Методы хранения XML в реляционных базах данных

Основными достоинствами Apache считаются надёжность и гибкость конфигурации. Он позволяет подключать внешние модули для предоставления данных, использовать СУБД для аутентификации пользователей, модифицировать сообщения об ошибках и т. д. Последней стабильной версией этого ПО является Apache HTTP Server 2.2.15, который мы будем использовать.

В результате мы получаем следующий набор ПО:

             СУБД MySQL 5.5;

             язык программирования PHP 5.3.2;

             веб-сервер Apache 2.2.15.

2.5 Разработка интерфейсного ПО

              После того как пользователь ввел XML документ, необходимо представить его в виде дерева и пронумеровать вершины в соответствии с методом вложенных множеств.

              Для нумерации узлов XML документа применим алгоритм обхода дерева в глубину. Для этого воспользуемся расширением  php xml_parser. Для реализации стека мной был применен класс STACK2 из репозитория PEAR, реализованный в модуле stack2.class.php (смотри Приложение А). Этот класс моделирует стек на основе ассоциативных массивов. Рассмотрим основные методы данного класса, используемые мной для разработки приложения.

             top() – возвращает верхний элемент стека, без извлечения из стека;

             pop() - возвращает верхний элемент стека, с извлечением его из стека;

             push() – добавляет элемент в стек;

             is_epmty() – проверяет, пуст ли стек.

              Расширение xml parser просматривается строчку за строчкой XML документ. Когда парсер встречает открывающий тэг, закрывающий тэг или содержимое элемента вызываются функции определенные программистом:

startElement($parser, $name, $attrs) – при обработке открывающего тэга;

endElement($parser, $name) – при обработке закрывающего тэга;

contents($parser, $data) – при обработке содержимого элемента. Алгоритм работы подпрограммы нумерации вершин дерева выглядит следующим образом:

Начало

              Счетчик = 0

              Пока не конец документа

                            Получаем следующий элемент документа

                            Если обнаружен открывающий тэг

                                          Сохранить в массив имя тэга, атрибуты, значение счетчика

                                          Сохранить массив в стек

                                          Счетчик = Счетчик + 1

                            Все если

                            Если обнаружен закрывающий тэг

                                          Массив = извлечь верхний элемент стека №1

                                          Добавить в Массив значение счетчика

                                          Записать массив в БД             

                            Все если

                            Если обнаружено содержимое элемента

                                          Массив = Извлечь верхний элемент стек

                                          Добавить в массив значение элемента

                            Все если

              Все пока

Конец             

              Структура массива используемого в программе аналогична структуре записи в таблице базы данных. То есть массив состоит из элементов nodeName, nodeValue, nodeLeft_id, nodeRight_id, attrList. В поле attrList атрибуты заносятся в виде «имя» => «значение». Для сохранения элементов массива в БД достаточно получить по очереди все его элементы и сохранить их в одноименных столбцах таблицы базы данных.

              Теперь разработаем скрипт на языке SQL, создающий базу данных для хранения XML.

CREATE DATABASE IF NOT EXISTS `schemaXML` DEFAULT CHARACTER SET utf8 ;

use `schemaXML`;

DROP TABLE IF EXISTS `schemaXML`.`nodesXML`;

CREATE TABLE `schemaXML`.`nodesXML`

(

              `node_id` INT  UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,

              `doc_id` INT  UNSIGNED NOT NULL,

              `nodeName` VARCHAR(64),

              `nodeValue` VARCHAR(64),

              `nodeLeft_id` INT UNSIGNED NOT NULL,

              `nodeRight_id` INT UNSIGNED NOT NULL,             

              `attrList` VARCHAR(255),

              PRIMARY KEY(`node_id`),

              KEY(`doc_id`),

              KEY(`nodeName`),             

              KEY(`nodeValue`),

              KEY(`attrList`)

) Engine = InnoDB;

              Этот скрипт создает таблицу со следующими полями:

             `node_id` - идентификатор элемента, не может быть пустым, тип счетчик, максимальное значение 232;

             `doc_id` - идентификатор документа, числовой тип, максимальное значение 232;

             `nodeName` - имя элемента, текстовое поле, максимальная длинна 64 символа;

             `nodeValue` - значение элемента, текстовое поле, максимальная длинна 64 символа;

             `nodeLeft_id` - левый номер, числовой тип, максимальное значение 232;

             `nodeRight_id` - правый номер, числовой тип, максимальное значение 232;

             `attrList` - список атрибутов, текстовое поле, максимальная длинна 255 символов;

              Поскольку для реализации метода вложенных множеств нам необходима поддержка механизма транзакций, то в качестве движка базы данных выберем InnoDB.             

Для взаимодействия с базой данных будем использовать расширение mysqli, которое пришло на смену устаревшему mysql. MySQLi (MySQL Improved) — расширение драйвера реляционных баз данных, используемого в языке программирования PHP для предоставления доступа к базам данных MySQL. По сравнению с прежними разработками, расширение MySQLi предоставляет различные улучшения, наиболее существенными из которых являются:

             объектно-ориентированный интерфейс;

             поддержка транзакций;

             расширенная поддержка отладки.

              Для взаимодействия с базой данных, к ней необходимо подключиться используя параметры соединения, указанные в конфигурационном файле сonfig.conf (смотри Приложение Б). Подключение производится вызовом конструктора класса mysqli:

$mysqli=new mysqli($cfg['host'],$cfg[‘user’],$ cfg ['password'],$cfg['db']);

В качестве параметров соединения конструктору класса mysqli передаются:

$cfg['host'] – имя или адрес сервера;

$cfg[‘user’] – имя пользователя;

$ cfg ['password'] – пароль пользователя;

$cfg['db'] – база данных для подключения.

              Запросы к базе данных осуществляются на языке SQL, с использованием метода $mysqli->query ($query)класс mysqli. В качестве параметра этому методу передается строка с запросом на языке SQL.

После того как процедура сохранения XML в базе данных разработана, необходимо обеспечить извлечение XML из базы данных. Для этого из базы данных извлекаются записи со значением столбца doc_id, равным значению идентификатора документа, введенного пользователем. Причем записи извлекаются в порядке следования левых и правых номеров. Чтобы получить документ с номером $doc_id целиком используется запрос на языке SQL вида:

select concat('<',nodeName,' ',attrList,'> ', nodeValue) as cont, nodeLeft_id from nodesXML where doc_id='$doc_id' union select concat('</',nodeName,'>'), nodeRIght_id as nr from nodesXML where doc_id='$doc_id' order by 2";

При этом из базы данных извлекается уже готовый XML документ, который остается лишь отформатировать.

Для форматирования и отображения xml документа используется класс XML_Beautifier, а в частности его метод formatString($str), которому в качестве параметра передается строка неформатированного xml документа, а возвращается отформатированный XML документ (смотри приложение А). В данном приложении также предусмотрена возможность удаления документа целиком. Для этого используется следующий запрос с СУБД:

delete from nodesXML where doc_id='$doc_id'.

При этом удаляется документ с номером $doc_id.

Далее необходимо реализовать типовые запросы к СУБД. Для демонстрации результатов запросов разработаем XML документ следующего вида:

<miniShop>

              <goods id='1'>

                            <type>motherboard</type>                           

                            <manufacturer>

                                          <item>asus</item>

                                          <item>acer</item>

                                          <item id='GB'>GIGABYTE</item>             

                            </manufacturer>

                            <model>NMX-300j</model>

                            <price currency='USD'>100</price>

              </goods>

              <goods id='2'>

                            <type>cpu</type>

                            <manufacturer>INTEL</manufacturer>

                            <model>E-230</model>

                            <price currency='USD'>1000</price>

                            <discount amount='0.07'/>

              </goods>             

</miniShop>.

              В данном документе храниться информация о товарах некоторого магазина.

XML состоит из следующих элементов:

goods - товар с уникальным идентификатором (инвентарным номером);

type – тип товара;

manufacturer – производители товара;

item – каждый конкретный производитель товара;

model – модель товара;

price – цена товара, с указанием валюты;

discount – скидка на товар.

              Типичной задачей для обработки XML является добавление потомков к какой либо вершине. В нашем приложении для примера можно добавлять ко всем товарам скидку. Для этого необходимо:

             определить левый и правый номера каждого товара;

             увеличить на два все левые и правые номера всех элементов, большие чем левый номер товара;

             вставить новый элемент с левым номером на единицу большим, чем у предка и правым, большим на 2.

Все эти действия выполняются с помощью следующих запросов:

              start transaction;

              select nodeLeft_id, nodeRight_id from nodesXML where nodeName='goods' and doc_id='$doc_id';                                         

              update nodesXML set nodeRight_id=nodeRight_id+'2' where nodeRight_id > '{$row['nodeLeft_id']}';

              update nodesXML set nodeLeft_id=nodeLeft_id+'2' where nodeLeft_id > '$parent_left';

              insert into nodesXML values ('0','$'doc_id','discount','','$parent_left+1', '$parent_left+2','amount="$val";

              commit;

Для обеспечения целостности данных используется механизм транзакций. Транзакция начинается с запроса start transaction, и завершается запросом commit.

              Не менее важной задачей при обработке XML является удаление потомков какой-либо вершины. В разработанном приложении демонстрируется возможность удаления всех потомков элемента  “goods” с именем скидка “discount”(те есть удаление скидок на товар). Для этого необходимо:

        определить левый и правый номера каждого товара;

        удалить все дочерние элементы с именем “discount”;

        уменьшить все левые и правые номера всех элементов на два, большие чем левый номер товара;

Все эти действия выполняются с помощью следующих запросов:

              select nodeLeft_id, nodeRight_id from nodesXML where nodeName='goods' and doc_id='doc_id';

              start transaction;

              delete from nodesXML where doc_id='$doc_id' and nodeName='discount' and nodeLeft_id > '$parent_left' and nodeRight_id < '$parent_right';                           

              update nodesXML set nodeRight_id=nodeRight_id-'2' where nodeRight_id > '$parent_left';

              update nodesXML set nodeLeft_id=nodeLeft_id-'2' where nodeLeft_id > '$parent_left';                           

              commit;

              При выполнении данных запросов также используется механизм транзакций.             

              В приложении реализована возможность изменять значения отдельных элементов, без извлечения всего документа, а именно можно изменять стоимость товаров с известным значением атрибута id. Для этого необходимо найти элемент goods по известному id, затем найти дочерний элемент price и изменить его значение. Все эти действия выполняются с помощью следующих запросов: