Java中如何解析名称空间
本篇文章为大家展示了Java中如何解析名称空间，内容简明扼要并且容易理解，绝对能使你眼前一亮，通过这篇文章的详细介绍希望你能有所收获。
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如果想要在 XPath 表达式中使用名称空间，必须提供对此名称空间 URI 所用前缀的链接。
前提条件和示例
本文所有的示例均使用如下这个XML文件：
清单1. 示例XML
Michael SchmidtJohann Wolfgang von GoetheJohann Wolfgang von Goethe |
这个 XML 示例包含三个在根元素内声明的名称空间，一个在此结构的更深层元素上声明的名称空间。您将可以看到这种设置所带来的差异。
这个 XML 示例的第二个有趣之处在于元素 booklist 具有三个子元素，均名为 book。但是***个子元素具有名称空间 science，而其他子元素则具有名称空间 fiction。这意味着这些元素完全有别于 XPath。在接下来的这些例子中，您将可以看到这种特性产生的结果。
示例源代码中有一个需要注意之处：此代码没有针对维护进行优化，只针对可读性进行了优化。这意味着它将具有某些冗余。输出通过 System.out.println() 以最为简单的方式生成。在本文中有关输出的代码行均缩写为 “...”。
理论背景
名称空间究竟有何意义？为何要如此关注它呢？名称空间是元素或属性的标识符的一部分。元素或属性可以具有相同的本地名称，但是必须使用不同的名称空间。它们完全不同。请参考上述示例（science:book 和 fiction:book）。若要综合来自不同资源的 XML 文件，就需要使用名称空间来解决命名冲突。以一个 XSLT 文件为例。它包含 XSLT 名称空间的元素、来自您自己名称空间的元素以及（通常）XHTML 名称空间的元素。使用名称空间，就可以避免具有相同本地名称的元素所带来的不确定性。
名称空间由 URI（在本例中为 http://univNaSpResolver/booklist）定义。为了避免使用这个长字符串，可以定义一个与此 URI 相关联的前缀（在本例中为 books）。请记住此前缀类似于一个变量：其名称并不重要。如果两个前缀引用相同的 URI，那么被加上前缀的元素的名称空间将是相同的（请参见 清单 5 中的示例 1）。
XPath 表达式使用前缀（比如 books:booklist/science:book）并且您必须提供与每个前缀相关联的 URI。这时，就需要使用 NamespaceContext。它恰好能够实现此目的。
本文给出了提供前缀和 URI 之间的映射的不同方式。
在此 XML 文件中，映射由类似 xmlns:books="http://univNaSpResolver/booklist" 这样的 xmlns 属性或 xmlns="http://univNaSpResolver/book"（默认名称空间）提供。
提供名称空间解析的必要性
如果 XML 使用了名称空间，若不提供 NamespaceContext，那么 XPath 表达式将会失效。清单 2 中的示例 0 充分展示了这一点。其中的 XPath 对象在所加载的 XML 文档之上构建和求值。首先，尝试不用任何名称空间前缀（result1）编写此表达式。之后，再用名称空间前缀（result2）编写此表达式。
清单 2. 无名称空间解析的示例 0
private static void example0(Document example)
throws XPathExpressionException, TransformerException {
sysout("\n*** Zero example - no namespaces provided ***");
XPath xPath = XPathFactory.newInstance().newXPath();
...
NodeList result1 = (NodeList) xPath.evaluate("booklist/book", example,
XPathConstants.NODESET);
...
NodeList result2 = (NodeList) xPath.evaluate(
"books:booklist/science:book", example, XPathConstants.NODESET);
...
} |
输出如下所示。
清单 3. 示例 0 的输出
*** Zero example - no namespaces provided *** First try asking without namespace prefix: --> booklist/book Result is of length 0 Then try asking with namespace prefix: --> books:booklist/science:book Result is of length 0 The expression does not work in both cases. |
在两种情况下，XPath 求值并不返回任何节点，而且也没有任何异常。XPath 找不到节点，因为缺少前缀到 URI 的映射。
硬编码的名称空间解析
也可以以硬编码的值来提供名称空间，类似于 清单 4 中的类：
清单 4. 硬编码的名称空间解析
public class HardcodedNamespaceResolver implements NamespaceContext {
/**
* This method returns the uri for all prefixes needed. Wherever possible
* it uses XMLConstants.
*
* @param prefix
* @return uri
*/
public String getNamespaceURI(String prefix) {
if (prefix == null) {
throw new IllegalArgumentException("No prefix provided!");
} else if (prefix.equals(XMLConstants.DEFAULT_NS_PREFIX)) {
return "http://univNaSpResolver/book";
} else if (prefix.equals("books")) {
return "http://univNaSpResolver/booklist";
} else if (prefix.equals("fiction")) {
return "http://univNaSpResolver/fictionbook";
} else if (prefix.equals("technical")) {
return "http://univNaSpResolver/sciencebook";
} else {
return XMLConstants.NULL_NS_URI;
}
}
public String getPrefix(String namespaceURI) {
// Not needed in this context.
return null;
}
public Iterator getPrefixes(String namespaceURI) {
// Not needed in this context.
return null;
}
} |
请注意名称空间 http://univNaSpResolver/sciencebook 被绑定到了前缀 technical（不是之前的 science）。结果将可以在随后的 示例（清单 6）中看到。在 清单 5 中，使用此解析器的代码还使用了新的前缀。
清单 5. 具有硬编码名称空间解析的示例 1
private static void example1(Document example)
throws XPathExpressionException, TransformerException {
sysout("\n*** First example - namespacelookup hardcoded ***");
XPath xPath = XPathFactory.newInstance().newXPath();
xPath.setNamespaceContext(new HardcodedNamespaceResolver());
...
NodeList result1 = (NodeList) xPath.evaluate(
"books:booklist/technical:book", example,
XPathConstants.NODESET);
...
NodeList result2 = (NodeList) xPath.evaluate(
"books:booklist/fiction:book", example, XPathConstants.NODESET);
...
String result = xPath.evaluate("books:booklist/technical:book/:author",
example);
...
} |
如下是此示例的输出。
清单 6. 示例 1 的输出
*** First example - namespacelookup hardcoded *** Using any namespaces results in a NodeList: --> books:booklist/technical:book Number of Nodes: 1 Michael Schmidt--> books:booklist/fiction:book Number of Nodes: 2 Johann Wolfgang von GoetheJohann Wolfgang von GoetheThe default namespace works also: --> books:booklist/technical:book/:author Michael Schmidt |
如您所见，XPath 现在找到了节点。好处是您可以如您所希望的那样重命名前缀，我对前缀 science 就是这么做的。XML 文件包含前缀 science，而 XPath 则使用了另一个前缀 technical。由于这些 URI 都是相同的，所以节点均可被 XPath 找到。不利之处是您必须要在多个地方（XML、XSD、 XPath 表达式和此名称空间的上下文）维护名称空间。
从文档读取名称空间
名称空间及其前缀均存档在此 XML 文件内，因此可以从那里使用它们。实现此目的的最为简单的方式是将这个查找指派给该文档。
清单 7. 从文档直接进行名称空间解析
public class UniversalNamespaceResolver implements NamespaceContext {
// the delegate
private Document sourceDocument;
/**
* This constructor stores the source document to search the namespaces in
* it.
*
* @param document
* source document
*/
public UniversalNamespaceResolver(Document document) {
sourceDocument = document;
}
/**
* The lookup for the namespace uris is delegated to the stored document.
*
* @param prefix
* to search for
* @return uri
*/
public String getNamespaceURI(String prefix) {
if (prefix.equals(XMLConstants.DEFAULT_NS_PREFIX)) {
return sourceDocument.lookupNamespaceURI(null);
} else {
return sourceDocument.lookupNamespaceURI(prefix);
}
}
/**
* This method is not needed in this context, but can be implemented in a
* similar way.
*/
public String getPrefix(String namespaceURI) {
return sourceDocument.lookupPrefix(namespaceURI);
}
public Iterator getPrefixes(String namespaceURI) {
// not implemented yet
return null;
}
} |
请注意如下这些事项：
•如果文档在使用 XPath 前已更改，那么此更改还将反应在名称空间的这个查找上，因为指派是在需要的时候通过使用文档的当前版本完成的。
•对名称空间或前缀的查找在所用节点的祖先节点完成，在我们的例子中，即节点 sourceDocument。这意味着，借助所提供的代码，您只需在根节点上声明此名称空间。在我们的示例中，名称空间 science 没有被找到。
•此查找在 XPath 求值时被调用，因此它会消耗一些额外的时间。
如下是示例代码：
清单 8. 从文档直接进行名称空间解析的示例 2
private static void example2(Document example)
throws XPathExpressionException, TransformerException {
sysout("\n*** Second example - namespacelookup delegated to document ***");
XPath xPath = XPathFactory.newInstance().newXPath();
xPath.setNamespaceContext(new UniversalNamespaceResolver(example));
try {
...
NodeList result1 = (NodeList) xPath.evaluate(
"books:booklist/science:book", example,
XPathConstants.NODESET);
...
} catch (XPathExpressionException e) {
...
}
...
NodeList result2 = (NodeList) xPath.evaluate(
"books:booklist/fiction:book", example, XPathConstants.NODESET);
...
String result = xPath.evaluate(
"books:booklist/fiction:book[1]/:author", example);
...
} |
此示例的输出为：
清单 9. 示例 2 的输出
*** Second example - namespacelookup delegated to document *** Try to use the science prefix: no result --> books:booklist/science:book The resolver only knows namespaces of the first level! To be precise: Only namespaces above the node, passed in the constructor. The fiction namespace is such a namespace: --> books:booklist/fiction:book Number of Nodes: 2 Johann Wolfgang von GoetheJohann Wolfgang von GoetheThe default namespace works also: --> books:booklist/fiction:book[1]/:author Johann Wolfgang von Goethe |
正如输出所示，在 book 元素上声明的、具有前缀 science 的名称空间并未被解析。求值方法Java异常抛出了一个 XPathExpressionException。要解决这个问题，需要从文档提取节点 science:book 并将此节点用作代表（delegate）。但是这将意味着对此文档要进行额外的解析，而且也不优雅。
从文档读取名称空间并缓存它们
NamespaceContext 的下一个版本要稍好一些。它只在构造函数内提前读取一次名称空间。对一个名称空间的每次调用均回应自缓存。这样一来，文档内的更改就变得无关紧要，因为名称空间列表在 Java 对象创建之时就已被缓存。
清单 10. 从文档缓存名称空间解析
public class UniversalNamespaceCache implements NamespaceContext {
private static final String DEFAULT_NS = "DEFAULT";
private Mapprefix2Uri = new HashMap();
private Mapuri2Prefix = new HashMap();
/**
* This constructor parses the document and stores all namespaces it can
* find. If toplevelOnly is true, only namespaces in the root are used.
*
* @param document
* source document
* @param toplevelOnly
* restriction of the search to enhance performance
*/
public UniversalNamespaceCache(Document document, boolean toplevelOnly) {
examineNode(document.getFirstChild(), toplevelOnly);
System.out.println("The list of the cached namespaces:");
for (String key : prefix2Uri.keySet()) {
System.out
.println("prefix " + key + ": uri " + prefix2Uri.get(key));
}
}
/**
* A single node is read, the namespace attributes are extracted and stored.
*
* @param node
* to examine
* @param attributesOnly,
* if true no recursion happens
*/
private void examineNode(Node node, boolean attributesOnly) {
NamedNodeMap attributes = node.getAttributes();
for (int i = 0; i < attributes.getLength(); i++) {
Node attribute = attributes.item(i);
storeAttribute((Attr) attribute);
}
if (!attributesOnly) {
NodeList chields = node.getChildNodes();
for (int i = 0; i < chields.getLength(); i++) {
Node chield = chields.item(i);
if (chield.getNodeType() == Node.ELEMENT_NODE)
examineNode(chield, false);
}
}
}
/**
* This method looks at an attribute and stores it, if it is a namespace
* attribute.
*
* @param attribute
* to examine
*/
private void storeAttribute(Attr attribute) {
// examine the attributes in namespace xmlns
if (attribute.getNamespaceURI() != null
&& attribute.getNamespaceURI().equals(
XMLConstants.XMLNS_ATTRIBUTE_NS_URI)) {
// Default namespace xmlns="uri goes here"
if (attribute.getNodeName().equals(XMLConstants.XMLNS_ATTRIBUTE)) {
putInCache(DEFAULT_NS, attribute.getNodeValue());
} else {
// The defined prefixes are stored here
putInCache(attribute.getLocalName(), attribute.getNodeValue());
}
}
}
private void putInCache(String prefix, String uri) {
prefix2Uri.put(prefix, uri);
uri2Prefix.put(uri, prefix);
}
/**
* This method is called by XPath. It returns the default namespace, if the
* prefix is null or "".
*
* @param prefix
* to search for
* @return uri
*/
public String getNamespaceURI(String prefix) {
if (prefix == null || prefix.equals(XMLConstants.DEFAULT_NS_PREFIX)) {
return prefix2Uri.get(DEFAULT_NS);
} else {
return prefix2Uri.get(prefix);
}
}
/**
* This method is not needed in this context, but can be implemented in a
* similar way.
*/
public String getPrefix(String namespaceURI) {
return uri2Prefix.get(namespaceURI);
}
public Iterator getPrefixes(String namespaceURI) {
// Not implemented
return null;
}
} |
请注意在代码中有一个调试输出。每个节点的属性均被检查和存储。但子节点不被检查，因为构造函数内的布尔值 toplevelOnly 被设置为 true。如果此布尔值被设为 false，那么子节点的检查将会在属性存储完毕后开始。有关此代码，有一点需要注意：在 DOM 中，***个节点代表整个文档，所以，要让元素 book 读取这些名称空间，必须访问子节点刚好一次。
在这种情况下，使用 NamespaceContext 非常简单：
清单 11. 具有缓存了的名称空间解析的示例 3（只面向***）
private static void example3(Document example)
throws XPathExpressionException, TransformerException {
sysout("\n*** Third example - namespaces of toplevel node cached ***");
XPath xPath = XPathFactory.newInstance().newXPath();
xPath.setNamespaceContext(new UniversalNamespaceCache(example, true));
try {
...
NodeList result1 = (NodeList) xPath.evaluate(
"books:booklist/science:book", example,
XPathConstants.NODESET);
...
} catch (XPathExpressionException e) {
...
}
...
NodeList result2 = (NodeList) xPath.evaluate(
"books:booklist/fiction:book", example, XPathConstants.NODESET);
...
String result = xPath.evaluate(
"books:booklist/fiction:book[1]/:author", example);
...
} |
这会导致如下输出：
清单 12. 示例 3 的输出
*** Third example - namespaces of toplevel node cached *** The list of the cached namespaces: prefix DEFAULT: uri http://univNaSpResolver/book prefix fiction: uri http://univNaSpResolver/fictionbook prefix books: uri http://univNaSpResolver/booklist Try to use the science prefix: --> books:booklist/science:book The cache only knows namespaces of the first level! The fiction namespace is such a namespace: --> books:booklist/fiction:book Number of Nodes: 2 Johann Wolfgang von GoetheJohann Wolfgang von GoetheThe default namespace works also: --> books:booklist/fiction:book[1]/:author Johann Wolfgang von Goethe |
上述代码只找到了根元素的名称空间。更准确的说法是：此节点的名称空间被构造函数传递给了方法 examineNode。这会加速构造函数的运行，因它无需迭代整个文档。不过，正如您从输出看到的，science 前缀不能被解析。XPath 表达式导致了一个异常（XPathExpressionException）。
从文档及其所有元素读取名称空间并对之进行缓存
此版本将从这个 XML 文件读取所有名称空间声明。现在，即便是前缀 science 上的 XPath 也是有效的。但是有一种情况让此版本有些复杂：如果一个前缀重载（在不同 URI 上的嵌套元素内声明），所找到的***一个将会 “胜出”。在实际中，这通常不成问题。
在本例中，NamespaceContext 的使用与前一个示例相同。构造函数内的布尔值 toplevelOnly 必须被设置为 false。
清单 13. 具有缓存了的名称空间解析的示例 4（面向所有级别）
private static void example4(Document example)
throws XPathExpressionException, TransformerException {
sysout("\n*** Fourth example - namespaces all levels cached ***");
XPath xPath = XPathFactory.newInstance().newXPath();
xPath.setNamespaceContext(new UniversalNamespaceCache(example, false));
...
NodeList result1 = (NodeList) xPath.evaluate(
"books:booklist/science:book", example, XPathConstants.NODESET);
...
NodeList result2 = (NodeList) xPath.evaluate(
"books:booklist/fiction:book", example, XPathConstants.NODESET);
...
String result = xPath.evaluate(
"books:booklist/fiction:book[1]/:author", example);
...
} |
其输出结果如下：
清单 14. 示例 4 的输出
*** Fourth example - namespaces all levels cached *** The list of the cached namespaces: prefix science: uri http://univNaSpResolver/sciencebook prefix DEFAULT: uri http://univNaSpResolver/book prefix fiction: uri http://univNaSpResolver/fictionbook prefix books: uri http://univNaSpResolver/booklist Now the use of the science prefix works as well: --> books:booklist/science:book Number of Nodes: 1 Michael SchmidtThe fiction namespace is resolved: --> books:booklist/fiction:book Number of Nodes: 2 Johann Wolfgang von GoetheJohann Wolfgang von GoetheThe default namespace works also: --> books:booklist/fiction:book[1]/:author Johann Wolfgang von Goethe |
结束语
实现名称空间解析，在Java中有几种方式可供选择，这些方式大都好于硬编码的实现方式：
•如果示例很小并且所有名称空间均位于顶部元素内，指派到此文档的方式将会十分有效。
•如果 XML 文件较大且具有深层嵌套和多个 XPath 求值，***是缓存名称空间的列表。
•但是如果您无法控制 XML 文件，并且别人可以发送给您任何前缀，***是独立于他人的选择。您可以编码实现您自己的名称空间解析，如示例 1 （HardcodedNamespaceResolver）所示，并将它们用于您的 XPath 表达式。
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新闻名称：Java中如何解析名称空间
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