XML APIs, DOM und SAX
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- Nora Becker
- vor 6 Jahren
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1 Fachhochschule Wiesbaden - Fachbereich DCSM XML APIs, DOM und SAX XML aus Sicht der Software-Entwickler Mit freundlicher Unterstützung von Prof. Weitz (danke für die Java-Folien zu DOM & SAX!) H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 1
2 Fachhochschule Wiesbaden - Fachbereich DCSM XML APIs allgemein Welche Möglichkeiten bestehen? Vor- und Nachteile H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 2
3 Erinnerung Anwendung Heutiges Thema! wird verwendet von API Datenmodell baut auf XML processor ( parser ) wird gelesen von (Logisches) XML-Dokument parsed data (characters) besteht aus entity 1 unparsed data besteht aus character data markup entity n besteht physisch aus H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 3
4 Ansprüche an XML APIs Sprachintegration API sei optimiert für meine Lieblingssprache, oder API sei möglichst standardisiert für viele Sprachen R/O oder R/W Nur lesender Zugriff vs. Auch Ändern vorhandener XML-Dokumente und evtl. Aufbau kompletter eigener XML-Dokumente Random access vs. streaming mode Sequenzielles Lesen: Schnell, speichersparend Speicherresidentes Modell des Dokuments: Flexibel Interne Lösung oder externe (per Script) H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 4
5 XML APIs: Klassifikation typischer Lösungen Rubys REXML - Beispiel für tiefe Sprachintegration Proprietär, perfekt auf Ruby abgestimmt; alles möglich. XSLT Scriptsprache, für externe Lösungen Random access möglich, R/O, Aufbau neuer Dokumente Aus vielen Sprachen heraus einsetzbar JAXP (Java API for XML Processing) Herstellerunabhämgige Zwischenschicht für SAX, DOM & XSLT SAX (Simple API for XML) Standard-API, streaming, R/O DOM (Document Object Model) Standard-API, random access, R/W H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 5
6 Erinnerung: REXML-Beispiel #!/usr/bin/env ruby # require "rexml/document" include REXML # Vermeidet Präfix REXML:: # XML-Dokument als Datenstruktur in den Speicher laden: doc = Document.new File.new( "08-bestell.xml" ) # Liste aller Belegnummern: doc.elements.each("/bestellungen/bestellung/bestellkopf") do element puts element.elements["belegnummer"].text end # Rollen der Handelspartner: doc.elements.each("//bestellkopf/handelspartner") { element puts element.attributes["rolle"] } H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 6
7 JAXP Java API for XML Processing Herstellerunabhängige Zwischenschicht für XML-Dienste Herstellereigene Implementierungen einstöpselbar, austauschbar So: Unabhängigkeit / Übertragbarkeit der Gesamtanwendung Mehr dazu unter JAXP Eigene Anwendung DOM API Implementierung Hersteller A Eigene Anwendung DocumentBuilder SAXParser Transformer... Implementierung Hersteller... DOM API Implementierung DOM API Hersteller Implementierung A Hersteller B SAX API Implementierung SAX API Hersteller Implementierung M Hersteller N XSLT-Prozessor XSLT-Prozessor Implementierung XSLT-Prozessor Implementierung Hersteller Implementierung Hersteller X Hersteller YZ H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 7
8 Fachhochschule Wiesbaden - Fachbereich DCSM SAX, SAXParser Simple API for XML H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 8
9 SAX Herkunft Ein echtes Produkt des Internet entstanden aus Diskussionen in der Usenet-Liste xml-dev Keine Gremienlösung, nicht vom W3C koordiniert Ca. 85 Urheber (contributors), herstellerneutral SAX SAX SAX aktuelle Version (XML 1.1) Quellen: Ziele & Eigenschaften Einheitliches, einfaches, schnelles API für XML, primär für Java Ereignisgesteuert, mittels callback-fuktionen, nur lesender Zugriff Speichereffizient: Keine interne Repräsentation des gesamten Dokuments erforderlich (aber möglich!) H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 9
10 SAX XML-Parser: Idee XML-Eingabe <?xml version="1.0"?> <telefonbuch> <!-- erster Eintrag --> <eintrag art="mobil"> <name>otto</name> <nr>0171/12345</nr> </eintrag> </telefonbuch> XML-Eingabestrom von oben nach unten durchlesen, dabei: für jedes erkannte XML-Konstrukt (Element, Tag, Kommentar, usw.) ein Ereignis an handler-objekt senden Ereignis = Methodenaufruf SAX-Ereignisse startelement telefonbuch Kommentar erster Eintrag startelement eintrag Attribut art = mobil startelement name Text Otto endelement name startelement nr Text 0171/12345 endelement nr endelement eintrag endelement telefonbuch H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 10
11 SAX: Bestandteile erzeugt liest XML, sendet Ereignisse (Methodenaufrufe) an Handler/Resolver Interfaces Elemente, Attribute, Text-Inhalt,... behandeln Fehler, Warnungen,... bei Verarbeitung behandeln Zugriff auf DTD-Bestandteile Auflösung von Entity- Referenzen H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 11
12 Wichtige SAX-APIs SAXParserFactory erzeugt konkreten SAXParser, abhängig von Einstellungen (Property javax.xml.parsers.saxparserfactory ) SAXParser stellt parse()-methode bereit, bedient SAXReader SAXReader sendet Ereignisse an Handler-Objekt(e) DefaultHandler tue nichts -Implementierung der Handler-/Resolver-Interfaces; Ausgangspunkt für eigene Handler H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 12
13 SAX-Beispiel: Das Ziel Eingabe telefonbuch.xml : <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <telefonbuch> <eintrag art="firma"> <!-- erster Eintrag --> <name>willi Wusel</name> <nr>0171 / </nr> </eintrag> <eintrag art="familie"> <name>lisa Lustig</name> <nr>0161 / </nr> </eintrag> <!-- und so weiter--> </telefonbuch> Ausgabe: Element telefonbuch Element eintrag Attr art=firma Element name Element nr Element eintrag Attr art=familie Element name Element nr H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 13
14 MeinHandler.java import org.xml.sax.helpers.*; import org.xml.sax.*; Die Tue nichts -Implementierung public class MeinHandler extends DefaultHandler { } public void startelement(string namespaceuri, String localname, String qualifiedname, Attributes attrs) throws SAXException { System.out.println("Element " + localname); if (attrs!= null) { for (int i=0; i < attrs.getlength(); i++) { String aname = attrs.getlocalname(i); String awert = attrs.getvalue(i); System.out.println (" Attr "+aname+"="+awert); } } } /* evtl. weitere Methoden... */ H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 14
15 Vorgehen bei SAX-Nutzung SAXParserFactory erzeugen, Namespace-Support an: SAXParserFactory factory = SAXParserFactory.newInstance(); factory.setnamespaceaware(true); Handler erzeugen: DefaultHandler meinhandler = new MeinHandler(); Parser erzeugen, mit Datenquelle und Handler aufrufen: try { SAXParser parser = factory.newsaxparser(); parser.parse(new File("telefonbuch.xml"), meinhandler); } catch (Exception e) { e.printstacktrace(); } H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 15
16 MiniSAX.java import java.io.file; import javax.xml.parsers.*; import org.xml.sax.helpers.*; import org.xml.sax.*; import MeinHandler.*; Imports für SAX-Verwendung Demo public class MiniSAX { public static void main(string[ ] args) { SAXParserFactory factory=saxparserfactory.newinstance(); factory.setnamespaceaware(true); DefaultHandler meinhandler = new MeinHandler(); } } try { SAXParser parser = factory.newsaxparser(); parser.parse(new File("telefonbuch.xml"), meinhandler); } catch (Exception e) { e.printstacktrace(); } H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 16
17 Einbindung von Xerces2-J Xerces2-J ist eine kostenlose Java-SAX- Implementierung aus dem Apache-XML-Projekt Homepage: Dokumentation der Schnittstellen (APIs): Folgende JAR-Dateien müssen eingebunden werden: xercesimpl.jar, xmlparserapis.jar H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 17
18 SAX: Bestandteile erzeugt liest XML, sendet Ereignisse (Methodenaufrufe) an Handler/Resolver Interfaces Wiederholung Elemente, Attribute, Text-Inhalt,... behandeln Fehler, Warnungen,... bei Verarbeitung behandeln Zugriff auf DTD-Bestandteile Auflösung von Entity- Referenzen H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 18
19 Mehr zu ContentHandler-Events void startdocument() void enddocument() void startelement(string namespaceuri, String localname, String qualifiedname, Attributes attrs) attrs.getlength() attrs.getlocalname(int i), attrs.getqname(int i), attrs.getvalue(int i), attrs.getvalue(string qname) void endelement(string namespaceuri, String localname, String qname) void characters(char[ ] ch, int start, int length) Tipp: Konvertierung in String mit "String s = new String(ch, start, length);" void processinginstruction(string target, String data) <?xsl-stylesheet type="..." href="..."?> H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 19
20 SAX: Online-Demo LongestSpeech.java Das XSLT-Beispiel zur Ermittlung der längsten Rede im Shakespeare-Drama The Tempest, nun mittels SAX Verallgemeinert: Längste Rede pro Redner Zum Vergleich Ruby-Lösung: Kein Fehlerbehandlungscode, Ausgabe schon sortiert Testdaten stehen bereit als (Pseudo-) Übung 12 Aufrufe: $ java classpath /path/to/xercesimpl.jar LongestSpeech 10-tempest.xml $ ruby longest_speech.rb 10-tempest.xml (falls Ruby installiert ist) Ergebnisse Java: Schnell, ca. 140 Zeilen Sourcecode Ruby: Langsamer, ca. 20 Zeilen Sourcecode, Ergebnis sortiert H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 20
21 Vorteile/Nachteile von SAX Vorteile: SAX-Parser sind klein und schnell Geringer Speicherverbrauch Flexibilität bei Fehlerbehandlung SAX-Eventerzeugung ist einfach Nachteile: Reine von-oben-nach-unten-verarbeitung, kein freier Zugriff auf XML-Struktur, keine XPath-Unterstützung H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 21
22 Fachhochschule Wiesbaden - Fachbereich DCSM DOM, DocumentBuilder Document Object Model H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 22
23 DOM Herkunft DOM entstand aus dem Bedarf der HTML-Browser nach einem API zur dynamischen Veränderung des dargestellten Dokuments (DHTML) Proprietäre Vorläufer, dann Standardisierung durch W3C DOM Level DOM Level 2 Core DOM Level 3 Core Ziele & Eigenschaften Sprach- und herstellerunabhängiges, objekt-orientiertes API für HTML & XML. Primär für JavaScript entstanden. Wahlfreier Zugriff auf alle Bestandteile eines Dokuments Auch zum Verändern und Erzeugen von Dokumenten H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 23
24 DOM in JavaScript: Online-Demo dom_demo1.html Enthält JavaScript-Code, der Daten aus XML-Datei unicode.xml einliest, daraus eine HTML-Tabelle baut und diese in die aktuelle Seite dynamisch einfügt. Quelle der Vorlage: importxml.html createtable() ist das zentrale Arbeitspferd (s.u.) und enthält zahlreiche DOM-Methoden (blau markiert). Bemerkungen zur Demo: Demo Nur ein erster Eindruck, kein Versuch einer systematischen Einführung in DOM Methodennamen sind selbsterklärend, wenn man an XML- Datenmodelle und XPath gewöhnt ist H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 24
25 DOM: Online-Demo / Quellcode-Ausschnitt function createtable() { var x = xmldoc.getelementsbytagname('eintrag'); var newel = document.createelement('table'); newel.setattribute('cellpadding',5); var tmp = document.createelement('tbody'); newel.appendchild(tmp); var row = document.createelement('tr'); for (j=0;j<x[0].childnodes.length;j++) { if (x[0].childnodes[j].nodetype!= 1) continue; var container = document.createelement('th'); var thedata = document.createtextnode (x[0].childnodes[j].nodename); container.appendchild(thedata); row.appendchild(container); } H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 25
26 DOM: Online-Demo / Quellcode-Ausschnitt (2) tmp.appendchild(row); // Fortsetzung createtable() for (i=0;i<x.length;i++) { var row = document.createelement('tr'); for (j=0;j<x[i].childnodes.length;j++) { if (x[i].childnodes[j].nodetype!= 1) continue; var container = document.createelement('td'); var thedata = document.createtextnode (x[i].childnodes[j].firstchild.nodevalue); container.appendchild(thedata); row.appendchild(container); } tmp.appendchild(row); } document.getelementbyid('writeroot').appendchild(newel); } // Ende createtable() // Bem.: Alle blau gefärbten Methoden sind DOM-Methoden H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 26
27 Vorteile/Nachteile von DOM Vorteil: Freier Zugriff auf Baumstruktur Auch zur Veränderung der Struktur möglich Nachteil: Ressourcenverbrauch (Rechenzeit, Speicher...) Beispiel: EDI, salesreport-daten von 200 Kaufhof-Filialen zu ca. 150 Artikeln eines Sortiments Übertragen: Ausgepackt: Als XML-Dok.: ca MB (UN/EDIFACT, bzip2) ca. 5 MB (UN/EDIFACT) ca. 75 MB Im Speicher, mit DOM: ca. 750 MB (!) Mit gleich großem Zieldokument schließlich für nur einen (!) Mapping-Prozess: ca MB Hauptspeicher H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 27
28 Fachhochschule Wiesbaden - Fachbereich DCSM Ergänzung: DOM in Java H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 28
29 DOM in Java: Übersicht erzeugt wird gelesen von erzeugt H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 29
30 Wichtige DOM-Bausteine DocumentBuilderFactory erzeugt DocumentBuilder, abhängig von Einstellungen (Property javax.xml.parsers.saxparserfactory ) DocumentBuilder stellt u.a. parse()-methode bereit, erzeugt Document-Objekte Document repräsentiert ein ganzes (XML-)Dokument entspricht dem Wurzelknoten / H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 30
31 Nützliche Imports für DOM import javax.xml.parsers.*; für DocumentBuilder (-Factory),... import org.xml.sax.*; für SAXException, SAXParseException,... import org.w3c.dom.*; für Document, DOMException, H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 31
32 Vorgehen bei DOM-Nutzung DocumentBuilderFactory erzeugen, Namespace-Support einschalten: DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance(); factory.setnamespaceaware(true); DocumentBuilder erzeugen, ggf. Fehler-Handler (Implementierung des Interface ErrorHandler ) hinzufügen: DocumentBuilder docbuilder=factory.newdocumentbuilder(); docbuilder.seterrorhandler(new MyErrorHandler()); Dokument erzeugen (aus XML-Eingabestrom oder neu ): Document doc1 = docbuilder.parse("file:datei.xml"); Document doc2 = docbuilder.newdocument(); H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 32
33 Rund um Node (Auswahl) Node Document Element Attr Text Comment... Navigation im Baum: getparentnode(), getfirstchild(), getlastchild() getnextsibling(), getprevioussibling() Werte auslesen und setzen: getnodename(), getnodetype(), getattributes() getnodevalue(), setnodevalue() Baum verändern: removechild(), replacechild() appendchild(), insertbefore() H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 33
34 Umgang mit Kindern // Rekursiv alle Textknoten unter "node" ausgeben void printtexts(node node) { if (node.haschildnodes()) { NodeList lst = node.getchildnodes(); for (int i=0; i < lst.getlength(); i++) { printtexts(lst.item(i)); } } else if (node.getnodetype()==node.text_node){ System.out.print(node.getNodeValue()); } 0 1 } H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 34
35 Zugriff auf Attribute void printnode(node node) { // alle Attribute des Knotens 'node' ausgeben if (node.hasattributes()) { NamedNodeMap attmap = node.getattributes(); for (int i=0; i < attmap.getlength(); i++) { Node attr = attmap.item(i); System.out.println(attr.getNodeName() + "=" + attr.getnodevalue()); } } }... if (node.gettype() == Node.ELEMENT_TYPE) { Element ele = (Element) node; System.out.println(ele.getAttribute("testattr")); } H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 35
36 Bäume von Hand bauen Document doc = docbuilder.newdocument(); Element wurz = doc.createelement("wurzel"); Element sohn = doc.createelement("sohn"); Element tochter = doc.createelement("tochter"); Text gruss = doc.createtextnode("ein Textbeispiel"); sohn.appendchild(doc.createtextnode("sohn hier")); tochter.appendchild( doc.createtextnode("tochter da")); doc.appendchild(wurz); wurz.appendchild(sohn); wurz.appendchild(gruss); wurz.appendchild(tochter); sohn doc wurzel Ein Textbeispiel tochter Sohn hier Tochter da H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 36
37 Fachhochschule Wiesbaden - Fachbereich DCSM XSLT, Transformer H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 37
38 XSLT Übersicht H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 38
39 Ein-/Ausgabe für XSLT Eingabe-Implementierungen ( Source ): StreamSource liest z.b. Dateien DOMSource liest DOM-Baum SAXSource liest SAX-Events Ausgabe-Implementierungen ( Result ): StreamResult schreibt auf Streams DOMResult erzeugt DOM-Baum SAXResult sendet SAX-Events (an einen ContentHandler) H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 39
40 Vorgehen bei XSLT-Nutzung TransformerFactory erzeugen: TransformerFactory factory = TransformerFactory.newInstance(); Transformer für Stylesheet erzeugen: Transformer transformer = factory.newtransformer( new StreamSource(stylesheet)); Dokument erzeugen: transformer.transform( new StreamSource( file:input.xml ), new StreamResult(System.out) ); H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 40
41 Beispiel: DOM-Quelle in XML-Darstellung ausgeben String stylesheet = "<?xml version='1.0' encoding='iso '?>" + "<xsl:stylesheet version='1.0' xmlns:xsl=' + "<xsl:output method='xml' encoding='iso ' /> " + "<xsl:template match='/'><xsl:copy-of select='.'/></xsl:template>" + "</xsl:stylesheet>"; Source xmlsrc = new DOMSource(document); Source xsltsrc = new StreamSource(new StringReader(stylesheet)); Result result = new StreamResult(System.out); TransformerFactory tf = TransformerFactory.newInstance(); Transformer transformer = tf.newtransformer(xsltsrc); transformer.transform(xmlsrc, result); Stylesheet kopiert Eingabe- in Ausgabebaum (<xsl:copy-of>) Trick: Eingabe = DOM, Ausgabe = System.out-Stream H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 41
42 Stylesheets parametrisieren <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <xsl:stylesheet version="1.0" xmlns:xsl=" <xsl:output method="html" encoding="iso " /> <xsl:param name= titel /> <xsl:param name= logo />... <xsl:template match="firma"> <img src= {$logo} alt= {$titel} /> <xsl:copy-of select="."/> </xsl:template>... </xsl:stylesheet> TransformerFactory tf = TransformerFactory.newInstance(); Transformer transformer = tf.newtransformer(xsltsrc); Java: transformer.setparameter( logo, /bilder/meier-logo.gif ); transformer.setparameter( titel, Meier GmbH ); transformer.transform(xmlsrc, result); H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 42
43 Beispiel: DOM / XSLT import javax.xml.parsers.*; import org.xml.sax.*; import org.w3c.dom.*; import java.io.*; import javax.xml.transform.*; import javax.xml.transform.dom.*; import javax.xml.transform.stream.*; Demo public class DOMBeispiel { public static void main(string[] args) { try { DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance(); DocumentBuilder docbuilder = factory.newdocumentbuilder(); docbuilder.seterrorhandler(new MeinEigenerErrorHandler());// ergänzen! Document doc = docbuilder.parse("file:10-tempest.xml"); TransformerFactory tf = TransformerFactory.newInstance(); Transformer trans = tf.newtransformer( new StreamSource("file:10-tempest-5.xsl")); } } Source input = new DOMSource(doc); Result output = new StreamResult(System.out); trans.transform(input,output); } catch (Exception e) { e.printstacktrace(); } H. Werntges, FB Informatik (DCSM), FH Wiesbaden 43
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