XML技术在应用开发中的应用与挑战

### XML技术在应用开发中的应用与挑战 #### 1. JDOM与JAXB的选择 在开发中，选择合适的XML处理方式至关重要。对于值对象示例，选择JDOM而非JAXB，主要原因在于灵活性。 - **JDOM的优势**：使用JDOM时，系统中很少有对象与值对象的内部结构紧密绑定。当改变XML数据结构时，只有那些直接操作这些结构的组件可能需要更改，而且仅当这些对象在最低级别处理XML数据（如在代码中遍历和填充节点）时才需要修改。系统中的接口不会因XML结构的变化而改变，从而减少了需要重新测试的运行代码量。 - **JAXB的劣势**：JAXB要求值对象与数据结构紧密耦合。XML结构的变化需要重新绑定JAXB类，并重新测试所有与JAXB对象交互的组件。 #### 2. 何时不使用XML接口 在J2EE应用中使用XML作为内部数据格式有其优点，但并非在所有情况下都适用。在决定是否使用XML接口时，需要考虑资源使用和性能两个重要因素。 - **资源使用方面**：基于DOM的XML API的一个主要缺点是，只要DOM存在，整个XML结构就会存在于内存中。如果有非常大的XML数据结构、大量的数据结构实例，或者两者都有，就需要估计应用程序在不同负载水平下将消耗的内存量。可能会发现，在应用程序内部传递DOM树对于计划同时处理的大量数据来说是不可行的。 - **性能方面**：使用JDOM可能会导致响应时间变慢，因为需要进行数据格式之间的转换处理。虽然这种额外的处理可能在单个请求中不是问题，但在处理大量并发请求时，服务单个请求所需的步骤数会产生显著影响。如果在构建XML数据树时需要解析文件，性能问题会更加突出。尽管JDOM允许使用SAX来加速处理过程，但在一些实时用户驱动的应用中，解析可能仍然需要比预期更多的时间。 #### 3. XML与持久数据 在某些情况下，将数据持久存储为XML格式是有利的。 - **适用场景** - **文件型大数据存储**：如果应用程序管理基于文件的大量数据存储库，例如管理使用RosettaNet PIPs的合作伙伴数据馈送的应用程序，操作的数据是基于文档的，且文档格式为XML，那么将XML数据转换为关系格式并存储在数据库中可能没有意义，除非有其他要求。未来可能会使用XML数据库产品，从而使转换问题变得无关紧要。 - **配置数据存储**：许多应用程序现在使用XML来持久存储配置参数，甚至通过XML构造实现业务规则和数据验证逻辑。由于这些数据相对静态，不需要存储在数据库中。 - **面临的挑战** - **数据查询困难**：随着XML数据量的增长，查找和检索每个特定的数据变得更加困难，整合来自不同XML文档的数据则更具挑战性。W3C和其他组织正在努力定义一种标准机制来高效查询XML数据，其中一个标准是XQuery。 - **性能和资源利用问题**：XML是一种冗长的文本格式，数据以树状结构排列，这意味着XML文件通常比它们包含的数据大得多，搜索速度也较慢。有时将大型XML文档读入内存是不可能的，这使得DOM方法对于大型XML存储库无用。目前正在开发一些技术来解决这些非功能性的XML数据持久化需求，如持久文档对象模型（PDOM）。 #### 4. 查询XML数据 ##### 4.1 XQuery概述 XQuery是W3C正在开发的一组用于查询XML数据结构的标准规范。当完全指定后，它对于XML的作用就像SQL和存储过程对于关系数据库一样。可以使用XQuery在应用程序中定位、分组和连接来自一个或多个XML数据集的数据，还可以从现有XML源派生新的数据集和数据类型。 - **当前状态**：目前XQuery 1.0规范处于草案状态，许多细节可能会发生变化。它专注于XML数据集的操作，不涉及性能、文件管理或资源利用等非功能性问题。由于其尚不成熟且未最终确定，目前没有实现XQuery 1.0的企业工具。 - **规范组成**：XQuery 1.0规范由多个部分组成，具体如下表所示： | XQuery规范 | 内容 | | --- | --- | | XML Query Requirements | 描述XQuery技术的通用要求 | | XML Query Use Cases | 包含XQuery要求的用例 | | XQuery 1.0 and XPath 2.0 Data Model | 描述XPath和XQuery共享的分层XML数据模型 | | XQuery 1.0 Formal Semantics | 提供Xquery使用的术语和机制的正式描述 | | XQuery 1.0: An XML Query Language | 描述Xquery的人类可读、基于表达式的形式 | | XML Syntax for XQuery 1.0 (XQueryX) | 描述XQuery语言的基于XML的变体 | - **表达式类型**：XQuery 1.0包含多种类型的表达式，这些表达式可以相互嵌套，使对XML数据集执行复杂操作变得非常简单。具体表达式类型如下表所示： | XQuery表达式类型 | 描述 | | --- | --- | | 路径表达式 | 表示XML数据树中特定节点或节点集的XPath字符串。例如，`//customers`将返回文档中找到的所有客户节点的集合 | | 元素构造函数 | 通过执行XQL语句生成派生XML节点的模板。基本上是带有嵌入式XQL表达式的XML节点，当由XQuery引擎执行时生成派生数据 | | FLWR表达式 | 包含FOR、LET、WHERE和RETURN子句的类似SQL的结构化语句 | | 运算符和函数 | 支持数学表达式、内置函数（如text()和not()）以及用户定义的函数和函数库 | | 条件表达式 | 支持IF - THEN - ELSE构造用于执行分支 | | 量化表达式 | 支持使用SOME关键字进行部分节点集选择，使用EVERY关键字进行完整节点集选择 | | 数据类型表达式 | 支持数据类型测试和修改表达式 | ##### 4.2 XQuery示例 为了演示XQuery的使用，创建了`customers.xml`和`orders.xml`文件。 ```xml <!-- customers.xml --> <customer customer-id=123456> <customer-name>John Smith</customer-name> </customer> ``` ```xml <!-- orders.xml --> <order order-id=56789 customer-id=123456> <order-date>01-01-2001</order-date> <order-total>$59.00</order-total> </order> ``` 实现连接的查询如下： ```xml <order-history> { FOR $c in document(customers.xml)//customer[customer-id = 123456], $o in document(orders.xml)//order[customer-id = $c/customer-id] RETURN <customer-orders> { $c/customer-name, $o/order-date, $o/order-total } </customer-orders> SORT BY(order-date) } </order-history> ``` 查询步骤如下： 1. 查找`customers.xml`文件中`customer-id`属性等于123456的所有客户，并将结果存储在`$c`变量中。 2. 从`orders.xml`文件中检索`customer-id`属性等于123456的所有订单，并将它们存储在`$o`中。 3. 最终结果节点包含客户名称、订单日期和订单总额。 给定示例数据，查询结果如下： ```xml <customer-orders> John Smith, 01-01-2001, $59.00 </customer-orders> ``` ##### 4.3 使用DAO和XQL查询XML 可以开发一个使用XQL的XML感知数据访问对象，该对象提供与之前示例中`CustomerDAO`相同的功能，但从XML文档而不是关系数据库中获取数据。 ```java import de.gmd.ipsi.xql.*; import de.gmd.ipsi.domutil.*; import org.w3c.dom.*; import java.io.FileInputStream; /** * A data access object * for customer data * using XQL */ public class CustomerDAOX { protected String fileName = null; public CustomerDAOX(String fileName) { this.fileName = fileName; } /** Return customer data as a JDOM Document */ public org.jdom.Document getCustomerInfo(String customerId) throws CustomerNotFoundException { Document srcDoc = DOMUtil.createDocument(); Document rsltDoc = DOMUtil.createDocument(); try { DOMUtil.parseXML( ```