Các hàm API XPath của Java Thực hiện truy vấn XML từ các chương trình Java Elliotte Rusty Harold, Kỹ sư phần mềm, Polytechnic University Tóm tắt: Viết các biểu thức XPath dễ hơn rất nhiều nhiều so với việc viết mã chuyển hướng Mô hình đối tượng tài liệu (Document Object Model - DOM) chi tiết. Khi bạn cần rút trích thông tin từ tài liệu XML thì cách nhanh nhất và đơn giản nhất là nhúng biểu thức XPath vào bên trong chương trình Java™. Java 5 giới thiệu gói java.xml.xpath, một thư viện độc lập mô hình đối tượng XML dùng để truy vấn các tài liệu XML với XPath. 27/06/2007 - Từ các góp ý của người đọc, tác giả đã cập nhật các biểu thức XPath đã được biên dịch (tham khảo phần mã ngắn ở Ví dụ 3). 25/08/2008 - Từ các góp ý của người đọc, tác giả đã thay "http://www.example.org/books" thành "http://www.example.com/books" trong Ví dụ 6, không gian tên (namespace) được đề cập đến trong đoạn văn trước Ví dụ 9, và Ví dụ 9. Nếu bạn gửi một ai đó mua cho bạn một chai sữa thì bạn sẽ đề nghị như thế nào đến người đó để nhờ họ mua cho bạn? "Làm ơn mua hộ tôi một chai sữa" hay là nói "Đi ra ngoài thông qua cửa trước. Rẽ trái ở phần vỉa hè dành cho người đi bộ. Đi bộ qua ba ngã tư. Rẽ phải. Đi bộ thêm một đoạn nữa. Rẽ phải và đi vào cửa hàng. Đi tới gian thứ tư. Đi bộ khoảng năm mét rồi đi xuống gian dưới. Rẽ trái. Cầm lấy một hộp sữa. Mang hộp sữa ra bàn thanh toán. Thanh toán tiền cho chai sữa đó. Và sau đó đi ngược lại đoạn đường vừa đi để đi về nhà bạn." Điều này thật là nực cười. Hầu hết đứa trẻ đều đủ thông minh để biết cách mang hộp sữa về nhà với một lời chỉ dẫn đơn giản "Làm ơn mua hộ tôi một chai sữa". Các ngôn ngữ truy vấn và cơ chế tìm kiếm của máy tính cũng tương tự như nhau. Việc "Tìm bản sao của Cryptonomicon" dễ dàng hơn là việc viết ra một cấu trúc logic chi tiết để tìm kiếm một số cơ sở dữ liệu. Bởi vì các thao tác tìm kiếm có logic rất giống nhau nên bạn có thể đưa ra các ngôn ngữ tổng quát để có thể thực hiện câu lệnh như "Tìm tất cả các quyển sách của tác giả Neal Stephenson," và sau đó viết một cơ chế xử lý các truy vấn đó dựa vào các kho dữ liệu nào đó. XPath Trong rất nhiều ngôn ngữ truy vấn, Ngôn ngữ Truy vấn Có cấu trúc (SQL) là ngôn ngữ được thiết kế và cho phép thực hiện truy vấn trên các cơ sở dữ liệu quan hệ. Có một số ít các ngôn ngữ truy vấn bao gồm Ngôn ngữ truy vấn đối tượng (OOL) và XQuery. Tuy nhiên, chủ đề chính của bài viết này là về XPath cho nên ngôn ngữ truy vấn được thiết kế để thực hiện xử lý truy vấn trên các tài liệu XML. Ví dụ, một truy vấn XPath đơn giản là tìm ra các tiêu đề của tất cả các quyển sách trong tài liệu của tác giả Neal Stephenson, truy vấn phải trông có dạng như sau: //book[author="Neal Stephenson"]/title Ngược lại, cơ chế tìm kiếm DOM thuần túy cho phép có thông tin cho dưới dạng như trong Ví dụ 1: Ví dụ 1. Mã DOM để tìm tất cả các tiêu đề của các phần tử book có giá trị Neal Stephenson ArrayList result = new ArrayList(); NodeList books = doc.getElementsByTagName("book"); for (int i = 0; i < books.getLength(); i++) { Element book = (Element) books.item(i); NodeList authors = book.getElementsByTagName("author"); boolean stephenson = false; for (int j = 0; j < authors.getLength(); j++) { Element author = (Element) authors.item(j); NodeList children = author.getChildNodes(); StringBuffer sb = new StringBuffer(); for (int k = 0; k < children.getLength(); k++) { Node child = children.item(k); // really should to do this recursively if (child.getNodeType() == Node.TEXT_NODE) { sb.append(child.getNodeValue()); } } if (sb.toString().equals("Neal Stephenson")) { stephenson = true; break; } } if (stephenson) { NodeList titles = book.getElementsByTagName("title"); for (int j = 0; j < titles.getLength(); j++) { result.add(titles.item(j)); } } } Điều này có thể tin hoặc không, đoạn mã DOM trong Ví dụ 1 thực sự không mang tính tổng quát và dõ dàng bằng các biểu thức XPath đơn giản. Cái mà cho phép bạn có thể viết, sửa lỗi và bảo trì được tốt hơn? Tôi nghĩ câu trả lời đã rất rõ dàng. Có một điều phải nhớ rằng XPath không phải là ngôn ngữ Java trong thực tế, XPath không hoàn toàn là một ngôn ngữ lập trình. Có nhiều vấn đề bạn không thể thấy được ở trong XPath, thậm chí kể cả các câu lệnh truy vấn cũng không thể được tạo ra trong XPath. Ví dụ, XPath không không thể tìm thấy các quyển sách đã đăng ký số quốc tế (ISBN) nếu kiểm tra không phù hợp các mã chữ số hay các tác giả của cuốn sách đó được lấy từ cơ sở dữ liệu tài khoản bên ngoài. Thật may mắn, khi bạn tích hợp XPath vào trong chương trình Java thì bạn có thể tận dụng được ưu thể của cả hai ngôn ngữ này: Java sẽ giải quyết tốt những vấn đề liên quan đến Java, tương tự XPath sẽ giải quyết tốt những vấn đề liên quan tới XPath. Cho đến thời điểm gần đây, giao diện lập trình ứng dụng (API) được các chương trình Java sử dụng để tạo ra các câu truy vấn XPath khác nhau dựa trên cơ chế XPath. Xalan có một API, Saxon có một loại khác và các cơ chế khác sẽ có các API khác. Điều này có nghĩa rằng đoạn mã của bạn theo yêu cầu hướng vào một sản phẩm nào đó của bạn. Theo một ý nào đó, bạn có thể làm thử nghiệm với các cơ chế khác nhau để có được các đặc trưng cơ bản khác nhau mà không quá phức tạp hoặc không cần phải viết lại đoạn mã. Vì lý do này, Java 5 giới thiệu gói javax.xml.xpath cung cấp đầy đủ các cơ chế, ứng dụng và mô hình đối tượng độc lập thư viện XPath. Gói này cũng có thể áp dụng được trong Java 1.3 và các phiên bản sau nếu bạn có cài đặt phần Java API for XML Processing (JAXP) 1.3. Nằm trong các sản phẩm khác, Xalan 2.7 và Saxon 8 bao gồm các thực thi của thư viện này. Một ví dụ đơn giản Tôi sẽ bắt đầu bằng việc mô phỏng một cách chính xác các bước để thực hành trong phần này. Sau đó tôi sẽ tập trung nghiên cứu vào một số vấn đề chi tiết cụ thể. Giả sử bạn muốn truy vấn ra danh sách các quyển sách của tác giả Neal Stephenson. Trong trường hợp này, danh sách trong biểu mẫu được hiện thị như trong Ví dụ 2: Ví dụ 2. Tài liệu XML chứa thông tin các quyển sách <inventory> <book year="2000"> <title>Snow Crash</title> <author>Neal Stephenson</author> <publisher>Spectra</publisher> <isbn>0553380958</isbn> <price>14.95</price> </book> <book year="2005"> <title>Burning Tower</title> <author>Larry Niven</author> <author>Jerry Pournelle</author> <publisher>Pocket</publisher> <isbn>0743416910</isbn> <price>5.99</price> </book> <book year="1995"> <title>Zodiac</title> <author>Neal Stephenson</author> <publisher>Spectra</publisher> <isbn>0553573862</isbn> <price>7.50</price> </book> <! more books > </inventory> Các nhà máy trừu tượng XPathFactory là một nhà máy trừu tượng (abstract factory). Các mẫu thiết kế trừu tượng nhà máy này cho phép một API để hỗ trợ các mô hình đối tượng khác nhau như DOM, JDOM, và Xom. Để chọn một mô hình khác, bạn truyền một URI xác định mô hình đối tượng tới phương thức XPathFactory.newInstance(). Ví dụ, http://xom.nu/ có lẽ chọn XOM. Tuy nhiên, trong thực tế, DOM là mô hình đối tượng duy nhất mà API này hỗ trợ đến giờ. Truy vấn XPath cho phép tìm ra tất cả các quyển sách một cách đơn giản: //book[author="Neal Stephenson"]. Để tìm tiêu đề của những cuốn sách này thì đơn giản chỉ làm thêm một bước và lúc đó biểu thức sẽ có dạng //book[author="Neal Stephenson"]/title. Cuối cùng, nếu bạn muốn truy vấn các nút con của phần tử title. Bạn sẽ phải làm thêm một bước nữa để có một biểu thức đầy đủ như sau //book[author="Neal Stephenson"]/title/text(). Bây giờ tôi sẽ đưa ra một chương trình đơn giản để thực hiện tìm kiếm này từ ngôn ngữ Java và sau đó in ra tiêu đề của tất cả các quyển sách tìm được. Đầu tiên bạn cần phải tải được toàn bộ tài liệu vào đối tượng DOM Document. Để đơn giản, tôi sẽ giả định rằng tài liệu được sử dụng là tệp books.xml nằm trong cùng thư mục làm việc hiện thời. Đây là một phân mã đơn giản để thực hiện phân tích tài liệu và tạo ra đối tượng Document tương ứng: Ví dụ 3. Sự phân tích tài liệu bằng JAXP DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance(); factory.setNamespaceAware(true); // never forget this! DocumentBuilder builder = factory.newDocumentBuilder(); Document doc = builder.parse("books.xml"); Đây là chuẩn JAXP và DOM, là chuẩn đã được trình bày và được nghiên cứu. Tiếp theo bạn tạo ra XPathFactory: XPathFactory factory = XPathFactory.newInstance(); Sau đó bạn sử dụng factory để tạo ra đối tượng XPath: XPath xpath = factory.newXPath(); Đối tượng XPath thực hiện biên dịch biểu thức XPath: XPathExpression expr = xpath.compile("//book[author='Neal Stephenson']/title/text()"); Đánh giá chung: Nếu bạn chỉ sử dụng biểu thức XPath một lần, bạn muốn bỏ qua bước biên dịch và gọi phương thức evaluate() trên đối tượng XPath để thay thế. Tuy nhiên, nếu bạn sử dụng lại biểu thức mẫu này thì trình biên dịch làm việc có vẻ nhanh hơn. Cuối cùng, bạn thực hiện đánh giá biểu thức XPath để nhận được kết quả. Khi biểu thức được đánh giá với mục đích đưa ra nội dung cụ thể của nút thì trong trường hợp này cần phải làm việc bên trong toàn bộ tài liệu. Nó cũng cần thiết phải xác định kiểu trả lại: Object result = expr.evaluate(doc, XPathConstants.NODESET); Sau đó bạn có thể gộp kết quả tới DOM NodeList và thực hiện lặp đi lặp lại để tìm ra tất cả các tiêu đề: NodeList nodes = (NodeList) result; for (int i = 0; i < nodes.getLength(); i++) { System.out.println(nodes.item(i).getNodeValue()); } Ví dụ 4 đặt tất cả vào thành một chương trình đơn giản. Chú ý rằng các phương thức này cũng có thể nắm bắt được một số ngoại lệ kiểm tra vì thế phải mô tả thêm mệnh đề throws: Ví dụ 4. Một chương trình hoàn thiện để thực hiện truy vấn tài liệu XML với một biểu thức XPath xác định import java.io.IOException; import org.w3c.dom.*; import org.xml.sax.SAXException; import javax.xml.parsers.*; import javax.xml.xpath.*; public class XPathExample { public static void main(String[] args) throws ParserConfigurationException, SAXException, IOException, XPathExpressionException { DocumentBuilderFactory domFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance(); domFactory.setNamespaceAware(true); // never forget this! DocumentBuilder builder = domFactory.newDocumentBuilder(); Document doc = builder.parse("books.xml"); XPathFactory factory = XPathFactory.newInstance(); XPath xpath = factory.newXPath(); XPathExpression expr = xpath.compile("//book[author='Neal Stephenson']/title/text()"); Object result = expr.evaluate(doc, XPathConstants.NODESET); NodeList nodes = (NodeList) result; for (int i = 0; i < nodes.getLength(); i++) { System.out.println(nodes.item(i).getNodeValue()); } } } Mô hình dữ liệu XPath Khi bạn trộn hai ngôn ngữ khác nhau như XPath và Java, bạn cần chú ý tới các điểm nối của hai ngôn ngữ đó. Tất nhiên không phải mọi điều phù hợp đều đúng. Ngôn ngữ Java và XPath không phải là hai hệ thống giống hệt nhau. XPath 1.0 chỉ có bốn kiểu cơ bản sau:  Tập hợp nút (node-set)  Kiểu số (number)  Kiểu logic (boolean)  Kiểu chuỗi ký tự (string) Trong ngôn ngữ Java có nhiều kiểu hơn bao gồm cả các kiểu đối tượng được định nghĩa bởi người sử dụng. [...]... System.out.println(nodes.item(i).getNodeValue()); } Các trình phân tích hàm Trong một số trường hợp, nó rất hiệu quả khi định nghĩa các hàm mở rộng trong ngôn ngữ Java để sử dụng trong các biểu thức XPath Các hàm này thực hiện các nhiệm vụ khó mà không thể thực hiện bằng XPath thuần túy Tuy nhiên, các hàm theo nghĩa nên đúng là các hàm vì vậy các hàm này không thể là các phương thức đơn giản được (Các hàm XPath có thể được đánh giá theo nhiều cách... Boolean.FALSE; } } Bước tiếp theo là tạo ra hàm mở rộng được hỗ trợ chương trình Java Để làm điều này bạn cài đặt javax .xml .xpath. XPathFunctionResolver trong đối tượng XPath trước khi tiến hành biên dịch biểu thực Trình phân tích hàm thực hiện ánh xạ tên XPath và không gian tên URI cho hàm tới lớp Java thực thi hàm đó Ví dụ 9 là trình phân tích hàm đơn giản cho phép ánh xạ hàm biểu thức valid-isbn với không... trong Java XPath API cho phép hỗ trợ XPath 2 thêm vào một số kiểu dữ liệu mới của XPath Khi bạn thực hiện đánh giá biểu thức XPath trong Java, tham biến thứ hai xác định kiểu trả lại mà bạn muốn Có năm khả năng có thể và tất cả các hằng số đều lưu nằm trong lớp javax .xml .xpath. XPathConstants:  XPathConstants.NODESET  XPathConstants.BOOLEAN  XPathConstants.NUMBER  XPathConstants.STRING  XPathConstants.NODE... nhiều thời điểm khác nhau.) Các hàm mở rộng thực hiện truy cập thông qua Java XPath API phải thực thi được giao diện javax .xml .xpath. XPathFunction Giao diện này khai báo một phương thức dánh giá đơn giản: public Object evaluate(List args) throws XPathFunctionException Phương thức này nên trả lại một trong năm kiểu giá trị mà ngôn ngữ Java để có thể chuyển đổi được sang XPath:  String  Double  Boolean... XPathFunctionResolver, XPathFunction, và NamespaceResolver là các giao diện,nếu thuận tiện bạn có thể đặt chúng ngang hàng nhau cùng vào một lớp Kết luận Nhận thấy rằng việc viết các câu truy vấn bằng các ngôn ngữ khai báo như SQL và XPath là dễ dàng hơn nhiều so với việc viết các câu truy vấn này trong các ngôn ngữ mệnh lệnh như Java và C Đồng thời ngược lại thực hiện viết các cấu trúc logic phức... Turing như Java và C lại dễ dàng hơn nhiều so với việc viết trong các ngôn ngữ khai báo như SQL và XPath Nhưng thật may ta có thể kết hợp trộn cả hai lại với nhau cho phép sử dụng các API dưới dạng như Java Database Connectivity (JDBC) và javax .xml .xpath Khi mà phần lớn dữ liệu trên thế giới được hướng chuyển sang XML thì javax .xml .xpath sẽ trở thành quan trọng như là java. sql Mục lục  XPath  Một... thực hiện lưu trữ các thông tin đã được gắn vào và thêm vào các phương thức khởi tạo để cho phép sử dụng dụng lại nhiều hơn ngữ cảnh không gian tên Sau khi bạn tạo ra đối tượng NamespaceContext thay vì vậy cài đặt trên đối tượng XPath trước khi thực hiện biên dịch biểu thức Từ thời điểm này trở đi bạn có có thể thực hiện truy vấn bằng cách sử dụng những dạng tiền tố này phía trước Ví dụ: Ví dụ 7 Truy. .. tiền tố này phía trước Ví dụ: Ví dụ 7 Truy vấn XPath sử dụng các không gian tên XPathFactory factory = XPathFactory.newInstance(); XPath xpath = factory.newXPath(); xpath. setNamespaceContext(new PersonalNamespaceContext()); XPathExpression expr = xpath. compile("//pre:book[pre:author='Neal Stephenson']/pre:title/text()"); Object result = expr.evaluate(doc, XPathConstants.NODESET); NodeList nodes = (NodeList)... không quan trọng lắm Tuy nhiên, vấn đề này rất là khó để để thực thi theo yêu cầu của chính bạn Ví dụ 6 mô phỏng một thực thi đơn giản cho một không gian tên xác định Bạn nên xác định tương ứng thêm tiền tố xml để rõ ràng hơn Ví dụ 6 Một ngữ cảnh đơn giản để thực hiện buộc một không gian tên cùng với giá trị mặc định import java. util.Iterator; import javax .xml. *; import javax .xml. namespace.NamespaceContext;... bạn sử dụng XPathConstants.NODE thì phương thức evaluate() trả lại giá trị rỗng Nếu chuyển đổi theo yêu cầu không được thực hiện thì phương thức evaluate() bắt được ngoại lệ XPathException Các ngữ cảnh không gian tên (Namespace contexts) Nếu các phần tử trong tài liệu nằm trong một không gian tên thì biểu thức XPath cho truy vấn khi thực hiện thì phải sử dụng đúng không gian tên Biểu thức XPath không . Các hàm API XPath của Java Thực hiện truy vấn XML từ các chương trình Java Elliotte Rusty Harold, Kỹ sư phần mềm, Polytechnic University Tóm tắt: Viết các biểu thức XPath dễ hơn. truy vấn bao gồm Ngôn ngữ truy vấn đối tượng (OOL) và XQuery. Tuy nhiên, chủ đề chính của bài viết này là về XPath cho nên ngôn ngữ truy vấn được thiết kế để thực hiện xử lý truy vấn trên các. những vấn đề liên quan tới XPath. Cho đến thời điểm gần đây, giao diện lập trình ứng dụng (API) được các chương trình Java sử dụng để tạo ra các câu truy vấn XPath khác nhau dựa trên cơ chế XPath.