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Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany XML und Datenbanken Peter Brezany Institut für Softwarewissenschaften Universität Wien.

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Präsentation zum Thema: "Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany XML und Datenbanken Peter Brezany Institut für Softwarewissenschaften Universität Wien."—  Präsentation transkript:

1 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany XML und Datenbanken Peter Brezany Institut für Softwarewissenschaften Universität Wien

2 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 2 Motivation XML, die eXtensible Markup Language, ist heute in aller Munde. Man verspricht sich von ihr: branchenübergreifende Standardisierungen, weltweiten problemlosen Datenaustausch, portierbare Anwendungen, usw. Java: „write once, run everywhere“. XML : „write once, read everywhere“ – eine ideale Eigenschaft für das WWW. XML ist eine Metasprache – eine Sprache zur Definition von Sprachen, und diese mit XML definierten Vokabulare und Sprachen sind es, auf denen immer mehr Internetanwendungen aufbauen. XML ist auch nützlich für Datenaustausch zwischen Datenbanken und Andwendungen uns zwischen mehreren Paaren von Anwendungen.

3 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 3 Motivation – Web Datenbanken Ein Web Datenbanksystem ist ein DB Sytem, das persistente Daten über das Web liefert. DBDBMS Web Server User Softw. Applic. Softw. Other Applications User Operating System Hardware OS HW There are several ways that XML can be used within a Web database system: flat file DB that stores data as XML documents. data stored in a traditional DB and formatted as XML when retrieved. specialized XML DBMS

4 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 4 Einführung Erscheinung des World Wide Webs (WWW) in der Mitte der 1990-er Jahren resultierte in sehr große Anforde- rungen an Daten-, Informations- und Wissensmanagement. Neue Werkzeuge sind notwendig. Neue strategisch wichtige Technologien sind erschienen: Extensible Markup Language (XML), semistrukturierte Datenbanken und semantisches Web. Diese Technologien haben enormen Einfluß auf e-business (electronic business).

5 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 5 XML

6 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 6 XML XML ist am 10. Februar 1998 vom W3C standardisiert worden. Es ist eine Metasprache. Um eine Sprache zu definieren, muß man ihre Grammatik und das Vokabular festlegen. Das tut man in der Dokumenttyp Definition (DTD). Dokumente gehören zum selben Dokumenttyp, wenn sie der gleichen DTD folgen. Z. B. HTML-Dokumente folgen der selben Grammatik (welche Tags können wie geschachtelt werden...) und können das selbe Vokabular (sprich die Tags) benutzen. Das bedeutet, daß alle HTML-Dokumente dem selben Dokumenttyp angehören, nämlich HTML. Jeder kann sich eine DTD bauen, und dann XML- Dokumente schreiben die dieser DTD folgen. Ein interpretierendes Programm (zB ein Browser) kann dann zwar sagen: Ja, dieses XML-Dokument ist gültig in Bezug auf diese DTD (d.h. das Dokument befolgt die Regeln der DTD, und gehört damit zum entsprechenden Dokumenttyp).

7 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 7 XML (2) Es kann aber NICHT wissen, was es mit diesem oder jenem Element machen soll. Das bedeutet, daß sich jeder der eine DTD verfaßt auch darum kümmern muß, daß es Programme gibt, die mit den Dokumenten dieses Typs etwas anfangen können! Nun muß natürlich nicht jeder, der ein XML-Dokument schreibt, ein eigenes Programm zur Interpretation des Dokuments entwickeln. Zumindest wenn das XML in einem Browser angezeigt werden soll, gibt es dafür XSL (eXtensible Stylesheet Language).

8 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 8 XML (3) Ein kleines Beispiel für ein XML-Dokument (ohne DTD): Der Herr der Ringe J.R.R. Tolkien Das ähnelt HTML - XML ist eine Vereinfachung von SGML (Standardized Generalized Markup Language), und HTML mit SGML definiert wurde.

9 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 9 Warum XML? XML eine Metasprache. Das bedeutet, daß sich für jeden beliebigen Zweck Dokumenttypen schaffen lassen. Z. B. könnten sich Meteorologen einen Dokumenttyp mit den Elementen, usw. schaffen, und Ärzte einen Dokumenttyp mit den Elementen und. Das heißt, daß XML in allen Bereichen als Datenaustauschformat zum Einsatz kommen kann. Ein weiterer Vorteil ist in diesem Falle, daß XML von Computern und Menschen lesbar ist. Im Gegensatz zu HTML, ist bei XML die Struktur bzw Grammatik (DTD), der Inhalt (das XML Dokument) und die Darstellung (z.B. XSL) getrennt. Das ermöglicht die unterschiedliche Darstellung des gleichen Inhalts (zB. als Text, HTML, Sprachausgabe, Braille-Schrift...) ohne die Änderung des XML-Dokuments. Bei Webseiten könnte man sich etwa vorstellen, XML- codierte Daten und ein kleines Programm das diese Daten interpretiert (bzw. ein XSL-Dokument) an den Client zu schicken.

10 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 10 XML Es gibt zwei Kriterien nach denen man XML-Dokumente bewerten kann: 1.Wohlgeformtheit (wellformedness): Gemeint ist, daß ein wohlgeformtes XML-Dokument die Regeln des Standards befolgt, also beispielsweise richtig benutzt und die Elemente korrekt geschachtelt sind. Folgendes ist also nicht wohlgeformt: Das ist völlig falsch! 2.Gültigkeit (validity): Ein wohlgeformtes XML-Dokument wird als gültig oder valide bezeichnet, wenn es den Regeln einer DTD folgt. Ein Dokument kann also wohlgeformt und nicht gültig sein, aber niemals gültig und nicht wohlgeformt. Außerdem ergibt sich, daß ein Dokument immer nur bezüglich einer DTD, und nicht von sich aus gültig sein kann.

11 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 11 XML - Grundlegendes Kommentar Ein XML Dokument besteht aus 2 Teilen: –dem Prolog (Er kann aus der Versionsangabe und DTD bestehen; kann aber auch leer sein.) –und den eigentlichen Elementen. Die Versionsangabe Die DTD dient ja quasi als Schablone nach deren Muster man dann die XML-Dokumente baut.

12 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 12 XML Es gibt zwei Möglichkeiten eine DTD in ein XML-Dokument einzubinden. Bei der internen DTD befinden sich DTD und XML-Dokument in einer Datei. Nach dem [ folgt hier schon die Definition eines Elementes. Bei einer externen DTD befinden sich DTD und XML- Dokument in getrennten Dateien, was bei großen Dokumenten durchaus praktisch ist. Das XML-Dokument enthält dann nur einen Verweis auf die DTD. Ein XML-Parser wird in einer Datei namens foo.dtd nach einer DTD suchen. Es wird ein Element name de- finiert, der nur Text (parsed character data) – #PCDATA enthalten darf.

13 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 13 XML Beide Formen der DTD können auch gemischt vorkommen: Der Parser wird an dieser Stelle beide DTD's zusammenfassen, und als eine behandeln. Zusammenfasung: Der Prolog besteht aus der XML-Versionsangabe und einem Verweis auf die DTD oder der DTD selbst. Beide Elemente sind optional.

14 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 14 Wurzelelement Grundsätzlich gilt die Regel, daß der Name, der in der Dokumenttypdeklaration auftaucht, also in unserem Fall foo, der des Wurzelelementes sein muß. Das Wurzelelement ist ein Tag, der alle anderen Tags enthält (mehr dazu im nächsten Teil).

15 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 15 Elemente Elemente sind die einfachsten und häufigsten Bestandteile von XML. Jedes XML-Dokument hat EIN Wurzelelement, das alle anderen Elemente enthält. Der Herr der Ringe John Ronald Reuel Tolkien Dieses Beispiel wäre also KEIN wohlgeformtes XML-Dokument, da es zwei Wurzelelemente (oder, je nach Betrachtungsweise, kein Wurzelelement) besitzt, nämlich und.

16 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 16 Was ist ein XML Dokument? Ein grundlegendes XML Dokument ist einfach ein XML Element, das verschachtelte XML Elemente enthalten kann. Zum Beispiel ist das untenstehende XML Element "buecher" ein gültiges XML Dokument. The Great Shark Hunt Hunter S. Thompson

17 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 17 Leere und nichtleere Elemententypen Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Elemente: nichtleere und leere. Für die leeren Elemente gibt es zwei Schreibweisen, die völlig gleichwertig sind. Inhalt

18 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 18 Definition eines Elements in der DTD Nichtleere Elemente unterschiedliche Inhalte haben können: Text, weitere Elemente oder beides. definiert ein Element name, das nur Text (parsed character data) enthalten darf.

19 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 19 Definition eines Elements in der DTD (2) Hier werden zwei Elemente titel und autor definiert (beide Text). Das Element buch wird so definiert, daß es in den XML-Dokumenten dann diese beiden Elemente in dieser Reihenfolge genau einmal enthalten muss. Man kann also Anzahl und Reihenfolge der Child-Elemente bestimmen.

20 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 20 Definition eines Elements in der DTD (3) Der Operator „|“ (Bedeutung: oder). Hier können wir zwischen einem Firmennamen und dem Namen einer Person wählen, müssen dann aber Straße, Ort und Adresse angeben.

21 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 21 Definition eines Elements in der DTD (3) Es gibt Menschen mit mehreren Adressen, und auch welche ohne. Als eine Lösung gibt es folgende Operatoren: ? Das Objekt ist optional, kann also null oder einmal auftreten. * Das Objekt ist optional, kann aber beliebig oft auftreten. + Das Objekt muß mindestens einmal auftreten. Unser Beispiel sollte also besser so aussehen: Die Definition der restlichen Elemente haben wir uns hier gespart, sie verändern sich ja nicht.

22 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 22 Definition eines Elements in der DTD (4) Ein Elementtyp ist jetzt noch ungeklärt: gemischter Inhalt (mixed content). Gemischter Inhalt bedeutet, daß das Element Text und weitere Elemente enthalten soll. Für diesen Fall gelten einige Besonderheiten bei der Definition: #PCDATA muß immer an erster Stelle stehen alle Inhalte müßen mit | verknüpft werden die gesamte Gruppe muß optional sein, und beliebig oft vorkommen dürfe (also der *-Operator) Im Klartext bedeutet das, daß man weder die Anzahl noch die Reihenfolge der Inhalte eines Elements mit mixed content bestimmen kann. Daher ist nach folgender DTD folgendes XML-Dokument gültig (valid):

23 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 23 Definition eines Elements in der DTD (5) Heinz Rühmann sagte: Ein Pessimist ist ein Mensch, der sich über schlechte Erfahrungen freut, weil sie ihm Recht geben. Aber das ist nur eins von vielen Zitaten über Pessimisten.

24 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 24 Definition eines Elements in der DTD (6) Wie kann man leere Elemente definieren? Analog zu EMPTY gibt es auch noch das Schlüsselwort ANY. Das bedeutet, daß das entsprechende Element alle in der DTD definierten Elemente und PCDATA in jeder Reihenfolge und Anzahl enthalten kann. Also können wir unser Zitat-Text-Beispiel noch einmal vereinfachen:

25 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 25 DTD und das entsprechende Dokument Stellen wir uns vor, wir wollen Bücher in XML-Dokumenten fassen. Zu jedem Buch soll der Titel, und der Inhalt gespeichert werden. Der Inhalt gliedert sich in Kapitel, und diese wiederum in Überschriften, Text und Zitate. Die Anzahl und Reihenfolge von Texten und Zitaten soll beliebig sein. Die nächste Folie zeigt ein XML-Dokument von diesem Typ:

26 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 26 DTD und das entsprechende Dokument (2) Mein erstes Buch Einleitung Einleitungen sind immer ein sehr schwieriger Teil. Und damit jetzt auch noch ein Zitat in dieses Beispiel kommt: Optimisten glauben, daß wir in der besten aller Welten leben. Pessimisten befürchten, daß das stimmt. Nun kann man hier noch 'ne Menge Text schreiben, muß man aber nicht. Auch das Zitieren wäre nach Lust und Laune möglich. Nur Überschriften dürfen nicht mehr kommen.

27 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 27 Attribute Attribute sind zusätzliche Informationen zu Elementen. Sie können beispielsweise so aussehen: der Weihnachtsmann Das -Element könnte genausogut so aussehen: meinBild "bild"

28 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 28 Attribute (2) Wie kann man nun Attribute in der DTD definieren? ATTLIST img sagt nur aus, daß es sich im Folgenden um eine Attributliste zum Element img handelt. Danach werden die einzelnen Attribute aufgelistet, und zwar zuerst der Name des Attributes, dann der Typ (in diesem Fall CDATA, also Zeichendaten). Zum Schluss folgt noch ein Modifikator, der angibt, ob das Attribut erforderlich ist (#REQUIRED), oder optional (#IMPLIED). Es gibt noch eine dritte Möglichkeit für den Modifikator: #FIXED.

29 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 29 Attribute (3) Das bedeutet also, daß zum Element ein Attribut comment definiert wird, das immer den Wert "zu hoch" hat. Wenn man keinen Modifikator angibt, muß man eine Vorgabe für den Attributwert machen. Dies würde also bedeuten, daß wenn man folgende Zeile schreibt, das Attribut material den Attributwert glas hat:

30 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 30 Attributtypen CDATA beliebige Zeichenketten ID Die ID muß im gesamten Dokument einmalig sein, damit jede ID eindeutig ein Element identifiziert. Deshalb kann eine ID nur #REQUIRED oder #IMPLIED sein. IDREF IDREF muß eine Zeichenkette sein, die irgendwo im Dokument eine ID ist, also quasi auf diese verweisen. Mit ID und IDREF können also zwei unterschiedliche Elemente einander zugeordnet werden. IDREFS Eine Liste von Referenzen. Als Trennzeichen fungiert das Leerzeichen. ENTITY Der Attributwert muß mit dem Namen einer externen, ungeparsten Entity übereinstimmen. ENTITIES Eine Liste. Als Trennzeichen fungiert das Leerzeichen.

31 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 31 Attributtypen (2) NMTOKEN (ein einzelnes Token) Entpricht CDATA mit ein paar Einschränkungen: darf nur mit A-Z, a-z, 0-9 oder _ anfangen, danach sind auch ".", "-", "," erlaubt es dürfen keine Leerzeichen oder Markup enthalten sein darf nicht mit xml anfangen, egal ob groß oder klein. NMTOKENS eine Liste von Token (mit Trennzeichen Leerzeichen). NOTATION Der Wert eines Attributs vom Typ NOTATION, ist der Name einer Notation. Was Notationen sind, dazu später mehr. NOTATIONS eine Liste von notationen.

32 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 32 Attributtypen (3) Eigentlich gibt es noch einen elften Attributtyp, nämlich den Aufzählungstyp. Dieser hat allerdings kein Schlüsselwort (wie CDATA), und kommt mit einer anderen Syntax daher: Hier kann das Attribut sex nur die Werte m, w oder transsexuell annehmen.

33 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 33 Attribute - abschließendes Beispiel

34 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 34 Attribute - abschließendes Beispiel Jedem Buch wird hier ein eindeutiger Schlüssel zugewiesen, nämlich seine ISBN. Dabei wird angenommen, daß in dieser Bibliothek jeweils nur EIN Exemplar eines Buches steht, und deshalb ISBN's nicht doppelt vorkommen. Das Attribut neuauflageVon kann sich dann eindeutig auf eine ISBN beziehen. Sollte dieses Attribut nicht gesetzt werden, beispielsweise weil es die Erstauflage ist, ist der Defaultwert null. null hat keine besondere Bedeutung (bzw. ist kein von XML reserviertes Wort), und muß dann von der Anwendung entsprechend interpretiert werden.

35 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 35 Eine Instanz unserer DTD Der Herr der Ringe J.R.R. Tolkien viel Text XML in der Praxis Behme, Mintert Inhalt Der Herr der Ringe J.R.R. Tolkien vielText

36 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 36 Entities Entities sind im Prinzip Ersetzungen, das heißt, jedes Entity hat einen Namen und einen Ersetzungstext. Ersetzungstext ist vielleicht nicht ganz korrekt, denn Entities können auch Bilder, Sounds etc. sein. Wenn nun irgendwo der Name des Entities (die Entityreferenz) auftaucht, setzt der Parser dort den Ersetzungstext ein. Referenziert wird dieses Entity mit &fhtw; Dort wo die Entityreferenz auftaucht, wird der Ersetzungstext eingesetzt. &fhtw;

37 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 37 Entities – Mehr Details Entities sind im Prinzip Ersetzungen, das heißt, jedes Entity hat einen Namen und einen Ersetzungsobjekt. Entities können Texte, Bilder, Sounds etc. sein. Wenn nun irgendwo der Name des Entities (die Entityreferenz) auftaucht, setzt der Parser dort den Ersetzungsobjekt ein. Es gibt drei verschiedene Kriterien nach denen Entities gegliedert werden: –allgemeine vs Parameterentities Allgemeine Entities bzw. deren Entityreferenzen können nur im XML-Dokument auftauchen. Im Gegensatz dazu gibt es Parameterentities nur in der DTD. Beide Entities werden natürlich wie gewohnt in der DTD deklariert. –geparste vs ungeparste Entities Referenzen auf geparste Entities werden vom Parser zuerst ersetzt, und danach analysiert, das heißt auf Markup durchsucht. Ungeparste Entities werden vom Parser nicht analysiert. Ungeparste Entities müssen an eine externe Anwendung weitergegeben werden, um verarbeitet zu werden. –externe vs interne Entities Der Inhalt (Ersetzungstext) eines externes Entity ist nur durch Zugriff auf eine andere Datei zu bestimmen. Diese Datei kann zum Beispiel ein Bild, ein Sound oder auch eine XML-Datei sein. Bei einem internen Entity wird der Inhalt bei der Deklaration bestimmt.

38 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 38 Internes, geparstes, allgemeines Entitiy Bei der Deklaration folgt nach dem Schlüsselwort ENTITY der Name des Entities und dann der Ersetzungstext. &fhtw; Die Referenz besteht also aus dem &, gefolgt vom Namen des Entities. Abgeschlossen wird das ganze durch das ;. Dort wo die Entityreferenz auftaucht, wird der Ersetzungstext eingesetzt. Die Entityreferenz darf an allen Stellen stehen, in denen im XML-Dokument Text erlaubt ist: &fhtw;

39 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 39 Internes, geparstes, Parameterentity Der einzige Unterschied zur Deklaration eines allgemeinen Entities besteht in dem %. Auch die Entityreferenz verwendet das %: %headings; Die Verwendung erfolgt ähnlich wie beim allgemeinen Entity: ]> Überschrift

40 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 40 Externes, geparstes, allgemeines Entity Nach dem Namen des Entities folgt hier das Schlüsselwort SYSTEM und danach die Angabe wo das externe Entity gefunden werden kann &kapitel1;

41 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 41 Externes, geparstes Parameterentity Die Entityreferenz ist: %buch;

42 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 42 Externes, ungeparstes, allgemeines Entity NDATA - dies sagt dem Parser eigentlich nur, daß es sich nicht um interpretierbare Daten (im Sinne von XML) handelt. Das abschließende jpeg ist ein Name (der natürlich frei vergeben werden kann), der mit dem Namen einer Notation übereinstimmen muß (dazu kommen wir gleich). Auch die Entityreferenz wird anders verwendet als bisher. Sie darf nämlich nur als Attributwert eines Attributes vom Typ Entity auftreten. Im XML-Dokument könnte dann stehen: Der Parser wird an dieser Stelle merken, daß bild vom Typ ENTITY ist und nach einem Entity namens passfoto suchen. In der Deklaration steht nun wo der Parser das entsprechende Bild finden kann. Was macht denn der Parser nun mit diesem Entity macht? An dieser Stelle kommen die Notationen ins Spiel.

43 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 43 Notationen Eine Notation verbindet einen Namen mit einer Anwendung. Beispielsweise ließe sich der Name jpeg mit der Anwendung bildbetrachter.exe verbinden. Der Parser würde also alle externen Entities mit dem Namen jpeg an die Anwendung bildbetrachter.exe übergeben. Um das alles zusammen zu fassen, auf der nächsten Folie ein kleines Beispiel zu Entities und Notationen:

44 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 44 Notationen (2) ]> Grube Claire Bemerkung: NDATA = non-parsed data

45 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 45 Namensräume XML 1.0 sieht vor, dass eine DTD extern sein kann, und ermöglicht auf diese Weise, dass verschiedene Dokumente dasselbe Vokabular benutzen. Es war jedoch nicht vorgesehen, verschiedene Vokabulare zu kombinieren. Wenn z.B. für Bücher ein Standardvokabular (BS) definiert ist, kann BS benutzt werden, um es in die Angebote eines Buchversands einzubinden, zusammen mit spezifischen Daten des Vehandels, die Wiederum mit einem anderen Vokabular beschrieben sind. Auch im XML-Umfeld selbst kommen Standardvokabulare vor, um z.B. Transformationsanweisungen in ein Dokument einzubinden. Nun kann man mit einem Dokument, das verschiedene Vokabulare enthält, nur schwer umgehen, wenn sich die einzelnen Namen von Elementen und Attributen nicht den jeweiligen Vokabularen zuordnen lassen. Insbesondere kann es vorkommen, dass 2 Vokabulare dieselben Namen (doch mit verschiedener Bedeutung) enthalten.

46 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 46 Namensräume - Beispiele Eine häufige Anwendung von Namensräumen ist die Nutzung von HTML-Tags in XML. XML Eine Überschrift mit HTML Durch das xmlns:html=... Attribut wird im Wurzelelement der Namensraum html definiert (es wird dem Browser mitgeteilt, dass HTML-Tags innerhalb des XML-Dokuments verwendet werden). Durch die URI “http://www.w3.org/TR/REC-html40“ wird die genaue Adresse einer HTML4Spezifikation angegeben, damit der Raum html genauestens definiert werden kann.

47 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 47 Namensräume – Beispiele (2) Angenommen, die beiden folgenden Elementgruppen kämen aus zwei verschie- denen DTDs, nämlich books und owners: Tauben im Gras Wolfgang Koeppen Hans Meier Dr. Das Problem wird deutlich: beide Elemente haben eine semantisch logische Bedeutung, sind aber quasi Homonyme. Der erste Tag bezieht sich auf den Buchtitel, der zweite auf den akademischen Titel des Besitzers. Lösung (nächste Folie):

48 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 48 Namensräume – Beispiele (3)... xmlns:books ="http://www.jcpohl.de/tr/books"> xmlns:owners ="http://www.jcpohl.de/tr/owners"> xmlns=default-name-space... Tauben im Gras Wolfgang Koeppen Hans Meier Dr. default-name-space – definiert als Vorbelegung und gilt dann für alle nicht mit einem Prefix versehenen Elementdaten

49 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 49 XML-Schema Der W3C-Standard XML-Schema ist eine XML-Sprache zur Definition von XML-Vokabularen. Als Nachfolger der bekannten Document Type Definitions (DTD) markiert XML Schema den entscheidenden Wendepunkt von der bisherigen dokumentenorientierten Sichtweise hin zu einer datenorientierten. Technisch gesehen erweitern sich durch XML Schema die Ausdrucksmöglich- keiten bei der Formulierung neuer XML-Vokabulare entscheidend. Einerseits hinsichtlich inhaltlicher Merkmale wie Datentypen; andererseits auch in Richtung struktureller Merkmale. So halten bekannte Konzepte aus den Programmier- und Datenbanksprachen Einzug. Inzwischen haben namhafte Firmen und Initiativen ihre Unterstützung des am 2. Mai 2001 durch das W3C verabschiedeten Standards erklärt; zu Lasten anfänglich konkurrieren- der proprietärer Vorschläge.

50 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 50 Parser Es gibt grundsätzlich 2 Möglichkeiten, XML-Dokumente zu parsen, d.h. von einem Programm aus die gespeicherten XML-Daten in für das Programm sinnvolle Strukturen umzuwandeln: 1.Tree based parser, DOM – Sie lesen das komplette XML-Dokument ein, validieren es und bauen daraus eine baumartige Struktur (z.B. DOM) zusammen. Dieser Baum kann dann vom Programm benutzt werden. Umgekehrt gibt es auch XML-Schreiber, welche eine DOM- Baumstruktur in ein XML-Dokument umwandeln. DOM (Document Object Model) ist ein Objektmodell, es beschreibt die in einem Dokument einer bestimmten XML-Anwendung enthaltenen Elemente als Objekte, für die Verarbeitung mit einer objekt-orientierten Programmiersprache wie z.B. Java. DOM liefert eine komplette Baumstruktur aller Objekte eines XML-Dokuments und eignet sich daher nicht für extrem große XML-Files. Beispiel – nächste Folie

51 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 51 Beispiel für DOM Hausziege Die Hausziege ist eng verwandt mit dem Hausschaf Document Tier Name Beschreibung Verweis Hausschaf Die Hausziege ist eng verwandt mit dem Hausziege

52 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 52 Parser (2) 1.Event based parser, SAX (Simple API for XML) – Sie arbeiten asynchron. Sie werden einmal gestartet und erzugen dann für jedes Tag einen Event. Das Programm kann dann schon, bevor das komplette Dokument eingelesen wurde, erste Daten darstellen. Event based parsing macht also vor allem im Bereich von WAN Sinn, beispielsweise im Internet, wo die Daten relativ langsam über die Leitungen gehen. Für unser Beispiel (Dokument Tier) werden folgende Ereignisse ausgelöst: start document start element: Tier start element: Name characters: Hausziege end element: Beschreibung characters: Hausziege ist eng verwandt mit dem start element: Verweis characters: Hausschaf end element: Verweis end element: Beschreibung end element: Tier end document

53 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 53 Klassifikation von XML-Dokumenten 1.Datenorientierte XML-Dokumente: enthalten stark strukturierte Daten wie sie typischerweise etwa in relationalen DB abgespeichert sind, z.B. Telefon-bücher, Börsenkurse, Fahrpläne, Bestellungen. 2.Textorientierte XML-Dokumente: es handelt sich um die XML-Verpackung von Texten, z.B. Verträge, Zeit- schriftenartikel, Gebrauchanweisungen, Präsentationen, Bücher, , Theaterstücke und auch Homepages im Internet. Oft werden solche Dokumente manuell erstellt oder aus PDF oder einem anderen Format nach XML konventiert. 70% der relevanten Geschäftsinformation ist in Textdokumenten. 3.Mischformen

54 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 54 Beispiele für den Einsatz von XML Die Anzahl von verfügbaren XML-Vokabularen nimmt immer noch sprunghaft zu. Publishing and Content Management XML-Dokumente können durch Anwendung von XSLT- Stylesheets zur Präsentation aufbereitet werden. Auf diese Weise kann aus einem XML-Dokument eine ganze Palette von Ausgabedokumenten in verschiedenen Formaten auf verschiedenen Medien entstehen (z.B. WAP, Internet, Braille, CD, Drucker)

55 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 55 Beispiele für den Einsatz von XML (2) 2. Elektronischer Handel (e-commerce) : business to business,B2B; business to consumer, B2C. 3. Workflow und integrierte Geschäftsprozesse – Integrationseffekte: an allen Stellen wird ein einheitliches Format verarbeitet; der Workflow kann selbst in XML beschrieben werden. 4. XML und Metadaten – RDF (Resource Description Framework): primär wurde zur Verwaltung von Metadaten über Web-Ressourcen entworfen. Beispiel Aussagen: „Der 1. FC Kaiserslauten war 1998 Deutscher Meister. Sein Stadion heißt Fritz-Walter-Stadion“. Die entsprechende RDF Notation –> die nächste Folie.

56 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 56 Beispiele für den Einsatz von XML (3)

57 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 57 Beispiele für den Einsatz von XML (4) 5. XML und Multimedia: XHTML – eine Neudefinition von HTML 4.0 mit XML-Mitteln; SMIL (Synchronized Multimedia Integration Language) – Beschreibung von Multimedia-Präsentationen im Web, MPEG-7 – Beschreibung von audio-visuellen Inhalten. 6. Gesundheitswesen: HL7 – XML Standard für den Austausch von Krankenhausdaten. 7. Komplex strukturierte Daten: BIOML – ein XML- Vokabular, mit dem polymere Strukturen beschrieben werden können; CML – Chemical Markup Language für Beschreibung von Molekülstrukturen und anderer chemischen Formeln 8. Web Services: WSDL (Web Service Description Language); SOAP (Simple Object Access Protocol)

58 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 58 Einführung in die XML Datenbanktechnologie

59 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 59 XML Speicherung In File-Systemen: Für kleinere Dateigrößen ist es OK, für größere Anwendungen nicht. Andere Problemaspekte: concurrency, Versionsmanagement, Sicherheit, Datenduplizität, usw. In relationalen DB: Jedes rel. DB Produkt kann benutzt werden – XML ist auf ähnliche Weise wie Bilder oder text gespeichert. ORACLE hat 8i erweitert – XML-Dokumente können in einem Feld gespeichert werden und dann as XML abgefragt (durch erweiterte SELECT Anweisungen, oder ein Tool konvertiert automatisch SQL Abfrage auf XML); record in einer Tabelle kann ein Feld haben, das ein XML Dokument enthält – andere Felder könnten Information über das Dokument enthalten (Wer und wann änderte es? Ist das Dokument gesperrt?) Objekt-orientierte DB: ihre natürlichen Fähigkeiten ermöglichen mächtige Operationen auf XML Dokumenten. XML Datenmagement Systeme (XML DBMS): Sie ermöglichen direkte Zugriffe auf XML Dokumente und ihre Teile.

60 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 60 Relational DBs versus XML

61 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 61 Relational DBs versus XML (2)

62 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 62 Towards Native XML-Databases

63 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 63 Xindice

64 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 64 Xindice (2)

65 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 65 Queries Anfragesprachen für XML: XML-QL (kommt aus der Forschung), XPath (kommerziele Anwendungen), XQuery (Entwurf eines Standards)

66 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 66 Querying the Database With XPath

67 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 67 Some Example XPath

68 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 68 Some Example XPath (2)

69 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 69 Some Example XPath (3) ancestors = Vorfahren

70 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 70 Some Example XPath (4)

71 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 71 Some Example XPath (5)

72 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 72 Some Example XPath (6)

73 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 73 Some Example XPath (7) descendants = Nachkommen

74 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 74 Some Example XPath (8)

75 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 75 Some Example XPath (9)

76 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 76 XPath Operators and Functions

77 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 77 Using XPath Operators and Functions

78 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 78 Java XPathQuery

79 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 79 XUpdate

80 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 80 XUpdate (2)

81 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 81 XUpdate (3)

82 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 82 XML Block Append

83 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 83 A few things you can do with XUpdate

84 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 84 Conclusion

85 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 85 Anhang: XML-Beispiele

86 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 86 Ein erstes XML-Dokument Hans 6726 Heinz 4456

87 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 87 Gesundheit - DTD

88 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 88 Gesundheit – XML-Dokument m Mustermann Max mustermann.gif Musterstrasse 1 Wien Eisenwaren-Fritz 130

89 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 89 Kontoauszug - DTD

90 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 90 Kontoauszug – XML-Dokument Max Mustermann Studentenkonto Spar 1040 K Bankomat Karte Saturn 1006P K Amadeus 0019P K

91 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 91 Mitarbeiter - DTD

92 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 92 Mitarbeiter – XML-Dokument IT-Abteilung Meier 3421 Müller 5564 Hinkelstein 3456 Schulz 3321 Zupul 6768 Arletz 7593

93 Institute for Software Science – University of ViennaP.Brezany 93 Überweisung - DTD

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