Web Technologien XML, XQuery, XPath und XSLT

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1 Web Technologien XML, XQuery, XPath und XSLT Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Maass Chair in Information and Service Systems Department of Law and Economics WS 2011/2012 Wednesdays, 8:00 10:00 a.m. Room HS 021, B4 1

2 Wrap-Up NoSQL Datenbanken liefern konkrete und besser angepasste Lösungen für spezielle Probleme bei der Datenhaltung NoSQL Datenbank verzichten hierfür teilweise auf die Komplexität klassischer Datenbanken Slide 2

3 XML, XQuery, XPath und XSLT Was ist XML? Akronym für extensible Markup Language Syntax zum hierarchischen strukturieren von Dokumenten und Daten Basis für viele Erweiterungen, z.b. Namensräume Stylesheets Hyperlinks Schemata Standardisiert durch das W3C Was sind XQuery, XPath und XSLT? Ø Werkzeuge zum Umgang mit XML Slide 3

4 Warum XML? Einfach...zu lesen durch Menschen...zu verarbeiten durch Maschinen...zu generieren Erweiterbar XML ist nur generische Syntax Zusatz-Standards nutzen diese Syntax (z.b. XHTML, RDF) Standardisiert Weithin akzeptiertes Format Lizenzfrei und plattformunabhängig Werkzeuge stehen für beinahe jede Programmiersprache zur Verfügung Slide 4

5 Syntax von XML Zu Beginn des Dokumentes steht die XML- Deklaration mit Informationen für den Parser Wie bei HTML ist das Dokument strukturiert durch verschachtelte Elemente mit Attributen Durch Namensräume können Bedeutungsräume geschaffen und Namenskonflikte gelöst werden Unstrukturierte Inhalte können mittels CDATA- Element integriert werden Alle Zeichen im Zeichensatz außer den Steuerungszeichen sind erlaubt, selbige müssen codiert werden XML ist case-sensitive Steuerungszeichen: & à & < à < > à > &apos; à ' " à Slide 5

6 Strukturierte Daten in XML <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <rezept xmlns:lm=" <zutaten anzahl="3"> <lm:zutat>ei</lm:zutat> <lm:zutat>mehl</lm:zutat> <lm:zutat>salz</lm:zutat> </zutaten> <anleitung> Alles zusammenrühren und backen. </anleitung> <foto><![cdata[beliebige DATEN]]> </foto> </rezept> { anzahl="3" } zutaten zutat zutat zutat rezept anleitung Ei Mehl Salz Alles zusammenrühren und backen. Textuelle Darstellung Graphische Darstellung Slide 6

7 Wohlgeformtheit von XML Wohlgeformtheit Dokument entspricht den syntaktischen Regeln Genau ein Dokument-Element Jedes öffnende Element hat ein schließendes Element Die Verschachtelung ist balanciert Beispiel: Gegenbeispiel: <A><B><C>...</C></B></A> <A><B><C>...</A>...</C> Validität Dokument ist wohlgeformt konform zu einer Document Type Description (DTD) oder XML Schema Definition (XSD) Slide 7

8 Validierung durch DTD und XSD Erlauben die Beschreibung der Validitätsregeln für ein XML-Dokument XSD wird im Gegensatz zu DTD ebenfalls direkt als XML beschrieben XSD ist der Nachfolger von DTD und erlaubt eine erheblich umfassendere Beschreibung der Validitätsregeln, diese umfassen: (Komplexe) Elemente Attribute Typisierung Listen Restriktionen <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <xs:schema xmlns:xs=" <xs:element name="buch" maxoccurs="unbounded"> <xs:complextype> <xs:sequence> <xs:element name="titel" type="xs:string"/> <xs:element name="verlag" type="xs:string" minoccurs="0"/> <xs:element name="anzahl" type="xs:positiveinteger"/> <xs:element name="preis" type="xs:decimal"/> </xs:sequence> </xs:complextype> </xs:element> </xs:schema> Slide 8

9 Werkzeuge zur Verarbeitung von XML XML Path Language - XPath: Pfadbasierte Selektion einzelner Datenknoten im XML Dokument Filterung nach Knotentests und Prädikaten XML Dokument XPath Ausdruck Dem XPath Ausdruck entsprechendes Teilstück des XML Dokument, z.b.: nur bestimmte Unterknoten mit bestimmten Werten Slide 9

10 XPath Beispiele <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <rezepte> <rezept schwierigkeit="3"> <titel>pfannkuchen</titel> <zutaten anzahl="2"> <zutat>ei</zutat> <zutat>mehl</zutat> </zutaten> <anleitung>alles zusammenrühren und backen.</anleitung> </rezept> <rezept schwierigkeit="1"> <titel>eischaum</titel> <zutaten anzahl="2"> <zutat>ei</zutat> <zutat>salz</zutat> </zutaten> <anleitung>gut durchmischen</anleitung> </rezept> </rezepte> /rezepte à Das erste Element rezepte //rezepte/rezept à Alle Elemente rezept die innerhalb des eines Elements rezepte liegen //rezept[1]/zutaten à Die Zutaten des ersten Rezeptes = '3'] à Alle Rezepte deren Schwierigkeit 3 ist child::* à Alle unterhalb des aktuellen Knoten liegenden Knoten //rezept/titel/text() à Die Titel aller Rezepte Slide 10

11 Werkzeuge zur Verarbeitung von XML XML Query Language - XQuery: SQL-ähnliche Abfrage von Daten eines XML Dokuments Diverse Abfragearten (z.b. sequenzbasierte FLWOR Ausdrücke (gespr. Flower ) oder CRUD) in Kombination mit XPath Ergebnissen XML Dokument XQuery Ausdruck Rückgabewert des XQuery Ausdruck nach Bezug der entsprechenden XML Teilstücke und Verarbeitung der Sequenzbeschreibungen Slide 11

12 XQuery Abfragen und Funktionen FLWOR Abfragen erlauben die sequenzbasierte Abfrage von Daten: for definiert die Abfragesequenz let ermöglicht die Deklaration weiterer Variablen where ermöglicht die Einschränkung der Ergebnisse order by ermöglicht die Sortierung der Ergebnisse return definiert das Format er Ergebnisse CRUD Funktionalität: Insert node... into erlaubt das einfügen von Knoten Delete node erlaubt das löschen von Knoten Replace node... with ermöglicht das Ändern von Knoten XQuery unterstützt Funktionen mit mehreren Übergabeparametern und einem Rückgabeparameter zur Kapselung mehrfach verwendeter Funktionalität Slide 12

13 XQuery Beispiele <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <rezepte> <rezept schwierigkeit="3"> <titel>pfannkuchen</titel> <zutaten anzahl="2"> <zutat>ei</zutat> <zutat>mehl</zutat> </zutaten> <anleitung>alles zusammenrühren und backen.</anleitung> </rezept> <rezept schwierigkeit="1"> <titel>eischaum</titel> <zutaten anzahl="2"> <zutat>ei</zutat> <zutat>salz</zutat> </zutaten> <anleitung>gut durchmischen</anleitung> </rezept> </rezepte> for $rezept in //rezept where > 1 order by $rezept/@schwierigkeit ascending return <li>{$rezept/titel/text()}</li> à Abfrage aller Rezept-Titel von Rezepten mit mehr als einer Zutat als HTML-Liste, sortiert nach der Schwierigkeit insert node <rezept><titel>omlett</titel></rezept> into /rezepte à Hinzufügen eines neuen Rezeptes delete node //rezepte/rezept[3] à Löschen des 3. Rezeptes replace node //rezepte/rezept[3] with <rezept><titel>blub</titel></rezept> à Ändern eines Rezeptes Slide 13

14 Werkzeuge zur Verarbeitung von XML EXtensible Stylesheet Language (Transformation) - XSL(T): Programmiersprache zur Transformation von in XML strukturierten Daten in beliebige Ausgabedokumente (z.b. XML, HTML, PDF, RTF...) unter zu Hilfenahme von XPath Das Stylesheet kann direkt im XML Dokument referenziert werden XML Dokument Dokument mit XSL Befehlen XSLT Prozessor Vom Parser verarbeittetes Dokument mit den Ergebnissen der XSL Befehlen nach deren Abarbeitung Slide 14

15 XSLT Kontrollstrukturen Wie klassische Programmiersprachen unterstützt auch XSLT diverse Kontrollstrukturen: Schleifen: <xsl:for-each select="rezepte/rezept">...</xsl:for-each> Bedingungen: <xsl:if > 0">...</xsl:if> Fallunterscheidung: <xsl:choose> <xsl:when select="rezepte/rezept">...</xsl:when> <xsl:otherwise>...</xsl:otherwise> </xsl:choose> Slide 15

16 XSLT Templates Templates beschreiben Formatierungsvorlagen welche auf eine bestimmte Menge von XML Knoten ausgeführt werden Templates können mittels match definiert auf eine durch XPath definierte Menge von Knoten ausgeführt werden indem apply-templates ausgeführt wird Templates können mittels name definiert expliziert mit bestimmten Knoten aufgerufen werden indem call-template ausgeführt wird Wird ein Template über den Namen aufgerufen können Parameter mit with-param übergeben werden und im Template mittels param verwendet werden Slide 16

17 XSLT Template Beispiel (1) <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <?xml-stylesheet href="rezepte.xsl" type="text/xsl"?> <rezepte> <rezept schwierigkeit="3"> <titel>pfannkuchen</titel> <zutaten anzahl="2"> <zutat>ei</zutat> <zutat>mehl</zutat> </zutaten> <anleitung>alles zusammenrühren und backen.</anleitung> </rezept> <rezept schwierigkeit="1"> <titel>eischaum</titel> <zutaten anzahl="2"> <zutat>ei</zutat> <zutat>salz</zutat> </zutaten> <anleitung>gut durchmischen</anleitung> </rezept> </rezepte> <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xsl:stylesheet version="1.0" xmlns:xsl=" <xsl:template match="/"> <html><body> <h1>rezepte</h1> <xsl:apply-templates select="rezepte/rezept"/> </body></html> </xsl:template> <xsl:template match="//rezept"> <h2><xsl:value-of select="titel"/></h2> [...] </xsl:template> </xsl:stylesheet> Rezepte.xsl Rezepte.xml Slide 17

18 XSLT Template Beispiel (2) <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <?xml-stylesheet href="alternativ.xsl" type="text/xsl"?> <rezepte> <rezept schwierigkeit="3"> <titel>pfannkuchen</titel> <zutaten anzahl="2"> <zutat>ei</zutat> <zutat>mehl</zutat> </zutaten> <anleitung>alles zusammenrühren und backen.</anleitung> </rezept> <rezept schwierigkeit="1"> <titel>eischaum</titel> <zutaten anzahl="2"> <zutat>ei</zutat> <zutat>salz</zutat> </zutaten> <anleitung>gut durchmischen</anleitung> </rezept> </rezepte> <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xsl:stylesheet version="1.0" xmlns:xsl=" 1999/XSL/Transform"> <xsl:template match="/"> <html><body> <h1>rezepte</h1> <xsl:for-each select="rezepte/rezept"> <xsl:call-template name="rezept"> <xsl:with-param name="rtitel" select="titel"/> </xsl:call-template> </xsl:for-each> </body></html> </xsl:template> <xsl:template name="rezept"> <xsl:param name="rtitel"/> <h2><xsl:value-of select="$rtitel"/></h2> [...] </xsl:template> </xsl:stylesheet> Alternativ.xsl Rezepte.xml Slide 18

19 Literatur Bücher: Doug Tidwell XSLT, O'Reilly Media ISBN-10: , ISBN-13: Elliotte Rusty Harold, W. Scott Means XML in a Nutshell, O'Reilly Media ISBN-10: , ISBN-13: Web: Slide 19

20 Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Maass Chair in Information and Service Systems Saarland University, Germany Univ.-Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Maass