玩转 XPath 和缺省命名空间（Default Namespaces）（转）

诸如“为什么用 XPath 的表达式进行查询，却没有返回所期望的结果？”的问题通常都与命名空间（NameSpace）有关，而且绝大多数是与缺省命名空间（Default Namespace）有关。本文试图解释这个问题并针对三种流行的 XPath 实现给出解决方法：Jaxen、JAXP XPPathFactory 以及 XSLT。

内容列表

• 问题描述
• “前缀－命名空间”映射
• Jaxen 和 Dom4J
• Jaxen 和 XOM
• Jaxen 和 JDOM
• JAXP XPathFactory
• XSLT
• 结束语
• 资源

 

问题描述

看下述 XML:

<catalog>

  <cd>

    <artist>Sufjan Stevens</artist>

    <title>Illinois</title>

    <src>[url]http://www.sufjan.com/</[/url]src>

  </cd>

  <cd>

    <artist>Stoat</artist>

    <title>Future come and get me</title>

    <src>[url]http://www.stoatmusic.com/</[/url]src>

  </cd>

  <cd>

    <artist>The White Stripes</artist>

    <title>Get behind me satan</title>

    <src>[url]http://www.whitestripes.com/</[/url]src>

  </cd>

</catalog>

 

    你可以使用“//cd”来得到没有在任何命名空间中定义的“cd”节点。 

 

 

    现在让我们来改造这个 XML，让它的所有元素都属于 'http://www.edankert.com/examples/' 命名空间中。

 

    为了避免在每个不同的元素前都要加个前缀，我们在根元素上定义通常所说的缺省命名空间。改造后的 XML 如下：

 

<catalog xmlns="http://www.edankert.com/examples/">

  <cd>

    <artist>Sufjan Stevens</artist>

    <title>Illinois</title>

    <src>[url]http://www.sufjan.com/</[/url]src>

  </cd>

  <cd>

    <artist>Stoat</artist>

    <title>Future come and get me</title>

    <src>[url]http://www.stoatmusic.com/</[/url]src>

  </cd>

  <cd>

    <artist>The White Stripes</artist>

    <title>Get behind me satan</title>

    <src>[url]http://www.whitestripes.com/</[/url]src>

  </cd>

</catalog>

 

    当我们使用与上文相同的 XPath “//cd”，将得不到任何元素。这是因为指定的 XPath 返回的是所有不属于任何命名空间的“cd”节点，而本例中，所有的“cd”元素都属于缺省的命名空间“[url]http://www.edankert.com/examples/[/url]”。

 

“前缀－命名空间”映射

    为了取出命名空间“[url]http://www.edankert.com/examples/[/url]”中的所有“cd”元素，我们需要对 XPath 表达式做一些额外的工作。

 

    为了解决这个问题，XPath 规范允许我们使用 QName 来指定元素或者属性。QName 可以是元素的直接名称（形如“element”），或者包含一个前缀（形如“pre:element”）。这个前缀需要映射到一个命名空间的 URI 上。例如，如果把“pre”前缀映射到“[url]http://www.edankert.com/test[/url]”上，则通过“pre:element”可以查找出属于命名空间“[url]http://www.edankert.com/test[/url]”的所有 “element”元素。

 

    在本例中，我们把“edx”映射到“'http://www.edankert.com/examples/”命名空间上。通过 XPath“//edx:cd”就可以查找出属于“'http://www.edankert.com/examples/”命名空间的所有“cd”元素。 

 

    XPath 处理器允许设置“前缀－命名空间”的映射，但是，如何去映射，却要依赖于具体的实现。下文举例说明 Jaxen (JDOM/dom4j/XOM)、JAXP 以及 XSLT 中是如何进行“前缀－命名空间”的映射的。

Jaxen 和 Dom4J

    下述代码从文件系统读入一个 XML 文件到 org.dom4j.Document 对象中，并且在 Document 中查找属于“[url]http://www.edankert.com/examples/[/url]”命名空间的所有“cd”元素。

 

try {
  SAXReader reader = new SAXReader();
  Document document = reader.read( "file:catalog.xml");
 
  HashMap map = new HashMap();
  map.put( "edx", "http://www.edankert.com/examples/");
 
  XPath xpath = new Dom4jXPath( "//edx:cd");
  xpath.setNamespaceContext( new SimpleNamespaceContext( map));
 
  List nodes = xpath.selectNodes( document);
 
  ...
 
} catch ( JaxenException e) { // An error occurred parsing or executing the XPath ... } catch ( DocumentException e) {
  // the document is not well-formed.
  ...
}

    第一步，创建一个 SAXReader，用来从文件系统中读取“catalog.xml”并创建一个特定于 Dom4j 的 Document 对象。

    第二步，对于所有 Jaxen 实现都一样，就是创建一个 HashMap 对象，用于保存“前缀－命名空间的 URI”的映射。

 

    为了能通过 Dom4j 使用 Jaxen 的 XPath 功能，需要创建一个与 Dom4j 相关的 XPath 对象：Dom4jXPath。创建方法是把 XPath 的表达式（即“//edx:cd”）传给 Dom4jXPath 的构造方法。

 

    现在，我们已经创建了 XPath 对象，接下来可以把“前缀－命名空间”的映射表传递给 XPath 引擎：把这个 HashMap 映射表用 SimpleNamespaceContext 包装起来。SimpleNamespaceContext 是 Jaxen 的 NamespaceContext 接口的默认实现类。

 

    最后一步就是调用 XPath 对象的 selectNodes() 方法进行查找。并把完整的 Dom4j  Document 对象作为参数传递进去。实际上，Document 中的任何结点都可以作为参数。

Jaxen 和 XOM

    XOM 是基于简单的 Java DOM APIs 之上的最新工具，它的设计初衷是提供简单和易学易用的接口。

 

try {
  Builder builder = new Builder();
  Document document = builder.build( "file:catalog.xml");
 
  HashMap map = new HashMap();
  map.put( "edx", "http://www.edankert.com/examples/");
 
  XPath xpath = new XOMXPath( "//edx:cd");
  xpath.setNamespaceContext( new SimpleNamespaceContext( map));
 
  List nodes = xpath.selectNodes( document);
 
  ...
 
} catch ( JaxenException e) { // An error occurred parsing or executing the XPath ... } catch ( IOException e) {
  // An error occurred opening the document
  ...
} catch ( ParsingException e) {
  // An error occurred parsing the document
  ...
}

 

    我们需要创建一个 Builder 对象，从文件系统中读取“catalog.xml”文件，并创建出与 XOM 相关的 Document 对象。

 

    下一步创建出包含了“前缀－命名空间”映射关系的 HashMap 对象。

 

    我们需要创建一个特定于 XOM 的 XPath 对象：XOMXPath。创建方法是把 XPath 表达式传递给构造方法，然后就可以通过 XOM 使用 Jaxen 的 XPath 功能了。

 

    创建完 XPath 对象后，同样，我们把“前缀－命名空间”的映射表用 SimpleNamespaceContext 对象封装后，传递给 XPath 引擎。

 

    最后调用 XPath 对象的“selectNodes()”方法进行查找，把 XOM Document 对象作为本方法的参数。

Jaxen 和 JDOM

    JDOM 是第一个提供简单的 XML 访问 API 的工具。 

 

try {
  SAXBuilder builder = new SAXBuilder();
  Document document = builder.build( "file:catalog.xml");
 
  HashMap map = new HashMap();
  map.put( "edx", "http://www.edankert.com/examples/");
 
  XPath xpath = new JDOMXPath( "//edx:cd");
  xpath.setNamespaceContext( new SimpleNamespaceContext( map));
 
  List nodes = xpath.selectNodes( document);
 
  ...
 
} catch ( JaxenException e) { // An error occurred parsing or executing the XPath ... } catch ( IOException e) {
  // An error occurred opening the document
  ...
} catch ( JDOMException e) {
  // An error occurred parsing the document
  ...
}

 

    首先，通过 SAXBuilder 创建了一个特定于 JDom 的 Document 对象。

 

    接着创建一个特定于 JDOM 的 XPath 对象：JDOMXPath。

 

    然后，把“前缀－命名空间”的映射表（HashMap）用 SimpleNamespaceContext 对象封装起来，传递给 XPath 引擎。

 

    最后调用 XPath 对象的“selectNodes()”方法来进行查找，并把 JDOM 的 Document 对象作为本方法的输入参数。

JAXP XPathFactory

    从 1.3 版起， JAXP 还提供了一种在 XML Object Models 上进行查询的通用机制。 

 

try {
 DocumentBuilderFactory domFactory =DocumentBuilderFactory.newInstance();
  domFactory.setNamespaceAware( true);
 
 DocumentBuilder builder = domFactory.newDocumentBuilder();Document document = builder.parse( new InputSource( "file:catalog.xml"));
 
 XPathFactory factory =XPathFactory.newInstance();
 XPath xpath = factory.newXPath();
  xpath.setNamespaceContext( new NamespaceContext() {
    public String getNamespaceURI(String prefix) {
      if ( prefix.equals( "edx")) {
        return "http://www.edankert.com/examples/";
      } else if ...
        ...
      }
     
      return XPathConstants.NULL_NS_URI;
    }
 
    public String getPrefix(String namespaceURI) {
      if ( namespaceURI.equals( "http://www.edankert.com/examples/")) {
        return "edx";
      } else if ...
        ...
      } 
   
      return null;
    }
 
    public Iterator getPrefixes(String namespaceURI) {
     ArrayList list = new ArrayList();
   
      if ( namespaceURI.equals( "http://www.edankert.com/examples/")) {
        list.add( "edx");
      } else if ...
        ...
      }
   
      return list.iterator();
    }
  });
 
 Object nodes = xpath.evaluate( "//edx:cd", document.getDocumentElement(),
                                XPathConstants.NODESET);
 
  ...
 
} catch (ParserConfigurationException e) {
  ...
} catch (XPathExpressionException e) {
  ...
} catch (SAXException e) {
  ...
} catch (IOException e) {
  ...
}

    首先用 JAXP 的 DocumentBuilderFactory 创建一个org.w3c.dom.Document 对象，确保启用了 namespace 处理功能。

 

    现在可以通过 XPathFactory 来创建 XPath 对象，并通过 XPath 对象对文档进行查询。

 

    为了创建“前缀－命名空间”映射并传递给 XPath 引擎，我们需要实现 NamespaceContext 接口，该接口目前还没有默认实现类。这就意味着要实现 getNamespaceURI、getPrefix 和getPrefixes 方法，并确保这些方法能返回正确的值，包括“xmlns”和“xml”前缀所对应的命名空间的 URI 值。

 

    把我们自己实现的 NamespaceContext 对象传递给 XPath 引擎后，就可以通过 evaluate 方法来查询 XPath 表达式所对应的元素：使用上文中提到的 XPath 表达式，并使用 Document 的根节点作为输入入参数，并接收一个 NodeList 对象作为返回结果。

XSLT

    XPath 设计的初衷是用于 XSLT。这也许能解释“为什么在 XSLT 中定义命名空间的前缀是一件很平常的事”（也许因为 XSLT 也是一个 XML 名词的缘故吧）。 

 

<xsl:stylesheet version="1.1" xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform">
  <xsl:template match="//edx:cd" xmlns:edx="http://www.edankert.com/examples/">
    <xsl:apply-templates/>
  </xsl:template>
</xsl:stylesheet>

 

    只需要使用 XML 本身的机制，简单地为 edx 前缀赋予一个命名空间的 URI 值。

 

    通过与我们的 XPath 表达式“//edx:cd”相匹配的 xsl:template，能得到与上文其他例子相同的输出结果。

结束语

    为了在（缺省）命名空间上使用 XPath 表达式，我们需要指定一个“前缀－命名空间”映射。正如我们所看到的，具体使用什么样的前缀名称，是无关紧要的。

 

    同样的方法，也可以用于查询那些用其他前缀修饰的元素。这意味着上面的例子对下述 XML 也有效。下述 XML 没有使用缺省命名空间，而是使用了 examples 作命名空间的前缀： 

 

<examples:catalog xmlns:examples="http://www.edankert.com/examples/">
  <examples:cd>
    <examples:artist>Sufjan Stevens</examples:artist>
    <examples:title>Illinois</examples:title>
    <examples:src>[url]http://www.sufjan.com/</[/url]examples:src>
  </examples:cd>
  <examples:cd>
    <examples:artist>Stoat</examples:artist>
    <examples:title>Future come and get me</examples:title>
    <examples:src>[url]http://www.stoatmusic.com/</[/url]examples:src>
  </examples:cd>
  <examples:cd>
    <examples:artist>The White Stripes</examples:artist>
    <examples:title>Get behind me satan</examples:title>
    <examples:src>[url]http://www.whitestripes.com/</[/url]examples:src>
  </examples:cd>
</examples:catalog>

 

    使用“//edx:cd”作为 XPath 表达式，使用与前文例子相同的“前缀－命名空间”映射，在这个 XML 上同样能查询出属于“[url]http://www.edankert.com/examples/[/url]”命名空间的所有“cd”元素。

资源

• Extensible Markup Language (XML) 1.0 (Third Edition)
  [url]http://www.w3.org/TR/REC-xml/[/url]
• Namespaces in XML
  [url]http://www.w3.org/TR/REC-xml-names/[/url]
• XML Path Language (XPath) Version 1.0
  [url]http://www.w3.org/TR/xpath[/url]
• XSL Transformations (XSLT) Version 1.0
  [url]http://www.w3.org/TR/xslt[/url]
• dom4j
  [url]http://www.dom4j.org/[/url]
• XOM
  [url]http://www.xom.nu/[/url]
• JDOM
  [url]http://www.jdom.org/[/url]
• Jaxen
  [url]http://www.jaxen.org/[/url]
• Java 5.0
  [url]http://java.sun.com/j2se/1.5.0/[/url]