XML – DOM für XML-Parsing

1. XML-Programmierung

XML-Programmierung dient dazu, grobe Operationen an XML-Dateien durchzuführen.

Warum müssen Sie also Java oder C/C++ verwenden, um grobe Operationen in XML durchzuführen?
1. XML muss als Datenübertragung analysiert werden
2. XML muss als Konfigurationsdatei gelesen werden
3. XML als kleine Datenbank erfordert grobe Operationen

w3C-Organisation macht es bequem für jedermann, definiert eine Reihe von Spezifikationen (API)

1.1 Einführung in die XML-Parsing-Technologie

1. XML-Parsing ist unterteilt in: Dom-Parsing und Sax-Parsing

• dom: (Document Object Model) ist eine von der W3C-Organisation empfohlene Methode zur Verarbeitung von XML

• sax: (Simple API for XML) ist kein offizieller Standard, aber der De-facto-Standard in der XML-Community und wird von fast allen XML-Parsern unterstützt

SAX-Parsing verwendet Ereignisgesteuerte Modellkantenanalyse beim Lesen: Zeile für Zeile von oben nach unten analysieren, auf ein bestimmtes Element analysieren und die entsprechende Analysemethode aufrufen.
DOM weist eine Baumstruktur im Speicher gemäß der hierarchischen XML-Struktur zu und kapselt XML-Tags, Attribute, Text und andere Elemente in Baumknotenobjekte.

Verschiedene Unternehmen und Organisationen bieten Parser sowohl für DOM als auch für SAX an:

• Sun's JAXP

• Dom4j organisiert von Dom4j (die meisten häufig verwendet, z. B. Ruhezustand)

• jdom organisiert von JDom

JASP ist Teil von J2SE, das DOM- und SAX-Parser bereitstellt für DOM und SAX.

Hier stellen wir auch hauptsächlich drei Arten des Parsens vor: dom, sax und dom4j

1.2.JAXP-Einführung

Sun stellt eine Java-API für XML-Parsing bereit (JAXP)-Schnittstelle zur Verwendung von SAX und DOM. Über JAXP können wir jeden JAXP-kompatiblen XML-Parser verwenden.

Das JAXP-Entwicklungspaket ist Teil von J2SE, das aus den Paketen javax.xml, org.w3c.dom, org.xml.sax und ihren Unterpaketen besteht

In javax.xml Im .parsers-Paket sind mehrere Factory-Klassen definiert. Wenn Programmierer diese Factory-Klassen aufrufen, können sie das DOM- oder SAX-Parser-Objekt abrufen, das das XML-Dokument analysiert.

2.JAXP-DOM-Analyse

2.1.XML-DOM-Knotenbaum

Erklären Sie zunächst das DOM-Objekt der JAXP-Analyse von XML Das Prinzip von XML DOM besteht darin, dass das XML-Dokument als Knotenbaum betrachtet wird und alle Knoten im Baum miteinander in Beziehung stehen. Über diesen Baum kann auf alle Knoten zugegriffen werden. Ihr Inhalt kann geändert oder gelöscht werden und es können neue Elemente erstellt werden.

Das aktuelle XML-Dokument sieht beispielsweise wie folgt aus (dieses Beispiel stammt aus dem w3cschool-Online-Tutorial):

<bookstore>
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        <title lang="en">Everyday Italian</title>
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        <title lang="en">XQuery Kick Start</title>
        <author>James McGovern</author>
        <author>Per Bothner</author>
        <author>Kurt Cagle</author>
        <author>James Linn</author>
        <author>Vaidyanathan Nagarajan</author>
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    </book></bookstore>

Dieser Baum beginnt am Wurzelknoten und verzweigt sich zum Textknoten hin auf der untersten Ebene des Baums. :

[Einige Wissenspunkte]:
1.dom betrachtet die XML-Datei als Baum und lädt sie hinein der Speicher
2 .dom eignet sich besonders für Rohoperationen
3.dom ist nicht für den Betrieb größerer XML-Dateien geeignet (belegt Speicher)
4.dom bildet jedes Element, Attribut und jeden Text im XML ab Datei in das entsprechende Node-Objekt kopieren.

2.2. Schritte zum Abrufen des DOM-Parsers in JAXP

1. Rufen Sie die Methode DocumentBuilderFactory.newInstance() auf, um die Factory zu erhalten, die den DOM-Parser erstellt
2. Rufen Sie die newDocumentBuilder-Methode des Factory-Objekts auf, um das DOM-Parser-Objekt
abzurufen. 3. Rufen Sie die parse()-Methode des DOM-Parser-Objekts auf, um das XML-Dokument zu analysieren und das Document-Objekt zu erhalten, das das gesamte Dokument darstellt kann mit DOM-Funktionen betrieben werden.

2.3. JAXP-DOM-Parsing-Beispiel:

Das XML-Dokument lautet wie folgt:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><班级>
    <学生 地址="香港">
        <名字>周小星</名字>    
        <年龄>23</年龄>
        <介绍>学习刻苦</介绍>
    </学生>   
    <学生 地址="澳门">
        <名字>林晓</名字> 
        <年龄>25</年龄>
        <介绍>是一个好学生</介绍>
    </学生>   </班级>

2.3.1 document

Verwenden Sie zunächst die drei in 2.2 eingeführten Schritte, um das Dokumentobjekt zu erhalten, das das gesamte Dokument darstellt, und rufen Sie die von uns geschriebene read(Document document)-Methode wie folgt auf:

// 1.创建一个DocumentBuilderFactoryDocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
// 2.通过工厂实例得到DocumentBuilder对象DocumentBuilder builder = factory.newDocumentBuilder();
// 3.指定要解析的xml文件，返回document对象Document document = builder.parse(new File("src/myClass.xml"));
read(document);

wobei die Lesemethode wie folgt geschrieben ist:

/**
* 显示所有学生的所有信息
 * @param document
 */public static void read(Document document){    // 通过学生这个标签名字得到NodeList
    NodeList nodeList = document.getElementsByTagName("学生");    
    for(int i=0;i<nodeList.getLength();i++){        // 因为Element是Node的子接口，所有这里可以转换成Element
        // 从而可以使用更多的方法
        Element student = (Element)nodeList.item(i);        // 获取属性
        String address = student.getAttribute("地址");
        System.out.println(address);        // 得到学生的所有子节点，并循环输出
        NodeList childList = student.getChildNodes();        for(int j=0;j<childList.getLength();j++){
            Node node = childList.item(j);            if(node.getNodeType() == Node.ELEMENT_NODE)
                System.out.println(node.getNodeName()+":"+node.getTextContent());
        }
        System.out.println("-------------");
    }    // 这样一层一层向下查询也可以
    //Element name = (Element)student.getElementsByTagName("名字").item(0);
    //System.out.println(name.getTextContent());        }

Das Endergebnis lautet wie folgt:

2.3.2 Dokument

Wenn Sie DOM zum Aktualisieren von XML-Dokumenten verwenden, müssen Sie die Transformer-Klasse verwenden, um Änderungen in die Datei zu schreiben. Andernfalls wird nur das XML-Dokumentobjekt im Speicher geändert.

• Die Transformer-Klasse im Paket javax.xml.transform wird verwendet, um das Document-Objekt, das die XML-Datei darstellt, in ein bestimmtes Format für die Ausgabe zu konvertieren XML-Datei und konvertieren Sie sie in ein HTML-Dokument. Mit diesem Objekt können Sie natürlich auch das Document-Objekt zurück in eine XML-Datei schreiben

• Die Transformer-Klasse schließt den Konvertierungsvorgang über die Transformationsmethode ab, die eine Quelle und ein Ziel erhält . Wir können das zu konvertierende Dokumentobjekt verknüpfen über:

javax.xml.transform.dom.DOMSource-Klasse
Verwenden Sie das javax.xml.transform.stream.StreamResult-Objekt, um das Ziel der Daten darzustellen

• Das Transformer-Objekt wird über die TransformerFactory abgerufen

【1】Element hinzufügen
Wir können dem obigen XML wie folgt einen untergeordneten Studentenknoten hinzufügen:

/**
 * 添加学生
 * 
 * @param document
 * @throws Exception
 */public static void add(Document document) throws Exception {    // 创建一个新的学生节点
    Element newStudent = document.createElement("学生");    // 给新的学生添加地址属性
    newStudent.setAttribute("地址", "旧金山");    // 创建学生的子节点
    Element newStudent_name = document.createElement("名字");
    newStudent_name.setTextContent("小明");
    Element newStudent_age = document.createElement("年龄");
    newStudent_age.setTextContent("25");
    Element newStudent_intro = document.createElement("介绍");
    newStudent_intro.setTextContent("这是一个好孩子");    // 将子节点添加到学生节点上
    newStudent.appendChild(newStudent_name);
    newStudent.appendChild(newStudent_age);
    newStudent.appendChild(newStudent_intro);    // 把新的学生节点添加到根节点下
    document.getDocumentElement().appendChild(newStudent);    // 更新XML文档
    // 得到TransformerFactory
    TransformerFactory tff = TransformerFactory.newInstance();    // 通过TransformerFactory得到一个转换器
    Transformer tf = tff.newTransformer();    // 更新当前的XML文件
    tf.transform(new DOMSource(document), new StreamResult(new File(            "src/myClass.xml")));
}

【2】删除元素
同样的，我们也可以删除一个学生节点，如下：

/**
* 删除第一个学生节点
 * 
 * @param document
 */public static void delete(Document document) throws Exception {    // 首先找到这个学生，这里可以不用转为Element
    Node student = document.getElementsByTagName("学生").item(0);    // 通过它的父节点来删除
    student.getParentNode().removeChild(student);    // 更新这个文档
    TransformerFactory tff = TransformerFactory.newInstance();
    Transformer tf = tff.newTransformer();
    tf.transform(new DOMSource(document), new StreamResult(new File(            "src/myClass.xml")));
}

【3】更改元素的值
比如，我们也可以将第一个学生的名字改为松江，如下：

/**
* 把第一个学生的元素名字改为宋江
 * 
 * @param document
 */public static void update_name(Document document) throws Exception{
    Element student = (Element) document.getElementsByTagName("学生").item(0);
    Element name = (Element) student.getElementsByTagName("名字").item(0);
    name.setTextContent("宋江");    // 更新这个文档
    TransformerFactory tff = TransformerFactory.newInstance();
    Transformer tf = tff.newTransformer();
    tf.transform(new DOMSource(document), new StreamResult(new File(            "src/myClass.xml")));
}

【4】更改或删除元素的属性

/**
* 删除第一个学生节点的属性
 * 
 * @param document
 */public static void delete_attribute(Document document) throws Exception {    // 首先找到这个学生
    Element student = (Element) document.getElementsByTagName("学生").item(0);    // 删除student的地址属性
    student.removeAttribute("地址");    // 更新属性
    // student.setAttribute("地址", "新地址");

    // 更新这个文档
    TransformerFactory tff = TransformerFactory.newInstance();
    Transformer tf = tff.newTransformer();
    tf.transform(new DOMSource(document), new StreamResult(new File(            "src/myClass.xml")));
}

上述列举了几个更新元素（节点）的例子，更一般的需求是这样的：将名字是周小星的同学的年龄改为30，这时候我们需要去遍历XML文档，找到对应的节点，再进行修改。

另外，所有关于更新的方法中都用到了TransformerFactory来进行实际的更新，所以，我们可以把这三句话写成一个函数，从而避免代码冗余，如下：

public static void update(Document document, String path) throws Exception {
    TransformerFactory tff = TransformerFactory.newInstance();
    Transformer tf = tff.newTransformer();
    tf.transform(new DOMSource(document), new StreamResult(new File(path)));
}

1.XML编程

XML编程，就是对XML文件进行crud操作。

那么为什么要用java或者C/C++对XML进行crud操作呢？
1.XML作为数据传递需要解析
2.XML作为配置文件需要读取
3.XML作为小型数据库，需要进行crud操作

w3C组织为了大家解析XML方便，定义了一套规范（API）

1.1.XML解析技术介绍

1.XML解析分为：dom解析和sax解析

• dom:(Document Object Model，即文档对象模型)，是W3C组织推荐的处理XML的一种方式

• sax:(Simple API for XML)，不是官方标准，但它是XML社区事实上的标准，几乎所有的XML解析器都支持它

SAX解析采用事件驱动模型边读边解析：从上到下一行一行解析，解析到某一元素，调用相应的解析方法。
DOM根据XML层级结构在内存中分配一个树形结构，把XML的标签，属性和文本等元素都封装成树的节点对象。

不同的公司和组织提供了针对DOM和SAX两种方式的解析器：

• Sun的JAXP

• Dom4j组织的dom4j(最常用，例如hibernate)

• JDom组织的jdom

其中的JASP是J2SE的一部分，它分别针对DOM和SAX提供了DOM和SAX解析器。

在这里也主要介绍三种解析：dom、sax和dom4j

1.2.JAXP介绍

Sun公司提供了Java API for XML Parsing(JAXP)接口来使用SAX和DOM，通过JAXP，我们可以使用任何与JAXP兼容的XML解析器。

JAXP开发包是J2SE的一部分，它由javax.xml、org.w3c.dom、org.xml.sax包及其子包组成

在javax.xml.parsers包中，定义了几个工厂类，程序员调用这些工厂类，可以得到对xml文档进行解析的DOM或SAX的解析器对象。

2.JAXP之DOM解析

2.1.XML DOM节点树

首先说明JAXP解析XML的DOM对象的原理，XML DOM把XML文档视为一颗节点树（node-tree），树中的所有节点彼此之间都有关系。可通过这棵树访问所有的节点。可以修改或者删除它们的内容，也可以创建新的元素。

比如，现在的XML文档如下（该例子来自w3cschool在线教程）：

<bookstore>
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        <title lang="en">Harry Potter</title>
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    </book>
    <book category="cooking">
        <title lang="en">Everyday Italian</title>
        <author>Giada De Laurentiis</author>
        <year>2005</year>
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    </book>
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        <title lang="en">Learning XML</title>
        <author>Erik T. Ray</author>
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    </book>
    <book category="web">
        <title lang="en">XQuery Kick Start</title>
        <author>James McGovern</author>
        <author>Per Bothner</author>
        <author>Kurt Cagle</author>
        <author>James Linn</author>
        <author>Vaidyanathan Nagarajan</author>
        <year>2003</year>
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    </book></bookstore>

这棵树从根节点开始，在树的最低层级向文本节点长出枝条：

【要知道的几个知识点】：
1.dom会把xml文件看做一棵树，并加载到内存
2.dom特别适合做crud操作
3.dom不太适合去操作比较大的xml文件（占用内存）
4.dom会把xml文件中每一个元素、属性、文本都映射成对应的Node对象。

2.2.获得JAXP中的DOM解析器步骤

1.调用DocumentBuilderFactory.newInstance()方法得到创建DOM解析器的工厂
2.调用工厂对象的newDocumentBuilder方法得到DOM解析器对象
3.调用DOM解析器对象的parse()方法解析XML文档，得到代表整个文档的Document对象，进行可以利用DOM特性对整个XML文档进行操作了。

2.3.JAXP之DOM解析实例：

XML文档如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><班级>
    <学生 地址="香港">
        <名字>周小星</名字>    
        <年龄>23</年龄>
        <介绍>学习刻苦</介绍>
    </学生>   
    <学生 地址="澳门">
        <名字>林晓</名字> 
        <年龄>25</年龄>
        <介绍>是一个好学生</介绍>
    </学生>   </班级>

2.3.1.读取XML文档

首先使用2.2中介绍了三个步骤得到代表整个文档的document对象，并调用我们所写的read(Document document)方法，如下：

// 1.创建一个DocumentBuilderFactoryDocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
// 2.通过工厂实例得到DocumentBuilder对象DocumentBuilder builder = factory.newDocumentBuilder();
// 3.指定要解析的xml文件，返回document对象Document document = builder.parse(new File("src/myClass.xml"));
read(document);

其中的read方法是这么写的：

/**
* 显示所有学生的所有信息
 * @param document
 */public static void read(Document document){    // 通过学生这个标签名字得到NodeList
    NodeList nodeList = document.getElementsByTagName("学生");    
    for(int i=0;i<nodeList.getLength();i++){        // 因为Element是Node的子接口，所有这里可以转换成Element
        // 从而可以使用更多的方法
        Element student = (Element)nodeList.item(i);        // 获取属性
        String address = student.getAttribute("地址");
        System.out.println(address);        // 得到学生的所有子节点，并循环输出
        NodeList childList = student.getChildNodes();        for(int j=0;j<childList.getLength();j++){
            Node node = childList.item(j);            if(node.getNodeType() == Node.ELEMENT_NODE)
                System.out.println(node.getNodeName()+":"+node.getTextContent());
        }
        System.out.println("-------------");
    }    // 这样一层一层向下查询也可以
    //Element name = (Element)student.getElementsByTagName("名字").item(0);
    //System.out.println(name.getTextContent());        }

最后的XML – DOM für XML-Parsing如下所示：

2.3.2.更新XML文档

利用DOM更新XML文档一定要使用Transformer类将更改写入文件，否则只是更改了在内存中的XML文档对象。

• javax.xml.transform包中的Transformer类用于把代表XML文件的Document对象转换为某种格式后进行输出，例如把xml文件应用样式表后转成一个html文档。利用这个对象，当然也可以把Document对象又重新写回到一个XML文件中

• Transformer类通过transform方法完成转换操作，该方法接收一个源和一个目的地。我们可以通过：

javax.xml.transform.dom.DOMSource类来关联要转换的document对象
 用javax.xml.transform.stream.StreamResult对象来表示数据的目的地

• Transformer对象通过TransformerFactory获得

【1】添加元素
我们可以向上述XML中添加一个学生子节点，如下：

/**
 * 添加学生
 * 
 * @param document
 * @throws Exception
 */public static void add(Document document) throws Exception {    // 创建一个新的学生节点
    Element newStudent = document.createElement("学生");    // 给新的学生添加地址属性
    newStudent.setAttribute("地址", "旧金山");    // 创建学生的子节点
    Element newStudent_name = document.createElement("名字");
    newStudent_name.setTextContent("小明");
    Element newStudent_age = document.createElement("年龄");
    newStudent_age.setTextContent("25");
    Element newStudent_intro = document.createElement("介绍");
    newStudent_intro.setTextContent("这是一个好孩子");    // 将子节点添加到学生节点上
    newStudent.appendChild(newStudent_name);
    newStudent.appendChild(newStudent_age);
    newStudent.appendChild(newStudent_intro);    // 把新的学生节点添加到根节点下
    document.getDocumentElement().appendChild(newStudent);    // 更新XML文档
    // 得到TransformerFactory
    TransformerFactory tff = TransformerFactory.newInstance();    // 通过TransformerFactory得到一个转换器
    Transformer tf = tff.newTransformer();    // 更新当前的XML文件
    tf.transform(new DOMSource(document), new StreamResult(new File(            "src/myClass.xml")));
}

【2】删除元素
同样的，我们也可以删除一个学生节点，如下：

/**
* 删除第一个学生节点
 * 
 * @param document
 */public static void delete(Document document) throws Exception {    // 首先找到这个学生，这里可以不用转为Element
    Node student = document.getElementsByTagName("学生").item(0);    // 通过它的父节点来删除
    student.getParentNode().removeChild(student);    // 更新这个文档
    TransformerFactory tff = TransformerFactory.newInstance();
    Transformer tf = tff.newTransformer();
    tf.transform(new DOMSource(document), new StreamResult(new File(            "src/myClass.xml")));
}

【3】更改元素的值
比如，我们也可以将第一个学生的名字改为松江，如下：

/**
* 把第一个学生的元素名字改为宋江
 * 
 * @param document
 */public static void update_name(Document document) throws Exception{
    Element student = (Element) document.getElementsByTagName("学生").item(0);
    Element name = (Element) student.getElementsByTagName("名字").item(0);
    name.setTextContent("宋江");    // 更新这个文档
    TransformerFactory tff = TransformerFactory.newInstance();
    Transformer tf = tff.newTransformer();
    tf.transform(new DOMSource(document), new StreamResult(new File(            "src/myClass.xml")));
}

【4】更改或删除元素的属性

/**
* 删除第一个学生节点的属性
 * 
 * @param document
 */public static void delete_attribute(Document document) throws Exception {    // 首先找到这个学生
    Element student = (Element) document.getElementsByTagName("学生").item(0);    // 删除student的地址属性
    student.removeAttribute("地址");    // 更新属性
    // student.setAttribute("地址", "新地址");

    // 更新这个文档
    TransformerFactory tff = TransformerFactory.newInstance();
    Transformer tf = tff.newTransformer();
    tf.transform(new DOMSource(document), new StreamResult(new File(            "src/myClass.xml")));
}

上述列举了几个更新元素（节点）的例子，更一般的需求是这样的：将名字是周小星的同学的年龄改为30，这时候我们需要去遍历XML文档，找到对应的节点，再进行修改。

另外，所有关于更新的方法中都用到了TransformerFactory来进行实际的更新，所以，我们可以把这三句话写成一个函数，从而避免代码冗余，如下：

public static void update(Document document, String path) throws Exception {
    TransformerFactory tff = TransformerFactory.newInstance();
    Transformer tf = tff.newTransformer();
    tf.transform(new DOMSource(document), new StreamResult(new File(path)));
}

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