XML 详细教程

XML（eXtensible Markup Language）是一种可扩展标记语言，用于存储和传输数据。它被设计为具有自我描述性，是许多应用程序和协议的基础。

1. XML 基础

1.1 XML 文档结构

一个完整的XML文档包含以下部分：

XML声明：<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
根元素：文档必须有一个唯一的根元素
子元素：可以嵌套其他元素
属性：元素可以包含属性
文本内容：元素可以包含文本

1.2 XML 语法规则

所有XML元素必须有闭合标签
XML标签对大小写敏感
XML必须正确地嵌套
XML文档必须有根元素
XML属性值必须加引号
特殊字符需要使用实体引用（如<表示<）

2. XML 示例

2.1 简单XML文档

运行

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<bookstore>
  <book category="小说">
    <title lang="zh">红楼梦</title>
    <author>曹雪芹</author>
    <year>1791</year>
    <price>59.99</price>
  </book>
  <book category="科技">
    <title lang="en">Python编程</title>
    <author>Mark Lutz</author>
    <year>2013</year>
    <price>89.99</price>
  </book>
</bookstore>

2.2 带有命名空间的XML

运行

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<root xmlns:h="http://www.w3.org/TR/html4/"
      xmlns:f="http://example.com/furniture">
  <h:table>
    <h:tr>
      <h:td>Apples</h:td>
      <h:td>Bananas</h:td>
    </h:tr>
  </h:table>
  <f:table>
    <f:name>Coffee Table</f:name>
    <f:width>80</f:width>
  </f:table>
</root>

3. XML 相关技术

3.1 DTD（文档类型定义）

定义XML文档的结构：运行

<!DOCTYPE bookstore [
  <!ELEMENT bookstore (book+)>
  <!ELEMENT book (title, author, year, price)>
  <!ELEMENT title (#PCDATA)>
  <!ELEMENT author (#PCDATA)>
  <!ELEMENT year (#PCDATA)>
  <!ELEMENT price (#PCDATA)>
  <!ATTLIST book category CDATA #REQUIRED>
]>

3.2 XML Schema（XSD）

更强大的XML结构定义方式：运行

<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
  <xs:element name="bookstore">
    <xs:complexType>
      <xs:sequence>
        <xs:element name="book" maxOccurs="unbounded">
          <xs:complexType>
            <xs:sequence>
              <xs:element name="title" type="xs:string"/>
              <xs:element name="author" type="xs:string"/>
              <xs:element name="year" type="xs:integer"/>
              <xs:element name="price" type="xs:decimal"/>
            </xs:sequence>
            <xs:attribute name="category" type="xs:string" use="required"/>
          </xs:complexType>
        </xs:element>
      </xs:sequence>
    </xs:complexType>
  </xs:element>
</xs:schema>

3.3 XPath

用于在XML文档中导航和查询：

/bookstore/book[price>35]/title

3.4 XSLT

XML文档转换语言：运行

<xsl:stylesheet version="1.0" xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform">
  <xsl:template match="/">
    <html>
      <body>
        <h2>Bookstore</h2>
        <table border="1">
          <tr bgcolor="#9acd32">
            <th>Title</th>
            <th>Author</th>
          </tr>
          <xsl:for-each select="bookstore/book">
            <tr>
              <td><xsl:value-of select="title"/></td>
              <td><xsl:value-of select="author"/></td>
            </tr>
          </xsl:for-each>
        </table>
      </body>
    </html>
  </xsl:template>
</xsl:stylesheet>

4. 在各语言中使用 XML

4.1 Python 中使用 XML

使用xml.etree.ElementTree：

import xml.etree.ElementTree as ET
# 解析XML
tree = ET.parse('books.xml')
root = tree.getroot()
# 遍历元素
for book in root.findall('book'):
    title = book.find('title').text
    price = book.find('price').text
    print(f"Title: {title}, Price: {price}")
# 创建XML
root = ET.Element("bookstore")
book = ET.SubElement(root, "book", category="科技")
ET.SubElement(book, "title").text = "Python编程"
ET.SubElement(book, "price").text = "89.99"
# 写入文件
tree = ET.ElementTree(root)
tree.write("output.xml", encoding="utf-8", xml_declaration=True)

4.2 Java 中使用 XML

使用DOM解析：

import javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory;
import org.w3c.dom.Document;
import org.w3c.dom.NodeList;
import org.w3c.dom.Node;
// 解析XML
DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
Document doc = factory.newDocumentBuilder().parse("books.xml");
// 获取所有book元素
NodeList books = doc.getElementsByTagName("book");
for (int i = 0; i < books.getLength(); i++) {
    Node book = books.item(i);
    NodeList children = book.getChildNodes();
    for (int j = 0; j < children.getLength(); j++) {
        Node child = children.item(j);
        if (child.getNodeType() == Node.ELEMENT_NODE) {
            System.out.println(child.getNodeName() + ": " + child.getTextContent());
        }
    }
}

使用JAXB（Java对象与XML绑定）：

import javax.xml.bind.annotation.*;
@XmlRootElement
@XmlAccessorType(XmlAccessType.FIELD)
class Bookstore {
    @XmlElement(name = "book")
    private List<Book> books;
    // getters and setters
}
class Book {
    private String title;
    private String author;
    private int year;
    private double price;
    @XmlAttribute
    private String category;
    // getters and setters
}
// 序列化对象到XML
Bookstore bookstore = new Bookstore();
// 添加books...
JAXBContext context = JAXBContext.newInstance(Bookstore.class);
Marshaller marshaller = context.createMarshaller();
marshaller.setProperty(Marshaller.JAXB_FORMATTED_OUTPUT, true);
marshaller.marshal(bookstore, new File("output.xml"));

5. XML 高级主题

5.1 XML 命名空间

运行

<root xmlns:h="http://www.w3.org/TR/html4/"
      xmlns:f="http://example.com/furniture">
  <h:table>
    <h:tr>
      <h:td>Apples</h:td>
      <h:td>Bananas</h:td>
    </h:tr>
  </h:table>
</root>

5.2 XML 签名

运行

<Signature xmlns="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#">
  <SignedInfo>
    <CanonicalizationMethod Algorithm="http://www.w3.org/TR/2001/REC-xml-c14n-20010315"/>
    <SignatureMethod Algorithm="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#rsa-sha1"/>
    <Reference URI="">
      <Transforms>
        <Transform Algorithm="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#enveloped-signature"/>
      </Transforms>
      <DigestMethod Algorithm="http://www.w3.org/2000/09/xmldsig#sha1"/>
      <DigestValue>dGhpcyBpcyBub3QgYSBzaWduYXR1cmU=</DigestValue>
    </Reference>
  </SignedInfo>
  <SignatureValue>MC0CFFrVLtRlk=...</SignatureValue>
</Signature>

5.3 XQuery

XML查询语言示例： xquery

for $x in doc("books.xml")/bookstore/book
where $x/price>30
order by $x/title
return $x/title

6. XML 最佳实践

使用有意义的标签名：使XML文档自描述
合理使用属性：属性用于元数据，内容放在元素中
保持一致性：在整个文档中使用相同的命名约定
使用注释：
验证XML：使用DTD或XSD确保结构正确
处理特殊字符：使用实体引用（<, >, &, ", '）
考虑性能：对于大型XML，使用SAX代替DOM

7. XML 常见问题与解决方案

7.1 处理XML中的特殊字符

运行

<description>
  <![CDATA[
    这是一个包含特殊字符 < > & 的文本
    无需转义这些字符
  ]]>
</description>

7.2 处理XML命名空间

// Java中使用XPath处理命名空间
DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
factory.setNamespaceAware(true);
Document doc = factory.newDocumentBuilder().parse("books.xml");
XPathFactory xpathFactory = XPathFactory.newInstance();
XPath xpath = xpathFactory.newXPath();
xpath.setNamespaceContext(new NamespaceContext() {
    public String getNamespaceURI(String prefix) {
        return "http://example.com/books";
    }
    // 其他方法实现...
});
String title = xpath.evaluate("//b:title", doc);

7.3 大型XML文件处理

# 使用SAX解析大型XML
import xml.sax
class BookHandler(xml.sax.ContentHandler):
    def __init__(self):
        self.current_data = ""
        self.title = ""

    def startElement(self, tag, attributes):
        self.current_data = tag

    def characters(self, content):
        if self.current_data == "title":
            self.title += content

    def endElement(self, tag):
        if tag == "title":
            print("Title:", self.title.strip())
            self.title = ""
        self.current_data = ""
parser = xml.sax.make_parser()
handler = BookHandler()
parser.setContentHandler(handler)
parser.parse("large_books.xml")

8. XML 工具推荐

XML编辑器：
- XMLSpy
- Oxygen XML Editor
- Visual Studio Code（带XML扩展）
在线工具：
- XML Validator
- XML Formatter
库和框架：
- Python: xml.etree.ElementTree, lxml
- Java: javax.xml, DOM4J, JDOM
- JavaScript: DOMParser, xml2js XML作为一种成熟的数据交换格式，在企业应用、文档存储和Web服务中仍然广泛使用。掌握XML及其相关技术对于处理各种遗留系统和标准化数据交换非常重要。

XML 详细教程

XML 详细教程

1. XML 基础

1.1 XML 文档结构

1.2 XML 语法规则

2. XML 示例

2.1 简单XML文档

2.2 带有命名空间的XML

3. XML 相关技术

3.1 DTD（文档类型定义）

3.2 XML Schema（XSD）

3.3 XPath

3.4 XSLT

4. 在各语言中使用 XML

4.1 Python 中使用 XML

使用xml.etree.ElementTree：

4.2 Java 中使用 XML

使用DOM解析：

使用JAXB（Java对象与XML绑定）：

5. XML 高级主题

5.1 XML 命名空间

5.2 XML 签名

5.3 XQuery

6. XML 最佳实践

7. XML 常见问题与解决方案

7.1 处理XML中的特殊字符

7.2 处理XML命名空间

7.3 大型XML文件处理

8. XML 工具推荐

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