Einführung in XML Extensible Markup Language

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1 Einführung in XML Extensible Markup Language XML Extensible Markup Language Seminarvortrag Komponentenarchitekturen WS 2008/2009

2 Inhaltsverzeichnis Folien der Präsentation...1 Erläuterungen zu den Beispieldateien...11 Darstellung von XML Dokumenten mit CSS...11 DOM und die Streaming API...11 Validieren von XML Dokumenten...11 Navigation mit XPath...12 Transformation von XML Dokumenten...12 Quellenangaben...14

3 Folien der Präsentation Übersicht Historie XML Core Valide XML Dokumente Selektion mit XPath Darstellung von XML XML Programmiermodelle Historie 1969 IBM Standard Generalized Markup Language HTML als Subset von SGML 1996 XML Recommendation 1.0 vom W3C 2006 XML Recommendation 1.1 Recommendations unter 1

4 Markup Auszeichnungssprachen besitzen Syntax und Grammatik. Beschreiben über Metadaten den eigentlichen Inhalt. Darstellung sollte von Daten getrennt sein. Markup kann neuen Markup beschreiben: XML Vokabular wie SVG, XML Schema Ziele von XML XML soll einfach im Internet nutzbar sein. Unterstützung von möglichst vielen Anwendungen erlauben. SGML kompatibel sein. Von Menschen lesbar und selbstbeschreibend sein. Dokumente sollen einfach zu erzeugen sein. 2

5 Aufbau von XML Dokumenten Prolog <?xml version= 1.0 encoding= UTF-8 standalone= yes no?> <!-- Kommentar oder PI --> <!DOCTYPE testdoc SYSTEM testdoc.dtd > Body <testdoc> <tag attribut= attribut_wert >Inhalt</tag> Element </testdoc> Epilog <!-- Hier können noch Kommentare oder PIs folgen, ist aber unschön --> Wohlgeformtheit XML muss wohlgeformt sein Ein einzelner Rootknoten Ein oder mehr Elemente Parent-Children Beziehung Paarweise öffnende/schließende Tags Keine Referenzen auf externe Ressourcen, außer DTD Struktur als Baum 3

6 XML Processor (Parser) Prüft die Wohlgeformtheit. Unterscheidung zwischen validierenden und nicht validierenden Parsern. Viele verschiedene Hersteller mit teils unterschiedlichem Funktionsumfang. 2-Tier Architektur aus Prozessor und Anwendung machen XML erst sinnvoll. XML und Unicode XML unterstützt Unicode. Je nach Rechnerarchitektur UTF-8 oder UTF-16 als default. Kann über encoding Attribut angepasst werden. XML 1.1 mit voller Unicode Unterstützung. 4

7 Namen Alle XML Strukturen sind casesensitive. Elemente dürfen nur mit Unicode Buchstaben, _ oder : beginnen. Doppelpunkt inoffiziell für Namespaces reserviert. NMTOKEN sind Namen, die außerdem mit Ziffern, - oder. beginnen können. CDATA darf alles enthalten. XML Namespaces Vermeidet Probleme bei Nutzung gleicher Namen in gleichzeitig genutztem Vokabular Default Namespaces können im Rootelement gesetzt werden <testdoc xmlns= xmlns:fremd= > <testtag>dieses Tag nutzt den default Namespace</testtag> <fremd:testtag>und dieses den fremden. Kein Problem, trotz gleicher Namen</fremd:testtag> </testdoc> 5

8 Sonderregeln bei Zeichen <, &, ',, > dürfen nicht verwendet werden Ersatz durch Entity Referenzen <, &, &apos;, &qout;, >. Leerzeichen in Elementen und Tags können vom Parser entfernt werden. <!CDATA[...]]> erlaubt alle Zeichen ohne Referenz. Unicode kann mit &#Code; oder &#xhexcode; dargestellt werden. Processing Instructions PI wird mit <?Ziel... Anweisung?> definiert. <?xml-... ist reserviert. Beispiel für PI. Einbindung von CSS. <?xml-stylesheet href= style.css type= text/css?> 6

9 Document Type Definition Beschreibt den Aufbau eines Dokuments. Typen für Inhalt und Attribute können gesetzt werden. Pflichtelemente können ausgezeichnet werden. Anzahl der erlaubten Unterelemente kann begrenzt werden. XML Schema Genaue Definition des Dokumentes. Reihenfolge wird beachtet. Viele mitgelieferte Typen. Eigene Typen können erstellt werden. Maximales Auftreten von Elementen kann gesteuert werden. Reguläre Ausdrücke werden unterstützt. 7

10 XPath Abbildung des Dokumentes als XML Information Set. Knoten können mittels Pfadangaben durchlaufen werden. Nutzung in Extensible Stylesheet Language. Beispiel: /Bestellungen/Bestellung[1]/Besteller/Vorname/text() XSL Transformation Wandelt XML Dokumente in andere Formate. Benutzt Templates, die mittels XPath getriggert werden. Parameterübergaben sind möglich. Ausgabeformate, z.b. SVG, XML, Text, HTML 8

11 Programmiermodelle Document Object Modell Streaming API for XML Baumstruktur im Speicher. Änderungen möglich. Viel virtueller Speicher. Eventgesteuert Keine Strukturänderungen. Speicherschonend. JAXB Java Architecture for XML Binding Erzeugt Klassen aus XML Schema. Diese können zugehörige XML Instanzen schreiben und lesen. Aufteilung in ein Element pro Klasse. Erzeugt aus Klassen XML Schema. #>xjc -d src -p de.fh_wiesbaden.informatik.student test.xsd #>schemagen Klasse1.java Klasse2.java 9

12 Fazit XML ist nützlich zum Datenaustausch zwischen heterogenen System. Gutes Format um Dokumente zu speichern, weil transformierbar. Serialisierung in homogenen Systemen ist schneller und weniger komplex. In nahezu allen Programmiersprachen nutzbar. 10

13 Erläuterungen zu den Beispieldateien Darstellung von XML Dokumenten mit CSS Die Datei 01_Darstellung.xml ist ein XML Dokument, das eine Zeichentabelle beschreibt. Hierbei sind die Zeichen mit ihren Unicode Nummern eingetragen. Das Dokument besitzt zusätzlich eine PI, die das Cascading Style Sheet in 01_Darstellung.css einbindet. Durch das Stylesheet kann man das Dokument in einem Browser öffnen und es wird als Tabelle dargestellt. Hierzu muss der Browser allerdings XML mit CSS nutzen können. DOM und die Streaming API In den Dateien XMLDom.java und XMLSax.java finden sich Beispiele für das Lesen von XML Dateien mit Java. Zusätzlich wurde in dem Beispiel zu DOM ein Iterator genutzt, da dieser nicht für NodeList implementiert ist. Validieren von XML Dokumenten Das XML Dokument 02_Bestellung.xml beinhaltet Bestelldaten mit Personen, die Artikel kaufen. Das Dokument ist nur wohl geformt und bietet in diesem Zustand keine Möglichkeit die Nutzdaten auf Richtigkeit zu prüfen. Bei der Verarbeitung, würde der Parser keine Fehler melden, wenn beispielsweise kein 11

14 Nachname eingetragen wurde oder eine Postleitzahl von 5 Stellen abweicht. Um nun auch den Inhalt validieren zu können, wurden die Dateien 02_Bestellung.dtd und 02_Bestellung.xsd ergänzt. Die DTD beschreibt nur den Aufbau und die Verschachtelung der Elemente und kann zusätzlich Inhalte auf einfache Datentypen prüfen. In dem XML Schema erfolgen neben dem Aufbau auch detaillierte Prüfungen auf die Inhalte. Um eine Prüfung durchführen zu können, benötigt man validierende Parser. In der Datei XMLValidateSchema.java findet sich eine Programm zur Prüfung auf Gültigkeit mit Java. Sie nutzt den in Validate.java erzeugten Validator für die Gültigkeitsprüfung. Navigation mit XPath XPath ermöglicht es, in einem XML Dokument über die Angabe von Pfaden bestimmte Inhalte auszugeben oder deren Inhalte zu prüfen. Ein Beispiel hierzu liegt in der Datei XpathExample.java. Transformation von XML Dokumenten Mittels XSLT kann man XML Dokumente transformieren. Das Dokument wird hierbei während der Verarbeitung auf bestimmte XPath Ausdrücke geprüft, die über sogenannte Templates den Inhalt verarbeiten. Die Verarbeitung erfolgt mit XSLT Prozessoren. Diese wenden eine XSLT auf das XML Dokument an. Dabei besteht die Möglichkeit, Parameter zu übergeben, die Einfluss auf die Ausgabe haben. In der Datei XSLTransformation.java wird eine Transformation durchgeführt. Diese verwendet ein XML Dokument aus OpenStreetMap und wandelt diese über 12

15 03_geo2svg.xsl in eine SVG Datei. Dabei können Parameter übergeben werden, die die Dimension der Karte setzen und eine Straße markieren. Als XSLT Prozessor habe ich hierfür Apaches Xalan-j ( da dieser erweitertes XSLT unterstützt und benötigte mathematische Funktionen bereitstellt. 13

16 Quellenangaben Mark Birbeck, Professional XML (2nd Edition), Peer Information; 2. Edition (May 2001) ISBN Erik T. Ray, Learning XML (2nd Edition), O'Reilly Media ISBN Prof. Dr. Werntges W3C Recommendation Extensible Markup Language W3C Recommendation Namespaces in XML Prof. Dr. Panitz, Vorlesungsskript Java 14

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