Vorlesung Informatik II

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1 Vorlesung Informatik II Universität Augsburg Wintersemester 2011/2012 Prof. Dr. Bernhard Bauer Folien von: Prof. Dr. Robert Lorenz Lehrprofessur für Informatik 14. Java - Datenhaltung 2: Textdateien und Objektserialisierung 1

2 Ein-/Ausgabe mit Text Speichern als Text Man überlege sich ein Textformat zur Abspeicherung der durch Objekte und Assoziationen repräsentierten Daten und schreibe den Text in eine Textdatei beim Laden müssen die Objekte rekonstruierbar sein: Benutze Trennzeichen zwischen Attributwerten 2

3 Ein-/Ausgabe mit Text Speichern als Text Man überlege sich ein Textformat zur Abspeicherung der durch Objekte und Assoziationen repräsentierten Daten und schreibe den Text in eine Textdatei Auf die Daten kann nur durch einen Benutzer zugegriffen werden Daten müssen komplett in den Arbeitsspeicher passen Speicherung kann beliebig oft während einer Sitzung erfolgen. Änderungen zwischen zwei Speicherungen gehen bei Systemausfall verloren Kann von Programmen, denen das Format bekannt ist, interpretiert werden 3

4 Ein-/Ausgabe mit Text Zum Speichern und Laden von Text benutzt man Datenströme Die Java API stellt Klassen zur Verfügung zur Repräsentation von Textdateien zur Repräsentation von Datenströmen ( Dateien zur Repräsentation von Dialogen (Auswahl von 4

5 Ein-/Ausgabe mit Text Zum Speichern und Laden von Text benutzt man Datenströme Byte-Datenströme: Laden byte x = ds.read() Byte-Datenstrom ds Datei 1 Byte 5

6 Ein-/Ausgabe mit Text Zum Speichern und Laden von Text benutzt man Datenströme Byte-Datenströme: Speichern byte b =...; ds.write(b) Byte-Datenstrom ds Datei 1 Byte 6

7 Ein-/Ausgabe mit Text Zum Speichern und Laden von Text benutzt man Datenströme Zeichen-Datenströme: Laden char x = ds.read() red Dekodierung Byte Zeichen-Datenstrom ds Datei 7

8 Ein-/Ausgabe mit Text Zum Speichern und Laden von Text benutzt man Datenströme Zeichen-Datenströme: Speichern char x =...; ds.write(x) red Kodierung Byte Zeichen-Datenstrom ds Datei 8

9 Ein-/Ausgabe mit Text Zum Speichern und Laden von Text benutzt man Datenströme Datenströme hintereinanderschalten: Laden char x = ds.read() red Dekodierung Zeichen-Datenstrom ds Byte-Datenstrom (Speichern analog umgekehrt) 9

10 Ein-/Ausgabe mit Text Zum Speichern und Laden von Text benutzt man Datenströme Gepufferte Datenströme: Laden String x = ds.readln() D i e \n D e r n \ D e r Gepufferter Datenstrom ds Zeichen-Datenstrom (Speichern analog umgekehrt) 10

11 Ein-/Ausgabe mit Text Dateiauswahl über vordefinierte Dialogklasse FileDialog Modales Dialog-Fenster für Auswahl/Generierung einer Datei Konstruktor public FileDialog(Frame parent, String title, int ( mode Parameter mode Werte: FileDialog.LOAD, FileDialog.SAVE 11

12 Ein-/Ausgabe mit Text Dateiauswahl über vordefinierte Dialogklasse FileDialog Modales Dialog-Fenster für Auswahl/Generierung einer Datei Methoden: Setzen/Lesen von Pfad und Datei (siehe API) String getfile() Gibt Dateinamen zurück (ohne Pfad), falls Datei ausgewählt Gibt null zurück, falls keine Datei gewählt oder abgebrochen String getdirectory() Gibt Pfad der ausgewählten Datei zurück 12

13 Ein-/Ausgabe mit Text Dateiauswahl über vordefinierte Dialogklasse FileDialog Beispiel Speichern (Code Teil der Ereignisbehandlung in einem Fenster): FileDialog fd = new FileDialog(this,"Speichern unter", FileDialog.SAVE); fd.setvisible(true); if (fd.getfile()!=null){ try{ File f = new File(fd.getDirectory()+fd.getFile());... } 13

14 Ein-/Ausgabe mit Text Java-interne Repräsentation einer Datei mit Klasse File Repräsentation von Dateien und Ordnern Erfordert Import des java.io Pakets Konstruktor (keine physikalische Datei, sondern nur Java-Objekt!) File(String filename) Parameter filename unveränderlicher Dateiname mit absolutem Pfad oder Pfad relativ zum Projektordner Syntax ist Systemabhängig! (API lesen) 14

15 Ein-/Ausgabe mit Text Java-interne Repräsentation einer Datei mit Klasse File Repräsentation von Dateien und Ordnern Erfordert Import des java.io Pakets Methoden boolean exists() Gibt true zurück, falls Datei physikalisch existiert boolean isdirectory(): Gibt true zurück, falls Datei physikalisch existiert und einen Ordner repräsentiert 15

16 Ein-/Ausgabe mit Text Java-interne Repräsentation einer Datei mit Klasse File Repräsentation von Dateien und Ordnern Erfordert Import des java.io Pakets Methoden String getname() gibt Dateiname zurück (ohne Pfad) String getabsolutepath() gibt Dateiname zurück mit absolutem Pfad String[] list(): gibt Datei- und Ordnernamen in einem Ordner zurück (oder null) 16

17 Ein-/Ausgabe mit Text Java-interne Repräsentation einer Datei mit Klasse File Repräsentation von Dateien und Ordnern Erfordert Import des java.io Pakets Methoden File[] listfiles() gibt File-Objekte in einem Ordner zurück (oder null) String getfiletype() gibt Endung )einschließlich. ) zurück 17

18 Ein-/Ausgabe mit Text Java-interne Repräsentation einer Datei mit Klasse File Beispiel Speichern (Fortsetzung) (Code Teil der Ereignisbehandlung in einem Fenster): try{ File f = new File(fd.getDirectory()+fd.getFile()); PrintWriter p = new PrintWriter( new OutputStreamWriter( new FileOutputStream(f))); Iterator it = <DatenContainer>.iterator(); while(it.hasnext()){ p.println("neu");... 18

19 Ein-/Ausgabe mit Text Schreiben in physikalische Datei über Ausgabe-Datenströme Zum Schreiben von Bytes, Zeichen oder Zeilen in Dateien Datenströme bilden Vererbungshierarchie OutputStream FileOutputStream FilterOutputStream ObjectOutputStream BufferedOutputStream PrintStream DataOutputStream

20 Ein-/Ausgabe mit Text Klasse FileOutputStream Zum Schreiben einzelner Bytes in eine Datei (z.b. für Bilddateien) Konstruktor: public FileOutputStream(File file) throws FileNotFoundException Stellt Verbindung zu Datei her; Datei wird ggf. kreiert Ausnahme, falls - Datei existiert, aber ein Ordner ist - Datei nicht existiert und nicht kreiert werden kann - Datei existiert und nicht geöffnet werden kann

21 Ein-/Ausgabe mit Text Klasse FileOutputStream Zum Schreiben einzelner Bytes in eine Datei (z.b. für Bilddateien) Methoden: void write(byte[] b) throws IOException Schreibt Bytes void close() throws IOException Leert den Strom, schließt den Strom, gibt Resourcen frei Achtung: ohne close gehen Ausgabedaten verloren! u.v.m.

22 Ein-/Ausgabe mit Text Klasse ObjectOutputStream Für Objektserialisierung später Klasse PrintStream Methoden werfen keine Ausnahmen Der Standard-Ausgabestrom ist von diesem Typ

23 Ein-/Ausgabe mit Text Schreiben in physikalische Datei über Ausgabe-Datenschreiber Zum formatierten Schreiben von Zeichen in Dateien Datenschreiber bilden Vererbungshierarchie Writer OutputStreamWriter BufferedWriter PrintWriter

24 Ein-/Ausgabe mit Text Klasse OutputStreamWriter Zum Umwandeln von Zeichen in Bytes bzgl. einer Codierung Konstruktor: public OutputStreamWriter(OutputStream out) Umwandlung nach Standard-Codierung (Systemabhängig!) Methoden: void close() throws IOException void write(int c) throws IOException u.v.m.

25 Ein-/Ausgabe mit Text Klasse PrintWriter Zum formatierten Schreiben von Zeichen (z.b. Zeilenweise) Konstruktor: public PrintWriter(Writer out) Implementiert alle PrintStream-Methoden Methoden erzeugen keine Ausnahmen

26 Ein-/Ausgabe mit Text Beispiel Speichern (Fortsetzung) (Code Teil der Ereignisbehandlung in einem Frame): try{... Iterator it = <DatenContainer>.iterator(); while(it.hasnext()){ p.println("neu"); <Datenklasse> o = it.next(); p.println(o.get<attribut>());... } p.println("ende"); p.close(); } catch(exception ex){...} 26

27 Ein-/Ausgabe mit Text Beispiel Laden (Code Teil der Ereignisbehandlung in einem Frame): FileDialog fd = new FileDialog(this,"Öffnen", FileDialog.LOAD); fd.setvisible(true); try{ BufferedReader r = new BufferedReader( new InputStreamReader( new FileInputStream( fd.getdirectory()+fd.getfile()))); <DatenContainer> con = <DatenContainer>.instance(); String line = r.readline();... 27

28 Ein-/Ausgabe mit Text Laden von physikalischer Datei über Eingabe-Datenströme Zum Laden von Bytes, Zeichen oder Zeilen aus Dateien Datenströme bilden Vererbungshierarchie InputStream FileInputStream FilterInputStream ObjectInputStream BufferedInputStream DataInputStream

29 Ein-/Ausgabe mit Text Klasse FileInputStream Zum Lesen einzelner Bytes aus einer Datei Konstruktor: public FileInputStream(String filename) throws FileNotFoundException Stellt Verbindung zu existierender Datei her Ausnahme, falls - Datei existiert, aber ein Ordner ist - Datei nicht existiert - Datei existiert, aber nicht geöffnet werden kann

30 Ein-/Ausgabe mit Text Klasse FileInputStream Zum Lesen einzelner Bytes aus einer Datei Methoden: int read() throws IOExeption Liest Bytes void close() throws IOExeption Schließt den Strom, gibt Resourcen frei u.v.m. (auf Ausnahmen achten!)

31 Ein-/Ausgabe mit Text Klasse ObjectInputStream Zur Deserialisierung später

32 Ein-/Ausgabe mit Text Laden von physikalischer Datei über Eingabe-Datenlesern Zum (effizienten) Laden von Zeichen aus Dateien Datenleser bilden Vererbungshierarchie Reader InputStreamReader BufferedReader

33 Ein-/Ausgabe mit Text Klasse InputStreamReader Zum Umwandeln von Bytes in Zeichen bzgl. einer Codierung Konstruktor: public InputStreamReader(InputStream in) Umwandlung nach Standard-Codierung (Systemabhängig!) Methoden: int read() throws IOException boolean ready() throws IOException (lesebereit?) u.v.m.

34 Ein-/Ausgabe mit Text Klasse BufferedReader Zum zeilenweisen effizienten Lesen von Zeichen Konstruktor: public BufferedReader(Reader in) Gepufferter Zeichenstrom Methoden: String readln() throws IOException (Lesen einer Zeile) boolean ready() throws IOException u.v.m.

35 Ein-/Ausgabe mit Text Beispiel Laden (Fortsetzung) (Code Teil der Ereignisbehandlung in einem Frame):... <DatenContainer> con = <DatenContainer>.instance(); String line = r.readline(); while(!line.equals("ende"){ if(line.equals("neu")){ <Datenklasse> o = new <Datenklasse>(); o.set<attribut>(r.readline());... con.add<datenklasse>(o); line = r.readline(); } } r.close();... 35

36 Entkoppelung (Wiederholung) Bisher: Code zum Laden und Speichern in Fensterklassen Jetzt: Laden/Speichern ausgliedern in Datenhaltungsschicht (eigene Klasse Datei) 36

37 Entkoppelung (Wiederholung) Jetzt: Laden/Speichern ausgliedern in Datenhaltungsschicht Zugriff nur über Fachkonzeptschicht <Container> -daten<container> -root WurzelContainer -root -store <<interface>> Datenhaltung <Container> -daten<container> Datei 37

38 Entkoppelung (Wiederholung) Jetzt: Laden/Speichern ausgliedern in Datenhaltungsschicht Spezifizierung der Schnittstelle <<interface>> Datenhaltung +load(out d:wurzelcontainer) + save(in d:wurzelcontainer) +add(in o:object) +delete(in o:object) +modify(in o:object) Laden und Speichern aller Objekte einer Klasse Speichern, Löschen und Modifizieren einzelner Objekte (leer implementiert) 38

39 Entkoppelung (Wiederholung) Jetzt: Laden/Speichern ausgliedern in Datenhaltungsschicht Implementierung der Schnittstelle Datei - filename:string +Datei(filename:String) +load(out d:wurzelcontainer) + save(in d:wurzelcontainer) +add(in o:object) +delete(in o:object) +modify(in o:object) 39

40 Entkoppelung (Wiederholung) Jetzt: Laden/Speichern ausgliedern in Datenhaltungsschicht Konstruktor import java.io.*; public class Datei{ private String filename; public Datei(String file){ filename = file; }... } 40

41 Entkoppelung (Wiederholung) Jetzt: Laden/Speichern ausgliedern in Datenhaltungsschicht Objekt-bezogene Methoden leer implementieren... public void add(object o){} public void delete(object o){} public void modify(object o){} 41

42 Entkoppelung (Wiederholung) Jetzt: Laden/Speichern ausgliedern in Datenhaltungsschicht Laden und Speichern... public void save(wurzelcontainer d){ <Code wie vorhin für alle DatenContainer im WurzelContainer> } public void load(wurzelcontainer d){ <Code wie vorhin für alle DatenContainer im WurzelContainer> } 42

43 Entkoppelung (Wiederholung) Daten aus Textdatei laden: Überblick GUI starten In GUI DatenContainer-Objekt con leer initialisieren In GUI über Befehl Laden )Schaltfläche oder Menü-Item) FileDialog öffnen und dort Datei (filename) wählen In GUI con.load(filename) aufrufen In load Datei-Objekt store mit filename initialisieren In load Aufruf store.load(this) starten 43

44 Entkoppelung (Wiederholung) Daten in Textdatei speichern: Überblick In GUI über Befehl Speichern )Schaltfläche oder Menü-Item) FileDialog öffnen und dort Datei (filename) wählen )ggf. Unterscheidung Speichern / Speichern unter ) In GUI con.save(filename) aufrufen In save für Datei-Objekt store Attribut filename setzen In save Aufruf store.save(this) starten 44

45 Ein-/Ausgabe mit Objektserialisierung Speichern durch Serialisierung Ein Objekt wird mit seinen Attributwerten und Beziehungen zu anderen Objekten unter Beibehaltung seiner Klasse als Byte- Strom in einer Datei gespeichert. Dasselbe passiert mit allen mit diesem Objekt in Beziehung stehenden anderen Objekten. Man braucht ein Wurzelobjekt zur Verwaltung aller Objekte Serialisierung des Wurzelobjekts führt zur Serialisierung aller Objekte (Beispiel: Klasse WurzelContainer) Das serialisierte Objekt kann mit allen in Beziehung stehenden Objekten wieder deserialisiert werden: Objekte werden wieder im Arbeitsspeicher erzeugt 45

46 Ein-/Ausgabe mit Objektserialisierung Speichern durch Serialisierung Ein Objekt wird mit seinen Attributwerten und Beziehungen zu anderen Objekten unter Beibehaltung seiner Klasse als Byte- Strom in einer Datei gespeichert. Dasselbe passiert mit allen mit diesem Objekt in Beziehung stehenden anderen Objekten. Auf die Daten kann nur durch einen Benutzer zugegriffen werden Daten müssen komplett in den Arbeitsspeicher passen Speicherung kann beliebig oft während einer Sitzung erfolgen. Änderungen zwischen zwei Speicherungen gehen bei Systemausfall verloren Datendatei nicht von anderen Programmen interpretierbar 46

47 Ein-/Ausgabe mit Objektserialisierung Implementierung in Java: API-Schnittstelle Serializable Klassen, deren Objekte serialisiert werden sollen, müssen die ( vererbt Schnittstelle Serializable implementieren (wird Die Schnittstelle Serializable besitzt keine Operationen oder Attribute 47

48 Ein-/Ausgabe mit Objektserialisierung Implementierung in Java: Modifizierer transient Attribute, die nicht serialisiert werden sollen/müssen, deklariert man als transient: <Sichtbarkeit> transient <meinattribut>; Das betrifft Attribute, die keine Daten der Anwendung repräsentieren Beispiel: Attribut store der Klasse WurzelContainer 48

49 Ein-/Ausgabe mit Objektserialisierung Klasse ObjectOutputStream Schreibt primitive Datentypen und Objekte in einen OutputStream. Ein Objekt wird mit allen referenzierten Objekten, deren Klassen die Schnittstelle Serializable implementieren, geschrieben Konstruktor ObjectOutputStream(OutputStream out) 49

50 Ein-/Ausgabe mit Objektserialisierung Klasse ObjectOutputStream Schreibt primitive Datentypen und Objekte in einen OutputStream. Ein Objekt wird mit allen referenzierten Objekten, deren Klassen die Schnittstelle Seriazable implementieren, geschrieben Methoden void close() throws IOException Leert und schließt den Strom, gibt alle Ressourcen frei final void writeobject(object obj) throws IOException Schreibt obj ohne transiente und statische Attribute Ausnahmen u.a. für nicht serialisierbare Objekte 50

51 Ein-/Ausgabe mit Objektserialisierung Klasse ObjectInputStream Liest primitive Datentypen und Objekte, die vorher mit einem ObjectOutputStream-Objekt geschrieben wurden. Rekonstruiert alle Objekte mit Objektbeziehungen. Konstruktor ObjectInputStream(InputStream in) 51

52 Ein-/Ausgabe mit Objektserialisierung Klasse ObjectInputStream Liest primitive Datentypen und Objekte, die vorher mit einem ObjectOutputStream-Objekt geschrieben wurden. Rekonstruiert alle Objekte mit Objektbeziehungen. Methoden void close() throws IOException final Object readobject() throws IOException Deserialisert das in einer Datei serialisierte Objekt mit Objektstruktur und allen in Beziehung stehenden Objekten und gibt dieses Objekt zurück 52

53 Ein-/Ausgabe mit Objektserialisierung Implementierung der Klasse Datei Konstruktor import java.io.*; public class Datei{ private String filename; public Datei(String file){ filename = file; }... } 53

54 Ein-/Ausgabe mit Objektserialisierung Implementierung der Klasse Datei Objekt-bezogene Methoden leer implementieren... public void add(object o){} public void delete(object o){} public void modify(object o){} 54

55 Ein-/Ausgabe mit Objektserialisierung Implementierung der Klasse Datei Speichern public void save(wurzelcontainer d){ try{ ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream( new FileOutputStream(filename)); oos.writeobject(d); oos.close(); } catch(...){...} } 55

56 Ein-/Ausgabe mit Objektserialisierung Implementierung der Klasse Datei Laden public void load(wurzelcontainer d){ try{ ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream( new FileInputStream(filename)); d = ois.readobject();??? ois.close(); } catch(...){...} } 56

57 Ein-/Ausgabe mit Objektserialisierung Implementierung der Klasse Datei Laden public void load(wurzelcontainer d){ try{ ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream( new FileInputStream(filename)); d = ois.readobject();??? ois.close(); } catch(...){...} } Der Zeiger d kann NICHT umgebogen werden! 57

58 Ein-/Ausgabe mit Objektserialisierung Implementierung der Klasse Datei Laden public void load(wurzelcontainer d){ try{ ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream( new FileInputStream(filename)); WurzelContainer temp = ois.readobject(); d.set<datencontainer>(temp.get<datencontainer>()); ois.close(); } catch(...){...} } Stattdessen: Daten an d übertragen 58

59 Ein-/Ausgabe mit Objektserialisierung Daten deserialisieren: Überblick GUI starten In GUI DatenContainer-Objekt con leer initialisieren In GUI über Befehl Laden )Schaltfläche oder Menü-Item) FileDialog öffnen und dort Datei (filename) wählen In GUI con.load(filename) aufrufen In load Datei-Objekt store mit filename initialisieren In load Aufruf store.load(this) starten 59

60 Ein-/Ausgabe mit Objektserialisierung Daten serialisieren: Überblick In GUI über Befehl Speichern )Schaltfläche oder Menü-Item) FileDialog öffnen und dort Datei (filename) wählen )ggf. Unterscheidung Speichern / Speichern unter ) In GUI con.save(filename) aufrufen In save für Datei-Objekt store Attribut filename setzen In save Aufruf store.save(this) starten 60

61 Zusammenfassung Datenhaltung lässt sich weitgehend ohne Veränderung der GUI- und Fachkonzept-Klassen austauschen Ausnahmen: Schnittstelle Serializable für Objektserialisierung Unterschiedliche Auswahl von Datenbanken und Dateien Unterschiedliche Zeitpunkte des Abspeicherns 61

62 Exkurs XML EXtensible Markup Language erweiterbare Auszeichnungssprache/Beschreibungssprache Strukturierter Text (ASCII oder Unicode) zur: Strukturierung von Dokumenten Beschreibung und (hierarchischer) Strukturierung von Daten Definition von Auszeichnungssprachen Portables Datenformat Im Folgenden: Kurze beispielhafte Einführung (Vollständig ist XML Thema einer eigenständigen Vorlesung) 62

63 Definition XML EXtensible Markup Language erweiterbare Auszeichnungssprache/Beschreibungssprache Daten (Werte) werden durch sog. Tags (Elemente) markiert: <Jahr> 2009 </Jahr> Anfangs-Tag Wert End-Tag Tags beschreiben die Semantik von Werten (Zeichenfolgen) 63

64 Definition XML EXtensible Markup Language erweiterbare Auszeichnungssprache/Beschreibungssprache Tags können ineinander verschachtelt werden. seinstrukturiertkanntagseineswertder <Datum> <Jahr> 2009 </Jahr> <Monat> Juli </Monat> <Tag> 22 </Tag> </Datum> Eltern-Tag Kind-Tags Ein XML-Dokument bildet also eine Baumstruktur 64

65 Definition XML EXtensible Markup Language erweiterbare Auszeichnungssprache/Beschreibungssprache Daten können alternativ/zusätzlich durch Attribute beschrieben werden <Datum Jahr= 2009 Monat= Juli Tag= 22 > </Datum> ( Schlüsselwort-Wert-Paare ) Attribute Das Beispiel zeigt einen sog. leeren Tag; Kurzschreibweise: <Datum Jahr= 2009 Monat= Juli Tag= 22 /> 65

66 Definition XML EXtensible Markup Language erweiterbare Auszeichnungssprache/Beschreibungssprache Attribute vs. Kind-Tags: Attribute beschreiben oft Zusatzinformationen Strukturierte Tags beschreiben i.d.r. Datenobjekte 66

67 XML-Dateien Beispiel: Vorlesungen und Professoren <?xml version= 1.0 encoding= UTF-8?> XML-Deklaration <Vorlesungsverwaltung> <Vorlesung ID= > Wurzel-Tag <Name> Informatik 2</Name> <Dozent ID= > <Name> Hagerup </Name> <Lehrstuhl> Theoretische Informatik </Lehrstuhl> </Dozent> </Vorlesung>... <Vorlesung ID= >... </Vorlesung> </Vorlesungsverwaltung> 67

68 XML-Namensräume Der gleiche Tag kann in unterschiedlichen Dokumenten verschiedene Bedeutungen haben Durch Angabe eines sog. Namensraums wird die gemeinte Bedeutung eindeutig festgelegt Globaler Namensraum für das ganze Dokument: <Wurzel-Element xmlns= > XML-NameSpace Namensraum für Teile eines Dokuments: <Kind-Element xmlns= > 68

69 XML-Schema XML-Schema ist eine XML-Sprache zur Definition der Syntax von XML-Dokumenten Mit einem XML-Schema-Dokument legt man fest, was gültige XML-Dokumente bzgl. des Schema-Dokuments sind Mit einem XML-Schema-Dokument legt man also eine Datenstruktur fest Mit einem XML-Dokument speichert man konkrete Daten ab XML-Schema-Dokument : XML-Dokument = Klassendiagramm : Menge von Datenobjekten 69

70 XML-Schema XML-Schema ist eine XML-Sprache zur Definition der Syntax von XML-Dokumenten Festgelegt werden können u.a.: Tag-Elemente mit primitivem/komplexem Datentyp Attribute eines Tag-Elements Kind-Tag-Elemente eines Tag-Elements Minimale/Maximale Häufigkeit des Vorkommens eines Objekts Strukturen wie Mengen, Folgen, von Objekten. u.v.m 70

71 XML-Schema XML-Schema-Dokument Beispiel: Definition komplexer Datentypen Definition eigener (strukturierter) Datenytpen Definition von Attributen <xsd:element name="name" type="xsd:string"/> <xsd:complextype name="professortyp"> <xsd:sequence> <xsd:element ref="name"/> Definition von Kind-Tags als Sequenz <xsd:element name="lehrstuhl" type="xsd:string"/> </xsd:sequence> <xsd:attribute name="persid" type="xsd:id" use="required"/> </xsd:complextype> <xsd:complextype name="vorlesungtyp"> <xsd:sequence> <xsd:element ref= "Name"/> <xsd:element name="dozent" type="professortyp"/> </xsd:sequence> <xsd:attribute name="vorlid" type="xsd:id" use="required"/> </xsd:complextype> 71

72 XML-Schema XML-Schema-Dokument Beispiel: Definition komplexer Datentypen <xsd:element name="vorlesungsverwaltung"> <xsd:complextype> <xsd:sequence> <xsd:element name="vorlesung" type="vorlesungtyp" maxoccurs="unbounded"/> </xsd:sequence> <xsd:attribute name="version" type="xsd:string"/> </xsd:complextype> </xsd:element> 72

73 XML-Schema Einige XML-Schema-Dokument-Tags mit Attributen Tag: xsd:element Attribute: name Element-Name type Element-Typ default Voreingestellter Wert minoccurs Mindestanzahl von Elementen maxoccurs Maximale Anzahl von Elementen ref Verweis auf andere Element-Def. Darstellung von unstrukturiertem typisiertem Inhalt 73

74 XML-Schema Einige XML-Schema-Dokument-Tags mit Attributen Tag: xsd:complextype Attribute: name Element-Name Darstellung von strukturiertem Inhalt Kind-Tags definieren Komponenten der Struktur 74

75 XML-Schema Einige XML-Schema-Dokument-Tags mit Attributen Tag: xsd:sequenz Legt Reihenfolge der Komponenten fest xsd:choice Erlaubt Auswahl von Komponenten xsd:all Lässt Reihenfolge der Komponenten beliebig Inhaltsmodelle für komplexe Strukturen 75

76 XML-Schema Einige XML-Schema-Dokument-Tags mit Attributen Tag: xsd:attribute Attribute: name Attribut-Name type Attribut-Typ default Voreingestellter Wert use optional, required, prohibited Definition von Attributen eines Elements 76

77 XML-Schema Einige XML-Schema-Dokument-Tags mit Attributen Tag: xsd:restriction xsd:extension Attribute: base Allgemeinerer Typ Spezialisierung durch Einschränkung / Erweiterung Benutzung: <xsd:complextype name="childelement"> <xsd:complexcontent> <xsd:extension base="parentelement">...zusätzlicher Inhalt... </xsd:extension> </xsd:complexcontent> </xsd:complextype> 77

78 XML-Schema Das gibt es u.a. auch noch: Viele weitere Attribute Aufzählungen (xsd: enumeration) Über 40 vorgegebene primitive Datentypen Aggregierte Typen (xsd:list, xsd: union) Selbst abgeleitete unstrukturierte Typen (xsd:simpletype)... 78

79 XML-Schema Man kann Klassendiagramme und XML-Schema-Dokumente ineinander überführen Es gibt dafür unterschiedliche Vorschläge Es gibt automatisierte Verfahren Es stehen dafür verschiedene Erweiterungen der Java-API zur Verfügung Im Folgenden: Beispielhafte Beschreibung einer Übersetzung Von Klassen-Diagrammen in Schema-Dokumente 79

80 Klassendiagramm2XML Grundsätzliche Überlegungen Eindeutigkeit von Element-Namen? UML-Attribute/-Rollen als XML-Attribute oder -Elemente? Übersetzung von Multiplizitäten? Übersetzung von Generalisierungen? 80

81 Klassendiagramm2XML Grundsätzliche Überlegungen Eindeutigkeit von Element-Namen? UML-Namen qualifizieren durch Klassen-/Paket-Namen UML-Attribute/-Rollen als XML-Attribute oder -Elemente? Verschiedene Strategien. Streng: immer als Elemente Übersetzung von Multiplizitäten? Attribute minoccurs und maxoccurs Übersetzung von Generalisierungen? Elemente xsd:extension und xsd:restriction 81

82 Klassendiagramm2XML Kurz skizziert: Modellname Element Inhalt: xsd:complextype Kind-Elemente: Elemente zu Klassen Klassen Attribut Rolle xsd:complextype-element Kind-Elemente: Attribute / Assoziations-Rollen Element Typ: Wenn möglich beibehalten Element Typ: Klasse des assoziierten Objekts 82

83 Klassendiagramm2XML Generierung gültiger XML-Dokumente Wahl der Baumstruktur zur Auflösung von Assoziations-Zyklen? Wähle irgendeine azyklische Entfaltung Beispiel: Vorlesungen und Professoren Alternative 1: Liste alle Vorlesungen mit jeweiligem Dozenten auf (Professoren als Kind-Elemente von Vorlesungen, siehe Beispiel vorher) Alternative 2: Liste alle Professoren mit ihren jeweiligen Vorlesungen auf (Vorlesungen als Kind-Elemente von Professoren) 83

84 Eigenschaften/Vorteile/Nachteile Mit XML lassen sich Struktur und Repräsentation von Daten trennen Mit XML lassen sich Daten plattformunabhängig austauschen: Standard-Datenaustauschformat über das Internet XML ist menschenlesbar XML-Dokumente lassen sich automatisch verarbeiten XML ist leicht erweiterbar und flexibel einsetzbar (, Webservices, Multimedia, GrafikinAnwendungen ( 84

85 XML-Parser Zur Verarbeitung von XML-Dokumenten verwendet man Parser: Überprüfen ein Dokument auf Gültigkeit (bzgl. eines ( Schema-Dokuments ( Schreiben Erlauben den Zugriff auf Datenobjekte (Lesen, Interpretieren Daten ( Text Es gibt Parser für den sequentiellen Zugriff (wie bei und den wahlfreien Zugriff (wie bei Datenbanken) auf Daten Parser stellen eine API zur Verfügung, über die Anwendungen auf XML-Dokumente zugreifen können (wie bei Datenbanken) 85

86 XML und Java Es stehen verschiedene Java-APIs für die Verarbeitung von XML-Dokumenten zur Verfügung Details gehen über diese Vorlesung hinaus Prinzipielles Vorgehen wie bei Datenbanken 3-Schichten-Architektur analog 86