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Introdução à Tecnologia XML

UFSC – CTC - INE. Introdução à Tecnologia XML. Ronaldo dos Santos Mello e-mail: ronaldo@inf.ufsc.br http://www.inf.ufsc.br/~ronaldo http://www.grupobd.inf.ufsc.br. Roteiro. Introdução Dados e Documentos XML Componentes da Tecnologia XML DTD e XML Schema XPath e XQuery DOM XSL e XSLT

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Introdução à Tecnologia XML

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Presentation Transcript

  1. UFSC – CTC - INE Introdução à Tecnologia XML Ronaldo dos Santos Mello e-mail: ronaldo@inf.ufsc.br http://www.inf.ufsc.br/~ronaldo http://www.grupobd.inf.ufsc.br

  2. Roteiro • Introdução • Dados e Documentos XML • Componentes da Tecnologia XML • DTD e XML Schema • XPath e XQuery • DOM • XSL e XSLT • Bancos de Dados XML • Considerações Finais

  3. Roteiro • Introdução • Dados e Documentos XML • Componentes da Tecnologia XML • DTD e XML Schema • XPath e XQuery • DOM • XSL e XSLT • Bancos de Dados XML • Considerações Finais

  4. XML (eXtensible Markup Language) • Tecnologia desenvolvida pela W3C • W3C: World Wide Web Consortium • definição de padrões para a Web • HTML, XML, Web Semântica (RDF, OWL), ... • consórcio formado pela academia e indústria • Por quê conhecer XML é importante? • padrão para representação e transferência de dados entre pessoas e softwares • formato simples e leve • dados estão cada vez mais sendo armazenados em documentos XML ao invés de BDs

  5. Protocolos XML • Definidos em diversos domínios e tecnologias • comércio eletrônico • CXML, eBisXML, ... • domínios bibliográficos • DBLP, SIGMOD, ... • sistemas de informação geográfica • SVG, GML, ... • dispositivos móveis • WML, WAP, ... • web services • SOAP, WSDL, ... • ...

  6. Uso Extensivo de Protocolos XML... • Necessidades • definição da estrutura dos dados XML • métodos de acesso a dados XML • consulta e atualização • apresentação adequada de dados XML • em browsers Web, interfaces de aplicações, ... • armazenamento de dados XML • integridade, segurança, ... • ... • Precisa-se de tecnologia para suprir estas necessidades!

  7. Roteiro • Introdução • Dados e Documentos XML • Componentes da Tecnologia XML • DTD e XML Schema • XPath e XQuery • DOM • XSL e XSLT • Bancos de Dados XML • Considerações Finais

  8. Formato XML • XML é uma meta-linguagemde marcação • meta-linguagem • XML é um padrão aberto • cada aplicação define o protocolo (linguagem) para a representação dos seus dados • linguagem de marcação • semelhante à linguagem HTML • padrão fechado para apresentação de dados em browsers Web • utiliza tags para descrição os dados • tag: indica a intenção do dado e delimita o seu conteúdo

  9. Exemplo de Dado XML tag (intenção do dado) <livro> <titulo>Tecnologia XML</titulo> <autor> <nome>João da Silva</nome> <eMail>js@hotmail.com</eMail> <endereco> <comercial>rua A, 34 – Fpolis - SC</comercial> <residencial>rua B, 5 – Fpolis – SC</residencial> </endereco> </autor> ... <capitulo nome=“Introdução”>Este capítulo apresenta ... <secao> <nome>Linguagens de Marcação</nome> ... </secao> </capitulo> ... </livro> conteúdo do dado estrutura hierárquica, ordenada e complexa

  10. Sintaxe XML • Dados XML são definidos em um documento XML • Um documento XML contém • cabeçalho • dados • elementos simples ou complexos • atributos de elementos • referências a entidades • comentários • instruções de processamento

  11. Exemplo de Documento XML <?xml version =“1.0” encoding ="ISO-8859-1“> <!–- documento XML sobre livros --> <!DOCTYPE listalivros [ <!ENTITY xml “eXtensible Markup Language”> ... ]> <listaLivros> <livro ISBN=“112”> <título>Tecnologia &xml</título> <autor> <nome>João da Silva</nome> <eMail>js@hotmail.com</eMail> </autor> ... <capítulo nome=“Introdução”>A &xml foi ... <seção> <nome>Linguagens de Marcação</nome> ... </seção> </capítulo> ... </livro> ... </listaLivros>

  12. Exemplo de Documento XML <?xml version =“1.0” encoding ="ISO-8859-1"> <!–- documento XML sobre livros --> <!DOCTYPE listalivros [ <!ENTITY xml “eXtensible Markup Language”> ... ]> <listaLivros> <livro ISBN=“112”> <título>Tecnologia &xml</título> <autor> <nome>João da Silva</nome> <eMail>js@hotmail.com</eMail> </autor> ... <capítulo nome=“Introdução”>A &xml foi ... <seção> <nome>Linguagens de Marcação</nome> ... </seção> </capítulo> ... </livro> ... </listaLivros> cabeçalho

  13. Exemplo de Documento XML <?xml version =“1.0” encoding ="ISO-8859-1"> <!–- documento XML sobre livros --> <!DOCTYPE listalivros [ <!ENTITY xml “eXtensible Markup Language”> ... ]> <listaLivros> <livro ISBN=“112”> <título>Tecnologia &xml</título> <autor> <nome>João da Silva</nome> <eMail>js@hotmail.com</eMail> </autor> ... <capítulo nome=“Introdução”>A &xml foi ... <seção> <nome>Linguagens de Marcação</nome> ... </seção> </capítulo> ... </livro> ... </listaLivros> comentário

  14. Exemplo de Documento XML <?xml version =“1.0” encoding ="ISO-8859-1"> <!–- documento XML sobre livros --> <!DOCTYPE listalivros [ <!ENTITY xml “eXtensible Markup Language”> ... ]> <listaLivros> <livro ISBN=“112”> <título>Tecnologia &xml</título> <autor> <nome>João da Silva</nome> <eMail>js@hotmail.com</eMail> </autor> ... <capítulo nome=“Introdução”>A &xml foi ... <seção> <nome>Linguagens de Marcação</nome> ... </seção> </capítulo> ... </livro> ... </listaLivros> instrução de processamento

  15. Exemplo de Documento XML <?xml version =“1.0” encoding ="ISO-8859-1"> <!–- documento XML sobre livros --> <!DOCTYPE listalivros [ <!ENTITY xml “eXtensible Markup Language”> ... ]> <listaLivros> <livro ISBN=“112”> <título>Tecnologia &xml</título> <autor> <nome>João da Silva</nome> <eMail>js@hotmail.com</eMail> </autor> ... <capítulo nome=“Introdução”>A &xml foi ... <seção> <nome>Linguagens de Marcação</nome> ... </seção> </capítulo> ... </livro> ... </listaLivros> elemento raiz

  16. Exemplo de Documento XML <?xml version =“1.0” encoding ="ISO-8859-1"> <!–- documento XML sobre livros --> <!DOCTYPE listalivros [ <!ENTITY xml “eXtensible Markup Language”> ... ]> <listaLivros> <livro ISBN=“112”> <título>Tecnologia &xml</título> <autor> <nome>João da Silva</nome> <eMail>js@hotmail.com</eMail> </autor> ... <capítulo nome=“Introdução”>A &xml foi ... <seção> <nome>Linguagens de Marcação</nome> ... </seção> </capítulo> ... </livro> ... </listaLivros> elemento simples (#PCDATA)

  17. Exemplo de Documento XML <?xml version =“1.0” encoding ="ISO-8859-1"> <!–- documento XML sobre livros --> <!DOCTYPE listalivros [ <!ENTITY xml “eXtensible Markup Language”> ... ]> <listaLivros> <livro ISBN=“112”> <título>Tecnologia &xml</título> <autor> <nome>João da Silva</nome> <eMail>js@hotmail.com</eMail> </autor> ... <capítulo nome=“Introdução”>A &xml foi ... <seção> <nome>Linguagens de Marcação</nome> ... </seção> </capítulo> ... </livro> ... </listaLivros> elemento complexo

  18. Exemplo de Documento XML <?xml version =“1.0” encoding ="ISO-8859-1"> <!–- documento XML sobre livros --> <!DOCTYPE listalivros [ <!ENTITY xml “eXtensible Markup Language”> ... ]> <listaLivros> <livro ISBN=“112”> <título>Tecnologia &xml</título> <autor> <nome>João da Silva</nome> <eMail>js@hotmail.com</eMail> </autor> ... <capítulo nome=“Introdução”>A &xml foi ... <seção> <nome>Linguagens de Marcação</nome> ... </seção> </capítulo> ... </livro> ... </listaLivros> elemento misto

  19. Exemplo de Documento XML <?xml version =“1.0” encoding ="ISO-8859-1"> <!–- documento XML sobre livros --> <!DOCTYPE listalivros [ <!ENTITY xml “eXtensible Markup Language”> ... ]> <listaLivros> <livro ISBN=“112”> <título>Tecnologia &xml</título> <autor> <nome>João da Silva</nome> <eMail>js@hotmail.com</eMail> </autor> ... <capítulo nome=“Introdução”>A &xml foi ... <seção> <nome>Linguagens de Marcação</nome> ... </seção> </capítulo> ... </livro> ... </listaLivros> atributo

  20. Exemplo de Documento XML <?xml version =“1.0” encoding ="ISO-8859-1"> <!–- documento XML sobre livros --> <!DOCTYPE listalivros [ <!ENTITY xml “eXtensible Markup Language”> ... ]> <listaLivros> <livro ISBN=“112”> <título>Tecnologia &xml</título> <autor> <nome>João da Silva</nome> <eMail>js@hotmail.com</eMail> </autor> ... <capítulo nome=“Introdução”>A &xml foi ... <seção> <nome>Linguagens de Marcação</nome> ... </seção> </capítulo> ... </livro> ... </listaLivros> declaração de entidade referência a uma entidade

  21. Documento XML Bem Formado • Requisitos • contém um elemento raiz • define elementos com tags inicial e final • define atributos com conteúdo delimitado por aspas simples (‘) ou aspas duplas (“) • Parser XML • programa que verifica se um documento XML é bem formado • alguns browsers Web são capazes de realizar tal verificação

  22. Roteiro • Introdução • Dados e Documentos XML • Componentes da Tecnologia XML • DTD e XML Schema • XPath e XQuery • DOM • XSL e XSLT • Bancos de Dados XML • Considerações Finais

  23. Tecnologia XML da W3C • Principais recursos • definição de esquemas • DTD e XML Schema • linguagens de consulta • XPath e XQuery • modelo de representação e interface de acesso • DOM • transformação e apresentação de dados • XSL

  24. Roteiro • Introdução • Dados e Documentos XML • Componentes da Tecnologia XML • DTD e XML Schema • XPath e XQuery • DOM • XSL e XSLT • Bancos de Dados XML • Considerações Finais

  25. Definição de Esquemas • Esquema XML • define restrições para a organização hierárquica e conteúdo dos dados em um doc XML • documento válido • documento cuja estrutura está de acordo com um esquema • validação é feita por um parser • Duas recomendações • DTD(Document Type Definition) • XSD(XML Schema Definition)

  26. Document Type Definition (DTD) • Primeira recomendação da W3C • Gramática para definição de hierarquia • baseada em seqüências ordenadas e escolhas • sintaxe proprietária • Definição de elementos • complexos, textuais (#PCDATA), vazios (EMPTY), mistos ((#PCDATA | ...)*) ou com conteúdo aberto (ANY) • Definição de atributos • obrigatórios (#REQUIRED) opcionais (#IMPLIED), fixos (#FIXED), valor default, enumeração, referência (ID, IDREF(S))

  27. DTD - Exemplo <!ELEMENT listaLivros (livro+)> <!ELEMENT livro (título, preço, autor+, capítulo+)> <!ATTLIST livro ISBN ID #REQUIRED edicaoAnterior IDREF #IMPLIED> <!ELEMENT título (#PCDATA)> <!ELEMENT autor (nome, eMail?)> <!ELEMENT nome (#PCDATA)> <!ELEMENT preço (#PCDATA)> <!ELEMENT eMail (#PCDATA)> <!ELEMENT capítulo (#PCDATA | seção)*> <!ATTLIST capítulo nome CDATA #REQUIRED> <!ELEMENT seção (nome, conteúdo)> <!ELEMENT conteúdo (#PCDATA)>

  28. XML Schema (XSD) • Recomendação mais recente • Sintaxe XML • Extensão da funcionalidade de uma DTD • definição e especialização de tipos • semelhança com esquemas orientados a objetos • definição de tipos de dados • simples (string, integer, boolean, ...) • complexos (list, union) • facilidades adicionais para definição de restrições • intervalos de valores permitidos, padrões de conteúdo via expressões regulares, ... • ...

  29. Documento XSD - Exemplo <?xml version=“1.0” encoding=“UTF-8”> <xsd:schema xmlns:xsd=“http://www.w3.org/2001/XMLSchema”> ... <!-– Declaração de Tipos --> <xsd:simpleType name=“Tisbn”> <xsd:restriction base=“xsd:string”> <xsd:pattern value=“[0-9]{2}-[0-9]{3}-[0-9]{4}-[0-9]”/> </xsd:restriction> </xsd:simpleType> <xsd:complexType name=“Tlivro”> <xsd:sequence> <xsd:element name=“titulo” type=“xsd:string”/> <xsd:element name=“autor” type=“Tautor” minOccurs=“1” maxOccurs=“unbounded”/> <xsd:element name=“preço” type=“xsd:float“/> ... </xsd:sequence> <xsd:attribute name=“isbn” type=“Tisbn”/> </xsd:complexType> ...

  30. Documento XSD – Exemplo (cont.) ... <xsd:complexType name=“TlivroTécnico” base=“Tlivro” derivedBy=“extension”> <xsd:element name=”area" type=“xsd:string" minOccurs=“1” maxOccurs=“1”/> </complexType> ... <!-– Declaração de Elementos --> <xsd:element name=“listaLivros”> <xsd:complexType> <xsd:element name=“livro” type=“Tlivro”/> minOccurs=“1” maxOccurs=“unbounded”/> </xsd:complexType> </xsd:element> </xsd:schema>

  31. Roteiro • Introdução • Dados e Documentos XML • Componentes da Tecnologia XML • DTD e XML Schema • XPath e XQuery • DOM • XSL e XSLT • Bancos de Dados XML • Considerações Finais

  32. XPath • Primeira recomendação para consulta a dados • Linguagem para acessar partes de um doc XML • sintaxe: expressões de caminho • assemelha-se à navegação em diretórios DOS • exemplo • expressão XPath: /livro/título • resultado: <título>Tecnologia XML</título> <título>Sistema de Banco de Dados</título> ...

  33. XPath - Exemplos /(elemento raiz – todo o doc XML) /livro/*/eMail(‘*’ substitui 1 elem) /livro//seção(qq elemento descendente seção) /livro/capítulo[1](primeiro capítulo de livros) /livro/capítulo/nome | /livro/capítulo/seção/nome(união) /livro/@ISBN(acesso a um atributo) /livro[título = “XML”] (filtro) /livro[capitulo/@nome = “XML” or //seção/nome = “XML”]/título(filtro) /livro//seção[last()] (função)

  34. XQuery • Recomendação mais recente • Recursos adicionais em relação à XPath • junções, definição de estruturas de resultado, variáveis de consulta, atributos calculados, funções de agregação, ... • Sintaxe básica (expressão “FLWR”) forvariável in expressãoXPath [letassociação de novas variáveis] [wherecondição] returnestrutura de resultado

  35. XQuery - Exemplos (consulta simples) for $liv in /livro where $liv/autor/nome = “João Silva” return { $liv/@ISBN, $liv/titulo } • for $liv in /livro • let $pDesc := $liv/preço - $liv/preço * 0.1 • where $liv/categoria = “ficcao” • return <FiccaoDesc>{$liv/titulo, $pDesc}</FiccaoDesc> • for $liv1 in /livro[@ISBN = “562”] • for $liv2 in /livro • where $liv2/@ISBN != $liv1/@ISBN • and $liv2/autor/nome = $liv1/autor/nome • return $liv2/titulo (nova estrutura de resultado) (junção)

  36. Roteiro • Introdução • Dados e Documentos XML • Componentes da Tecnologia XML • DTD e XML Schema • XPath e XQuery • DOM • XSL e XSLT • Bancos de Dados XML • Considerações Finais

  37. DOM (Document Object Model) • Modelo de dados para XML • estrutura hierárquica (árvore) • métodos de acesso (API DOM) • principais classes de objetos • document, node, nodelist e element • execução de consultas e atualizações de dados • Parsers DOM • validam um doc XML • geram um objeto document

  38. título mail Objetos do Modelo DOM document node listaLivros . . . livro ISBN livro preço autor autor “Tecnologia XML” 79.00 element nome nome “Maria Souza” “js@hotmail.com” “João da Silva” “jsilva@xxx.com” nodelist

  39. Exemplos de Métodos da API DOM document nodeList element

  40. DOM – Exemplo (JavaScript) var doc, raiz, livro1, autores, autor2; doc = new ActiveXObject(“Microsoft.XMLDOM”); doc.load(“livros.xml”); if (doc.parseError != 0) ...; else { /* acessa o elemento raiz do documento XML */ raiz = doc.documentElement; /* busca o primeiro livro (primeiro nodo filho) */ livro1 = raiz.childNodes.item(0); /* busca a lista de autores do primeiro livro */ autores = livro1.getElementsbyTagName(“autor”); /* busca o segundo autor */ autor2 = autores.item(1); /* escreve o nome do autor – primeiro nodo filho */ document.write(“Nome do segundo autor: “ + autor.childNodes.item(0).data); }

  41. Roteiro • Introdução • Dados e Documentos XML • Componentes da Tecnologia XML • DTD e XML Schema • XPath e XQuery • DOM • XSL e XSLT • Bancos de Dados XML • Considerações Finais

  42. XSL (XML Style sheet Language) • Style sheet(folha de estilos) • define regras para a apresentação de dados • XSL • linguagem de definição de folha de estilos para um doc XML • formatação de apresentação • transformação do conteúdo do documento XML (XSLT) • indicação de que dados serão exibidos ou descartados • inserção de novos conteúdos • conversão XMLHTML, XMLXML, XMLtexto puro, ...

  43. Documento XSL • Define uma folha de estilo • Sintaxe XML • Referenciado em um doc XML • Processador XSL • programa que valida e executa as regras definidas em um doc XSL • alguns browsers Web processam docs XSL <?xml version=“1.0” ?> <?xml-stylesheet type=“text/xsl” href=“estilo.xsl” ?> ...

  44. Estrutura de um Doc XSL(T) <stylesheetxmlns = "http://www.w3.org/XSL/Transform/1.0"> </templatematch = “/livro/autor"> ... </template> ... </stylesheet> namespace default (DTD da W3C com instruções XSL) elemento raiz padrão: indica o elemento ou atributo para o qual a regra se aplica (expressão XPath) regra de formatação

  45. Exemplo de Transformação XSL Transformação: doc XSL Entrada: doc XML <stylesheet xmlns = ...> <template match = "listaLivros"> <html><head> <title>Livros Técnicos</title> </head> <apply-templates/> </html> </template> <template match = “livro"> <P> <apply-templatesselect = “livro[@tipo = "tecnico"]"> <sort = "título"> </apply-templates> </P> </template> ... <listaLivros> <livro tipo=“tecnico” ISBN=“01”> <título>XML Companion<\título> <autor> <nome>N. Bradley<\nome> ... <\autor> ... <\livro> <livro tipo=“tecnico” ISBN=“02”> <título>Data on the Web<\título> <autor> <nome>S. Abiteboul<\nome>... <\autor> ... <\livro>... </listaLivros> processar elementos filhos selecionar livros técnicos ordenar por títrulo

  46. Exemplo de Transformação XSL Transformação: doc XSL Entrada: doc XML ... <variable name = "separador">,</variable> <template match = "título"> <value-of select = "."> <value-of select = "{$separador}"> </template> <template match = "autor/nome"> <value-of select = "."> </template> </stylesheet> <listaLivros> <livro tipo=“tecnico” ISBN=“01”> <título>XML Companion<\título> <autor> <nome>N. Bradley<\nome> ... <\autor> ... <\livro> <livro tipo=“tecnico” ISBN=“02”> <título>Data on the Web<\título> <autor> <nome>S. Abiteboul<\nome>... <\autor> ... <\livro> ... </listaLivros> selecionar o conteúdo de título selecionar o conteúdo do nome do autor

  47. Exemplo de Transformação XSL Entrada: doc XML Saída: doc HTML <listaLivros> <livro tipo=“tecnico” ISBN=“01”> <título>XML Companion<\título> <autor> <nome>N. Bradley<\nome> ... <\autor> ... <\livro> <livro tipo=“tecnico” ISBN=“02”> <título>Data on the Web<\título> <autor> <nome>S. Abiteboul<\nome>... <\autor> ... <\livro> ... </listaLivros> <html> <head> <title> Livros Técnicos </title> </head> <P> XML Companion,N. Bradley </P> <P> Data on the Web,S. Abiteboul </P> ... </html>

  48. Roteiro • Introdução • Dados e Documentos XML • Componentes da Tecnologia XML • DTD e XML Schema • XPath e XQuery • DOM • XSL e XSLT • Bancos de Dados XML • Considerações Finais

  49. XML e BD • Dados XML • manipulação crescente por usuários e aplicações • Tecnologia de BD • necessária para a manutenção de dados persistentes • XML & BD • XML é um dado não-convencional • dado semi-estruturado • tecnologia de BD necessita ser estendida para tratar este tipo de dado

  50. Dado Semi-Estruturado • Principais características • estrutura heterogênea • estrutura auto-descritiva • estrutura parcial

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