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1楼 [收藏(0)] [报告]

发表于 2011-12-23 03:17 |只看该作者 |倒序浏览

编号：

数学与计算科学学院

创新性实验结题报告书

实验题目：基于XML的应用程序设计

实验成绩（教师填写）：

学院：数学与计算科学学院

专业：信息与计算科学

学生姓名：邹天涌

小组成员：邹天涌 0800710230

陈福 0800710209

陈拥强 0800710210

指导教师：徐增敏

2011 年 04月 15日

摘要

XML即可扩展标记语言，是一种与平台无关数据表示方法。简单地说，使用XML创建的数据可以被任何应用程序在任何平台上读取。其原因是，XML与HTML一样，都是建立在相同的基于标记技术基础之上。XML被设计用来传输和存储数据，特别是应用于 web 开发的许多方面，能够起到简化数据的存储和共享的目的。

本文主要讨论了XML文件在网络环境下的传输与显示以及XML数据与关系数据的整合。用XSLT转换XML文档，用CSS在浏览器上显示XML。在B/S模式下，客户端以后台或者异步的方式下载XML，并在客户端处理XML内容，或者以XMLHttpRequest获取服务器端的XML内容。最后，研究了利用XML如何对资源进行整合和加工，以及XML与数据库互相转换的方法，涉及到JAVA DOM和PHP语言。

关键词：XML；传输；样式表；数据整合；DOM

一、实验目的及主要创新性点：

实验目的：

（1）熟悉XML在程序开发过程中的应用；

（2）学习用计算机语言实现XML数据的传输、整合、解析、存储、显示和打印。

主要创新点：

在网络环境下使用计算机语言对XML数据进行分析和应用。

二、实验要求：

1、在C/S或B/S模式下实现XML数据的传输与显示；

2、对服务器端发送的XML数据要求能自动录入数据库，并支持报表打印；

3、学习在一个客户端对所发送数据进行XML格式整合，并能在另一端显示；

4、画出相关程序流程图、界面设计效果图；

5、提交一篇小论文和程序源代码。

三、实验原理：

XML是被设计为存储、传输以及交换数据的。它是一种简单的数据存储语言，使用一系列简单的标记描述数据，而这些标记可以用方便的方式建立。XML有很多方面的应用，本实验涉及到的是下面几种。

XML可以将HTML与数据分离，通过使用XML，您的数据可存储于HTML之外。当我们使用HTML来显示数据时，数据存储于HTML中。通过使用XML，数据可以被存储在单独的XML文件中。这样做的话，您就可以把注意力集中在使用HTML进行数据布局和显示上面，并确保底层数据的改变不会牵扯到HTML的改变。

XML用于交换数据，通过使用XML，可以在互不兼容的系统间交换数据。在现实世界中，计算机系统和数据库通过互不兼容的格式来容纳数据。对开发人员来说，其中一项最费时的挑战一直是在因特网上的系统之间交换数据。通过将数据转换为XML，可以极大地降低这种复杂性，并创建可被许多不同类型的应用程序读取的数据。

XML可用于存储数据，它没有SQL Server，Oracle等专业数据库那么强大，但它小巧、简单。通过使用XML，纯文本文件可用于存储数据。也可使用XML将数据存储于文件或数据库之中。可以编写从数据仓库中存储信息的应用程序，而普通的应用程序就可被用来显示这些数据。

XML不是被设计为用来显示数据的，所以要显示XML的数据内容通常需要用到CSS或XSLT。另外，由于XML简单，自身并无法满足对数据的查询和修改，也无法自己完成文档的有效性验证，所以还会用到XPath，DTD和XML Schema。

XML得到了广泛的支持，用各种主流的程序语言，比如JAVA，C#，PHP等都可以操作XML文档，各大数据库都有专门支持和处理XML的模块。

四、实验内容与步骤：

1. 研究XML文件在网络环境下的传输与显示

在B/S模式下，客户端以后台或者异步的方式下载XML，并在客户端处理XML内容，主要包括：

（1）用CSS和XSLT样式表在浏览器中显示XML内容；

（2）用DOM、XSLT以及JavaScript和VBScript等脚本语言在浏览器中处理XML文档；

（3）也可用Flash、AS等显示和处理XML文档。

1.1用XSLT在浏览器中显示XML

应用XSLT样式表时，通常还会用到XPath,XPath是一种文档寻址语言，用它来遍历XML文档，搜索符合特定条件的数据。比如：

（1）//harli01,寻址名称为“harli01”的节元素点

（2）//*[@app]，寻址含有“app”属性的所有元素节点

通常是XML和HTML结合，即所谓的XHTML，XML和XSLT都从服务器端获得，XSLT负责将XML内容转换成XHTML，然后在浏览器上把它显示出来，其中用JavaScript还可以操作XML，使得页面按照要求显示出来。

实例：使用XSLT样式化XML

一个经过XML Schema验证过的实例文档如图1.1-1所示，该文档使用了名称空间，名称空间名为n，名称空间URI为http://DUBY2zou.com/2011/xml。文档中内嵌了DTD，该DTD定义了两个实体（浏览器支持外部DTD，但是Mozilla Firefox和Chrome Browser并不支持含有实体定义的外部DTD）。

图1.1-1一个经XML Schema验证有效的实例文档

该实例文档关联的Schema文件teamInfo.xsd如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<xsl:stylesheet version="1.0" xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform">

<xsl:template match="n:teamInfo">

<html>

<head>

.table_header {

color:yellow;

align:center

}

</style>

</head>

<body>

<p/>

<xsl:apply-templates/>

</center>

</body>

</html>

</xsl:template>

</xsl:stylesheet>

在不使用XSL样式表之前，它在浏览器下显示如图1.1-2所示。

图1.1-2无样式表的XML文档teamInfo.xml

在XMl中加入一行命令，声明引用teamInfo.xsl样式表:

<?xml-stylesheet type="text/xsl" href="teamInfo.xsl"?>

该样式表在XML文档中添加了一些结构化元素，从而将其转换成一个XHTML文档，为了能更好的显示字体颜色和大小，我们外加了一个CSS（下面将会讲到），但是遗憾的是CSS将会和XML的名称相冲突，所以我们去掉了XML名称空间。最终，在浏览器中显示效果如图1.1-3：

图1.1-3引用XSL后的XML在浏览器中的显示效果

该teamInfo.xsl文档片段如下：

<?xml version="1.0" encoding="gb2312"?>

<xsl:stylesheet xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform" version="1.0">

<xsl:output method="html" encoding="gb2312" indent="yes"/>

<xsl:template match="teamInfo">

<html>

<head>

</head>

<body>

<xsl:apply-templates />

<hr/>

DUBY2 Harli 2011.

</body>

</html>

</xsl:template>

<xsl:template match="academy">

院系：

<xsl:apply-templates /></h3>

</xsl:template>

<xsl:template match="major">

专业：

<xsl:apply-templates /></h3>

</xsl:template>

<xsl:template match="member">

成员<xsl:number count="member"/>：

<xsl:apply-templates /></h2>

</xsl:template>

</xsl:stylesheet>

XSLT功能强大，它不但可以充分利用XML资源，而且还能对它进行加工和改造，但是它也有不足之处，它使用复杂，而且因为要重新检索XML结构树，所以占用内存较多。而CSS正好在控制输出的样式，例如色彩、字体、大小等方面有非常简洁的特点，消耗系统资源少，所以常常将XSLT和CSS结合起来使用，在服务端用XSLT处理文档，在客户端用CSS来控制显示。

1.2用CSS在浏览器中显示XML

整个的处理过程如图1.3-1所示。

数据库

XML文档

XHTML文档

XSLT文档

应用CSS

服务器端将数据转换成XML

浏览器显示

图1.3-1XML转换的过程

CSS可以外联，也可以内嵌，它使用自己独有的语法规则，完美支持XML文档在浏览器中的显示，包括布局、文本、字体、色彩等多方面的定义。

实例：为XML实例文档添加CSS

一个简单的XML文档如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<?xml-stylesheet type="text/css" href="time.css"?>

</time>

注意到，XML文档的处理命令中引用了一个CSS，该CSS如下：

time {font-size:40pt; text-align: center }

time:before {content: "The time is now: "}

hour {font-family: sans-serif; color: blue}

hour:after {content: ":"; color: black}

minute {font-family: sans-serif; color: red}

minute:after {content: ":"; color: black}

second {font-family: sans-serif; color: purple}

second:after {content: " "; color: black}

meridiem {font-variant: small-caps}

该样式表为XML添加了一段文本，并且设置了时间颜色，设置显示效果如图1.2-1所示。

图1.2-1包含CSS的XML在IE和Firefox中的显示

我们可以看到，IE对CSS的支持没有Firefox那么好，CSS中添加的文本内容显示不了。

1.3 XML文件在网络环境下的传输

Web服务的通信中大量使用XML报文，在HTTP协议上运行的Web服务和万维网上运行的HTML网页服务很相似，都具有“请求信息—>处理请求——>应答信息”过程，如图1.3-1所示。

Web服务请求

向服务器请求harli的个人资料……

主服务器

数据库

客户端

收到请求，处理信息，调用数据库：

SELECT *FROM table Data …

Web服务应答

……

图1.3-1 XML传输流程

XML在客户端发出请求中充当远程调用报文的载体，在应答中充当返回信息的载体。客户端发出的请求可以为XML形式，也可以基于HTTP协议，仅有GET或POST方法在HTTP报文中发送请求。应答方解析XML请求报文，执行相应的处理方法，然后返回XML应答报文。客户端收到XML应答报文后，将应答报文解析为相应的信息，作一定的处理。

实例：加载Web服务器上的XML文档并在浏览器中显示

DOMDocument类的Load()方法可以使用HTTP等协议加载Web服务器上的XML文档。首先我们创建一个客户端网页代码（完整代码见附录1.1.1），该代码调用DOMDocument类的Load()方法获取服务器的实例文档：

function LoadInfo () {

WriteLog ("向服务器发出请求。");

// 向服务器发送请求

g_xmlDoc.load ("Info.aspx");

WriteLog ("已向服务器发出请求。");

}

另外，我们是用的异步加载方式，使程序使用后台线程加载文档，避免在文档加载期间客户端浏览器停止响应，Init()函数完成对DOMDocument对象的初始化操作，然后使用windows.setTimeout()方法启动定时器，1秒后执行LoadInfo()函数，加载完后，将触发DOMDocument的onreadystatechange()事件处理函数，通过该函数将文档的内容显示到浏览器网页中。然后，再次调用windows.setTimeout()定时器，10秒后再次执行LoadInfo()函数。

在服务器端，负责提供XML文档，是用ASP.NET写的，调用XmlWriter.Create()函数生成一个简单的XML实例文档（代码见附录）。在浏览器上的调试效果如图1.3-2。

图1.3-2异步加载XML文档并显示

1.4 更多浏览器支持的XMLHttpRequest对象

MSXML的DOMDocument对象仅支持IE浏览器，并且使用的是HTTP协议的GET方法（传递URL），只能向服务器传送有限的数据，为了获得更多浏览器的支持，则应使用XMLHttpRequest。一个完整的XMLHttpRequest实例如下：

var xmlhttp=new XMLHttpRequest();

xmlhttp.open("POST","http://localhost:1234/service.asmx/GetBills",false);

xmlhttp:send("customerID=8120");

alert(xmlhttp.respon***ML.xml);

该例子为向脚本所在计算机1234端口上“/service.asmx/GetBills”的Web服务器路径发送XML HTTP请求，并获取其应答内容。

2.XML数据整合，并与数据库交互

2.1XML数据资源整合模型

XML的资源整合涉及异构数据交换、XML信息整合以及XML数据显示样式等多方面内容。实现异构数据交换是信息共享基础，关键问题是如何实现异构系统与XML 数据的双向转换接口以及XML信息的发布和请求相应。图2.1-1描述了利用XML对资源进行整合的过程。

图2.1-1 XML资源整合模型

2.2 XML与数据库数据的相互转换

Microsoft SQL Server 2005数据库功能强大，而且很好的支持XML数据。在SQL Server 2005中，不但可以把数据库数据转换为XML文档，而且也可以将良好格式的XML文档转换成表型数据，而且还支持原生的XML数据格式。

首先我们来将XML文档转换为数据库数据。这需要用到系统存储过程sp_xml_preparedocument的OPENXML函数，其中，系统存储过程sp_xml_preparedocument用来创建一个能被插入数据库的XML文档的内部表示，该存储过程返回一个可以访问XML文档内部表示的句柄，另一方面，系统存储过程sp_xml_removedocument可以用来删除XML文档的内部表示。

实例：将XML数据插入到关系表中

插入之前的表如图2.2-1所示。

图2.2-1已有的关系表

插入的XML数据为：

<ROOT>

</teamInfo>

</ROOT>'

如同上面的分析，用系统存储过程sp_xml_preparedocument完成XML数据到关系表的转换，在SQL Server查询分析器中编写如下代码，运行结果如图2.2-2所示。

图2.2-2实现将XML数据转换到SQL关系表中的过程

插入后的关系表如图2.2-3所示。

图2.2-3插入新数据后的关系表

接下来，我们反过来，将关系数据库中的数据转换为XML文档。在SQL Server2005中实现该过程有多种模式。RAW模式，将查询结果集中的每一行映射到一个XML元素，并将行中的每一列映射到一个属性，该方法如下：

SELECT * FROM teamInfo FOR XML RAW

执行命令后，得到XML文档如下：

另一种是AUTO模式，该模式支持生成嵌套的XML元素，默认情况下，FROM子句中的每个表将映射到一个XML元素，SELECT子句中的列将映射为属性，该方法如下;

SELECT * FROM teamInfo FOR XML AUTO

执行命令后，得到XML文档如下：

EXPLICIT模式和PATH模式能够更好的控制查询结果生成的XML格式，适合比较复杂的文档，PATH模式的一个实例如下;

SELECT * FROM teamInfo FOR XML PATH

执行命令后，得到XML文档如下：

<row>

<***>male </***>

</row>

<row>

<***>male </***>

</row>

<row>

<***>male </***>

</row>

2.3利用Java DOM解析XML

实际上Java解析XML有三种常用的方法：DOM，SAX和JDOM，本实验我们只学习了JAVA DOM的解析。用于解析的实例文档duby2.xml片段如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<EMAIL>harlizou@163.com</EMAIL>

</PERSON>

<EMAIL>chenfu012@sina.com</EMAIL>

</PERSON>

<EMAIL>xiaoq1314@gmail.com</EMAIL>

</PERSON>

</TeamMember>

DOM在Java语言中的实现，主要靠以下Java的类和接口：解析器工厂类（DocumentBuilderFactory），解析器类（DocumentBuilder），文档树模型（Document），节点列表类（NodeList），节点类（Node），元素类（Element），属性类（Attr）。

用于解析实例文档duby2.xml的Java源代码如下：

import javax.xml.parsers.*;org.w3c.dom.*;

class dom {static void main(String args[]){

try{

DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();

DocumentBuilder builder=factory.newDocumentBuilder();

Document doc=builder.parse("candidate.xml");.out.println(doc.getImplementation());

NodeList nl =doc.getElementsByTagName("PERSON");

for (int i=0;i<nl.getLength();i++){

Element node=(Element) nl.item(i);

System.out.print("NAME: ");

System.out.println (node.getElementsByTagName("NAME").item(0).getFirstChild().getNodeValue());

System.out.print("ADDRESS: ");

System.out.println (node.getElementsByTagName("ADDRESS").item(0).getFirstChild().getNodeValue());

System.out.print("TEL: ");

System.out.println (node.getElementsByTagName("TEL").item(0).getFirstChild().getNodeValue());

System.out.print("FAX: ");

System.out.println (node.getElementsByTagName("FAX").item(0).getFirstChild().getNodeValue());

System.out.print("EMAIL: ");

System.out.println (node.getElementsByTagName("EMAIL").item(0).getFirstChild().getNodeValue());

System.out.println();

}

}catch(Exception e){

e.printStackTrace();

}

在DOS下，用javac命令编译源代码，用java命令执行程序，结果如图2.3-1所示。

图2.3-1Java DOM解析的XML文档

2.4利用PHP对XML在Mysql中进行导入和导出

从PHP5后，PHP提供了对XML更加强大的支持和更方便的操作，现在大多数网站都是PHP做的，PHP+XML实际上经常被用到。这次我们用的是My SQL数据库。

首先，我们用PHP从My SQL数据库动态的建立XML文档。先建立一个示例数据库db_database05，建立一个关系表并命名为teamInfo，该表的详细信息如下：

向该表中插入3组数据，关系表如下:

现在我们就用PHP来操作该关系表，因为通常XML文件都很小（通常不会超过2M），所以PHP常用DOM解析XML，具体用到DOM类库中的如下方法：

（1）通过new DomDocument()实例化一个DomDocument对象；

（2）通过$dom->createAttrribute创建一个新的属性，通过$dom->createTextNode创建属性值；

（3）通过$dom->saveXML生成一个XML文档；

（4）通过file_put_contents()函数将生成的XML文档定义到一个具体的文件中。

下面是PHP关键代码（片段）：

<?php

$dom = new DomDocument('1.0','gb2312');

$object = $dom->createElement('teamInfo');

$dom->appendChild($object);

$type1 = $dom->createAttribute('xmlns:rdf');

$object->appendChild($type1);

$type1_value = $dom->createTextNode('http://www.w3.org/1999/'); $type1->appendChild($type1_value);

$academy = $dom->createElement('academy');

$object->appendChild($academy);

$academy_value = $dom->createTextNode(iconv('gb2312','utf-8','数学与计算科学学院'));

$academy->appendChild($academy_value);

$sql=mysql_query("select * from teamInfo order by id desc");

while($myrow=mysql_fetch_array($sql)){

$member = $dom->createElement('member');

$object->appendChild($member);

$member_id = $dom->createElement('id');

$member->appendChild($member_id);

$id_value = $dom->createTextNode(iconv('gb2312','utf-8',"$myrow[id]"));

$member_id->appendChild($id_value);

}

$modi = $dom->saveXML();

file_put_contents('teamInfo.xml',$modi);

?>

由代码的倒数第二行可知，生成的XML文件名为teamInfo.xml，如下所示：

图2.4-1由MySQL数据库生成的XML文件

关于PHP对XML文档的其他操作，包括读取XML文件并写入数据库，查询、修改XML文件等，方法都是类似的，即调用DOM类库中的对应方法，比如getElementsByTagName（读取），DOMXPath->quuery（查询）等等。值得一提的是，PHP很方便实现了将XML文件“从数据库导出——添加XSLT——添加CSS——web浏览器显示”的一体化过程，所以PHP和XML搭档还是不错的，而Java逐渐的在远离XML，因为JAVA有Annotation和JSON。

五、实验结果分析或总结：

XML所涉及到的内容非常的多，周边技术包括HTML，CSS，XSLT，DTD，Schema，XHTML，XPath，XPointer，JavaScript，Active，AJAX，DOM，SAX，SQL Server，My SQL，flash，ASP.NET，PHP，Java，SOAP，HTTP等等，非常让人头痛，而且浏览器对以上技术的支持各不相同，各种版本也很多，新版本跟不上，旧版本丢不掉，都让人很痛苦。我们认真学习了XML的语法，文档验证，样式表等等以及分析了XML文档与SQL数据库的差别，两者之间转换的一些理论，研究了基于XML的数据资源整合。我们还学习了JAVA和PHP对XML的解析，学习了MYSQL数据库。虽然XML是平台无关的，但用起来并不一定顺心，XML的树形结构和SQL的表型结构并不能很好的兼容，往往要重构后才能应用。在2007年以前关系数据库和XML之间的转换是很困难的，甚至有的做出来了自己申请一个专利。但是技术在不断发展，SQL Server2005增加了对xml数据类型的支持，JDBC 4.0 引入了针对 SQLXML 类型的标准化支持，允许以 XML 形式从（向）数据库读取（写入）XML，这个支持意味着：无需不必要的映射，XML 就可以原生地在中间层和数据库之间流动。也有新的数据描述语言出现，比如YAML，比起XML有一定优势。

六、参考文献

[1] Sas Jacobs. XML基础教程[M]，北京：人民邮电出版社，2007

[2] 张欣毅. XML简明教程[M]，北京：清华大学出版社，2009

[3] Sandra E.Eddy. XML 精要：语法详解与编程指南[M]，北京：清华大学出版社，2002

[4] 左明伟. 完全掌握XML[M]，北京：人民邮电出版社，2009

[5] 吴洁. XML应用教程[M]，北京：清华大学出版社，2007

[6] Peter G.Aitken. 微软XML技术指南[M]，北京：中国电力出版社，2003

[7] http://www.w3school.com.cn/xml[OL]，W3网络教程，2011-4

[8]http://www.ibm.com/developerworks/cn/views/xml/libraryview.jsp[OL]，IBM开发者XML文档库,2011-4

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