на тему: Язык xml. Язык запросов X query (стр. 7 из 14)

XML позволяет приложениям обмениваться данными в стандартном формате, не зависящем от способа их хранения. Скажем, одно приложение может использовать естественный для XML формат хранения, а другое — хранить данные в реляционной базе данных. Поскольку XML все больше утверждается в роли стандарта для обмена данными, естественно, что запросы, поступающие от приложений, должны быть выражены как запросы к данным в формате XML. Это вызывает потребность в языке запросов, явно ориентированном на источники XML-данных. В октябре 1999 года W3C образовал рабочую группу XML Query Working Group с целью разработки такого языка запросов, получившего название XQuery.

В XML-документах имеется внутренний порядок, а реляционные данные неупорядочены, если не принимать во внимание те случаи, когда порядок можно определить на основе значений данных. Реляционные данные обычно являются «плотными» (т.е. почти в каждом столбце имеется значение), а отсутствующая информация в реляционных системах часто представляется специальным значением null. XML-данные часто бывают «разреженными», а отсутствие информации может представляться отсутствием элемента. По этим и другим причинам имеющиеся языки реляционных запросов не подходят напрямую для запросов XML-данных.

На разработку XQuery влияет целый ряд факторов. Возможно, важнее всего совместимость с существующими стандартами W3C, в том числе, XML Schema, XSLT, XPath и сам XML. В частности, язык XPath настолько тесно связан с XQuery, что XQuery определяется как надмножество XPath. В начальном виде XQuery устремлен только на извлечение информации и не включает средств для модификации существующих документов XML

Модель данных

Формально входные и выходные данные XQuery определяются в терминах модели данных. «Запросная» модель данных обеспечивает абстрактное представление одного или нескольких документах или фрагментов XML-документов. Модель данных опирается на понятие последовательности. Последовательность (sequence) — это упорядоченный набор нулевого или большего числа объектов. Объект (item) может быть узлом или атомарным значением. Атомарное значение (atomic value) — экземпляр одного из встроенных типов данных, определенных в XML Schema, таких как строки, целые и десятичные числа, даты. Узел (node) соответствует одному из семи видов: элементы, атрибуты, тексты, документы, комментарии, команды обработки и пространства имен. Узел может иметь другие узлы в качестве потомков, что позволяет образовывать одну или несколько иерархий узлов. Некоторые виды узлов, такие как элементы и атрибуты, имеют имена или типизированные значения, либо и то, и другое. Типизированное значение (typed value) — это последовательность из нуля или большего числа атомарных значений. Узлы индивидуальны (т. е. два узла можно различить, даже если они имеют одинаковые имена и значения), но атомарные величины такой индивидуальностью не обладают. Для всех узлов иерархии имеется полный порядок, называемый порядком документа (document order), в соответствии с которым каждый узел предшествует своему потомку. Порядок документа соответствует порядку, в котором следовали бы узлы, если бы иерархия узлов представлялась в формате XML. Порядок документа между узлами в разных иерархиях определяется в реализации, но он должен быть последовательным, т.е. все узлы одной иерархии должны располагаться либо до, либо после всех узлов другой иерархии.

Последовательности могут быть неоднородными, т.е. могут содержать смесь узлов и атомарных значений разного типа. Однако последовательность никогда не может быть объектом в другой последовательности. Все операции, создающие последовательность, определены так, что результат операции — одноуровневая последовательность. Не проводится различие между объектом и последовательностью единичной длины, т.е. узел и атомарное значение величины считаются идентичными последовательности единичной длины, содержащей эти узел или атомарное значение.

Допускаются последовательности нулевой длины, и иногда они используются для представления отсутствующей или неизвестной информации, во многом так же, как в реляционных системах используются неопределенные значения.

Помимо последовательностей в запросной модели данных определяется специальное значение, называемое значением ошибки (error value), которое является результатом вычисления выражения, содержащего ошибку. Значение ошибки не может присутствовать в последовательности вместе с каким-либо другим значением.

Входные XML-документы могут быть преобразованы в запросную модель данных с помощью процесса, называемого проверкой корректности по схеме (schema validation). Этот процесс выполняет грамматический разбор документа, проверяет его корректность в соответствии с некоторой схемой и представляет документ в виде иерархии узлов и атомарных значений, помеченных типом полученным из схемы. Если входной документ не имеет схемы, проверка его корректности выполняется в соответствии с используемой по умолчанию рекомендательной схемой, которая присваивает родовые типы — узлы маркируются как anyType, а атомарные величины — как anySimpleType.

Результат запроса может быть преобразован из запросной модели данных запросов в XML-представление с помощью процесса, называемого сериализацией (serialization). Следует отметить, что результат запроса не всегда является правильно построенным XML-документом. Например, запрос может возвращать атомарное значение или последовательность элементов, не имеющих общего предка.

Иллюстрация запросной модели

Чтобы проиллюстрировать запросную модель данных и обеспечить основу для последующих примеров, рассмотрим небольшую базу данных, содержащую данные интерактивного аукциона. Эта база данных содержит два XML-документа с именами items.xml и bids.xml.

Документ items.xml содержит корневой элемент с именем items, который, в свою очередь, содержит элемент item для каждого из товаров, предложенных к продаже на аукционе. Каждый элемент item имеет атрибут status и подэлементы с именами itemno, seller, description, reserve-price и end-date. Элемент reserve-price указывает минимальную продажную цену, установленную владельцем товара, а end-date определяет дату окончания торгов.

Документ bids.xml содержит корневой элемент с именем bids, который, в свою очередь, содержит элемент bid для каждой ставки, которая предлагается за товар. Каждый элемент bid имеет подэлементы с именами itemno, bidder, bid-amount и bid-date.

Рис. 1. Представление модели данных из items.xml

На рис. 1 и 2 показаны модельные представления документов items.xml и bids.xml соответственно (включающие только образцы товара и ставки). Круги, помеченные буквами D, E, A и T, обозначают узлы документов, элементов, атрибутов и тестов соответственно.

Рис. 2. Представление модели данных из bids.xml

Выражения XQuery

Основы

Подобно XML и XPath, в XQuery различаются прописные и строчные буквы, а все ключевые слова состоят из строчных букв. Символы, заключенные между «{—» и «—}» считаются комментариями и при обработке запроса игнорируются (конечно, кроме тех случаев, когда они входят в строку, заключенную в кавычки, и считаются частью этой строки).

Простейший вид выражения XQuery — литерал (literal), который представляет атомарное значение.

Атомарные значения других типов могут создаваться путем вызова конструкторов. Конструктор (constructor) представляет собой функцию, которая создает значение определенного типа на основе строки, содержащей лексическое представление значения этого типа. В общем случае конструктор имеет то же имя, что и тип, значения которого он конструирует. Ниже конструктор используется для создания значения типа date.

date(«2002-5-31»)

Переменная (variable) в XQuery — имя, начинающееся со знака доллара. Переменная может быть связана со значением и использоваться в выражении для представления этого значения. Один из способов связывания переменной состоит в использовании выражения LET, которое связывает одну или несколько переменных, а затем вычисляет внутреннее выражение. Значение выражения LET — результат вычисления внутреннего выражения со связанными переменными. Следующий пример иллюстрирует выражение LET, которое возвращает последовательность 1, 2, 3.

let $start := 1, $stop := 3

return $start to $stop

Выражение LET — частный случай выражения FLWR (for, let, where, return), которое обеспечивает дополнительные способы связывания переменных.

Выражения пути

Выражения пути в XQuery базируются на синтаксисе XPath. Выражение пути состоит из серии шагов, разделенных символом слэша («/»). Результат каждого шага — последовательность узлов. Значение выражения пути — последовательность узлов, которая формируется на последнем шаге.

Каждый шаг вычисляется в контексте некоторого узла, называемого контекстным узлом (context node). В общем случае шаг может быть любым выражением, возвращающим последовательность узлов. Один из важных видов шага, называемый осевым шагом (axis step), можно считать перемещением от контекстного узла по иерархии узлов в некотором направлении, называемом осью (axis). При перемещении по указанной оси осевой шаг выбирает узлы, которые удовлетворяют критерию выбора. Критерий выбора может выбирать узлы на основе их имен, положения по отношению к контекстному узлу или предикату, базирующемуся на значении узла. В XPath определяются 13 осей, и часть из них или все будут поддерживаться и в XQuery. Пока планируется реализовать в XQuery поддержку шести осей: child, descendant, parent, attribute, self и descendant-or-self.

Выражения пути могут быть записаны в полном или в сокращенном синтаксисе. Полный синтаксис для осевого шага предусматривает указание оси и критерия выбора, разделенных парой двоеточий. Q1 иллюстрирует четырехшаговое выражение пути, оформленное в полном синтаксисе. На первом шаге вызывается встроенная функция document, которая возвращает узел-документ документа items.xml. Второй шаг — осевой шаг, который находит всех потомков узла-документа («*» выбирает все узлы на данной оси; в данном случае будет выбран единственный узел-элемент с именем items). Третий шаг снова выполняет поиск вдоль оси child, чтобы найти на следующем уровне все элементы-потомки с именем item, которые, в свою очередь, имеют потомков с именем seller и значением «Smith». Результатом третьего шага является последовательность узлов-элементов item. Каждый из этих узлов item служит контекстным узлом для четвертого шага, который опять предусматривает поиск по оси child элементов description, являющихся потомками данного item. Окончательный результат выражения пути — результат четвертого шага: последовательность узлов-элементов description, перечисленных в порядке документа.