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(C) Ralf Lämmel, OOPM, Universität Koblenz-Landau

Programmierung mit XML

XML als Austausch- und Speicherformat.Anwendungsbeispiele:

Ein XML-Parser für Formen Darstellung betrieblicher Organisationsstrukturen

Befragen der StrukturenTransformation der Strukturen

Java-basierte ProgrammiermodelleSAX-basierte Parser mit EreignisverarbeitungDOM-basierte Prozessoren mit XML-Bäumen

Programmiermodelle ausserhalb der OOPXPath: Achsen-basierte AnfragenXSLT: Funktionale, Template-basierte Transformationen

Programmierung mit XMLOOPM, Ralf Lämmel

http://www.budgetrobotics.com/shop/images/160.gif

XML-Programmierung ist mit “eckigen Klammern”

beschäftigt.

Motivierende Szenarien für die Programmierung mit XML

Ein XML-Parser für Formen

Illustration eines XML-Parsers; siehe Repository: oo.shapes.awtish

Objekte für Formen

“Parser”

(C) Ralf Lämmel, OOPM, Universität Koblenz-Landau 1057

<company> <department> <name>Development</name> <manager> <name>Merlin</name> <salary>9999</salary> </manager> <subdepartment> <label>iPhone 6</label> <manager> <name>Douglas</name> <salary>4200</salary> </manager> <employee> <name>Peter</name> <salary>4241</salary> </employee> </subdepartment>

Befragen und Transformieren betrieblicher Organisationsstrukturen

Wir wollen z.B. alle Gehälter aufsummieren oder halbieren.

XML -- Grundlagen

Wir können nebenbei den XML-Ansatz zur Modellierung ein wenig mit OOP

und OOM sowie textbasierten Softwaresprachen vergleichen.

Brauchen wir XML, wenn wir Objekte haben?

Ein paar Thesen:– Anwendungen basieren auf verschiedenen Sprachen und Plattformen.– Anwendungen müssen Daten über Dateien oder anders austauschen.– Objekte sollen oft auch in “offener” Weise serialisiert werden.– XML eignet sich gut zur direkten Bearbeitung durch Menschen.

Schlussfolgerungen:– Wir müssen Daten sprach- und platfformunabhängig modellieren können.– Wir brauchen ein verständliches Format für Speicherung und Austausch.

Wir brauchen so etwas wie XML.

XML = eXtensible Markup Language

Beispiel eines XML-Dokumentes

<?xml version="1.0"?><weatherReport> <date>7/14/97</date> <city>North Place</city>, <state>NX</state> <country>USA</country> High Temp: <high scale="F">103</high> Low Temp: <low scale="F">70</low> Morning: <morning>Partly cloudy, Hazy</morning> Afternoon: <afternoon>Sunny & hot</afternoon> Evening: <evening>Clear and Cooler</evening></weatherReport>

XML-Deklaration

Wurzelelement

Start-Tag

Ende-Tag

Attribut

Entität

Quelle: XML: A Primer, by Simon St. Laurent

Eine Fangfrage

Attribute versus Elemente: Wann verwendet man die Einen, wann die Anderen? Was sind hier die “best practices”?

Beispiele XML-basierter Sprachen aus Anwendungsbereichen

• FpML – Financial products Markup Language

• HL7 – Standard im Gesundheitswesen

• MathML – Mathematical Markup Language

• XHTML – HTML definiert in XML

• … und Tausende andere Sprachen …

XML-Technologien und Standards

• XML-Standards 1.0 und 1.1.

• XML namespaces -- ein Standard zur Namensqualifizierung in XML-Dokumenten.

• DTD (Document Type Definition; Teil des XML-Standard) und XML Schema und Relax

NG (als separate Standards) sind Schemasprachen, welche zur Definition spezifischer

XML-Sprachen verwendet werden.

• CSS (Cascading Style Sheets) unterstützt die Web-Programmierung mit XML/HTML.

• XPath, XSLT und XQuery sind Anfrage- und Transformationssprachen für XML.

• DOM (Document Object Model) ist eine sprachunabhängige API zur XML-

Programmierung. Es gibt auch eine Java-basierte Implementation.

• SAX (Simple API for XML, und JAXP (Java API for XML Processing) sind weitere Java-

basierte APIs zur XML-Programmierung.

• ...

“XML is good for job security.” :-)

Baumform von XML

<?xml version="1.0"?><!DOCTYPE menu SYSTEM "menu.dtd"><menu> <meal name="breakfast"> <food>Scrambled Eggs</food> <food>Hash Browns</food> <drink>Orange Juice</drink> </meal> <meal name="snack"> <food>Chips</food> </meal></menu>

"breakfast"

"ScrambledEggs"

"HashBrowns"

"OrangeJuice"

Genaugenommen gibt es auch Möglichkeiten, Knoten mit Identitäten zu versehen und diese anderswo zu referenzieren. Der Basisansatz benutzt aber keine Identitäten.

Wohlgeformheit von XML

• Ein Dokument hat genau ein Wurzelelement.

• Es gibt eine Ende-Tag </foo> für jeden Start-Tag <foo>.

• Leere Element können abgekürzt werden: <foo/>.

• Elemente müssen ordentlich verschachtelt werden.

• Attributewerte müssen in “...” eingeschlossen werden.

• …

Können wir uns eine entsprechende Syntaxdefinition für XML vorstellen?

Weitere Bestandteile von XML

• Kommentare:z.B.: – Kommentare können überall auftreten.– Sie sollten nicht als XML-Daten angesehen werden.– Sie müssen aber oft in Programmrepräsentationen bewahrt werden.

• “Processing instructions”:z.B.: <?xml-stylesheet type="text/css" href="mySheet.css"?>– Diese Deklarationen instruieren Verarbeitungsprozessoren.– Sie können überall auftreten, aber werden oft zuerst erwähnt.

• ...

Namensräume (“namespaces”)

• Der XML-Ansatz zur Namensqualifikation.• Analog zu der Paket-basierten Qualifizierung in Java.• Namensräume sind Strings -- typischerweise URLs.• Zwei Formen von Namensräumen:

– Verwendung einer “default namespace declaration”:<name xmlns=“http://www.publishers.com”>• Alle inneren Elemente erben den Namensraum.• Lokale Qualifikation (“Überschreibung”) ist möglich.

– Verwendung einer “namespace prefix declaration”:<np:name xmlns:np=“http://www.publishers.com”>

Optionen zum Programmieren mit XML innerhalb von OOP

Wir wollen verstehen, wie der XML-Bereich der Programmierung mit dem

objektorientierten Paradigma verschmilzt.

Optionen zur XML-Programmierung innerhalb von OOP

XML-Unterstützung in Programmiersprachen

VB 9.0, ...

APIs für push-basierte Parser

Java’s SAX, ...

APIs für pull-basierte Parser

.NET’s XmlReader, Java’s StAX, ...

APIs für Baum-basierte XML-Verarbeitung im Speicher.

W3C DOM, Java’s JDOM, .NET’s LinqToXml

XML-Unterstützung in VB9

Unterstützung für XML-Literale

Ein “Loch” für einen Ausdruck Ein Eingabedokument xmlDoc mit

Kontakten wird in ein Ausgabedokumenten mit Email-

Adressen umgewandelt.

XML-Programmierung mit SAX(SAX=Simple API for XML)

• SAX ist ein Rahmenwerk (eine Bibliothek) zur XML-Verarbeitung.

• Die damit erstellten Prozessoren heissen “Parser”.

• SAX analysiert die Eingabe auf der Basis von Ereignissen.

• Typische Ereignisse:

• Open Element

• Close Element

• Face Text

• Ein SAX-Programm (Parser) definiert Ereignisbehandler.

Das SAX-Rahmenwerk

Quelle: Armstrong: “Working with XML”

Ein XML-Parser für Formen

Illustration eines XML-Parsers; siehe Repository: oo.shapes.awtish

Objekte für Formen

“Parser”

XML-Ereignisse

Arten von Ereignissen

Beginn eines XML-Elements.

Ende eines XML-Elements.

Antreffen ein Text-Segment.

XML-Ereignisse

Konkreter Ereignisstrom

1. Beginn <figure>

2. Beginn <rectangle>3. Beginn <x>

4. Text “0”5. Ende </x>

6. Beginn <y>7. Text “0”

8. Ende </y>9. ...

Arbeitsweise des Parsers für Formen

Zustand

Ein Bild-Kontainer (Instanz der Klasse Figure)

x, y, width, height, radius (wie in Rectangle und Circle)

Puffer für Text

Ereignisbehandlung

<rectangle>: Initialisieren von x, y, width und height.

</rectangle>: Konstruktion eines Viereckes

<circle> und </circle>: analog für Kreise

Text: Puffern

<x>: Leeren des Textpuffers

</x>: Konvertieren von Textpuffer und Speichern in x

Tags <y>, <width>, ... analog.

Grobe Struktur der Klasse zur Behandlung von XML-Ereignissen

public class XmlParser extends DefaultHandler { private StringBuffer text = null; private Integer x = null; private Integer y = null; private Integer width = null; private Integer height = null; private Integer radius = null;

public static List<Shape> parse(String pathname) {... Open file and start event processing ...

} public void startElement(..., String qName, Attributes attrs ) { ... Reset text buffer ... } public void endElement(..., String qName ) {

... Create shape or buffer part thereof ... } public void characters(char[] buf, int offset, int len) {

... Buffer text ... }}

Ereignis-behandlung

Aufruf des Parsers

Objektkonstruktion immer am Ende von

XML-Elementen

public void endElement( String namespaceURI, String localName, String qName ) {

if (qName.equals("rectangle")) { figure.createRectangle(x,y,width,height); clean(); return; } if (qName.equals("circle")) { ... }

if (qName.equals("x")) { x = Integer.parseInt(text.toString()); text = null; return; } if (qName.equals("y")) { ... } if (qName.equals("width")) { ... } if (qName.equals("height")) { ... } if (qName.equals("radius")) { ... } }

Analog zux

Analog zu rectangle

Detaillierte Diskussion der Implementation oo.shapes.awtish

1.Figuren als Container von Formen.

2.Figuren als Fabriken von Formen.

3.Ansetzen eines XML-Parsers auf eine Datei.

4. Imperative Aspekte der Ereignis-Verarbeitung.

5.AWT-Funktionalität für graphische Formen.

Wir wollen alle Gehälter aufsummieren oder halbieren.

SAX-Demohttp://101companies.org/wiki/Contribution:sax

XML-Programmierung mit DOM(DOM=Document Object Model)

• DOM ist eine Bibliothek (ein Objektmodell) für XML-Bäume.• Dies sind die zentralen Typen des Objektmodells:

– Document– Attribute– Node: Element, Text, Comment, ...

• Die zugehörige API unterstützt verschiedene Aspekte:– Konstruktion von Bäumen– Navigation (Besuch, Absuchen) von Bäumen– Modifikation von Bäumen– Lesen und Schreiben von Bäumen über Ströme

Der DOM-Ansatz

Quelle: Armstrong: “Working with XML”

DOM-Demohttp://101companies.org/wiki/Contribution:dom

Optionen zum Programmieren mit XML ausserhalb von OOP

Wir wollen verstehen, wie der XML-Bereich der Programmierung spezifisch unterstützt

wird -- ohne OOP vorauszusetzen.

Optionen zur XML-Programmierung ausserhalb von OOP

XML-fokussierte Sprachlösungen

XQuery

Verschmelzung von XML und anderen Programmierparadigmen

XML-Programmierung mit XPath

• XPath ist eine Sprache speziell für XML-Anfragen.

• Anfragen werden aus “Achsen” zusammengesetzt:

• Kinder-Achse (child axis)

• Vorgänger-Achse (ancestor axis)

• Nachfolger-Achse (descendant axis)

• Nachbar-Achse (sibling axis)

• ...

Selektieren von Gehältern mit XPath

• Alle Gehälter:

//salary• Gehälter aller Manager:

“//manager/salary”

Descendant Axis

Child Axis

Die XPath-AchsenAxisName Resultancestor Selects all ancestors (parent, grandparent, etc.) of the current node

ancestor-or-self Selects all ancestors (parent, grandparent, etc.) of the current node and the current node itself

attribute Selects all attributes of the current node

child Selects all children of the current nodedescendant Selects all descendants (children, grandchildren, etc.) of the current node

descendant-or-self Selects all descendants (children, grandchildren, etc.) of the current node and the current node itself

following Selects everything in the document after the closing tag of the current node

following-sibling Selects all siblings after the current node

namespace Selects all namespace nodes of the current node

parent Selects the parent of the current nodepreceding Selects everything in the document that is before the start tag of the current node

preceding-sibling Selects all siblings before the current node

self Selects the current node

“/” “//”

Befragen betrieblicher Organisationsstrukturen

Wir wollen alle Gehälter aufsummieren.

XPath-Demohttp://101companies.org/wiki/Contribution:xpathAPI

Unter Verwendung von Einbettung von XPath in Java.

XML-Programmierung mit XSLT

• XSLT ist eine Sprache speziell für die XML-Transformation.

• XSLT ist zugleich auch eine XML-Sprache.

• XSLT beinhaltet XPath und verwendet es zur Knotenauswahl.

• XSLT ist eine funktionale Sprache:

• Es gibt keine Objekte.

• Es gibt keine Variablen.

• Es gibt Funktionen.

• Es gibt Muster-basierte Fallunterscheidung.

Funktionen bzw. Fälle werden in sogenannten

Templates programmiert.

Halbieren von Gehältern mit XSLT

<xsl:stylesheet> <xsl:template match="salary"> <xsl:copy> <xsl:value-of select=". div 2"/> </xsl:copy> </xsl:template> <xsl:template match="@*|node()"> <xsl:copy> <xsl:apply-templates select="@*|node()"/> </xsl:copy> </xsl:template></xsl:stylesheet>

Tag-spezifisches Template

Generisches Template

Rekursion für die Kinder

XSLT-Demohttp://101companies.org/wiki/Contribution:xslt

Zusammenfassung

XML-Programmierung

Innerhalb von OOP: SAX, DOM

Ausshalb von OOP: XPath, XSLT

Szenarien:

Serialisierung, Datenaustausch

Vorteile

Sprach- und Plattformunabhängigkeit

(Unterstützung von semi-strukturierten Daten)

Ausblick

Prüfungsvorbereitung und Prüfung

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