Технология XSLT — страница 5 из 66

Вряд ли удастся описать все множество приложений и задач, в которых можно успешно применять XML-технологии, однако существуют области, в которых использование XML стало уже классикой. Чуть ниже мы рассмотрим несколько наиболее типичных классов задач XML.

Пока же необходимо сказать следующее — несмотря на всю мощь XML, это далеко не панацея и не решение всех проблем, которые могут возникнуть. Нужно хорошо понимать, что XML — это всего лишь формат описания данных. Четкий, конкретный, независимый, мощный формат описания данных — но не более! XML-технологии могут решить проблемы представления, несоответствия синтаксиса семантике и многие другие проблемы организации данных в документе, но они не смогут решить чисто программистских задач — как обрабатывать эти документы. XML не имеет особого смысла вне прикладных задач.

В качестве типичного примера можно привести язык XSLT (язык расширяемых стилей для преобразований, extensible Stylesheet Language for Transformations), который находится в фокусе этой книги. Программы, написанные на XSLT, называются преобразованиями, и они являются в прямом смысле XML-документами, но при этом удовлетворяют логической схеме языка XSLT. При этом преобразования не имели бы смысла без XSLT-процессора, который может применять их к другим документам. Они были бы просто текстом.

Создание XML-документов без программного обеспечения, которое будет понимать их семантику — это все равно, что писать программы на языке программирования, для которого не существует трансляторов и интерпретаторов. Они могут быть безупречно корректными, но совершенно бесполезными.

Стандартизированный и совсем не сложный синтаксис XML позволил многим компаниям разработать средства для синтаксического разбора XML-документов. Программы такого рода называют XML-парсерами (англ. parse — разбирать, анализировать). В настоящее время существует два основных типа XML-парсеров: SAX-парсеры и DOM-парсеры. Оба типа широко используются в различных приложениях — парсеры избавляют от необходимости писать собственные синтаксические анализаторы, штудировать спецификации и так далее. Мы коротко опишем каждый из этих типов.

SAX-парсеры

SAX расшифровывается как Simple API for XML, что означает буквально "Простой прикладной интерфейс программирования для XML". Это так и есть — идеология SAX очень проста. Программист должен описать, как следует обрабатывать ту или иную конструкцию документа, а парсер при обработке документа уже сам будет выполнять соответствующие действия. Иными словами, обработка документа производится в виде реакции на события, которые возникают, когда парсер встречает в документе тот или иной элемент, атрибут, комментарий и так далее.

В отличие от DOM-парсеров, SAX-парсеры не создают никакого внутреннего представления документа, оставляя эту задачу на совести программиста. Вследствие этого SAX-парсеры менее требовательны к ресурсам, что часто бывает критичным. Однако это никак не сказывается на их функциональности, таким образом SAX-парсеры являются незаменимыми инструментами для синтаксического разбора XML-документов. Зачастую, более сложные DOM-парсеры используют SAX как составную часть.

DOM-парсеры

Как уже было упомянуто абзацем выше, легкие SAX-парсеры не создают внутреннего представления ХМL-документов, вполне справедливо считая, что этим придется заняться программисту.

Вместе с тем, древовидная организация данных в ХМL-документах настолько очевидна, что внутренние представления, которые использовались в совершенно разных приложениях, совпадали практически в точности. Такая ситуация привела к решению разработать единый интерфейс не для обработчика документа, как это было сделано в SAX, а для внутреннего представления XML-документа целиком.

Набор таких интерфейсов получил название DOM (document object model, объектная модель документа). DOM-парсер обрабатывает документ, создавая при этом его внутреннее объектное представление. При этом DOM содержит только определения интерфейсов, никоим образом не регулируя внутреннюю реализацию самой модели документа. Все обращения к данным и структуре, которыми обладает документ, происходят посредством вызова методов, определенных в соответствующих интерфейсах.

Объектную модель документа полезно использовать там, где требуется работать с документом целиком, как с деревом. Представление всего документа будет занимать в памяти значительный объем, поэтому DOM резонно считается моделью, очень требовательной к ресурсам.

При выборе парсера необходимо хорошо понимать задачи, которые нужно будет решать при обработке документа. Во многих случаях совершенно необязательно целиком представлять документ в памяти. Будет вполне достаточным создать обработчик документа, и затем, при помощи SAX-парсера, произвести обработку без особых затрат ресурсов. Если же, напротив, при обработке важно иметь модель всего документа целиком, лучше использовать готовое решение в виде DOM-парсера.

Основные классы задач XML

В этой главе мы разберем несколько основных типов задач, для решения которых целесообразно применять XML. Естественно, этот список даже близко не претендует на полноту, так же, как нельзя, например, перечислить все программы, которые можно написать на языке Java. Несколько примеров предметных областей, которые будут приведены, иллюстрируют классические проблемы, с успехом решенные XML-технологиями.

Создание новых языков

Хотя мы и говорим об XML, как о формате описания данных, на самом деле XML — это метаязык, язык, который описывает другие языки. Строго говоря, когда мы создаем XML-документ, мы создаем его не на XML, а в соответствии с XML-синтаксисом. XML — это всего лишь набор синтаксических правил, не более. Настоящим языком в этой ситуации является то, что мы понимаем под логической, семантической схемой создаваемого документа.

Таким образом, каждый раз, когда мы описываем логическую схему документа, мы создаем новый язык с придуманной нами семантикой и XML-синтаксисом. Достоинством XML в данном случае является стандартность этого синтаксиса, поскольку заботиться о создании модуля для синтаксического разбора (парсера) уже не нужно.

Что же касается семантики языка, то во многих случаях древовидные XML-структуры очень хорошо подходят для ее описания, будь это язык формата документа или язык программирования.

Главным недостатком XML является громоздкость синтаксиса. Например, арифметическое выражение 2*2 может быть выражено в XML приблизительно как:

2
2

Очевидно, что с человеческой точки зрения это не самый компактный и элегантный способ.

На данный момент существует великое множество языков, созданных на основе XML. Мы перечислим несколько наиболее известных из них:

□ WML (Wireless Markup Language) — язык разметки для беспроводных устройств, основной формат данных для беспроводного протокола WAP;

□ SVG (Scalable Vector Graphics) — язык описания масштабируемой векторной графики;

□ XHTML — XML-совместимая версия языка гипертекстовой разметки документов;

□ SOAP (Simple Object Access Protocol) — XML-протокол для обмена информацией в распределенных системах;

□ RDF (Resource Description Framework) — система описания ресурсов;

□ XML/EDI (XML/Electronic Data Interchange) — XML-язык для представления сообщений EDI в системах В2В и электронной коммерции;

□ OML (Ontology Markup Language) — язык для описания онтологий и тезаурусов;

□ VoxML (Voice Markup Language) — язык разметки для голосовых приложений;

□ MathML (Mathematical Markup Language) — язык для описания математических выражений;

□ CML (Chemical Markup Language) — язык для описания химических формул;

□ UML exchange Format — XML-выражения языка UML (Unified Modeling Language);

□ CDF (Channel Description Format) — язык для описания данных для автоматической доставки клиенту (технология push-каналов).

Несмотря на то, что XML это язык разметки, он вполне подходит для создания языков программирования. Самым лучшим примером является язык XSLT, которому посвящена эта книга. Кроме того, существует множество менее известных языков, например XML-версия функционального языка Lisp, язык HaXML и другие.

Хранение данных

Практические всегда, когда приложение должно хранить данные во внешних файлах, неизбежны два процесса: парсинг (синтаксический разбор) при считывании данных и сериализация (создание физического выражения состояния объектов) при сохранении (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Стандартная схема хранения данных

Использование XML в приведенной выше схеме как формата хранения позволяет использовать вместо парсера и сериализатора стандартные XML-инструменты, так что необходимость писать что-то свое отпадает. Кроме того, поскольку сохраняемый в этом случае документ имеет XML-формат, приложение становится совершенно открытым для интеграции с другими системами, ведь обмен данными может быть осуществлен без каких-либо специальных конверторов (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Схема хранения данных в формате XML

Помимо перечисленных выше достоинств предлагаемого способа следует упомянуть также и следующее:

□ хранимые в XML данные могут иметь практически любую сложность; она ограничена лишь концептуальной сложностью древовидных структур;

□ хранимые в XML данные можно снабжать метаинформацией (например, комментариями или инструкциями по обработке);

□ XML как формат пригоден даже для хранения двоичных данных, если они будут преобразованы в подходящую текстовую кодировку;

□ SAX и DOM/XPath-интерфейсы обеспечивают эффективный доступ к XML-данным.

Противопоказаний к использованию XML в качестве формата хранения данных очень мало. Во-первых, разработчик может посчитать нерациональным включение объемных XML-библиотек в приложение размером в 10 Кбайт. Во-вторых, XML-формат это не самый компактный способ хранения данных. В-третьих, открытость внешним приложениям также может быть лишней.

Обмен данными и проекты интеграции

Большое количество систем, стандартов и технологий, о которых мы говорили ранее, приводит к тому, что эффективно связать разные источники данных в одну систему не получается. Даже такие, казалось бы, однородные источники, как системы управления базами данных, применяют языки запросов и форматы представления выбираемой информации, которые редко полностью совместимы между собой. Как следствие, проекты интеграции в таких условиях требуют больших усилий — требуется вникать в детали различных баз данных, протоколов, операционных систем и так далее.

В результате интеграция нескольких приложений или систем реализуется по схеме, показанной на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Типичная схема интеграции нескольких приложений

Несложно оценить трудозатраты подобного рода проекта. Заставить разные системы работать вместе — чрезвычайно трудоемкая задача.

Идея использования XML в интеграции информационных систем сводится к созданию общего XML-языка, которым могла бы пользоваться каждая из них.

Такое решение сразу же намного упрощает проект — ведь вместо реализации взаимодействия между каждой парой систем следует всего лишь научить каждую из них "говорить" на созданном XML-языке. Иначе говоря, все сводится к разработке нескольких врапперов (англ. wrapper — упаковщик, программное средство создания системной оболочки для стандартизации внешних обращений и изменения функциональной ориентации действующей системы), которые будут переводить со стандартного XML-языка интегрированной системы на язык, понятный каждой системе в отдельности.

В принципе, интеграция по XML-схеме (рис. 1.5) не отличается коренным образом от интеграции на основе любого другого общего стандарта. Вместе с тем, она имеет целый ряд весомых преимуществ:

□ XML-языки не зависят от аппаратных и программных платформ, что позволяет связывать разнородные системы;

□ выразительная мощность XML достаточно велика для того, чтобы описать данные практически любой сложности;

□ средства разработки и стандартные библиотеки для XML существуют практически на всех платформах и для большинства популярных языков программирования;

□ методы работы с XML достаточно стандартны для того, чтобы в разных системах можно было пользоваться одинаковыми приемами;

□ информация, оформленная в виде XML, может обрабатываться не только машинами, но и человеком (что намного облегчает отладку).

Рис. 1.5. Интеграция на основе XML

Краткая история XML