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野马(Mustang,Java 6.0代号)相比老虎(Tiger,Java 5.0代号)来说,从性能的提升、脚本语言(Javascript、JRuby、Groovy)的支持、对java.io.File的扩展到桌面应用的增强等各个方面,本领着实大了不少。
Java 6.0对XML支持的新特性有许多方面。比如StAX、针对XML-Web服务的Java架构(JAX-WS)2.0、针对XML绑定的API(JAXB)2.0、XML数字签名API,甚至还支持SQL:2003 'XML'数据类型。在这一篇文章中我们将要介绍的是StAX技术,因为它在我们的开发中将被使用地更加频繁。
StAX是Streaming API for XML的缩写,是一种针对XML的流式拉分析API。关于对XML进行分析(或解析)的技术,大家一定都不陌生了。在Java 6.0之前,就已经有四种:
关于它们的解析原理,以及性能和优缺点,我会在本文的结尾做一个简要的介绍。这篇文章中,我们主要说说StAX这种新的解析方式。
首先我们来搞清楚两个概念:推分析和拉分析。
在程序中访问和操作XML文件一般有两种模型:DOM(文档对象模型)和流模型。它们的优缺点如下:
关于什么是DOM,文章结尾处会有介绍。这里我们简单说一下流:它是一个连续的字节序列,可以理解为不停地从源头向目标搬运着字节的特殊对象。
让我们回到主题。流模型每次迭代XML文档中的一个节点,适合于处理较大的文档,所耗内存空间小。它有两种变体--“推”模型和“拉”模型。
到此,我们就弄明白了“推分析”和“拉分析”的概念:
StAX就是一种拉分析式的XML解析技术。它也支持对XML文件的生成操作,但是这篇文章里我们只介绍有关解析的知识。
从一开始,JAXP(Java API for XML Processing)就提供了两种方法来处理XML:DOM和SAX。StAX是一种面向流的新方法,最终版本于2004年3月发布,并成为JAXP 1.4(包含在Java 6.0中)的一部分。StAX的实现使用了JWSDP(Java Web Services Development Pack)1.6,并结合了SJSXP(Sun Java System XML Streaming Parser,位于javax.xml.stream.*包中)。
JWSDP是用来开发Web Services、Web应用程序以及Java应用(主要是XML处理)的开发包。它包含的Java API有:
JWSDP的早期版本中还包括:
现在,JWSDP已经被GlassFish所替代。
StAX包括两套处理XML的API,分别提供了不同程度的抽象。它们是:基于指针的API和基于迭代器的API。
我们先来了解基于指针的API。它把XML作为一个标记(或事件)流来处理,应用程序可以检查解析器的状态,获得解析的上一个标记的信息,然后再处理下一个标记,依次类推。
在开始API探索之前,我们首先创建一个名为users.xml的XML文档用于测试,它的内容如下:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <company> <depart title="Develop Group"> <user name="Tom" age="28" gender="male" >Manager</user> <user name="Lily" age="26" gender="female" /> </depart> <depart title="Test Group"> <user name="Frank" age="32" gender="male" >Team Leader</user> <user name="Bob" age="45" gender="male" /> <user name="Kate" age="25" gender="female" /> </depart> </company>
可以让我们使用基于指针的API的接口是javax.xml.stream.XMLStreamReader(很遗憾,你不能直接实例化它),要得到它的实例,我们需要借助于javax.xml.stream.XMLInputFactory类。根据JAXP的传统风格,这里使用了抽象工厂(Abstract Factory)模式。如果你对这个模式很熟悉的话,就能够在脑海中想象出我们将要编写的代码的大致框架了。
首先,获得一个XMLInputFactory的实例。方法是:
XMLInputFactory factory = XMLInputFactory.newInstance();
或者:
XMLInputFactory factory = XMLInputFactory.newFactory();
这两个方法是等价的,它们都是创建了一个新的实例,甚至实例的类型都是完全一致的。因为它们的内部实现都是:
{ return (XMLInputFactory) FactoryFinder.find("javax.xml.stream.XMLInputFactory", "com.sun.xml.internal.stream.XMLInputFactoryImpl"); }
接下来我们就可以创建XMLStreamReader实例了。我们有这样一组方法可以选择:
XMLStreamReader createXMLStreamReader(java.io.Reader reader) throws XMLStreamException; XMLStreamReader createXMLStreamReader(javax.xml.tranform.Source source) throws XMLStreamException; XMLStreamReader createXMLStreamReader(java.io.InputStream stream) throws XMLStreamException; XMLStreamReader createXMLStreamReader(java.io.InputStream stream, String encoding) throws XMLStreamException; XMLStreamReader createXMLStreamReader(String systemId, java.io.InputStream stream) throws XMLStreamException; XMLStreamReader createXMLStreamReader(String systemId, java.io.Reader reader) throws XMLStreamException;
这些方法都会根据给定的流创建一个XMLStreamReader实例,大家可以依据流的类型、是否需要指定解析XML的编码或者systemId来选择相应的方法。
在这里,我们对systemId稍作说明,并简单解释一下它与publicId的区别。
systemId和publicId是XML文档里DOCTYPE元素中经常出现的两个属性。它们都是对外部资源的引用,用以指明引用资源的地址。systemId是直接引用资源,publicId是间接定位外部资源。具体一点说是这样:
好了,我们接着用以上列出的第一个接口来创建一个XMLStreamReader实例:
try { XMLStreamReader reader = factory.createXMLStreamReader(new FileReader("users.xml")); } catch (FileNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (XMLStreamException e) { e.printStackTrace(); }
要遍历XML文档,需要用到XMLStreamReader的下面几个方法:
int getEventType(); boolean hasNext() throws XMLStreamException; int next() throws XMLStreamException;
getEventType()方法返回XMLStreamConstants接口中定义的一个标记常量,表示当前指针所指向标记(或事件)的类型。根据当前事件类型的不同,应用程序可以做出不同的处理。标记常量的类型和含义如下:
next()方法将指针移动到下一个标记,它同时返回这个标记(或事件)的类型。此时若接着调用getEventType()方法则返回相同的值。
hasNext()用于判断是否还有下一个标记。只有当它返回true时才可以调用next()以及其它移动指针的方法。
看了上面几个方法的介绍,大家就会发现使用XMLStreamReader遍历XML文档是非常容易的,因为它的用法和每个人都熟悉的Java迭代器(Iterator)是一样的。下面我们就用已经掌握的这几个方法对上文中给出的XML文档做一个测试。希望你还记得它的内容,如果忘记了,请翻回去重新浏览一下。
我们的测试代码如下:
/** * 列出所有用户 * * @author zangweiren 2010-4-17 * */ public class ListUsers { // 获得解析器 public static XMLStreamReader getStreamReader() { String xmlFile = ListUsers.class.getResource("/").getFile() + "users.xml"; XMLInputFactory factory = XMLInputFactory.newFactory(); try { XMLStreamReader reader = factory .createXMLStreamReader(new FileReader(xmlFile)); return reader; } catch (FileNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (XMLStreamException e) { e.printStackTrace(); } return null; } // 列出所有用户名称 public static void listNames() { XMLStreamReader reader = ListUsers.getStreamReader(); // 遍历XML文档 try { while (reader.hasNext()) { int event = reader.next(); // 如果是元素的开始 if (event == XMLStreamConstants.START_ELEMENT) { // 列出所有用户名称 if ("user".equalsIgnoreCase(reader.getLocalName())) { System.out.println("Name:" + reader.getAttributeValue(null, "name")); } } } reader.close(); } catch (XMLStreamException e) { e.printStackTrace(); } } public static void main(String[] args) { ListUsers.listNames(); } }
运行结果:
在上面的示例代码中,我们用到了XMLStreamReader的两个新方法:
String getLocalName(); String getAttributeValue(String namespaceURI, String localName);
与此相关的还有一个方法:
QName getName();
这三个方法牵扯到XML的namespace(命名空间)、localName(本地名称)、QName(Qualified Name,限定名称)三个概念,我们顺便解释一下:
命名空间是为了支持相同名称不同含义的XML标签而产生的,它可以这么定义:
<com:company xmlns:com="http://www.zangweiren.com/company"> <!-- here is other tags --> </com:company>
其中,com是命名空间的前缀,company是命名空间的标签,http://www.zangweiren.com/company是命名空间的标识,相同的标识被认为是同一个命名空间。标识又叫URI,是唯一的,有URL(统一资源定位器)和URN(统一资源名称)两种。前缀是命名空间的简写,目的是为了使用方便。命名空间被声明后就可以被使用:
<com:company xmlns:com="http://www.zangweiren.com/company"> <com:depart name="Develop Group" /> </com:company>
在上例的<com:depart />标签中,前缀com是命名空间,depart是localName,这两个合起来就是QName。
在明白了这三个XML基本概念之后,也就明白了getLocalName()和getAttributeValue(String namespaceURI, String localName)方法的含义。
现在,我们已经学会了使用XMLStreamReader遍历XML文档,并对特定标签进行解析了。
我们再来看看下面两个方法:
String getElementText() throws XMLStreamException; int nextTag() throws XMLStreamException;
getElementText()方法返回元素的开始标签(START_ELEMENT)和关闭标签(END_ELEMENT)之间的所有文本内容,若遇到嵌套的元素就会抛出异常。
nextTag()方法将跳过所有空白、注释或处理指令,直到遇到START_ELEMENT或END_ELEMENT。它在解析只含元素内容的XML文档时很有用。否则,在发现标记之前遇到非空白文本(不包括注释和处理指令),就会抛出异常。
比如我们修改上一个测试程序,增加一个新方法:
// 列出所有用户的名称和年龄 public static void listNamesAndAges() { XMLStreamReader reader = ListUsers.getStreamReader(); try { while (reader.hasNext()) { // 跳过所有空白、注释或处理指令,到下一个START_ELEMENT int event = reader.nextTag(); if (event == XMLStreamConstants.START_ELEMENT) { if ("user".equalsIgnoreCase(reader.getLocalName())) { System.out.println("Name:" + reader.getAttributeValue(null, "name") + ";Age:" + reader.getAttributeValue(null, "age")); } } } reader.close(); } catch (XMLStreamException e) { e.printStackTrace(); } }
然后把它添加到主方法中:
public static void main(String[] args) { ListUsers.listNames(); ListUsers.listNamesAndAges(); }
运行它试试看,在解析到<user name="Tom" age="28" gender="male" >Manager</user>的时候会报错,因此你会得到一个类似这样的错误信息:
javax.xml.stream.XMLStreamException: ParseError at [row,col]:[4,53]
Message: found: CHARACTERS, expected START_ELEMENT or END_ELEMENT
对于基于指针的XMLStreamReader来说,虽然API文档说的是“事件”,但是我们把它看成“标记”更易于理解,而且不会与另一套基于事件的API相混淆。
XMLStreamReader的某些方法,无论当前标记(或事件)是什么类型的,都可以被调用。它们的定义和作用如下:
对于以上方法都很容易理解和记忆,我们不再编写代码展示它们的效果。
让我们看看有关属性操作方法。还是首先熟悉一下它们的定义:
int getAttributeCount(); String getAttributeLocalName(int index); QName getAttributeName(int index); String getAttributeNamespace(int index); String getAttributePrefix(int index); String getAttributeType(int index); String getAttributeValue(int index); String getAttributeValue(String namespaceURI, String localName);
这些方法都十分容易理解,基本上看方法的名称和参数就知道它的用途了。而且最后一个方法在上面的示例中我们已经用过了。让我们再用一个简单的示例程序进一步加深对这些方法的认识。
// 列出所有用户的名称和年龄 public static void listNamesAndAges() { XMLStreamReader reader = ListUsers.getStreamReader(); try { while (reader.hasNext()) { // 跳过所有空白、注释或处理指令,到下一个START_ELEMENT int event = reader.nextTag(); if (event == XMLStreamConstants.START_ELEMENT) { if ("user".equalsIgnoreCase(reader.getLocalName())) { System.out.println("Name:" + reader.getAttributeValue(null, "name") + ";Age:" + reader.getAttributeValue(null, "age")); } } } reader.close(); } catch (XMLStreamException e) { e.printStackTrace(); } }
把它加入到主方法中:
public static void main(String[] args) { ListUsers.listNames(); // ListUsers.listNamesAndAges(); ListUsers.listAllAttrs(); }
运行结果:
相信你看到这里,已经可以顺利地使用XMLStreamReader来完成XML文档的解析了。
上面我们介绍了基于指针的StAX API。这种方式尽管效率高,但是没有提供XML结构的抽象,因此是一种低层API。
较为高级的基于迭代器的API允许应用程序把XML作为一系列事件对象来处理,每个对象和应用程序交换XML结构的一部分。应用程序只需要确定解析事件的类型,将其转换成对应的具体类型,然后利用其方法获得属于该事件对象的信息。
StAX中基于迭代器的API是一种面向对象的方式,这也是它与基于指针的API的最大区别。它通过将事件转变为对象,让应用程序可以用面向对象的方式处理它们,这有利于模块化和不同组件之间的代码重用。
事件迭代器API的主要接口是javax.xml.stream.XMLEventReader和javax.xml.stream.events.XMLEvent。XMLEventReader和XMLStreamReader相比要简单的多,这是因为关于解析事件的所有信息都封装在了事件对象(XMLEvent)中。
创建XMLEvent对象前同样需要一个XMLInputFactory实例。它有如下这些创建XMLEvent实例的方法:
XMLEventReader createXMLEventReader(java.io.InputStream stream) throws XMLStreamException; XMLEventReader createXMLEventReader(java.io.InputStream stream, String encoding) throws XMLStreamException; XMLEventReader createXMLEventReader(java.io.Reader reader) throws XMLStreamException; XMLEventReader createXMLEventReader(String systemId, java.io.InputStream stream) throws XMLStreamException; XMLEventReader createXMLEventReader(String systemId, java.io.Reader reader) throws XMLStreamException; XMLEventReader createXMLEventReader(Source source) throws XMLStreamException; XMLEventReader createXMLEventReader(XMLStreamReader reader) throws XMLStreamException;
最后一个方法不同与其它的,它是将一个XMLStreamReader对象转换成一个XMLEventReader对象。值得注意的是,XMLInputFactory没有提供将XMLEventreader对象转换成XMLStreamreader对象的方法。我想,在我们的开发过程中,应该不会出现这种需要将高层API转换成低层API来使用的情况。
XMLEventReader接口扩展了java.util.Iterator接口,它定义了以下几个方法:
String getElementText() throws XMLStreamException; boolean hasNext(); XMLEvent nextEvent() throws XMLStreamException; XMLEvent nextTag() throws XMLStreamException; XMLEvent peek() throws XMLStreamException;
其中,getElementText()、hasNext()、nextTag()三个方法的含义及用法类似于XMLStreamReader,而nextEvent()方法类似于XMLStreamReader的next()方法。所以,这里只对peed()方法做一下说明。
调用peek()方法,你将得到下一个事件对象。它与nextEvent()方法的不同是,当你连续两次或两次以上调用它时,你得到的都是同一个事件对象。
我们再看看XMLEvent接口中定义的方法。这些方法大体可以分为三种类别。第一类是用于事件类型判断的:
第二类是将XMLEvent转换为具体的子类对象的:
第三类是获取事件对象通用信息的:
其中,getEventType()方法的返回值也是XMLStreamConstants中定义的常量,其类型和含义与XMLStreamReader的getEventType()方法的返回值完全相同。
下面让我们用一段示例代码来熟悉基于迭代器的StAX API的使用方法,进而引出XMLEvent接口的子接口类型。我们仍然使用users.xml作为测试文件: