XML. Einführung, XML-Grundlagen und -Konzepte. XPath DTD. XQuery. XML-Schema XSLT XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

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1 XML-Abfragesprachen XML-Schemasprachen DTD XML-Schema... XPath XQuery XML XML-Transformationssprache XSLT Relationale DBMS XML in DBMS Dedizierte XML-DBMS 13 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

2 1. Einführung, XML-Grundlagen und -Konzepte - Was ist XML und welche Vorteile bietet es? - XML-Dokumente Aufbau und Struktur - Wohlgeformtheit und Gültigkeit - XML-Parsen und -Serialisieren 14 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

3 Was ist XML? - erweiterbare Auszeichnungssprache (extensible Markup Language) - Metabeschreibungssprache zur Definition anderer Sprachen XML - Auszeichnungen/Markups zur Erweiterung des Bedeutungsinhalt - beschreibende (Zusatz-) Informationen als Text im Text XSLT XHTML XForms SOAP SVG XPath - Bsp.: <kommentar> Ich bin nur ein Kommentar! </kommentar> 15 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

4 Entstehung von XML GML (IBM) Sammlung von Formatierungsbefehlen zur Textverarbeitung (Auszeichnungssprache) SGML (W3C) Standardisierung für Metasprachen, sehr flexibel aber zu umfangreich HTML (CERN) starke Vereinfachung von SGML, nicht vollständig standardkonform XML (W3C) erweiterbare Auszeichnungssprache, strenge Syntax, kompakter Aufbau 16 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

5 Welche Vorteile bietet XML? - Metasprache Aus XML lassen sich eigene Sprachen zur Repräsentation anwendungsspezifischer Semantiken ableiten. - Einfacher, formaler und präziser Sprachentwurf XML besitzt eindeutige Regeln und Strukturen und ermöglicht dadurch die einfache und sichere Verarbeitung von Dokumenten (vgl. HTML). - Plattformunabhängigkeit XML ermöglicht den einfachen Datenaustausch zwischen unterschiedlichen Systemen. XML ist Java für Daten: write once, read everywhere. 17 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

6 Welche Vorteile bietet XML? - Lesbarkeit XML-Dokumente sind mensch- und maschinenlesbare Textdokumente. - Offener Standard XML ist ein offener, erweiterbarer und lizenzfreier Standard für den eine breite Toolpalette zur Verfügung steht. - Trennung von Inhalt und Darstellung Mithilfe von XML lassen sich Inhalt und Darstellung von Daten trennen. Dynamische Transformationen (bspw. XSLT) ermöglichen verschiedenste Repräsentationsformen. 18 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

7 XML-Dokumente Aufbau und Struktur XML-Dokumente besitzen eine hierarchische (Baum-)Struktur <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <vorlesung titel="xml..." xmlns:dbis= " <! -Liste der Vorlesungsteilnehmer--> <dbis:teilnehmer dbis:matrikel="4711"> <dbis:name>mustermann</dbis:name> <dbis:vorname>max</dbis:vorname> <dbis:semester>5</dbis:semester> <dbis:studienfach>8</dbis:studienfach> </dbis:teilnehmer> <dbis:teilnehmer dbis:matrikel="4736"> <dbis:name>normalverbraucher</dbis:name> <dbis:vorname>otto</dbis:vorname> <dbis:semester>6</dbis:semester> <dbis:studienfach>10</dbis:studienfach> </dbis:teilnehmer></vorlesung> 19 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

8 Bestandteile eines XML-Dokuments Tag (<x>,</x>,<x/>) XML-Deklaration Namespace Kommentar Attribut Text Element XML-Dokument <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <vorlesung titel="xml..." xmlns:dbis=" <! -Liste der Vorlesungsteilnehmer--> <dbis:teilnehmer dbis:matrikel="4711"> <dbis:name>mustermann</dbis:name> <dbis:vorname>max</dbis:vorname> <dbis:semester>5</dbis:semester> <dbis:studienfach>8</dbis:studienfach> </dbis:teilnehmer> <dbis:teilnehmer dbis:matrikel="4736"> <dbis:name>normalverbraucher</dbis:name> <dbis:vorname>otto</dbis:vorname> <dbis:semester>6</dbis:semester> <dbis:studienfach>10</dbis:studienfach> </dbis:teilnehmer> </vorlesung> 20 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

9 Element - zentraler Grundbaustein von XML-Dokumenten - besteht aus Start-Tag, Inhalt und End-Tag - Inhalt besteht aus Text oder weiteren Unterelementen Mischung aus beidem <vorlesung titel="xml..."> <teilnehmer matrikel="4711">... </teilnehmer> </vorlesung> - <leereselement></leereselement> = <leereselement/> 21 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

10 Attribut - gibt Zusatzinformationen zu Elementen - besteht aus Attributname, Gleichheitszeichen und Literal <teilnehmer matrikel="4736">... </teilnehmer> - Literal (Attributwert) muss in einfachen oder doppelten Anführungszeichen angegeben werden 22 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

11 Text - innerhalb eines Elements - Leerzeichen, Zeilenumbrüche, etc. werden berücksichtigt <vorname>otto</vorname> Kommentar - durch speziellen Start- (<!--) und End-Tag (-->) gekennzeichnet - (nahezu) beliebig im Dokument verwendbar <! -Liste der Vorlesungsteilnehmer--> 23 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

12 XML-Deklaration - in erster Zeile eines XML-Dokuments - spezifiziert als Attribut version spezifiziert die im Dokument verwendete XML-Version encoding definiert die vom Dokument verwendete Zeichenkodierung standalone signalisiert in Zusammenhang mit DTDs das Vorhandensein zum Parsen des Dokuments notwendiger externer Markup Declarations <?xml version="1.0" encoding="iso "?> 24 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

13 Namespace - dient der eindeutigen Identifizierung von Element- und Attributnamens eines Vokabulars per URI (zumeist URL) - Bindung in definierendem Element per xmlns:<namespace>="<uri>" <vorlesung titel="xml..." xmlns:dbis=" </vorlesung> - Verwendung als Präfix <namespace>: für definierendes Element, Kindelemente und jeweils deren Attribute möglich <dbis:teilnehmer dbis:matrikel="4711">... </dbis:teilnehmer> 25 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

14 Default-Namespace - definiert einen einheitlichen Gültigkeitsbereich für alle Attribute und (Kind-)Elemente ausgehend vom definierenden Element - Bindung (ohne Präfix) in definierendem Element per xmlns="<uri>" <vorlesung titel="xml..." xmlns=" </vorlesung> - explizite Abweichungen vom Default-Namespace sind möglich 26 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

15 Default-Namespace am Beispiel <dbis:vorlesung dbis:titel="xml..." xmlns:dbis=" <dbis:teilnehmer dbis:matrikel="4711"> <dbis:name>mustermann</dbis:name>... ohne Default-Namespace <vorlesung titel="xml..." xmlns=" <teilnehmer matrikel="4711"> <name>mustermann</name>... mit Default-Namespace 27 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

16 Wohlgeformtheit und Gültigkeit - XML-Syntax folgt eindeutigem Regelwerk - exemplarische Auszüge: es muss ein (äußeres) Element existieren, dass alle anderen Elemente in sich trägt die Elemente in einem XML-Dokument müssen hierarchisch verschaltet sein auf ein Start-Tag eines Elements folgt nach dessen Inhalt immer ein End-Tag (Ausnahme: leeres Element) alle Attribute besitzen einen durch einfache bzw. doppelte Anführungszeichen eingeschlossenen Attributwert - nur wenn alle Regeln* eingehalten werden, handelt es sich um ein wohlgeformtes XML-Dokument *vollständige Syntaxregeln: (XML 1.0), (XML 1.1) 28 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

17 Wohlgeformtheit und Gültigkeit - XML-Dokumente können durch verschiedene Schemasprachen (siehe Kapitel 2) modelliert bzw. klassifiziert werden - Schemasprachen sind beispielsweise die DTD oder XML-Schema - genügt ein XML-Dokument den syntaktischen Schemavorgaben, dann handelt es sich um ein gültiges XML-Dokument 29 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

18 Wohlgeformtheit und Gültigkeit - die Eigenschaft der Gültigkeit ist mehr wie nur die Wohlgeformtheit wohlgeformt gültig nicht jedes wohlgeformte XML-Dokument muss auch ein gültiges XML-Dokument sein gültig wohlgeformt aber jedes gültige XML-Dokument muss auch ein wohlgeformtes XML-Dokument sein gültig wohlgeformt (wenn keine DTD, Schema, etc. vorhanden) wenn keine Vorgaben (durch Schemasprachen) an ein XML- Dokument gestellt werden, entspricht die Wohlgeformtheit der Gültigkeit 30 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

19 XML-Parsen und -Serialisieren XML-Parsen (Analyse der Dokumentstruktur) <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <vorlesung titel="xml..."> <teilnehmer matrikel="4711"> <name>mustermann</name> <vorname>max</vorname> <semester>5</semester> <studienfach>8</studienfach> </teilnehmer> </vorlesung> <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <vorlesung titel="xml..."> <teilnehmer matrikel="4711"> <name>mustermann</name> <vorname>max</vorname> <semester>5</semester> <studienfach>8</studienfach> </teilnehmer> </vorlesung> (Rücküberführung zu Dokument) XML-Serialisieren 31 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

20 XML-Parser - analysiert die Dokumentstruktur - zwei Standardansätze DOM und SAX - weitere Unterscheidung hinsichtlich Schemavalidierung validierende XML-Parser nicht validierende XML-Parser 32 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

21 Document Object Model (DOM) -Parser - baut ausgehend von XML-Dokument hierarchische Baumstruktur im Hauptspeicher auf - verschiedene Knotentypen: Document, Element, Attribut, Text, Kommentar, - spezielle Methoden je Knotentyp Bsp.: getnodevalue() für Text-Knoten liefert Textinhalt zurück 33 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

22 Simple API for XML (SAX) - liest XML-Dokument sequentiell und liefert Events an Applikation ohne das ganze Dokument im Hauptspeicher halten zu müssen - per definierter Callback-Methoden wird über spezielle Handler anwendungsseitig auf Events reagiert - Handler: ContentHandler (Verarbeitung des Dokumentinhalts) ErrorHandler (Fehlerbehandlung) DTDHandler (Bearbeitung von DTDs) EntitiyResolver (Auflösung von externen Entities) 34 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

23 Simple API for XML (SAX) - Auszug aus den Methoden des Content Handlers startdocument() signalisiert Beginn des XML-Dokuments enddocument() signalisiert Ende des XML-Dokuments startelement(string uri, String localname, String qname, Attributes atts) signalisiert Beginn eines Elements und stellt Namespace (uri), Elementname (localname), qualifizierten Elementname* (qname) und Attributliste (atts) bereit *qualifizierter Elementname = <Namespace>:<Elementname> 35 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

24 Zusammenfassung - XML ist eine plattformunabhängige offene Metasprache mit eindeutigen Strukturen und Regeln, die sowohl mensch- als auch maschinenlesbar ist - XML-Dokumente haben eine hierarchische Struktur und setzen sich aus XML-Deklaration, Elementen, Attributen, Text, etc. zusammen - Wohlgeformtheit und Gültigkeit sind (sich zum Teil bedingende) Eigenschaften eines XML-Dokuments - XML-Parser analysieren XML-Dokumente auf unterschiedliche Weise (DOM vs. SAX, validierend vs. nicht validierend) - XML-Serialisieren bezeichnet die (Rück-)Überführung geparster XML- Objekte zu XML-Dokumenten 36 XML-Grundlagen, -Sprachen, -Datenhaltungsfragen

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