XML. XML: Extensible Markup Language. Vorlesung und Übung Universität Paderborn Wintersemester 2016/2017 Dr. Peter Pfahler

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1 Vorlesung und Übung Universität Paderborn Wintersemester 2016/2017 Dr. Peter Pfahler XML EWS, WS 2016/17, Pfahler R-1 XML: Extensible Markup Language Seit 1996 vom W3C definiert Teilsprache von SGML Zweck: Beschreibung allgemeiner Strukturen (nicht nur Web-Dokumente) Meta-Sprache ( erweiterbar ): Die Notation ist festgelegt (Tags und Attribute, wie in HTML), Syntax kann durch Document Type Definitions definiert werden (DTD) XML-Sprachen werden benutzt als Markup-Sprachen <vorlesung> <datum> </datum> <raum>a3</raum> <dozent> <name>pfahler</name> <vorname>peter</vorname> </dozent> <inhalt> <thema>xml</thema> <thema>dtd</thema> </inhalt> </vorlesung> zur Speicherung strukturierter Daten zur Kommunikation zwischen verteilten Software-Systemen zur Präsentation, z.b. in Zusammenarbeit mit Stylesheets HTML SGML XML XHTML EWS, WS 2016/17, Pfahler R-2

2 Notation von XML Ein Satz in einer XML-Sprache ist ein Text, der durch Tags strukturiert wird. Tags werden immer in Paaren von Anfangs- und End-Tag verwendet: <ort>paderborn</ort> Anfangs-Tags können Attribut-Wert-Paare enthalten: <telefon typ="dienst"> </telefon> Die Namen von Tags und Attributen können frei gewählt werden. Mit Tags gekennzeichnete Texte können geschachtelt werden. EWS, WS 2016/17, Pfahler R-3 Baumdarstellung von XML-Dokumenten Ein Satz in einer XML-Sprache ist vollständig geklammert. Deshalb kann er als Baum dargestellt werden. Innere Knoten sind mit Tag-Namen markiert, die Blätter enthalten die elementaren Texte. vorlesung <vorlesung> <datum> </datum> <raum>a3</raum> <dozent> <name>pfahler</name> <vorname>peter</vorname> </dozent> <inhalt> <thema>xml</thema> <thema>dtd</thema> </inhalt> </vorlesung> datum raum dozent inhalt A3 name vorname thema thema Pfahler Peter XML DTD EWS, WS 2016/17, Pfahler R-4

3 Grammatik für die Struktur der XML-Bäume Mit kontextfreien Grammatiken (KFG) lässt sich die Syntax von Sprachen und damit die Struktur der Syntaxbäume definieren: vorlesung ::= datum raum dozent inhalt datum ::= PCDATA raum ::= PCDATA dozent ::= name vorname name ::= PCDATA vorname ::= PCDATA inhalt ::= thema* thema ::= PCDATA vorlesung datum raum dozent inhalt PCDATA steht für parsed character data (analysierte Zeichendaten). Diese dürfen keine Tags enthalten A3 name vorname thema thema Pfahler Peter XML DTD EWS, WS 2016/17, Pfahler R-5 Document Type Definitions (DTD) Statt kontextfreier Grammatiken in BNF-Notation verwendet XML die DTD-Notation. vorlesung ::= datum raum dozent inhalt datum ::= PCDATA raum ::= PCDATA dozent ::= name vorname name ::= PCDATA vorname ::= PCDATA inhalt ::= thema* thema ::= PCDATA KFG <!ELEMENT vorlesung (datum, raum, dozent, inhalt)> <!ELEMENT datum (#PCDATA)> <!ELEMENT raum (#PCDATA)> <!ELEMENT dozent (name, vorname)> Weitere DTD-Konstrukte: <!ELEMENT name (#PCDATA)> X (Y)+ nicht-leere Folge <!ELEMENT vorname (#PCDATA)> X (A B) Alternative <!ELEMENT inhalt (thema)*> <!ELEMENT thema (#PCDATA)> X (A)? X EMPTY Option leeres Element DTD EWS, WS 2016/17, Pfahler R-6

4 Wohlgeformtheit und Gültigkeit Ein XML-Dokument heißt wohlgeformt, wenn es die XML-Regeln einhält: Das Dokument besitzt genau ein Wurzelelement (das jeweils äußerste Element) Alle Elemente mit Inhalt besitzen ein Anfangs- und ein End-Tag. Elemente ohne Inhalt können auch direkt geschlossen sein, das schreibt man z. B. so: <eintrag/>. Die Anfangs- und End-Tags sind ebenentreu-paarig verschachtelt. Alle Elemente müssen geschlossen sein, bevor die End-Tags des Elternelements oder die Anfangs-Tags eines Geschwisterelements erscheinen. Ein Element darf nicht mehrere Attribute mit demselben Namen besitzen. Attributeigenschaften müssen in Anführungszeichen stehen. Ein XML-Dokument heißt gültig, wenn es wohlgeformt ist wenn es den Verweis auf eine DTD enthält wenn es das in der DTD beschriebene Format einhält EWS, WS 2016/17, Pfahler R-7 Verknüpfung von XML-Dokument und DTD Integrierte DTD: <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <!DOCTYPE mylink [ <!ELEMENT mylink (url, description)> <!ELEMENT url (#PCDATA)> <!ELEMENT description (#PCDATA)> ]> <mylink> <url> <description>der Informatik-Homepage der Uni Paderborn</description> </mylink> oder separate DTD: <!ELEMENT mylink (url, description)> <!ELEMENT url (#PCDATA)> <!ELEMENT description (#PCDATA)> mylink.dtd <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <!DOCTYPE mylink SYSTEM "mylink.dtd"> <mylink> <url> <description>der EWS-Gruppen-Web-Server</description> </mylink> EWS, WS 2016/17, Pfahler R-8

5 Informations-Modellierung mit XML Neben der ursprünglichen Idee, XML als Format für Markup in Text-Dokumenten zu benutzen wird es sehr häufig zur Speicherung und Kommunikation strukturierter Informationen verwendet. Überlegen Sie sich Anwendungsszenarien und XML-Strukturen für Kurznachrichten Wetterberichte Sportergebnisse CD-Sammlungen Speisekarten Adressbücher Wegbeschreibungen Stundenpläne Zeugnisse Kontoauszüge Aktienkurse oder für... Kurze Botschaften in XML <note> <from>bernie/from> <to>hellen</to> <header> Reminder </header> <body> Dont forget me this weekend. See you. </body> </note> EWS, WS 2016/17, Pfahler R-9 XML in Web-Anwendungen Speicherung von Daten Ein Server-Programm benutzt eine XML- Datei als Speicher für strukturierte Daten, liest, ändert und schreibt sie zurück. Anwendungsbeispiel: Eine Web-Seite speichert so Adressen von Kunden. Ein PHP-Programm trägt Adressen ein und/oder zeigt vorhandene an. Voraussetzung: Unterstützung für Lesen, Schreiben und interne Manipulation von XML-Daten. Server-seitige XML-Verarbeitung Übertragung und Anzeige von Daten Ein Server-Programm überträgt XML- Dokumente an den Client. Anwendungsbeispiel: Eine Web-Seite liefert so die Information aus, die der Kunde angefordert hat, z.b ein Kochrezept. Ein PHP-Programms generiert diese XML-Daten. Voraussetzung: Nutzbarkeit der XML- Daten auf der Client-Seite, z.b. indem Style Sheets mit Layout-Beschreibung zur Anzeige existieren. XML im Web-Browser EWS, WS 2016/17, Pfahler R-10

6 Server-seitige XML-Verarbeitung <note> <from>bernie/from> <to>hellen</to> <header> Reminder </header> <body> Dont forget me this weekend. See you. </body> </note> XML-Daten XML-Parser XML- Weiterverarbeitung Ereignis-basiert SAX Baum-orientiert DOM Parser liest XML-Daten und ruft beim Erkennen von Tags Funktionen des Anwendungsprogramms auf. Parser liest XML-Daten und baut eine Datenstruktur für das gesamte Dokument auf. Das Anwendungsprogramm arbeitet auf dieser Datenstruktur, um die XML-Daten zu verarbeiten. EWS, WS 2016/17, Pfahler R-11 Ereignis-basierte XML-Verarbeitung SAX-Parser (Simple API for XML) EWS, WS 2016/17, Pfahler R-12

7 SAX-Parser in PHP Beispiel: XML-Text für ein Kochrezept <?xml version='1.0' encoding="iso "?> <rezept> <rezept_name>nudeln mit Tomatensauce</rezept_name> <zutaten> <zutat>500g Spaghetti</zutat> <zutat>1 Dose Tomaten</zutat> <zutat>4 Knoblauchzehen</zutat> <zutat>1 geschnittene Zwiebel</zutat> <zutat>oregano, Basilikum, Salz und Pfeffer</zutat> </zutaten> <sowirdsgemacht> Nudeln kochen. Zwiebeln und Knoblauch braten. Tomaten hinzugeben. Abschmecken und 5 Minuten kochen lassen. </sowirdsgemacht> </rezept> EWS, WS 2016/17, Pfahler R-13 SAX-Parser in PHP Der Server soll die Rezepte in HTML transformieren das Ergebnis an die Clients schicken EWS, WS 2016/17, Pfahler R-14

8 Entwurf der Transformation <rezept> <rezept_name> Nudeln Natur </rezept_name> <zutaten> <zutat> Spaghetti </zutat> </zutaten> <sowirdsgemacht> Nudeln kochen. </sowirdsgemacht> </rezept> <p> <h1> </h1> <ol> <li> </li> </ol> <p> </p> </p> EWS, WS 2016/17, Pfahler R-15 SAX-Parser in PHP (1) <html> <head><meta charset="utf-8"> <title>meine Lieblingsrezepte</title> </head> <?php $file = "rezepte.xml"; /* Abbildungstabelle XML -> HTML für Rezepte */ $map_tag = array( "rezept" => "p", "rezept_name" => "h1", "zutaten" => "ol", "zutat" => "li", "sowirdsgemacht" => "p" ); EWS, WS 2016/17, Pfahler R-16

9 SAX-Parser in PHP (2) /* die Ereignisbehandlung */ function starttag($parser, $name, $attrs) { global $map_tag; if (isset($map_tag[$name])) print "<$map_tag[$name]>"; function endtag($parser, $name) { global $map_tag; if (isset($map_tag[$name])) print "</$map_tag[$name]>"; function data($parser, $data) { print $data; /* die Parser-Konfigurierung */ $xp = xml_parser_create(); xml_parser_set_option($xp, XML_OPTION_CASE_FOLDING, false); xml_set_element_handler($xp, "starttag", "endtag"); xml_set_character_data_handler($xp, "data"); EWS, WS 2016/17, Pfahler R-17 SAX-Parser in PHP (3) /* die XML-Verarbeitung */ $fp "r"); if (!$fp) { echo "*** Could not open XML input"; exit; while (!feof($fp)) { $line = fgets($fp); if (!xml_parse($xp, $line)) { echo "*** XML error ($line)"; exit; fclose($fp); xml_parser_free($xp);?> </body </html> EWS, WS 2016/17, Pfahler R-18

10 Baum-orientierte XML-Verarbeitung DOM-Parser (Document Object Model) EWS, WS 2016/17, Pfahler R-19 DOM-Parser in PHP Beispiel: XML-Text für Katalogdaten <?xml version='1.0' encoding="iso "?> <katalog> <artikel> <titel>satelliten-antenne, 60cm</titel> <inhalt>twin-lnb, Aluminium, Wandhalter, 10m Kabel </inhalt> <preis waehrung="euro">58,90</preis> </artikel> <artikel> <titel>satelliten-antenne, 80cm</titel> <inhalt>twin-lnb, Aluminium, Wandhalter, 20m Kabel </inhalt> <preis waehrung="euro">78,90</preis> </artikel> </katalog> EWS, WS 2016/17, Pfahler R-20

11 DOM-Parser in PHP Der Server soll die Katalogdaten in HTML transformieren das Ergebnis an die Clients schicken EWS, WS 2016/17, Pfahler R-21 Entwurf der Transformation <katalog> <artikel> <titel>ding </titel> <inhalt>teile </inhalt> <preis waehrung="euro"> 99,99 </preis> </artikel> </katalog> <h1> </h1> <h3> </h3> <h3> // Attr // in rot </h3> <hr> EWS, WS 2016/17, Pfahler R-22

12 DOM-Parser in PHP <html> <head><title>katalog</title></head> <body> <?php // Einlesen und Aufbau der Datenstruktur $katalog = simplexml_load_file('katalog.xml'); // Durchlaufen der Datenstruktur foreach ($katalog->artikel as $a) { echo "<h1>". $a->titel[0]. "</h1>"; echo "<h3>". $a->inhalt[0]. "</h3>"; echo "<h3>preis: <font color=red>". $a->preis[0]. "</font> "; echo $a->preis[0]['waehrung']. "</h3>"; echo "<hr>\n";?> </body> </html> verwendet die SimpleXML-Funktionen EWS, WS 2016/17, Pfahler R-23 XML im Web-Browser Ein Server-Programm überträgt XML-Dokumente an den Client. Ohne Layout-Information kann ein Browser die Baum-Struktur des Dokuments anzeigen. Eine Möglichkeit, Layout-Information hinzuzufügen sind CSS-Definitionen. <?xml version='1.0' encoding="iso "?> <rezept> <rezept_name>nudeln mit Tomatensauce</rezept_name> <zutaten> <zutat>500g Spaghetti</zutat> <zutat>1 Dose Tomaten</zutat> <zutat>4 Knoblauchzehen</zutat> <zutat>1 geschnittene Zwiebel</zutat> <zutat>oregano, Basilikum, Salz und Pfeffer</zutat> </zutaten> <sowirdsgemacht> Nudeln kochen. Zwiebeln und Knoblauch braten. Tomaten hinzugeben. Abschmecken und 5 Minuten kochen lassen. </sowirdsgemacht> </rezept> EWS, WS 2016/17, Pfahler R-24

13 XML-Anzeige ohne Layout-Informationen EWS, WS 2016/17, Pfahler R-25 XML-Anzeige mit Layout-Informationen <?xml version='1.0' encoding="utf-8"?> <?xml-stylesheet type="text/css" href="rezept.css"?> <rezept>... </rezept> Dokument referenziert Stylesheet Browser-Anzeige Stylesheet rezept.css EWS, WS 2016/17, Pfahler R-26

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