Mit XQuery auf eine Oracle-Datenbank

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1 Mit XQuery auf eine Oracle-Datenbank Schlüsselworte: Prof. Dr. Heide Faeskorn-Woyke Andre Kasper Fachhochschule Köln Institut für Informatik XQuery, XML, E-Learning, SQL, FLOWR, XPath, XMLSchema, XSLT Einleitung Neben dem Datenaustausch gewinnt im XML-Umfeld immer mehr die Datenhaltung von XML-Dokumenten in Datenbanken an Bedeutung. Doch wie können Abfragen auf XML- Dokumenten effizient durchgeführt werden? XPATH und XSLT bieten hier nur sehr beschränkte Möglichkeiten. Die Abfragesprache XQuery schließt diese Lücke und wird als Nachfolge- bzw. Schwestersprache von SQL gehandelt. An Stelle einer SELECT-Abfrage wird ein FLOWR-Ausdruck auf ein XML-Dokument angewendet, wobei sich F = for, L = let, O = order By, W = where und R = return sicher nicht zufällig ähnlich einer SELECT- Anweisung liest. Oracle bietet seit der Version 10g eine eingebettete XQuery-Schnittstelle, die im XQuery-Trainer verwendet wird. Aus einem Pool von Anfragen wird eine zufällige Frage ausgewählt, die der Benutzer in XQuery beantworten soll. Die Syntax wird geprüft und falls korrekt, mit der in der Datenbank gespeicherten Musterlösung verglichen. Der XQuery- Trainer wurde von den Studenten Michael Ipsen, Andre Kasper, Jan Philipp und Norbert Schneider im Rahmen eines Projekts entwickelt und ist Bestandteil des frei verfügbaren E- Learning-DB-Portals edb: der Fachhochschule Köln am Campus Gummersbach. Abb. 1: Edb-Wolke für XQUERY, eine Sprache zur Abfrage von XML-Dokumenten XQuery steht für XML Query Language und wurde 2007 vom W3C-Konsortium als Empfehlung verabschiedet (vgl. XQuery (2007)). XQuery hat eine mit SQL vergleichbare Syntax und benutzt außerdem Sprachelemente von XPath, XMLSchema und XSLT. (vgl.

2 W3C (2009)). Dies gilt vor allem für die FLOWR-Ausdrücke (ausgesprochen: flower). FLOWR ist eine Abkürzung für die Konstrukte for, let, where, order by und return, und kann als Analogie zu den (SELECT, FROM, WHERE)-Konstrukten in SQL betrachtet werden. for $forvar1 at $posvar1 in <Expr>, $forvar2 at $posvar2 in <Expr>... let $letvar1 := <Expr>, $letvar2 := <Expr>... where <BoolExpr> order by <Expr> ascending/descending return <Expr> Der Ausdruck <EXPR> ist üblicherweise ein Teil eines XML-Dokuments oder ein komplettes XML-Dokument, der in XQuery-Sprechweise eine Sequenz genannt wird. Im Unterschied zu SQL ist XQuery case-sensitiv. XQuery bildet durch FLOWR eine SEQUENZ oder eine Menge von Sequenzen wieder auf Sequenzen ab (vgl. Lehner et al (2004)). Mit der let-klausel bzw. for-klausel werden Variablen an Werte gebunden. Variablen werden in XQuery mit dem $-Zeichen ausgezeichnet. Bei der LET-Klausel wird das Ergebnis des Ausdrucks komplett an die Variable gebunden, bei der FOR-Klausel elementweise und das nachfolgende Konstrukt wird für jedes Element einzeln in Form einer Schleife ausgeführt. for $b in doc(" for $b in (<book1/>, <book2/>) let $b := (<book1/>, <book2/>) for und let-klauseln werden also entweder explizit an Variablen gebunden oder durch Verwendung eines XPATH-Ausdrucks(hier /bib/book) auf einem XML-Dokument, das hier durch die doc-funktion erzeugt wird. Die where-klausel dient zur Filterung von Datenströmen. Wird der Ausdruck der aktuellen Variablen mit true ausgewertet, wird die Ausführung der return-klausel angestoßen. Die Variable wird dabei durch einen XPath-Ausdruck (hier: /publisher und > 1991) eingeschränkt. (vgl. XPath (2007)). where $b/publisher = "Addison-Wesley" and $b/@year > 1991 Die Reihenfolge der Ausgabe eines Flowr-Ausdrucks kann durch die Sortierklausel order-by explizit vorgegeben werden: order by $b/title Zum Schluss gibt die return-klausel die Schablone an, nach der das Ergebnisdokument konstruiert werden soll. Diese Schablone kann explizite XML-Tags oder XPath-Ausdrücke der Variablen enthalten.

3 for $b in doc(" where $b/publisher = "Addison-Wesley" and $b/@year > 1991 order by $b/title return <book> { $b/@year } { $b/title } </book> In der Ausgabe werden alle Bücher in Abhängigkeit vom Eingabedokument bib.xml ausgegeben, die vom Verlag Addison-Wesley nach 1991 herausgeben wurden. Eine Vielzahl von XQuery-Beispielen findet man z.b. unter XQuery-Use-cases (2009). Auf der Seite des W3C-Konsortiums findet man unter XQuery (2009) auch Beispiele für Seiten, die XQuery intensiv nutzen, z.b. in neuartigen Suchmaschinen. XML und XQUERY unter Oracle Im Oracle Umfeld steht mit Oracle XML DB (vgl. Oracle XML DB (2009)) eine umfangreiche Implementierung des SQL/XML-Standards (vgl. SQLX (2004)) zur Verfügung, die mittels der Funktion XMLQuery(Ausdruck) FLOWR-Ausdrücke gegen Elemente des Typs XMLType auswerten kann. Grundlage ist der objektrelationale Datentyp XMLType, der neben XPATH-Funktionalität auch XQuery-Funktionalität unterstützt und daher zum Ausprobieren dieser neuen XML-Sprache einlädt. Seit Oracle 10g Version 2, also schon seit 2005, ist die XQuery-Funktionalität unter Oracle verfügbar (vgl. Oracle-XQuery (2005)). Die Anwendung ist äußerst einfach: es wird die Funktion XMLQuery in eine SELECT- Anweisung eingebunden: SELECT XMLQuery(' for $b in doc(" where $b/publisher = "Addison-Wesley" and $b/@year > 1991 order by $b/title return <book> { $b/@year } { $b/title } </book>' RETURNING CONTENT) FROM DUAL; Funktionsweise des XQUERY-Trainers Diese XMLQuery-Funktion nutzt der XQuery-Trainer, um das Einüben von FLOWR- Ausdrücken zu erleichtern. Aus einem Pool von vorformulierten Abfragen, die datenbankgestützt verwaltet werden, wird eine zufällige Frage ausgewählt, die im Laufe des Testes in XQuery beantwortet werden muss. Das Programm schickt die Antworten der

4 Benutzer als selbstformulierten FLOWR-Ausdruck zur Ausführung an eine Oracle11g- Datenbank und führt sie dort aus. Falls das Ergebnis der FLOWR-Abfrage syntaktisch korrekt ist und mit dem Ergebnis der return-klausel der in der Datenbank gespeicherten Musterlösung übereinstimmt, wird die Frage als richtig bewertet. Dies geschieht auch, wenn der FLOWR- Ausdruck nicht mit der Musterlösung übereinstimmt, aber die return-klausel das gleiche Ergebnis wie return-klausel der Musterlösung hat. Bei einer semantisch falschen Antwort werden die Ergebnis-Mengen der eigenen Antwort sowie die, der Musterlösung, zum Vergleich angezeigt werden. So kann der Benutzer schließlich sehen, warum die eigene Anfrage falsch ist bzw. welche Ergebnisse zu viel oder wenig drin sind. Auch bei einer korrekten Antwort werden beide Ergebnis-Mengen angezeigt. Bei einer syntaktisch falschen Antwort wird eine Fehlermeldung erzeugt. Abb. 2: Der XQuery-Trainer ist ONLINE. Die zugehörigen XML-Dokumente (XML im WEB) lassen sich genauso anzeigen wie die Musterlösungen. Eine Aufgabe kann auch abgebrochen werden und man kann sich am Ende die Statistik (Aufgaben, die schon gelöst wurden) anzeigen lassen. Außerdem bietet der XQuery-Trainer noch eine XQuery-Sandbox für das Ausprobieren von freien FLOWR-Ausdrücken.

5 Edb: ELearning Datenbankportal an der Fachhochschule Köln, Campus Gummersbach Der XQuery-Trainer ist Bestandteil von edb, dem ELearning-Datenbank-Portal der Fachhochschule Köln ( Campus Gummersbach. Neben dem XQuery-Trainer bietet edb noch einen ähnlich aufgebauten SQL-Trainer, ein Tool zur Einübung von Normalformen, einen ER-Trainer und MC-Fragen zum Thema Datenbanken und verschiedene Datenbank-Visualisierungswerkzeuge. Edb kann nach einfacher Registrierung kostenfrei genutzt werden. Abb. 3: edb: das E-Learning-Datenbankportal an der Fachhochschule Köln. Die Seitenzahl wird von uns eingefügt! Literatur edb (2009) : Lehner, W., Schöning, H. (2004): Melton, Eisenberg (2003) Oracle XML DB (2009) Oracle XML DB XQUERY, Grundlagen und fortgeschrittene Methoden, dpunkt, München. Advancements in SQL/XML in on.pdf

6 Developer's Guide 8369/toc.htm 11g Release 1 (11.1) (2009) Oracle-XQuery (2005) y10gr2v4_1.pdf Oracle-XQuery (2009) SQLX (2004) SQLXML (2004) XPath (2007) XQuery (2004) XQuery (2007): XQuery (2009) XQuery-Use-cases (2009). Kontaktadressen: Name Prof. Dr. Heide Faeskorn-Woyke Fachhochschule Köln Campus Gummersbach Steinmüllerallee Gummersbach Telefon: Fax: Heide.Faeskorn-Woyke@fh.koeln.de Internet: Name Andre Kasper Fachhochschule Köln Campus Gummersbach Steinmüllerallee Gummersbach Telefon: ak1709@gmail.com