数据库的XML API |
| 时间：2014-05-04 10:30:06 来源：JSP天空网 作者：未知 |
数据库和XML提供了数据存储的完整功能。数据库保存数据用于高效的数据查询，而XML则提供了一种不同应用间信息交换的简单途径。为了利用XML的优点，我们需要将数据库表转化为XML文档。然后我们便可以使用指定的XML工具对这些文档进行其它处理。例如，XML文档可通过XSLT样式表转化为HTML页显示，或通过如XQL这样基于XML的查询语言进行检索，或作为一种数据交换格式，等等。然而，通常将一个数据库转化为XML文档代价不菲，要包括开始时数据转化的花费及以后数据源同步的花费。
为了能处理XML文档，大多数XML工具使用SAX与DOM编程接口。本文中，我们将看到一种数据库通用编程接口的实现方法，它使得XML工具能象处理XML文档一样处理数据库。通过这种方法，我们可以避免对数据库的XML物理转化。
我们会看到一种用于数据库的SAX编程接口实现，它可通过任何JDBC引擎实现对数据库的操作。然后，我们会看到一种用于数据库的DOM编程接口实现，它是通过SAX编程接口间接实现的。为了演示这种用于数据库的SAX编程接口，我们会看到将其与XT（一种XSLT处理器）的集成。我们同样会看到有关这种集成一个范例，它演示了通过将XSLT样式表如何直接作用于数据库来建立一个HTML页面，及如何将一个数据库转化为一个XML文档。最后，我们会看到如何将用于数据库的DOM编程接口与一个XQL处理器相结合。
本文中，作者利用已有的工具而不是建立一个新的工具来阐明用于数据库的SAX及DOM应用，并显示如何支持众多的XML工具对数据库进行操作。所有本文中提及的XML工具都是免费的（自由软件或非商业用途免费），当然，即使如此，你仍然应该好好看一下有关版权的说明。
SAX与DOM编程接口的概况
SAX是一种基于事件的XML编程接口。通过它，SAX解析器可搜索一个XML文档，并告诉应用程序如某元素的开始与结束等事件。由于解析器是通过查看XML文档的不同部分来产生事件的，因此不需要建立任何内部的结构。这大大减少了对系统资源的需求，并且对那些较大的XML文档的解析非常合适。对于那些以接收数据流形式处理的XML文档，基于事件的XML编程接口是唯一选择。
另一方面，DOM编程接口采用的是一种树型结构。元素之间具有亲子关系，通过DOM编程接口，解析器基于XML文档建立一个内部结构，从而使应用可以通过树型模式对其进行操作。DOM允许一个应用随意访问树型结构文档，代价是增加了内存的负荷。
面向数据库XML编程接口：基本内容
由于数据库具有高度规范的数据存储结构，因此我们可以将其映射为以数据为中心的XML文档。例如，我们可以通过如下的DTD范例转化一个数据库为XML文档：
<!ELEMENT table rows*>
<!ELEMENT rows (column1, column2, ...)>
<!ELEMENT column1 #PCDATA>
<!ELEMENT column2 #PCDATA>
....
换句话说，通过一个XML数据库编程接口，我们可以使数据库看起来像一个XML文档：即使用API将数据库封装为一个虚拟的XML文档。这里我们使用了面向对象设计的基本概念：即我们提供的是一个接口，而不是方法的实现。从应用的角度，使用这种XML数据库编程接口的工具并不关心它们处理的实际是XML文档或是一个数据库表。
面向数据库的SAX编程接口实现
为了实现数据库用的SAX编程接口，我们需要实现一个基于JDBC的解析器，遍历数据源的每一行与列，并产生适当的SAX事件。SAX规范提供了org.xml.sax.InputSource类，它可以将一个数据源以一个URL或一个数据字节流的方式引用。我们可以使用JDBCInputSource，它扩展了org.xml.sax.InputSource类，以下是JDBCInputSource的详细内容：
// JDBCInputSource.java
package dbxml.sax;
import java.sql.*;
import org.xml.sax.InputSource;
public class JDBCInputSource extends InputSource {
private String _connectionURL;
private String _userName;
private String _passwd;
private String _tableName;
public JDBCInputSource(String connectionURL, String userName,
String passwd, String tableName) {
super(connectionURL);
_connectionURL = connectionURL;
_userName = userName;
_passwd = passwd;
_tableName = tableName;
}
public String getTableName() {
return _tableName;
}
public Connection getConnection() throws SQLException {
return DriverManager.getConnection(_connectionURL, _userName, _passwd);
}
}
在上述的代码中，构造函数使用了数据库连接所需的信息及将被解析的数据库表名。方法getConnection()连接数据库并返回一个连接对象。
下一步，我们需要通过JDBCInputSource实现SAX解析器，并遍历数据库表的行与列，产生SAX事件。为了简化代码，我们创建了一个抽象的ParserBase类，它实现了org.xml.sax.Parser类并负责管理不同的句柄。然后我们建立一个基于JDBC的SAX解析器JDBCSAXParser，它扩展了ParserBase类：
(To view the code for ParserBase.java, click here.)
// JDBCSAXParser.java
package dbxml.sax;
import java.io.IOException;
import java.sql.*;
import org.xml.sax.*;
import org.xml.sax.helpers.AttributeListImpl;
public class JDBCSAXParser extends ParserBase {
private static final AttributeList _stockEmptyAttributeList
= new AttributeListImpl();
//------------------------------------------------------------------
// Methods from the Parser interface
//------------------------------------------------------------------
public void parse (InputSource source) throws SAXException, IOException {
if (! (source instanceof JDBCInputSource)) {
throw new SAXException("JDBCSAXParser can work only with source "
+ "of JDBCInputSource type");
}
parse((JDBCInputSource)source);
}
public void parse (String systemId) throws SAXException, IOException {
throw new SAXException("JDBCSAXParser needs more information to "
+ "connect to database");
}
//------------------------------------------------------------------
// Additional methods
//------------------------------------------------------------------
public void parse(JDBCInputSource source)
throws SAXException, IOException {
try {
Connection connection = source.getConnection();
if (connection == null) {
throw new SAXException("Could not establish connection with "
+ "database");
}
String sqlQuery = getSelectorSQLStatement(source.getTableName());
PreparedStatement pstmt = connection.prepareStatement(sqlQuery);
ResultSet rs = pstmt.executeQuery();
parse(rs, source.getTableName());
rs.close();
connection.close();
} catch (SQLException ex) {
throw new SAXException(ex);
}
}
public void parse(ResultSet rs, String tableName)
throws SAXException, SQLException, IOException {
if (_documentHandler == null) {
return; // nobody is interested in me, no need to sweat!
}
ResultSetMetaData rsmd = rs.getMetaData();
int numCols = rsmd.getColumnCount();
String tableMarker = getTableMarker(tableName);
String rowMarker = getRowMarker();
_documentHandler.startDocument();
_documentHandler.startElement(tableMarker, _stockEmptyAttributeList);
while(rs.next()) {
_documentHandler.startElement(rowMarker,
_stockEmptyAttributeList);
for (int i = 1; i <= numCols; i++) {
generateSAXEventForColumn(rsmd, rs, i);
}
_documentHandler.endElement(rowMarker);
}
_documentHandler.endElement(tableMarker);
_documentHandler.endDocument();
}
public void parse(String connectionURL, String userName, String passwd,
String tableName) throws SAXException, IOException {
parse(new JDBCInputSource(connectionURL, userName, passwd, tableName));
}
//------------------------------------------------------------------
// Protected methods that derived classes could override to
// customize the parsing.
//------------------------------------------------------------------
protected void generateSAXEventForColumn(ResultSetMetaData rsmd,
ResultSet rs,
int columnIndex)
throws SAXException, SQLException {
String columnvalue = rs.getString(columnIndex);
if (columnvalue == null) {
return;
}
String columnMarker
= getColumnMarker(rsmd.getColumnLabel(columnIndex));
char[] columnvalueChars = columnvalue.toCharArray();
_documentHandler.startElement(columnMarker,
_stockEmptyAttributeList);
_documentHandler.characters(columnvalueChars,
0, columnvalueChars.length);
_documentHandler.endElement(columnMarker);
}
protected String getTableMarker(String tableName) {
return tableName;
}
protected String getRowMarker() {
return "row";
}
protected String getColumnMarker(String columnName) {
return columnName;
}
protected String getSelectorSQLStatement(String tableName) {
return "select * from " + tableName;
}
}
让我们来看看上述代码的详细内容。JDBCSAXParser包括了几个重载的parse()方法。在下表中org.xml.sax.Parser接口需要实现parse(InputSource)与parse(String)方法。其它parse()方法简化了代码并允许通过派生类重载以改变其解析方法。
 如果参数为JDBCInputSource类型，Parse(InputSource)方法调用parse(JDBCInputSource)方法，否则，产生一个SAXException事件表示无法处理数据源。
当所提供的信息不足以访问数据库时parse(String)方法产生一个SAXException事件。
 Parse(JDBCInputSource)方法对输入源建立一个连接对象，并执行一个查询以获得一个ResultSet对象。然后对该对象可调用parse(ResultSet)方法。
 Parse(ResultSet,String)方法执行解析的核心逻辑。它遍历结果集中的每一行与字段。在对每一行循环时调用方法StartElement()与endElement()（将数据库表标识作为元素名参数）。同样的，在对每一行记录的每个字段循环时会调用方法StartElement()与endElement()（将行标识作为元素名参数）。在上述两种情况中一个空的属性表作为第二参数传递给startElement()。在访问记录的每个字段时，方法generateSAXEventForColumn()被调用（使用字段名与字段值为参数）。通过对结果集对象使用getString90方法可获得单个字段的值，同样我们需要用一个字符串表征字段数据，并在characters()事件中使用。
方法parse(String, String, String, String)通过传递给它的参数简单有效地建立了一个JDBCInputSource对象，然后可对该对象使用parse(JDBCInputSource)方法。
方法JDBCSAXParser（protected方式）通过过载提供了一些专门的特性：
 方法generateSAXEventForColumn()为字段数据产生事件。一个数据库中的字段空值（null）与一个字段零值（empty）有着不同的含义。我们通过过滤那些具有null值的字段来捕获这种差别。另一种表现数据库中null值的方法是使用一个二进制属性（如isNull）。通过该选项，一个真值（true）被认为是null值，否则就不是。
 GetTableMarker()，getRowMarker(),及getClumnMarker()方法可分别返回合适的表、行、字段默认值。派生出来的类可重载这些方法以提供特定的标识。
方法GetTableMarker()返回一个“select * from <tableName>”字符串。派生出来的类可通过重载该方法以提供一个不同的select query字符串，并实现数据库级的过滤。
类JDBCSAXUtils提供两种方法来建立一个JDBCInputSource对象：通过属性（property）文件或一个Property对象。它不需要通过SAX或DOM编程接口提供一个有关数据库的参数表给应用程序。它希望用户来提供一个包含完整数据库URL入口的属性文件，一个可连接到数据库的用户名及密码，一个用于建立连接JDBC数据库引擎，及数据库表名。以下是一个典型的属性文件：
# portfolio.prop
# JDBCSAXSource property file
URL=jdbc:odbc:db1
user=jw
password=jw-passwd
table=portfolio
driver=sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver
我们现在有了一个简单的解析器，它能对数据库表产生适当的SAX事件。它能区分null值并提供一些专用的标识。这些功能对于一些应用已经足够了，而某些完整的解决方案还需要一些附加的功能，这是因为：
解析器不能合并那些关联的信息，该问题的解决可通过使用Xpointer/Xlink来设置表中外键的相关信息。
数据库中的一个text字段可能会包含标识（marked-up）信息。一个用于数据库的SAX解析器应该能解析这类数据并产生适当的SAX事件。如果这类功能对某个应用非常重要，可以通过重载generateSAXEventForColumn()方法并解析该字段的内容以产生附加的SAX事件
在数据库中，一个数据库表包含了未排序的字段集；有关字段存储的排序并不重要。另一方面，一个XML DTD，无法描述一个未排序的子元素集。
我们可以通过几种方法处理该问题。如果我们要将数据库转化为另一种XML文档，比如说一个HTML页面，为其定制的XSLT样式表可建立正确排序的输出结果。我们也可以重载getSelectorSQLStatement()方法直接提供一个正确排序的字段列表。
有时我们希望通过某些查询能将一个表的被选择部分作为一个XML文档封装。如果XML工具能实现这样的过滤，我们就可以更好的使用数据库。方法getSelectorSQLStatement()可以通过重载并返回合适的select结果字符串。
解析器通过对结果集（result-set）对象使用getString()方法可获得字符串形式的某个字段值。该操作对于文本、数字等类型的字段非常合适，但对于二进制数据就不适合。当使用文本表示二进制数据时，在某些操作中会无法使用。解析器同样无法处理某些可被SQL3/JDBC2.0接受的用户自定义的数据类型。
对于上述问题我们可以通过重载generateSAXEventForCloumn()方法以及提供一种合适的处理（implementation）来实现。
面向数据库的DOM编程接口实现
为了建立一个对应于一个数据库表的DOM树，我们可以遍历每一行每个字段并为其建立树结点，或者我们可以通过其它的类库，如Sun的JAXP工具，它可以通过一个SAX事件流建立一个DOM树。后一个方法更简单，代码更简练，因为它利用了一个已有的功能。为了通过这种方法实现DOM编程接口，我们需要一个合适的SAX数据库解析器，使我们的实现更方便。
将DOM数据库编程接口与XQL处理器相集成
通过类JDBCDOMParser实现面向数据库的DOM编程接口：
// JDBCDOMParser.java
package dbxml.dom;
import java.io.IOException;
import org.w3c.dom.Document;
import org.xml.sax.SAXException;
import com.sun.xml.tree.XmlDocumentBuilder;
import dbxml.sax.*;
public class JDBCDOMParser {
public static Document createDocument(JDBCInputSource inputSource)
throws SAXException, IOException {
XmlDocumentBuilder documentBuilder = new XmlDocumentBuilder();
JDBCSAXParser saxParser = new JDBCSAXParser();
documentBuilder.setParser(saxParser);
saxParser.parse(inputSource);
return documentBuilder.getDocument();
}
}
有关类JDBCDOMParser的实现较为简单，它通过JAXP所提供的XmlDocumentBuilder类可以从一个SAX事件流构建一个DOM文档。JDBCDOMParser仅有一个方法：createDocument()，它需要一个JDBC数据源作为参数。该方法建立一个JDBCSAXParser并可用其来解析一个实际的XmlDocumentBuilder对象。然后它释放解析对象并返回XmlDocumentBuilder对象中产生的结果。在实际编程实现中，XmlDocumentBuilder对象通过建立一个DOM文档的方法来响应JDBCSAXParser对象所产生的SAX事件。
利用面向数据库的SAX编程接口
我们已经看了一个通过面向数据库的SAX编程接口来实现DOM编程接口的实例。现在我们要看另一个使用SAX编程接口的例子。在本节中，我们将看到如何将SAX数据库编程接口与XT（一个用Java写的XSLT处理器）相集成。通过这种集成，我们可以对一个存储在数据库中的虚拟XML文档直接使用XSLT样式表。
我们封装了实际建立一个SAX数据库源的逻辑，并用给定的XSLT样式表加以处理，在类JDBCXSLProcessor中产生一个输出文件（使用XT中的com.jclark.xsl.sax.Driver）。其中主要的方法包含三个参数：一个数据库特征文件，一个XSLT样式表文件，一个输出文件。
如我们即将在下面看到的，我们可以通过这种方法直接生成HTML页面而不需要一个临时的XML文件来过渡。另外，我们还将看到如何将SAX数据库编程接口与XT相结合，以将一个数据库转化为一个物理的XML文档。
(要查看有关JDBCXSLProcessor.java的代码, 请点击此处.)
利用XSLT样式表从数据库直接生成HTML页面
现在我们来看一个简单的样式表，它可以将一个高度规范的XML文档（基于数据库表）格式化显示。该数据库表将被格式化为一个HTML表。样式表createTable.xsl可以被用于处理任何具有表状结构的XML文档。该样式表使用字段的标记名作为表头标题。
(要查看关于createTable.xsl的源代码, 请点击此处.)
通过一个XSLT样式表将一个数据库转化为一个XML文档
尽管大多数XML应用程序可以直接使用SAX或DOM编程接口，不过在某些场合我们仍需要得到一个实际的XML文档。举例而言，对于某个不使用任何一种XML API的工具，我们就需要一个物理XML文档。在这里，我们推荐一种由数据库生成XML文档的方法。在这种方法中，我们制定一个XSLT样式表来实现统一的转换。使用这样一个样式表（与一个SAX数据库编程接口相结合），我们可以生成一个与数据库表相对应的XML文档。在此，作者提供了一个样式表??identity.xsl??可用于在当前版本的XT中，以实现数据的统一转换。
identity.xsl
<xsl:stylesheet version="1.0"
xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform">
<xsl:template match="@*|*">
<xsl:copy>
<xsl:apply-templates select="@*|node()"/>
</xsl:copy>
</xsl:template>
</xsl:stylesheet>
注意虽然一个XSLT样式表可以容易地实现数据的成批转换，不过这种方法并不十分有效，因为一个完整的样式表其逻辑也许会非常复杂，从而影响样式表的建立及实际数据转换的效率。尤其当数据库表中包含大量记录时这个问题会特别明显。一个折衷的方法是写一个专门用于批量转换的应用程序。这样一个应用程序可以监听SAX事件并建立XML元素（及对应的实际数据），所产生的结果XML文档与数据库表相对应。
使用DOM数据库编程接口
在大多数场合，SAX数据库编程接口较DOM编程接口更节约系统资源。不过，某些应用程序要求随意的访问XML文档，因此就会需要提供一个类似与DOM的树形结构来表示数据库。
将DOM数据库编程接口与XQL处理器相集成
XML Query Language（XQL）是一种用于XML文档查找的语言，其语法与Xpath方式相近。在这里，我们将我们的DOM数据库解析器与GMD-IPSI’S XQL Engine相集成。通过这种集成我们可以对一个表征数据库表的XML文档执行类似于SQL的查询。
作为一个集成的例子，作者提供一个简单封装的用于查询一个基于数据库表的XML文档。类JDBCXQLProcessor建立一个类似于封装的环境，它接收客户的查询并输出结果文档。方法PprocessQueries()可以操作任何文档对象??不仅是由JDBCDOMParser所建立的对象。它读系统，执行查询请求并输出系统的查询结果。Main()方法可通过其参数建立一个JDBCInputSource对象并将其传递给JDBCDOMParser以获得一个与所给数据库表相对应的文档对象。
（要查看JDBCXQLProcessor的Java代码，请点击此处.）
另外说明一点，通过XMLWriter与JDBCDOMParser写一个数据库到XML的转换采用的是快照方式。即从JDBCDOMParser得到一个文档对象并通过XMLWriter.write(Document)写到目标文件中。
结论
在本文中，我们讨论了如何通过面向数据库的XML编程接口来表征数据库中的信息。通过这种编程接口，我们可以避免将一个数据库转换为一个实际的XML文档以及避免保持二者间的同步。我们介绍了一种通过Java实现的SAX与DOM数据库编程接口，然后介绍了一种与XT相集成的SAX编程接口。我们演示了通过这种集成由数据库表直接导出HTML页面以及将数据库表转换为XML文档。最后，我们将DOM数据库编程接口与一个XQL处理器相集成。
关于作者
Ramnivas Laddad 是一个Java的SUN认证工程师。他有一个电子工程通讯技术专业的硕士学位，有六年的软件开发经验（关于网络，图形用户界面，分布式系统等等）。在面向对象的软件系统方面有丰富经验（五年C++，两年Java）。
Ramnivas现在http://www.rti.com/工作，致力于设计与研究ControlShell（一种用于复杂实时监控系统的模块化编程框架技术） 。 |
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