Win64 .NET CF QA .NET 1.0 DBA Win32 .NET 1.1 .NET 3.0 ADO.NET WCF ASP 设计/图形架构师 .NET 2.0 XML .NET 3.5 Ajax C# 2.0 C# 3.0 中级开发 .NET C#

无模式 C#-XML 数据绑定与 VTD-XML

Jimmy Zhang

4.31/5 (20投票s)

2008 年 2 月 27 日

CPOL

9分钟阅读

75499

370

敏捷、高效的无模式 XML 数据绑定。

下载源代码 - 14.6 KB

摘要

本文介绍了一种全新的 C#-XML 数据绑定技术，它完全基于 VTD-XML 和 XPath。这种新方法与传统的 C# XML 数据绑定工具不同之处在于，它不强制要求模式，利用了 XML 固有的松散编码，并且更加灵活高效。

基于模式的 XML 数据绑定的局限性

XML 数据绑定 API 是一类 XML 处理工具，它能自动将 XML 数据映射到自定义的、强类型对象或数据结构中，从而将 XML 开发人员从繁琐的 DOM 或 SAX 解析中解脱出来。为了使传统的、静态的 XML 数据绑定工具（例如 .NET 中的各种绑定框架、Liquid Technology、Castor.NET）正常工作，开发人员需要假设文档的 XML 模式（或其等效物）是可用的。在第一步中，大多数 XML 数据绑定器会将 XML 模式编译成一组类文件，然后调用应用程序会包含这些类文件来执行相应的“解组”。

然而，处理 XML 文档的开发人员并不总是手头有其模式。而且，即使 XML 模式可用，对其进行的微小更改（通常由于不断变化的业务需求）也需要重新生成类文件。此外，XML 数据绑定在处理浅层、形状规则的 XML 数据时最有效。当 XML 文档的底层结构复杂时，仍然需要手动导航类型化的层次结构树，这仍然可能需要大量的编码。

XML 数据绑定的大多数局限性都可归因于其对 XML 模式的严格依赖。与许多二进制数据格式不同，XML 主要旨在作为一种无模式的数据格式，其灵活性足以表示几乎任何类型的信息。对于高级用法，XML 也是松散编码的：应用程序可以使用它们需要的部分 XML 文档，并跳过它们不关心的部分。由于 XML 的松散编码，Web Services 和 SOA 应用程序在面对更改时不太可能中断。

有趣的是，XML 的无模式性质对 XML 数据绑定具有微妙的性能影响。在许多情况下，只需要 XML 文档中的一小部分数据子集（而不是整个数据集）来驱动应用程序逻辑。然而，传统方法不加选择地将整个数据集转换为对象，从而产生不必要的内存和处理开销。

使用 VTD-XML 和 XPath 绑定 XML

动机

虽然 XML 数据绑定的概念自 XML 早期以来基本保持不变，但 XML 处理领域已经发生了显著变化。值得注意的是，XML 数据绑定 API 的主要目的是将 XML 映射到对象，而 XML 模式的存在仅仅有助于减轻 XML 处理的编码工作。换句话说，如果将 XML 映射到对象变得足够简单，你不仅不需要模式，而且还有强烈的动机去避免模式，因为它会带来所有这些问题。

正如你可能已经从本节标题中猜到的那样，VTD-XML 和 XPath 的结合非常适合无模式数据绑定。

为什么选择 XPath 和 VTD-XML？

XPath 之所以适用于我们的新方法，主要有三个原因。首先，如果编写得当，你的数据绑定代码只需要 XML 树结构的近似知识（例如，拓扑、标签名称等），这些知识可以通过查看 XML 数据来确定。XML 模式不再是强制性的。此外，XPath 允许你的应用程序绑定相关数据项并过滤掉所有其他内容，从而避免了不必要的对象创建。最后，基于 XPath 的代码易于理解、编写和调试，并且通常非常易于维护。

但 XPath 仍然需要 XML 的解析树才能工作。VTD-XML 优于 DOM 和 SAX，提供了大量与数据绑定相关的功能和优势，其中一些如下所示。

高性能、低内存使用和易用性：在选择 XML 处理 API 时，你需要将这三个因素（性能、内存消耗和可用性）作为一个整体来考虑。SAX 解析器声称无论文档大小如何，内存使用量都是恒定的。然而，由于它不导出 XML 的层次结构，因此难以使用，甚至不支持 XPath。DOM 解析器构建内存中的树，更易于使用，并支持 XPath。但是，它也非常慢，并产生过高的内存使用量。作为基于最先进的“非提取”标记化技术的下一代 XML 处理 API，VTD-XML 将 XML 处理提升到一个以前认为不可能达到的全新水平。与 DOM 一样，VTD-XML 构建内存中的树，并且能够随机访问。但是，它仅消耗 DOM 内存的 1/5。在性能方面，VTD-XML 不仅比 DOM 快 5 到 12 倍，而且通常比具有空内容处理程序（最大性能）的 SAX 快两倍。基准比较可以在此处找到。
非阻塞 XPath 实现：VTD-XML 还率先实现了增量、非阻塞的 XPath 评估。与传统 XPath 引擎一次性返回整个评估节点集不同，VTD-XML 基于 AutoPilot 的引擎在节点评估完成后立即返回合格节点，从而实现无与伦比的性能和灵活性。欲了解更多信息，请访问此链接。
原生 XML 索引：VTD-XML 也是一个原生 XML 索引器，它允许你的应用程序无需解析即可运行 XPath 查询。
增量更新：VTD-XML 是唯一允许你更新 XML 内容而无需触及 XML 文档无关部分的 XML 处理 API（使用 VTD-XML 提高 XPath 效率），从另一个角度提高了性能和效率。

进程

我们新的无模式 XML 数据绑定过程大致包括以下步骤。

观察 XML 文档并写下与感兴趣的数据字段对应的 XPath 表达式。
定义类文件和成员变量，这些数据字段将映射到其中。
重构步骤 (1) 中的 XPath 表达式以降低导航成本。
编写基于 XPath 的数据绑定例程，执行对象映射。XPath 1.0 允许 XPath 评估为四种数据类型：字符串、布尔值、双精度浮点数和节点集。字符串类型可以进一步转换为其他数据类型。
如果 XML 处理需要读写，请使用 VTD-XML 的 XMLModifier 更新 XML 的内容。请注意，你可能需要记录更多信息以利用 VTD-XML 的增量更新功能。

一个示例项目

让我向您展示如何将这种新的 XML 绑定付诸实践。这个用 C# 编写的项目遵循上述步骤来创建简单的数据绑定路由。该项目的第一部分是创建只读对象，这些对象不受应用程序逻辑的修改。第二部分提取更多信息，允许 XML 文档进行增量更新。最后一部分还添加了 VTD+XML 索引。我在本例中使用的 XML 文档如下所示

<CATALOG>
  <CD>
    <TITLE>Empire Burlesque</TITLE>
    <ARTIST>Bob Dylan</ARTIST>
    <COUNTRY>USA</COUNTRY>
    <COMPANY>Columbia</COMPANY>
    <PRICE>10.90</PRICE>
    <YEAR>1985</YEAR>
  </CD>
  <CD>
    <TITLE>Still got the blues</TITLE>
    <ARTIST>Gary More</ARTIST>
    <COUNTRY>UK</COUNTRY>
    <COMPANY>Virgin redords</COMPANY>
    <PRICE>10.20</PRICE>
    <YEAR>1990</YEAR>
  </CD>
  <CD>
    <TITLE>Hide your heart</TITLE>
    <ARTIST>Bonnie Tyler</ARTIST>
    <COUNTRY>UK</COUNTRY>
    <COMPANY>CBS Records</COMPANY>
    <PRICE>9.90</PRICE>
    <YEAR>1988</YEAR>
  </CD>
  <CD>
    <TITLE>Greatest Hits</TITLE>
    <ARTIST>Dolly Parton</ARTIST>
    <COUNTRY>USA</COUNTRY>
    <COMPANY>RCA</COMPANY>
    <PRICE>9.90</PRICE>
    <YEAR>1982</YEAR>
  </CD>
</CATALOG>

只读

假设应用程序逻辑由 1982 年到 1990 年（不含）之间的 CD 记录对象驱动，对应 XPath "/CATALOG/CD[ YEAR < 1990 and YEAR>1982]"。类定义（如下所示）包含四个字段，分别对应 CD 的标题、艺术家、价格和年份。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
namespace bind1
{
    public class CDRecord
    {
        public String title;
        public String artist;
        public double price;
        public int year;
    }
}

对象成员与其对应的 XPath 表达式之间的映射如下所示

"title" 字段对应于 "/CATALOG/CD[ YEAR < 1990 and YEAR>1982]/TITLE"
"artist" 字段对应于 "/CATALOG/CD[ YEAR < 1990 and YEAR>1982]/ARTIST"
"price" 字段对应于 "/CATALOG/CD[ YEAR < 1990 and YEAR>1982]/PRICE"
"year" 字段对应于 "/CATALOG/CD[ YEAR < 1990 and YEAR>1982]/YEAR"

出于效率考虑，XPath 表达式可以进一步重构如下

使用 "/CATALOG/CD[ YEAR < 1990 and YEAR>1982]" 导航到 "CD" 节点。
使用 "TITLE" 提取 "title" 字段（字符串）。
使用 "ARTIST" 提取 "artist" 字段（字符串）。
使用 "PRICE" 提取 "price" 字段（双精度浮点数）。
使用 "YEAR" 提取 "year" 字段（整数）。

代码（如下所示）有两个方法：“bind()”接受 XML 文件名作为输入，通过插入上述 XPath 表达式执行数据绑定，并返回包含对象引用的数组列表。“main()”方法调用绑定例程并打印出对象的内容。

using System;
using System.Collections;
using System.Text;
using com.ximpleware;
namespace bind1
{
    class XMLBinder
    {
        ArrayList bind(String fileName)
        {
            ArrayList al = new ArrayList();
            VTDGen vg = new VTDGen();
            AutoPilot ap0 = new AutoPilot();
            AutoPilot ap1 = new AutoPilot();
            AutoPilot ap2 = new AutoPilot();
            AutoPilot ap3 = new AutoPilot();
            AutoPilot ap4 = new AutoPilot();
            ap0.selectXPath("/CATALOG/CD[YEAR > 1982 and YEAR <1990]");
            ap1.selectXPath("TITLE");
            ap2.selectXPath("ARTIST");
            ap3.selectXPath("PRICE");
            ap4.selectXPath("YEAR");
            if (vg.parseFile(fileName, false))
            {
                VTDNav vn = vg.getNav();
                ap0.bind(vn);
                ap1.bind(vn);
                ap2.bind(vn);
                ap3.bind(vn);
                ap4.bind(vn);
                while (ap0.evalXPath() != -1)
                {
                    CDRecord cdr = new CDRecord();
                    cdr.title = ap1.evalXPathToString();
                    cdr.artist = ap2.evalXPathToString();
                    cdr.price = ap3.evalXPathToNumber();
                    // evalXPathToNumber evaluates to a double
                    cdr.year = (int)ap4.evalXPathToNumber();
                    al.Add(cdr);
                }
                ap0.resetXPath();
            }
            return al;
        }
        public static void Main(String[] args)
        {
            XMLBinder xb = new XMLBinder();
            ArrayList al = xb.bind("d:/codeProject/app1/bind1/bind1/catalog.xml");
            IEnumerator ie = al.GetEnumerator();
            //Iterator it = al.Iterator();
            while (ie.MoveNext())
            {
                CDRecord cdr = (CDRecord)ie.Current;
                Console.WriteLine("===================");
                Console.WriteLine("TITLE:  ==> " + cdr.title);
                Console.WriteLine("ARTIST: ==> " + cdr.artist);
                Console.WriteLine("PRICE:  ==> " + cdr.price);
                Console.WriteLine("YEAR:   ==> " + cdr.year);
            }
        }
    }
}

读写

项目的这一部分处理相同的 XML 文档，但应用程序逻辑将每个 CD 的“price”降低 1。为此，需要进行两个更改：CD 记录类文件现在有一个新字段（名为 priceIndex），其中包含“PRICE”文本节点的 VTD 索引。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
namespace bind1
{
    public class CDRecord
    {
        public String title;
        public String artist;
        public double price;
        public int year;
    }
}

新的 "bind()" 现在接受一个 VTDNav 对象作为输入，但返回相同的数组列表。主方法调用 "bind(...)"，迭代对象，并使用 XMLModifer 创建 "cd_updated.xml"。

using System;
using System.Collections;
using System.Text;
using com.ximpleware;
namespace XMLBinder2
{
    class XMLBinder2
    {
        ArrayList bind(VTDNav vn)
        {
            ArrayList al = new ArrayList();
            AutoPilot ap0 = new AutoPilot();
            AutoPilot ap1 = new AutoPilot();
            AutoPilot ap2 = new AutoPilot();
            AutoPilot ap3 = new AutoPilot();
            AutoPilot ap4 = new AutoPilot();
            ap0.selectXPath("/CATALOG/CD[YEAR > 1982 and YEAR < 1990]");
            ap1.selectXPath("TITLE");  /*/CATALOG/CD[YEAR > 1982 and YEAR < 1990]/TITLE */
            ap2.selectXPath("ARTIST"); /* /CATALOG/CD[YEAR > 1982 and YEAR < 1990]/ARTIST */
            ap3.selectXPath("PRICE"); /* /CATALOG/CD[YEAR > 1982 and YEAR < 1990]/PRICE */
            ap4.selectXPath("YEAR"); /* /CATALOG/CD[YEAR > 1982 and YEAR < 1990]/YEAR */
            ap0.bind(vn);
            ap1.bind(vn);
            ap2.bind(vn);
            ap3.bind(vn);
            ap4.bind(vn);
            while (ap0.evalXPath() != -1)
            {
                CDRecord2 cdr = new CDRecord2();
                cdr.title = ap1.evalXPathToString();
                cdr.artist = ap2.evalXPathToString();
                vn.push();
                ap3.evalXPath();
                cdr.priceIndex = vn.getText();
                cdr.price = vn.parseDouble(cdr.priceIndex);
                ap3.resetXPath();
                vn.pop();
                cdr.year = (int)ap4.evalXPathToNumber();
                al.Add(cdr);
            }
            ap0.resetXPath();
            return al;
        }
        public static void Main(String[] args)
        {
            XMLBinder2 xb = new XMLBinder2();
            VTDGen vg = new VTDGen();
            XMLModifier xm = new XMLModifier();
            if (vg.parseFile("D:\\codeProject\\app1\\XMLBinder2" + 
                             "\\XMLBinder2\\catalog.xml", false))
            {
                VTDNav vn = vg.getNav();
                ArrayList al2 = xb.bind(vn);
                IEnumerator ie2 = al2.GetEnumerator();
                xm.bind(vn);
                while (ie2.MoveNext())
                {
                    CDRecord2 cdr = (CDRecord2)ie2.Current;  // reduce prices by 1
                    xm.updateToken(cdr.priceIndex, "" + (cdr.price - 1));
                }
                xm.output("D:\\codeProject\\app1\\XMLBinder2\\XMLBinder2\\cd_update.xml");
            }
        }
    }
}

更新后的 XML，包含新的价格，如下所示

<CATALOG>
    <CD>
        <TITLE>Empire Burlesque</TITLE>
        <ARTIST>Bob Dylan</ARTIST>
        <COUNTRY>USA</COUNTRY>
        <COMPANY>Columbia</COMPANY>
        <PRICE>9.9</PRICE>
        <YEAR>1985</YEAR>
    </CD><br/> 
    <CD>
        <TITLE>Still Got the Blues</TITLE>
        <ARTIST>Gary More</ARTIST>
        <COUNTRY>UK</COUNTRY>
        <COMPANY>Virgin Records</COMPANY>
        <PRICE>10.20</PRICE>
        <YEAR>1990</YEAR>
      </CD>
    <CD>
        <TITLE>Hide Your Heart</TITLE>
        <ARTIST>Bonnie Tyler</ARTIST>
        <COUNTRY>UK</COUNTRY>
        <COMPANY>CBS Records</COMPANY>
        <PRICE>8.9</PRICE>
        <YEAR>1988</YEAR>
    </CD><br/> 
    <CD>
        <TITLE>Greatest Hits</TITLE>
        <ARTIST>Dolly Parton</ARTIST>
        <COUNTRY>USA</COUNTRY>
        <COMPANY>RCA</COMPANY>
        <PRICE>9.90</PRICE>
        <YEAR>1982</YEAR>
      </CD>
</CATALOG>

读、写和索引

自 VTD-XML 2.0 引入原生 XML 索引功能后，你甚至无需解析 XML。如果“catalog.xml”已预索引，只需加载它，即可立即让绑定例程开始工作！main() 可以快速重写如下，完全绕过解析

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Collections;
using com.ximpleware;
namespace XMLBinder3
{
    class XMLBinder3
    {
        // convert an XML file into a .vxl file here
        void indexDocument(String XMLFileName, String indexName)
        {
            VTDGen vg = new VTDGen();
            if (vg.parseFile(XMLFileName, true))
            {
                vg.writeIndex(indexName);
            }
        }
        ArrayList bind(VTDNav vn)
        {
            ArrayList al = new ArrayList();
            AutoPilot ap0 = new AutoPilot();
            AutoPilot ap1 = new AutoPilot();
            AutoPilot ap2 = new AutoPilot();
            AutoPilot ap3 = new AutoPilot();
            AutoPilot ap4 = new AutoPilot();
            ap0.selectXPath("/CATALOG/CD[YEAR > 1982 and YEAR < 1990]");
            ap1.selectXPath("TITLE");  /*/CATALOG/CD[YEAR > 1982 and YEAR < 1990]/TITLE */
            ap2.selectXPath("ARTIST"); /* /CATALOG/CD[YEAR > 1982 and YEAR < 1990]/ARTIST */
            ap3.selectXPath("PRICE"); /* /CATALOG/CD[YEAR > 1982 and YEAR < 1990]/PRICE */
            ap4.selectXPath("YEAR"); /* /CATALOG/CD[YEAR > 1982 and YEAR < 1990]/YEAR */
            ap0.bind(vn);
            ap1.bind(vn);
            ap2.bind(vn);
            ap3.bind(vn);
            ap4.bind(vn);
            while (ap0.evalXPath() != -1)
            {
                CDRecord2 cdr = new CDRecord2();
                cdr.title = ap1.evalXPathToString();
                cdr.artist = ap2.evalXPathToString();
                vn.push();
                ap3.evalXPath();
                cdr.priceIndex = vn.getText();
                cdr.price = vn.parseDouble(cdr.priceIndex);
                ap3.resetXPath();
                vn.pop();
                cdr.year = (int)ap4.evalXPathToNumber();
                al.Add(cdr);
            }
            ap0.resetXPath();
            return al;
        }
        public static void Main(String[] args)
        {
            XMLBinder3 xb = new XMLBinder3();
            VTDGen vg = new VTDGen();
            XMLModifier xm = new XMLModifier();
            xb.indexDocument("D:\\codeProject\\app1\\XMLBinder3\\XMLBinder3\\catalog.xml",
                             "D:\\codeProject\\app1\\XMLBinder3\\XMLBinder3\\catalog.vxl");
            VTDNav vn = vg.loadIndex("D:\\codeProject\\app1\\" + 
                                     "XMLBinder3\\XMLBinder3\\catalog.vxl");
            ArrayList al2 = xb.bind(vn);
            IEnumerator ie2 = al2.GetEnumerator();
            xm.bind(vn);
            while (ie2.MoveNext())
            {
                CDRecord2 cdr = (CDRecord2)ie2.Current;  // reduce prices by 1
                xm.updateToken(cdr.priceIndex, "" + (cdr.price - 1));
            }
            xm.output("D:\\codeProject\\app1\\XMLBinder3\\XMLBinder3\\cd_update.xml");
        }
    }
}

优点

采用这种新的 XML 绑定将立即为您的 XML 应用程序提供动力。无论是解析、索引、增量更新，还是非阻塞 XPath，或者避免不必要的对象创建，VTD-XML 不仅能出色地完成许多任务，在许多情况下，VTD-XML 甚至是唯一能够满足您的下一个 SOA 项目性能要求的工具。

而且，你也可以告别所有与模式相关的缺点。您的 XML/SOA 应用程序将更不容易崩溃，并且更能适应变化。

换句话说，官方宣布：XML 的性能问题不复存在。欢迎来到 SOA 时代！

结论

希望本文能帮助您理解新 XML 数据绑定的过程和优势。从根本上讲，XML 模式是达到目的的手段，而不是目的本身。正如您可能已经看到的，当 XML 处理变得足够简单时，XML 模式对于数据绑定来说大多是不好的。为什么创建那些从未使用过的对象呢？找到一个好的解决方案再次需要我们首先改变问题。您的 SOA 成功始于第一步，始于基础。通过将 XPath 与 VTD-XML 结合，您的应用程序现在可以摆脱 XML 模式的束缚，并实现无与伦比的效率和敏捷性。

历史

2008 年 2 月 27 日首次发布。