Formen. 2. Figuren als Fabriken von Formen. 3. Ansetzen eines XML-Parsers auf eine Datei. 4. Imperative Aspekte der Ereignis-Verarbeitung. 5. AWT-Funktionalität für graphische Formen. 1079

28 Befragen und Transformieren betrieblicher Organisationsstrukturen SAX-Demo <company> <department> <name>development</name> <manager> <name>merlin</name> <salary>9999</salary> </manager> <subdepartment> <label>iphone 6</label> <manager> <name>douglas</name> <salary>4200</salary> </manager> <employee> <name>peter</name> <salary>4241</salary> </employee> </subdepartment>... Wir wollen alle Gehälter aufsummieren oder halbieren. 1080

29 XML-Programmierung mit DOM (DOM=Document Object Model) DOM ist eine Bibliothek (ein Objektmodell) für XML-Bäume. Dies sind die zentralen Typen des Objektmodells: Document Attribute Node: Element, Text, Comment,... Die zugehörige API unterstützt verschiedene Aspekte: Konstruktion von Bäumen Navigation (Besuch, Absuchen) von Bäumen Modifikation von Bäumen Lesen und Schreiben von Bäumen über Ströme 1081

30 Der DOM-Ansatz Quelle: Armstrong: Working with XML 1082

31 Befragen und Transformieren betrieblicher Organisationsstrukturen DOM-Demo <company> <department> <name>development</name> <manager> <name>merlin</name> <salary>9999</salary> </manager> <subdepartment> <label>iphone 6</label> <manager> <name>douglas</name> <salary>4200</salary> </manager> <employee> <name>peter</name> <salary>4241</salary> </employee> </subdepartment>... Wir wollen alle Gehälter aufsummieren oder halbieren. 1083

32 Optionen zum Programmieren mit XML ausserhalb von OOP Wir wollen verstehen, wie der XML-Bereich der Programmierung spezifisch unterstützt wird -- ohne OOP vorauszusetzen. 1084

33 Optionen zur XML-Programmierung ausserhalb von OOP XML-fokussierte Sprachlösungen XPath XSLT XQuery... Verschmelzung von XML und anderen Programmierparadigmen 1085

34 XML-Programmierung mit XPath XPath ist eine Sprache speziell für XML-Anfragen. Anfragen werden aus Achsen zusammengesetzt: Kinder-Achse (child axis) Vorgänger-Achse (ancestor axis) Nachfolger-Achse (descendant axis) Nachbar-Achse (sibling axis)

35 Selektieren von Gehältern mit XPath Descendant Axis Alle Gehälter: //salary Gehälter aller Manager: //manager/salary Child Axis 1087

36 Die XPath-Achsen AxisName ancestor ancestor-or-self attribute child descendant / // Result Selects all ancestors (parent, grandparent, etc.) of the current node Selects all ancestors (parent, grandparent, etc.) of the current node and the current node itself Selects all attributes of the current node Selects all children of the current node Selects all descendants (children, grandchildren, etc.) of the current node descendant-or-self following Selects all descendants (children, grandchildren, etc.) of the current node and the current node itself Selects everything in the document after the closing tag of the current node following-sibling namespace parent preceding Selects all siblings after the current node Selects all namespace nodes of the current node Selects the parent of the current node Selects everything in the document that is before the start tag of the current node preceding-sibling self Selects all siblings before the current node Selects the current node 1088

37 Befragen betrieblicher Organisationsstrukturen XPath-Demo <company> <department> <name>development</name> <manager> <name>merlin</name> <salary>9999</salary> </manager> <subdepartment> <label>iphone 6</label> <manager> <name>douglas</name> <salary>4200</salary> </manager> <employee> <name>peter</name> <salary>4241</salary> </employee> </subdepartment>... Wir wollen alle Gehälter aufsummieren. Unter Verwendung von Einbettung von XPath in Java. 1089

38 XML-Programmierung mit XSLT XSLT ist eine Sprache speziell für die XML-Transformation. XSLT ist zugleich auch eine XML-Sprache. XSLT beinhaltet XPath und verwendet es zur Knotenauswahl. XSLT ist eine funktionale Sprache: Es gibt keine Objekte. Es gibt keine Variablen. Es gibt Funktionen. Es gibt Muster-basierte Fallunterscheidung. Funktionen bzw. Fälle werden in sogenannten Templates programmiert. 1090

39 Halbieren von Gehältern mit XSLT Tag-spezifisches Template <xsl:stylesheet> <xsl:template match="salary"> <xsl:copy> <xsl:value-of select=". div 2"/> </xsl:copy> </xsl:template> <xsl:template node()"> <xsl:copy> <xsl:apply-templates node()"/> </xsl:copy> </xsl:template> </xsl:stylesheet> Rekursion für die Kinder Generisches Template 1091

40 Befragen und Transformieren betrieblicher Organisationsstrukturen XSLT-Demo <company> <department> <name>development</name> <manager> <name>merlin</name> <salary>9999</salary> </manager> <subdepartment> <label>iphone 6</label> <manager> <name>douglas</name> <salary>4200</salary> </manager> <employee> <name>peter</name> <salary>4241</salary> </employee> </subdepartment>... Wir wollen alle Gehälter aufsummieren oder halbieren. 1092

41 Zusammenfassung XML-Programmierung Innerhalb von OOP: SAX, DOM Ausshalb von OOP: XPath, XSLT Szenarien: Serialisierung, Datenaustausch Vorteile Sprach- und Plattformunabhängigkeit (Unterstützung von semi-strukturierten Daten) Ausblick Prüfungsvorbereitung und Prüfung Mehr Kurse

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