10. XML und XQuery. Datenbankprogrammierung

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1 10. XML und XQuery Datenbankprogrammierung

2 XML in DB2 XML IN DB2 VOR VERSION 9 als CLOB mit XML-Extender: Dekomposition von XML-Dokumenten auf relationale Tabellen XML IN DB2 AB VERSION 9 Datentyp XML für wohlgeformte XML-Dokumente internes Speicherformat hierarchische Speicherung Anfragen mittels XQuery, SQL oder Kombination XML-Indizes 2

3 XQuery-Datenmodell und XML-Schema

4 XQuery Datenmodell XQUERY-DATENMODELL (XDM) Interne Darstellung eines XML-Dokumentes Instanz des XDM: Sequenz Sequenz: geordnete Sammlung von null oder mehreren Elementen Element: atomarer Wert, Knoten, komplettes XML-Dokument atomarer Wert: definiert durch XML-Schema (xs:string, xs:integer, ) Knoten: Dokumentknoten, Elementknoten, Attributknoten, Textknoten, EIGENSCHAFTEN keine Unterscheidung zwischen einelementiger Menge und dem Element selbst keine geschachtelten Sequenzen BEISPIELE (42, "text ", <wichtig/>) 13 (1, 2, 1) identisch mit (1, (2, 1)) (1, (), ) identisch mit (1, ) (<A/>) identisch mit <A/> uw.xml.doc/d oc/xqrdatam.html 4

5 XML-Schema XML-SCHEMA Informationen zur Struktur des XML- Dokuments - Art der Schachtelung von Elementen - Häufigkeit des Auftretens von Elementen - Attribute von Elementen sowie Datentyp und Wertebereich kann aus mehreren XML-Schemadokumenten bestehen XML-SCHEMA REPOSITORY (XSR) IN DB2 Informationen zum Validieren und Verarbeiten von XML-Dokumenten (XML-Schema, DTD, externe Objekte) Katalogsicht SYSCAT.XSROBJECTS uw.sql.re f.doc/doc/r html XML-Schema registrieren uw.admi n.cmd.doc/doc/r html - REGISTER XMLSCHEMA <schemauri> FROM <contenturi> AS <relationalidentifier> XML-Schema überprüfen, Registrierung abschließen uw.admi n.cmd.doc/doc/r html - COMPLETE XMLSCHEMA <relationalidentifier> XML-Schema entfernen - DROP XSROBJECT <relationalidentifier> 5

6 Einfügen, Ändern und Löschen von XML-Daten EINFÜGEN VON XML-DATEN COM/I NFOCENTER/ DB2LUW/V9R7/TOPIC/CO M.IBM.DB2. LUW.XM L. DO C/DOC/C HT ML Implizites Parsen - INSERT INTO xmltab (xmlcol) VALUES ('<doc>...</doc>') Explizites Parsen - Mit Skalarfunktion XMLPARSE uw.s ql.ref.doc/doc/r html - INSERT INTO xmltab (xmlcol) VALUES ( XMLPARSE(DOCUMENT '<doc>...</doc>')) Validierung optional - Mit Skalarfunktion XMLVALIDATE uw.s ql.ref.doc/doc/r html - INSERT INTO xmltab (xmlcol) VALUES ( XMLVALIDATE( XMLPARSE( DOCUMENT '<doc>...</doc>') ACCORDING TO XMLSCHEMA ID myschema)) ÄNDERN VON XML-DATEN COM/I NFOCENTER/ DB2LUW/V9R7/TOPIC/CO M.IBM.DB2. LUW.XM L. DO C/DOC/C HT ML Früher: nur Ersetzen gesamten XML- Dokuments möglich Ab DB2 9 auch einzelne Zeilen änderbar SQL UPDATE Statement oder SP DB2XMLFUNCTIONS.XMLUPDATE LÖSCHEN VONXML-DATEN Spaltenwert auf NULL setzen (Spalte darf nicht NOT NULL sein) 6

7 XQuery

8 XQuery XQUERY vom W3C standardisierte XML-Anfragesprache eigenständige Anfragesprache in DB2 Einbettung in und von SQL möglich XQUERY VS. SQL XQuery SQL Datenmodell hierarchisch, geordnet flach, mengenorientiert Ergebnisse Sequenz von XML-Daten Menge verschiedener SQL-Datentypen Groß-/Kleinschreibung auf Objekt-ebene relevant ja NULL-Werte nein Ja Nein 8

9 XPath XPATH Bestandteil von XQuery Navigation durch XML-Dokument ein oder mehrere Lokalisierungsschritte getrennt Beginn mit / und // Trennung durch / und // Schrittweise Auswertung von links nach rechts preceding:: preceding-sibling:: ancestor-or-self:: ancestor:: parent:: self:: following:: following-sibling:: ARTEN VONLOKALISIERUNGSSCHRITTEN Beschreibung der im aktuellen Lokalisierungsschritt zu selektierenden Knoten Entlang von Achsen Achsenangabe + Knotentest, z.b.: /Address[state="CA"] child:: ist Standardachse - Entsprechend ist /child::patient/child::patient_stationär/child::name äquivalent zu /Patient/Patient_stationär/Name child:: descendant:: descendant-or-self:: 9

10 XPath BEISPIELE alle -Adressen aller Kunden - /Client/ erste -Adresse des Kunden mit der ID /Client[@id="123"]/ [1] alle -Adressen aller Kunden aus Kalifornien - /Client[Address/state="CA"]/ - /Client/Address[state="CA"]/../ alle Städte unterhalb des direkten Kindknotens aller Kunden - /Client/*/city alle -Adressen im gesamten XML-Dokument - // <Client id="..."> < >...</ > <Address> <city>...</city> <state>...</state> </Address> </Client> 10

11 FLWOR FLWOR komplexe Anfragen an XML-Dokumente for: Iteration durch Eingabesequenz, Variablenbindung bei jedem Durchlauf let: Variablendeklaration und Wertzuweisung (keine Iteration!) where: Filter order by: Sortierung return: Ergebniskonstruktion BEISPIELE for $i in (1,2,3) return <out>{$i}</out> à <out>1</out>, <out>2</out>, <out>3</out> let $i := (1,2,3) return <out>{$i}</out> à <out>1 2 3</out> for $i in (3,2,1) where $i>1 order by $i return <out>{$i}</out> à <out>2</out>, <out>3</out> for $i in (3,2,1) let $sqri = $i*$i where $i>1 order by $i return <out>{$i}<sqr>{$sqri}</sqr></out> à <out>2<sqr>4</sqr></out>, <out>3<sqr>9</sqr></out> 11

12 FLWOR VERBUNDPRÄDIKAT IN WHERE-KLAUSEL VERBUNDPRÄDIKAT IM PFADAUSDRUCK let $k := fn:doc("hochwaldklinik.xml") for $s in $k//station, $p in $k//pfleger where return <Station> {$s/name} <Leitung> {$p//vorname} {$p//nachname} </Leitung> </Station> let $k := fn:doc("hochwaldklinik.xml") for $s in $k//station, $p in return <Station> {$s/name} <Leitung> {$p//vorname} {$p//nachname} </Leitung> </Station> 12

13 XML-Anfragen in DB2

14 Beispiel TABELLE PERSON: firstname lastname age address Kathy Smith 32 <address > </address> Larry Menard 45 <address > </address> XML-DOKUMENTE MITADRESSINFORMATION <address country="canada"> <street>25 East Creek</street> <city>markham</city> <phone type="home"> </phone> </address> 14

15 XQuery als eigenständige Anfragesprache XQUERY ALS ANFRAGESPRACHE COM/I NFOCENTER/ DB2LUW/V9R7/TOPIC/CO M.IBM.DB2. LUW.XM L. DO C/DOC/C HT ML Kennzeichnung durch Schlüsselwort XQUERY Eingabedaten für XQuery mittels db2- fn:xmlcolumn uw.xml.d oc/doc/xqrfnxmc.html In XQuery Groß-/Kleinschreibung beachten Achtung: Tabellen- und Spaltennamen in Großbuchstaben! BEISPIEL Telefonnummern aller Personen aus Markham XQUERY for $addr in db2-fn:xmlcolumn('person.address') /address where $addr/city = "Markham return $addr/phone oder kurz: XQUERY db2-fn:xmlcolumn('person.adress ) /address[city = "Markham"]/phone Spalte muss vom Datentyp XML sein 15

16 SQL in XQuery SQL IN XQUERY eingebettete SQL-Anfrage mittels db2- fn:sqlquery uw.xml.d oc/doc/xqrfnsqq.html SQL-Anfrage muss XML-Daten zurückliefern: Ergebnis muss Tabelle mit einer XML-Spalte sein Achtung: Maskierung einfacher Anführungszeichen erforderlich In SQL keine Groß-/Kleinschreibung beachten BEISPIEL Telefonnummer von Kathy Smith XQUERY let $phone := db2-fn:sqlquery(' SELECT address FROM person WHERE firstname = ''Kathy'' AND lastname = ''Smith'' ')/address/phone/text() return <kathysphone>{$phone}</kathy sphone> 16

17 XQuery in SQL XQUERY IN SQL Projektion von XML-Daten in SQL-Anfrageergebnis mit XMLQUERY uw.sql.ref.doc/doc/r html Erzeugen einer relationalen Tabelle aus XML-Daten mit XMLTABLE uw.sql.ref.doc/doc/r html Einschränkung der Ergebnismenge mit XMLEXISTS uw.sql.ref.doc/doc/r html BEISPIEL Name und Telefonnummer aller Personen über 40, für die eine -Adresse angegeben ist - SELECT firstname, lastname, XMLQUERY('$doc/address/phone' PASSING address AS "doc") as phone FROM Person WHERE age > 40 AND XMLEXISTS('$doc/address/ ' PASSING address AS "doc") PASSING Übergeben von Spalten, Ausdrücken oder Literalen, durch Komma getrennt - Im Aufrufkontext sichtbare Spalten werden implizit übergeben, Variablenname entspricht dabei dem Spaltennamen 17

18 XQuery in SQL BEISPIEL Adresse aller Meyers SELECT P.firstname, P.lastname, A.* FROM Person P, XMLTABLE('$doc/address' PASSING P.address AS "doc" COLUMNS street VARCHAR(100) PATH '/street', city VARCHAR(100) PATH '/city', country VARCHAR(100) PATH phone VARCHAR(100) PATH '/phone', ) AS A WHERE P.lastname = 'Meyer' VARCHAR(100) PATH '/ ' 18

19 XML-Funktionen in SQL XML-FUNKTIONEN XMLPARSE() uw.sql.ref.doc/doc/r html - Zeichendaten, Binärdaten à XDM XMLSERIALIZE() uw.sql.ref.doc/doc/r html - XDM à Zeichendaten, Binärdaten XMLVALIDATE() uw.sql.ref.doc/doc/r html - Gültigkeitsüberprüfung von Struktur, Inhalt und Datentypen eines XML-Dokuments - Nur XMLSchema (keine DTD) XMLCAST() uw.sql.ref.doc/doc/r html - Datentypenkonvertierung zwischen XML- und SQL-Datentypen XMLEXISTS() uw.sql.ref.doc/doc/r html - Überprüfung, ob XQuery-Ausdruck nicht-leere Sequenz zurückgibt 19

20 XML-Funktionen in SQL XML-FUNKTIONEN FÜR XML-AUSGABE XMLELEMENT() uw.sql.re f.doc/doc/r html - Definition von XML-Elementen XMLATTRIBUTES(), XMLNAMESPACES() uw.sql.re f.doc/doc/r html uw.sql.re f.doc/doc/r html - Definition von Attributen bzw. Namensräumen in XML-Elementen BEISPIEL SELECT XMLELEMENT(NAME "tabname", XMLNAMESPACES(DEFAULT ' XMLATTRIBUTES(colcount AS "colcount"),tabname) FROM syscat.tables WHERE tabschema='db2inst1' ERGEBNIS: <TABNAME CUSTOMER </TABNAME> COLCOUNT="3 XMLNS=" 20

21 XML-Funktionen in SQL XML-FUNKTIONEN (3) FÜR XML-AUSGABE XMLFOREST() uw.sql.ref.doc/doc/r html - Wie XMLELEMENT(), nur einfache Generierung mehrerer XML-Elementen ohne Attribute XMLAGG() uw.sql.ref.doc/doc/r html - Aggregationsfunktion - Zusammenfügen der durch eine Gruppierung zusammengehörigen XML-Werte XMLPI() uw.sql.ref.doc/doc/r html - Ausschreiben von Verarbeitungsinstruktionen für Präprozessoren (<?...?>) XMLCONCAT(), XMLTEXT(), XMLCOMMENT() uw.sql.ref.doc/doc/r html uw.sql.ref.doc/doc/r html uw.sql.ref.doc/doc/r html 21

22 XML-Indizes

23 XML-Indizes XML-INDIZES auf Komponente des XML-Dokumentes (nicht gesamte Spalte) Identifizierung des zu indexierenden Teils durch XML-Muster (eingeschränkter XPath-Ausdruck) auf Elementen und Attributen möglich auch // und * unterstützt Angabe eines SQL-Datentypes für die indexierten Werte erforderlich (DATE, TIMESTAMP, VARCHAR oder DOUBLE) nur einzelne XML-Spalten indexierbar (keine zusammengesetzten Indizes) mehrere Indizes für eine XML-Spalte möglich BEISPIEL CREATE INDEX p_xml_idx ON person (address) GENERATE KEY USING XMLPATTERN '/address/@country' AS SQL VARCHAR(20) COM/I NFOCENTER/ DB2LUW/V9R7/TOPIC/CO M.IBM.DB2. LUW.SQL.REF.DO C/ DOC/R HTML 23

24 XML-Indizes BEDINGUNGEN FÜR INDEXNUTZUNG Index auf komplexen Elementen möglich, aber Auswirkung auf Anfrage Beispiel: <name> CREATE INDEX... USING <first>kathy</first> XMLPATTERN '//name' AS <last>smith</last> SQL VARCHAR(50) </name> à Prädikat muss [name="kathysmith"] lauten Index auf Textknoten à Anfrage nach Textknoten Übereinstimmung des Datentyp des Literals eines Prädikates mit Datentyp des Indexes à relevant für DOUBLE - /element[element = "value"] à keine Indexnutzung - /element[element = value] à Indexnutzung 24

25 Anforderungen und Einschränkungen ANFORDERUNGEN AN DATENBANK Unicode-Datenbank (UTF-8) EINSCHRÄNKUNGEN COM/I NFOCENTER/ DB2LUW/V9R7/TOPIC/CO M.IBM.DB2. LUW.XM L. DOC/ DO C/ R HTM L an XML-Spalten - nicht als Schlüssel verwendbar (z.b. Primär-, Fremdschlüssel, eindeutige Schlüssel, ) - nicht in relationale Indizes - keine Standardwerte oder generierten Werte - an Datenbank - keine Partitionierung (ab V9.7) keine Längenbeschränkung für XML-Spalten, aber für serialisierte XML-Daten: 2GB 25

26 Zusammenfassung XQUERY-DATENMODELL Sequenzen, Elemente, Knoten XML-SCHEMA Validierung von XML-Daten DML UND AUSTAUSCH VON XML-DATEN Besonderheiten im Umgang mit XML-Daten XQUERY eigenständig oder eingebettet XML-INDIZES Anfrageoptimierung mit Indizes auf XML-Dokumenten Bedingungen für die Indexnutzung 26