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数据结构 XML 算法设计模式浏览器

本文介绍了DOM（文档对象模型）的结构和常规使用方法。通过本文，读者可以学会用DOM来对XML文档进行常见的处理。本文不讨论DOM的设计和实现技巧。

关键词：

XML DOM

概述
DOM（文档对象模型）是对XML数据的描述体系，它用树型结构的文档来保存XML数据。此外，DOM也包括了解析、处理XML数据的API。

在开始使用DOM之前，首先来了解一下它的结构。DOM整体上的结构是一个Composite模式。所有的XML单元，无论是文档、元素还是属性、文本，在DOM中都是一个Node（节点）。按照Composite模式的定义，每个Node都可以包容其他的Node，于是很轻松地就构成了一个树型结构。举一个简单的例子，下面的XML文档

<Book>

<Title>Effective C++</Title> 

<Author>

  <Name>Scott Meyers</Name> 

  <Gender>Male</Gender> 

  <Nationality>USA</Nationality> 

  </Author>

  <Publisher>Addison-Wesley</Publisher> 

  </Book>

在DOM中的存储形式就会是这样：

既然已经了解了DOM文档的结构，下面就该学习如何操作DOM文档了。对于这样一个树型结构，比较重要的操作有文档生成、文档遍历、节点内容的处理（读取、修改等等）、节点本身的操作（插入、删除、替换等等）以及文档的序列化。下面，我们将逐个学习这些操作。

DOM文档的生成
用DOM处理XML数据，首先需要以下三个步骤：

1.       创建DocumentBuilderFactory。该对象将创建DocumentBuilder。

2.       创建 DocumentBuilder。 DocumentBuilder将对输入实际进行解析以创建Document对象。

3.       解析输入的XML，创建Document对象。

DocumentBuilderFactory是一个Singleton，所以不能直接new出来，应该调用DocumentBuilderFactory.newInstance()来得到DocumentBuilderFactory的实例。此外，DocumentBuilderFactory也是一个对象工厂（从名字就能看出），可以用它来创建DocumentBuilder。

通常会使用DocumentBuilder的parse方法返回一个Document对象（需要插一句：Document只是一个接口，用javax.xml.parsers.DocumentBuilder的parse方法得到的实际上是org.apache.crimson.tree.XmlDocument对象）。parse方法接受很多输入参数，包括File、InputStream、InputSource、String型的URI等等。parse方法会把输入源进行解析，在内存中生成一个DOM的树型结构——Document对象。

上面这三个步骤的常用代码如下：

File docFile = new File("orders.xml");

Document doc = null;      

try {

   DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance();

   DocumentBuilder db = dbf.newDocumentBuilder();

   doc = db.parse(docFile);

} catch (Exception e) { System.out.print("Problem parsing the file."); }

parse方法可能会抛出IOException或者SAXException，分别表示输入异常和解析异常。

在创建DocumentBuilder之前，可以为DocumentBuilder设置一些参数，调节它在生成Document时的行为方式。可控的参数包括：

l        setCoalescing：确定解析器是否将 CDATA 节点转成文本，并将 CDATA 节点与其周围的文本节点合并（如果合适）。缺省值是 false。

l        setExpandEntityReferences：确定是否扩展外部实体引用。如果为 true，则将外部数据插入文档。缺省值是 true。

l        setIgnoringcomments：确定是否忽略文件中的注释。缺省值是 false。

l        setIgnoringElementContentWhitespace：确定是否忽略元素内容中的空白（类似于浏览器处理 HTML 的方式）。缺省值是 false。

l        setNameSpaceAware：确定解析器是否注意名称空间信息。缺省值是 false。

l        setValidating：缺省情况下，解析器将不验证文档。将该参数设置为 true 以打开验证。

设置参数的语句如下：

   DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance();

   dbf.setValidating(true);

   DocumentBuilder db = dbf.newDocumentBuilder();

DOM文档的遍历
DOM采用了Composite模式。Node类是所有XML单元的基类，Element、Attr、Document等等都是Node的派生类。每个Node都可以包容其他的Node，也可以包容文本格式的内容。所以，DOM文档的遍历相当简单。

首先要获取文档的根节点。用Document.getDocumentElement()方法可以得到一个Element类型的对象，它就是文档的根节点。对于一个HTML文档，getDocumentElement()方法得到的就是<html>节点。

只要得到根节点，就可以用Node.getChildNodes()方法得到该节点的所有直接子节点，从而遍历整个树型结构。另外，可以用Node.hasChildNodes()方法判断一个节点是否叶节点，从而得到遍历算法的结束条件。getChildNodes()方法的返回值是NodeList对象，NodeList有两个方法：int getLength()和Node item(int)，可以使用这两个方法来安全地访问其中的每个元素。

上面这种方法是深度优先的遍历（采用迭代算法），还有一种方法是广度优先的遍历算法，要使用的方法是getFirstChild()（获取第一个孩子节点）和getNextSibling()（获取下一个兄弟节点）。

处理元素的内容
首先必须搞清楚“节点（node）”和“元素（element）”的概念：在DOM中节点和元素不是等价的。“元素”是指一对标记（tag）及其内部包含的字符串值的总和，例如下面这就是一个元素：

<Country>
China
</Country>

但是它却不是一个节点，而是两个。第一个节点是<Country>节点，它的值是null；第二个节点是一个文本节点（节点名是#text），它的值是"China\n"。文本节点是<Country>节点的子节点。

所以，要处理一个元素的内容时，需要两个步骤：

1. 找到代表该元素的节点；

2. 处理该节点的第一个子节点；

只要知道某个元素的名称，就可以用Element.getElementsByTagName(String name)方法来找到所有代表该元素的节点。getElementsByTagName方法会自动遍历整个树型结构，将找到的节点全部保存在一个NodeList中返回。由于DOM的树型结构是建立在内存中的，所以这个操作不会太慢。找到节点之后，用Node.getFirstChild()方法就可以得到代表该元素值的文本节点，用Node.setNodeValue(String)方法就可以修改节点的值。

处理其他类型节点的内容
如果要访问的节点是属性节点（Node.getNodeType()==ATTRIBUTE_NODE），则可以通过getAttributes()方法获得节点中所有的属性。getAttributes方法会返回一个NamedNodeMap型的对象，这是一个名-值映射表，可以通过String型的名称来随机访问，也可以通过int型的顺序号来顺序访问。Attr类（属性节点）有getValue()和setValue()两个accessor，用于访问属性的值。

节点共有12种不同的类型，这里只介绍了元素节点和属性节点这两种最常用的，其他的就要自己查帮助了。Node有一个getNodeType()方法，会返回short型值，从而判断一个对象的真实类型，起到RTTI的作用。下面是getNodeType()方法所有可能的返回值：

    public static final short ELEMENT_NODE                                 = 1;

    public static final short ATTRIBUTE_NODE              = 2;

    public static final short TEXT_NODE                              = 3;

    public static final short CDATA_SECTION_NODE                = 4;

    public static final short ENTITY_REFERENCE_NODE           = 5;

    public static final short ENTITY_NODE                           = 6;

    public static final short PROCESSING_INSTRUCTION_NODE = 7;

    public static final short COMMENT_NODE                      = 8;

    public static final short DOCUMENT_NODE                     = 9;

    public static final short DOCUMENT_TYPE_NODE             = 10;

    public static final short DOCUMENT_FRAGMENT_NODE      = 11;

    public static final short NOTATION_NODE               = 12;

节点的处理
对于树型数据结构，常见的节点处理就是节点的插入、删除和替换。DOM为这些操作提供了非常简单易用的API。

插入节点可以用Node.appendChild(Node)，也可以用Node.insertBefore(Node newChild, Node refChild)；删除节点可以用Node.removeChild(Node oldChild)；替换节点可以用Node.replaceChild(Node newChild, Node oldChild)。DOM会自动调整树型结构，删除、替换的操作还会返回oldChild这个节点，非常方便。

文档（Document）也是一个节点（Node），所以也可以把节点直接插入到文档中。不过要注意：只有该文档创建出的节点才能插入到该文档中，否则会引发WRONG_DOCUMENT_ERR异常。创建节点使用Document.createXxxx方法。可以用cloneNode(boolean deep)方法来克隆一个节点，用boolean型的参数决定是否深度拷贝，但是克隆出的节点也不能插入别的文档中。另外，可以用Document.importNode(Node importedNode, boolean deep)方法来引入别的文档中的节点。

需要处理元素的属性时，可以用Element.setAttributeNode(Attr newAttr)来插入属性，用Element.removeAttribute(String name)来删除不需要的属性。如果属性有同名的，可以用Element. removeAttributeNode(Attr oldAttr)来指定删除某一个属性节点。

文档的序列化
每个Element都覆盖了toString方法，所以只要指定某一个Element作为根，再调用它的toString方法，它就会递归得到其下的整个树型结构，并转换成String型对象。只要把这个String型对象输出到指定的设备上，就可以得到XML文档，非常方便。下面这段代码会生成一个新的HTML文档（HTML可以说是XML的子集），并在标准输出设备上输出。

Document newdoc = null;

try {

   DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance();

    DocumentBuilder db = dbf.newDocumentBuilder();

    newdoc = db.newDocument();       

} catch(Exception e){};

Element head = newdoc.createElement("Head");

Element title = newdoc.createElement("Title");

title.appendChild(newdoc.createTextNode("Document created by DOM"));

head.appendChild(title);

Element body = newdoc.createElement("Body");

body.appendChild(newdoc.createTextNode("This is a test document"));

 

Element newroot = newdoc.createElement("Html");

newroot.appendChild(body);

newroot.insertBefore(head, body);

 

newdoc.appendChild(newroot);

System.out.println(newroot);

总结
DOM在内存中生成树型结构来处理XML数据，在处理速度和方便性上有优势，但是比较耗存储空间。如果XML文档比较大的话，解析过程可能会需要比较长的时间

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生命迭迭不休 | 正则表达式（转）

2007-11-19 11:59
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