Kritik von HTML. Multimedia-Technik XML. Syntax von XML-Dokumenten. Extensible Markup Language (XML) reine Strukturbeschreibung

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1 Kritik von HTML Multimedia-Technik XML SS 2005 Prof. Dr. Günther Görz Prof. Dr. Klaus Meyer-Wegener reine Strukturbeschreibung Darstellung einer Web-Seite weitgehend dem Browser überlassen gewisser Ausgleich durch Formatsprachen wie Cascaded Style Sheets (CSS) weder Rechtekontrollen noch Abrechnungsmechanismen neue Anwendungen verlangen nach differenzierten Schnittstellen nur durch Einbindung geeigneter Programme: Java, CGI, PHP, JavaScript, Vorl. MMT, XML SS Extensible Markup Language (XML) Syntax von XML-Dokumenten seit 1996 vom World-wide Web Consortium ( entwickelt als erweiterbare Auszeichnungssprache (Markup Language) sollte zwei Aspekte verbinden: Flexibilität und Leistungsfähigkeit der Standard Generalized Markup Language (SGML), weite Akzeptanz von HTML XML ist als Untermenge von SGML definiert. Auszeichnungssprache, um strukturierte Daten abzubilden unabhängig von einer bestimmten Rechnerplattform. ein offener Standard, der es erlaubt, dass die codierten Dokumente ihre Struktur selbst beschreiben. bildet damit ein ideales Medium, um Dokumente bzw. Daten zwischen verschiedenen Nutzern oder Programmen auszutauschen. Vorl. MMT, XML SS Ein XML-Dokument setzt sich aus zwei Teilen zusammen: einem optionalen Prolog (unten grün markiert), der Informationen über die verwendete XML-Version, den Zeichensatz und eine optionale Document Type Definition dazu später mehr enthält, und dem Body des Dokuments, der den eigentlichen Inhalt des Dokuments enthält. Vorl. MMT, XML SS

2 Syntax von XML-Dokumenten (2) Ein XML-Beispieldokument <song> <title>aber bitte mit Sahne</title> <author type="music">udo Jürgens</author> </song> <song> <title>aber bitte mit Sahne</title> <author type="music">udo Jürgens</author> <author type="text">eckart Hachfeld</author> <date>1976</date> <duration format="min:sec">3:07</duration> <text> <verse> <line>sie treffen sich täglich um Viertel nach drei, ohoho, (oh yeah!)</line> <line>am Stammtisch im Eck, in der Konditorei, ohoho, (oh yeah!)</line> <line>und blasen zum Sturm auf das Kuchenbuffet, auf Schwarzwälder Kirsch und auf Sahne-Baisers,</line> <line>auf Früchteeis, Ananas, Kirsch und Banane, ABER BITTE MIT SAHNE!</line> </verse>  </text>  <melody/> </song> Vorl. MMT, XML SS Vorl. MMT, XML SS Elemente Elemente (2) Elemente = Grundbausteine von XML Elemente können andere Elemente, Text oder Kommentare enthalten. Ein Element wird durch Tags (Auszeichnungen) eingegrenzt. Ein Tag besteht aus einem von spitzen Klammern umschlossenem Schlüsselwort (dem Namen des Elements). Jedes Element wird von einem öffnenden und einem schließenden Tag umschlossen. Im Gegensatz zu HTML gehört zu jedem öffnenden Tag zwingend ein schließendes. einzige Ausnahme: ein leeres Element, das durch eine abkürzende Tag-Schreibweise dargestellt werden kann. Die folgende Tabelle zeigt exemplarisch einige Tags: Beschreibung Ein Element mit einem Start- und End-Tag Ein leeres Element mit einem Start- und End-Tag Ein leeres Element in abgekürzter Schreibweise Tags <title>aber bitte mit Sahne</title> <melody></melody> <melody/> Vorl. MMT, XML SS Vorl. MMT, XML SS

3 Elemente (3) Elemente (4) Inhalte von Elementen Der Inhalt eines Elements wird als Text abgebildet. Dabei können alle Zeichen verwendet werden, die der im Prolog angegebene Zeichensatz unterstützt. für deutsche Umlaute also z.b. "ISO " Sonderzeichen Einige Zeichen werden von XML selbst für Tags und Sonderzeichen verwendet. Sonderzeichen (Forts.): Diese müssen im Text durch Escape-Sequencen (auch Entities genannt) ersetzt werden: Zeichen Escape-Sequenz Ampersand & & Kleinerzeichen < < Größerzeichen > > Hochkomma ' ' Anführungszeichen " " Vorl. MMT, XML SS Vorl. MMT, XML SS Attribute Kommentare Häufig sollen bestimmte Daten einem Element zugeordnet, aber nicht untergeordnet werden. nicht Inhalt, sondern zusätzliche Angaben oft Metadaten Diese Zuordnung kann über Attribute erfolgen. Ein Attribut besteht aus einem Name-Wert-Paar. Kommentare dienen dazu, einem Autor Hinweise zu geben. werden bei der Verarbeitung ignoriert Analog zu HTML können in XML Kommentare in der folgenden Schreibweise eingefügt werden:  Anders als bei HTML müssen die Attributwerte immer in Anführungszeichen (") oder Hochkommata (') gesetzt werden. Beispiel: <author type="music">udo Jürgens</author> Vorl. MMT, XML SS Vorl. MMT, XML SS

4 Wohlgeformtheit Hierarchische Darstellung eines XML-Dokuments Im Gegensatz zu HTML-Dokumenten gibt es für XML-Dokumente ein hartes Kriterium, ob ein XML-Dokument gültig ist oder nicht. Ungültige XML-Dokumente sind von einem Nutzer oder einem Programm zurückzuweisen. Ein XML-Dokument gilt dann als gültig, wenn es wohlgeformt ist, und es ist wohlgeformt, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind: Ein XML-Dokument darf nur über ein einzelnes Wurzelelement verfügen. Alle weiteren Elemente müssen vom Wurzelelement ausgehend in einer einfachen hierarchischen Baumstruktur abbildbar sein. Ein XML-Dokument darf keine ungültigen Zeichen enthalten. Dieses Kriterium bezieht sich u.a. auf den im Prolog angegebenen Zeichensatz. Vorl. MMT, XML SS Vorl. MMT, XML SS Document Type Definition (DTD) DTD (2) Mittels einer DTD kann man die in einem XML- Dokument erlaubten Elemente und Attribute sowie die zulässigen Hierarchien der Elemente definieren. Wir können mit einer DTD eigene Auszeichnungssprachen definieren. DTDs können entweder direkt im Prolog eines XML-Dokuments oder in einem separaten XML-Dokument definiert werden. Das separate Dokument hat den Vorteil, dass eine DTD so als Vorgabe für zahlreiche XML- Dokumente genutzt werden kann. Die DTD kann dazu z.b. über eine URL (Uniform Resource Locator) im Prolog eines XML-Dokuments referenziert werden. Wir werden im Folgenden den Ansatz der separaten Datei verwenden und nur einen Teil der Definitionsmöglichkeiten von DTDs betrachten. Vorl. MMT, XML SS Vorl. MMT, XML SS

5 Definition von Elementen und ihrer Struktur Definition von Elementen und ihrer Struktur (2) Elemente werden in einer DTD durch das ELEMENT-Tag definiert. Beispiel: Definition des Wurzelelements "song" <!ELEMENT song (title, author+, date?, duration?, text?, melody?)> Dem Elementnamen folgt eine kommaseparierte Liste der Elemente, die hierarchisch dem Element "song" direkt untergeordnet sind. Ein Fragezeichen, Stern oder Pluszeichen definiert die mögliche Kardinalität dieses Kindelements. Kardinalitäten: Kardinalitätsoperator keine Angabe? * + Bedeutung genau einmal optional, also keinmal oder einmal keinmal bis beliebig oft einmal bis beliebig oft Vorl. MMT, XML SS Vorl. MMT, XML SS Definition von Elementen und ihrer Struktur (3) Enthält ein Element keine weiteren Unterelemente, sondern Text, dann wird dies durch die Angabe von (#PCDATA) festgelegt: <!ELEMENT title (#PCDATA)> Verfügt ein Element über keine weiteren Kindelemente, so wird dies durch die Angabe von EMPTY definiert: <!ELEMENT note EMPTY> Ein derartiges Element kann aber über Attribute verfügen. Definition von Attributen Attribute werden in einer DTD durch das ATTLIST-Tag definiert. In Beispiel ist die Definition des Attributs "type" von "author" aufgeführt: <!ATTLIST author type CDATA #IMPLIED> Es enthält normalen Text und kann optional angegeben werden. CDATA definiert, dass der Inhalt des Attributwertes nicht als XML-Text, sondern als flache Character-Daten zu interpretieren ist. Die zweite Definition legt die Attribute "tone" und "duration" für "note" fest: <!ATTLIST note tone CDATA #REQUIRED duration CDATA #REQUIRED> Beide müssen immer aufgeführt werden. Vorl. MMT, XML SS Vorl. MMT, XML SS

6 Definition von Attributen (2) Vollständige DTD für das Beispiel Eine Auswahl der möglichen Attributtypen: Attributtyp Bedeutung #REQUIRED Attribut muss immer angegeben werden #IMPLIED Attribut kann optional angegeben werden <!ELEMENT song (title, author+, date?, duration?, text?, melody?)> <!ELEMENT title (#PCDATA)> <!ELEMENT author (#PCDATA)> <!ATTLIST author type CDATA #IMPLIED> <!ELEMENT date (#PCDATA)> <!ELEMENT duration (#PCDATA)> <!ATTLIST duration format CDATA #IMPLIED> <!ELEMENT text (verse+)> <!ELEMENT verse (line+)> <!ELEMENT line (#PCDATA)> <!ELEMENT melody (note*)> <!ELEMENT note EMPTY> <!ATTLIST note tone CDATA #REQUIRED duration CDATA #REQUIRED> Vorl. MMT, XML SS Vorl. MMT, XML SS Nutzung der DTD Validierung von XML-Dokumenten Ablage in einer Datei: "song.dtd" auf Server "myserver.com" dann: <!DOCTYPE song SYSTEM " <song>  </song> wichtiges Kriterium: Wohlgeformtheit von XML- Dokumenten siehe oben Kriterium garantiert, dass ein XML-Dokument den allgemeinen syntaktischen Regeln der XML entspricht. weiterreichendes Kriterium: Validität bedeutet, dass die Struktur des XML-Dokuments gegen die entsprechende Document Type Definition überprüft wird. Ist für ein XML-Dokument keine DTD angegeben, kann es auch nicht validiert werden. Nur XML-Dokumente, die wohlgeformt sind, können validiert werden. Vorl. MMT, XML SS Vorl. MMT, XML SS

7 XML-Schema Beispiel zu XML-Schema bisher: Definition von eigenen Auszeichnungssprachen mittels DTDs haben aber eine Reihe von Nachteilen: beschränkte Fähigkeit, die Struktur und den Inhalt von Elementen zu definieren Es ist z.b. nicht möglich, die Datentypen der einzelnen Elemente zu definieren. Die Kardinalitäten der Elemente können nur beschränkt festgelegt werden. Syntax zur Definition der DTD ist selbst nicht vollständig der XML konform! XML-Schema bietet umfangreiche Möglichkeiten der Definition der Struktur der Element untereinander sowie ihrer Datentypen. Näheres unter wieder Modellierung von Liedern: <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xs:schema xmlns:xs="  <xs:element name="song"> <xs:complextype> <xs:sequence>  <xs:element name="title"> <xs:simpletype> <xs:restriction base="xs:string"> <xs:minlength value="1"/> <xs:maxlength value="250"/> </xs:restriction> </xs:simpletype> Vorl. MMT, XML SS Vorl. MMT, XML SS Beispiel zu XML-Schema (2) Beispiel zu XML-Schema (3)  <xs:element name="author" maxoccurs="unbounded"> <xs:complextype> <xs:simplecontent> <xs:extension base="xs:string"> <xs:attribute name="type" type="xs:string" use="optional"/> </xs:extension> </xs:simplecontent> </xs:complextype>  <xs:element name="date" type="xs:date" minoccurs="0"/>  <xs:element name="duration" minoccurs="0"> <xs:complextype> <xs:simplecontent> <xs:extension base="xs:duration"/> </xs:simplecontent> </xs:complextype> <-- Element Text --> <xs:element name="text" minoccurs="0"> <xs:complextype> <xs:sequence> <-- Element Verse --> <xs:element name="verse" maxoccurs="unbounded"> <xs:complextype> <xs:sequence> <-- Element Line --> <xs:element name="line" maxoccurs="unbounded"/> </xs:sequence> </xs:complextype> </xs:sequence> </xs:complextype> Vorl. MMT, XML SS Vorl. MMT, XML SS

8 Beispiel zu XML-Schema (4) Namensräume <-- Element Melody --> <xs:element name="melody" minoccurs="0"> <xs:complextype> <xs:sequence> <-- Element Note --> <xs:element name="note" minoccurs="0" maxoccurs="unbounded"> <xs:complextype> <-- Attribut Tone: Ganzzahl, erforderlich --> <xs:attribute name="tone" type="xs:integer" use="required"/> <-- Attribut Duration: Zeitdauer, erforderlich --> <xs:attribute name="duration" type="xs:duration" use="required"/> </xs:complextype> </xs:sequence> </xs:complextype> </xs:sequence> </xs:complextype> </xs:element> </xs:schema> weiteres Problem von DTDs: mangelnde Erweiterbarkeit Beispiel: DTD für Lieder soll als Grundlage für den Vertrieb verwendet werden. Folge: DTD muss um Bestandteile wie Warennummer oder Preis erweitert werden. eine neue DTD, die keine Verbindung zur ursprünglichen DTD hat! Mechanismus der Namensräume (namespaces) bietet die Möglichkeit mehrere XML-Schemata in einem XML-Dokument zu kombinieren. Wir können nun unser altes Beispiel mit Informationen zum Vertrieb von Liedtexten kombinieren. Im Wurzelement legen wir die verwendeten XML-Schemata fest und weisen ihnen ein Namensraum-Prefix (namespace prefix) zu. Durch Verwendung dieses Präfix können wir im XML-Dokument die Zuordnung der einzelnen Elemente zu den entsprechenden XML-Schemata eindeutig festlegen. Vorl. MMT, XML SS Vorl. MMT, XML SS Beispiel Darstellung von XML-Dokumenten Wenn ich nur ein Schema verwende, <s:song xmlns:s=" kann ich mir "s:" sparen! xmlns:order=" <s:title>aber bitte mit Sahne</s:title> <s:author type="music">udo Jürgens</s:author> <s:author type="text">eckart Hachfeld</s:author> <s:date>1976</s:date> <s:duration>0307</s:duration> <order:stockid> </order:stockid> <order:price>1,25</order:price> <s:text> <s:verse> <s:line>sie treffen sich täglich um viertel nach drei, ohoho, (oh yeah!)</s:line> <s:line>am Stammtisch im Eck, in der Konditorei, ohoho, (oh yeah!)</s:line> <s:line>und blasen zum Sturm auf das Kuchenbuffet, auf Schwarzwälder Kirch und auf Sahne-Baisers,</s:line> <s:line>auf Früchteeis, Ananas, Kirsch und Banane, ABER BITTE MIT SAHNE!</s:line> </s:verse> </s:text> </s:song> XML-Dokumente enthalten nur Strukturbeschreibungen! Eine Information über deren Darstellung ist in einem XML- Dokument anders als bei HTML-Dokumenten nicht enthalten. Hier kommt die Extensible Stylesheets Language (XSL) ins Spiel. Diese Sprache basiert ebenfalls auf XML und dient dazu ein XML- Dokument in ein anderes XML-Dokument zu transformieren. Dazu werden in einem XSL-Dokument eine Reihe von Transformationsregeln definiert. Durch die klare Trennung von Daten und Darstellung ist es möglich, ein XML-Dokument über entsprechende XSL-Stylesheets entweder in ein XHTML-Dokument, in ein WAP-Dokument oder auch in ein PDF-Dokument umzuformen (mit weiteren Formatierungsschritten) Vorl. MMT, XML SS Vorl. MMT, XML SS

9 Beispiel-XSL-Datei Beispiel-XSL-Datei (2) Datei song.xml: <!DOCTYPE song SYSTEM "song.dtd"> <?xml-stylesheet type="text/xsl" href="song.xsl"?> <song> </song> angezeigtes Ergebnis: Vorl. MMT, XML SS Vorl. MMT, XML SS Verlinkungen Anfragen Wie in HTML kann man in XML Referenzen bzw. Links in andere Dokumente oder in einen anderen Abschnitt des selben Dokuments zu setzen. Die Beschreibung von Links erfolgt in XML gemäß der XLink- Spezifikation. Zur Auswahl von Elementen aus XML-Dokumenten gibt es mehrere Spezifikationen: Die grundlegendste ist XPath (siehe Pfadausdrücke in XSL). Sie bietet die Möglichkeit, einzelne Elemente anhand ihrer Hierarchie, ihrer Attributwerte oder ihres Inhalts auszuwählen. Die Hierarchie eines gesuchten Elements kann als regulärer Pfadausdruck angegeben werden: "Find Elemente, die sich innerhalb eines bestimmten Elements befinden". Vorl. MMT, XML SS weiterführender Ansatz: XML Query Das W3C formuliert hierzu: "The mission of the XML Query working group is to provide flexible query facilities to extract data from real and virtual documents on the Web, therefore finally providing the needed interaction between the Web world and the database world. Ultimately, collections of XML files will be accessed like databases." Vorl. MMT, XML SS