PHP 中的 XML 拉模式解析

src:http://www.wujianrong.com/archives/2007/04/php_xml.html

PHP 5 引入了新的类 XMLReader，用于读取可扩展标记语言（Extensible Markup Language，XML）。与 SimpleXML 或文档对象模型（Document Object Model，DOM）不同，XMLReader 以流模式进行操作。即它从头到尾读取文档。在文档后面的内容编译完成之前，可以先处理已编译好的文档前面的内容,从而实现非常快速、非常高效、非常节省地使用内存。需要处理的文档越大，这个特点就越发重要。

libxml

这里所说的 XMLReader API 位于 Gnome Project 中用于 C 和 C++ 的 libxml 库之上。实际上 XMLReader 只是在 libxml 的 XmlTextReader API 之上的很薄的 PHP 层。XmlTextReader 本身是模仿 .NET 的 XmlTextReader 类和 XmlReader 类，尽管并不具有与这些类相似的代码。

与 Simple API for XML (SAX) 不同，XMLReader 是推解析器，而不是拉解析器。这意味着程序是可以控制的。您将告诉解析器何时获取下一个文档片段，而不是在解析器看到文档后告诉您所看到的内容。您将请求内容，而不是对内容进行反应。从另一个角度来考虑这个问题：XMLReader 是 Iterator 设计模式的实现，而不是 Observer 设计模式的实现。

示例问题

先从简单例子开始讨论。假定正在编写 PHP 脚本，用来接收 XML-RPC 请求并生成响应。更具体一些，假定请求如清单 1 所示。文档的根元素是 methodCall，它包含 methodName 元素和 params 元素。方法的名称是 sqrt。params 元素包含一个 param 元素，param 元素包含 double，double 的平方根是希望得到的值。没有使用名称空间。

清单 1. XML-RPC 请求


<?xml version="1.0"?>
<methodCall>
  <methodName>sqrt</methodName>
  <params>
    <param>
      <value><double>36.0</double></value>
    </param>
  </params>
</methodCall>

下面是 PHP 脚本需要完成的工作：

  1. 检查方法名，如果不是 sqrt（它是该脚本懂得如何处理的惟一方法），则生成错误响应。
  2. 找到参数，如果参数不存在或参数类型错误，则生成错误响应。
  3. 另外，计算平方根。
  4. 在表单中返回结果，如清单 2 所示。

清单 2. XML-RPC 响应


<?xml version="1.0"?>
<methodResponse>
  <params>
    <param>
      <value><double>6.0</double></value>
    </param>
  </params>
</methodResponse>

下面我们逐步展开说明。

初始化解析器并载入文档

第一步是创建新的解析器对象。创建操作很简单：

$reader = new XMLReader();

接着，需要为它提供一些用于解析的数据。对于 XML-RPC，这是超文本传输协议（Hypertext Transfer Protocol，HTTP）请求的原始主体。然后可以将该字符串传递到读取器的 XML() 函数：

填充原始发送数据

如果发现 $HTTP_RAW_POST_DATA 是空的，则将以下代码行添加到 php.ini 文件：

always_populate_raw_post_data = On
 
$request = $HTTP_RAW_POST_DATA;
$reader->XML($request);

可以解析任何字符串，无论它是从何处获取的。例如，可以是程序中的一串文字或从本地文件读取。还可以使用 open() 函数从外部 URL 载入数据。例如，下面的语句准备解析其中一个 Atom 提要：

$reader->XML('http://www.cafeaulait.org/today.atom');

无论是从何处获取原始数据，现在已建立了阅读器并为解析做好准备。

读取文档

read() 函数使解析器前进到下一个标记。最简单的方法是在 while 循环中遍历整个文档：

while ($reader->read()) {
  // processing code goes here...
}

完成遍历后，关闭解析器以释放它所持有的任何资源，并且重置解析器以便用于下一个文档：

$reader->close();

在循环内部，将解析器放置在特殊节点上：元素的起点、元素的终点、文本节点、注释等等。通过检查以下属性，可以发现解析器正在查看的内容：

  • localName 是本地的、未带前缀的节点名。
  • name 是可能的节点前缀名。对于像注释这种没有名称的节点，包括 #comment、#text、#document 等等，与 DOM 中的一样。
  • namespaceURI 是节点名称空间的统一资源标识符（Uniform Resource Identifier，URI）。
  • nodeType 是代表节点类型的整数 —— 例如，2 代表属性节点，7 代表处理指令。
  • prefix 是节点的名称空间前缀。
  • value 是节点的下一个文本内容。
  • 如果节点有文本值，hasValue 值为 true；否则，值为 false。

当然，并非所有节点类型都具有所有这些属性。例如，文本节点、CDATA 部件、注释、处理指令、属性、空格、文档类型和 XML 声明具有值。而其它节点类型（最重要的是元素和文档）则没有值。通常，程序将使用 nodeType 属性来断定它所查找的内容，然后做出适当的响应。清单 3 展示了简单的 while 循环，该循环使用这些函数来打印它所查看的内容。清单 4 展示了将清单 1 输入程序后的输出。

清单 3. 解析器所查看的内容

while ($reader->read()) {
      echo $reader->name;
      if ($reader->hasValue) {
        echo ": " . $reader->value;
      }
      echo "n";
    }

清单 4. 清单 3 的输出

methodCall
#text: 
  
methodName
#text: sqrt
methodName
#text: 
  
params
#text: 
    
param
#text: 
      
value
double
#text: 10
double
value
#text: 
    
param
#text: 
  
params
#text: 

methodCall

大多数程序并非这么简单。它们接受特定格式的输入，并以某种方式来处理输入。在 XML-RPC 例子中，仅需要读取输入中的一个元素：double 元素，该元素应该只有一个。为此，查找名称为 double 的元素的起点：

if ($reader->name == "double" 
  && $reader->nodeType == XMLReader::ELEMENT) {
    // ...
}

该元素可能有单个文本子节点，可以通过将解析器前进到下一个节点来进行读取，如下所示：

if ($reader->name == "double" && $reader->nodeType == XMLReader::ELEMENT) {
    $reader->read();
    respond($reader->value);
}

在这里 respond() 函数构建了 XML-RPC 响应并将它发送到客户机。但是，在展示上述操作前，还有一些事情需要处理。不能绝对保证请求文档中的 double 元素仅包含一个文本节点。可能包含多个文本节点，以及注释和处理指令。例如，可能看起来像以下代码：

<value><double>
  <!--value follows-->6.<!--fractional part next-->0
</double></value>

嵌套元素

该模式存在一个潜在的缺陷。嵌套的 double 元素（例如 <double>6<double>1.2</double></double>） 将违背该算法。然而它将成为无效的 XML-RPC；并且不久您将看到如何使用 RELAX NG 验证来拒绝所有此类文档。在诸如可扩展超文本标记语言（Extensible Hypertext Markup Language，XHTML）之类的文档类型中，允许相同元素互相包含（例如 table 元素包含在另一个 table 元素中），因此您还需要知道元素的深度，从而确保结束标记与开始标记之间进行正确匹配。

一个健壮的解决方案需要获得 double 元素的所有文本子节点，将它们连接起来，并且仅将结果转换为 double。必须小心避免任何注释或可能出现的其它非文本节点。这有一点复杂，但并不是十分复杂，如清单 5 所示。

清单 5. 累积来自一个元素的所有文本内容

while ($reader->read()) {
    if ($reader->nodeType == XMLReader::TEXT
      || $reader->nodeType == XMLReader::CDATA
      || $reader->nodeType == XMLReader::WHITESPACE
      || $reader->nodeType == XMLReader::SIGNIFICANT_WHITESPACE) {
       $input .= $reader->value;
    }
    else if ($reader->nodeType == XMLReader::END_ELEMENT
      && $reader->name == "double") {
        break;
    }
  }

您可以暂时忽略文档中的其它任何内容。（稍后我将添加更多的错误处理。）

构建响应

正如它的名称所暗示的，XMLReader 仅仅用于读取。相应的 XMLWriter 类正在开发中，但还不能投入到生产。幸运的是，写入 XML 比读取 XML 要容易得多。首先，应使用 header() 函数来设置响应的媒体类型。对于 XML-RPC 来说，媒体类型是 application/xml。例如：

header('Content-type: application/xml');

通常直接将内容显示在页面上，如清单 6 中的 respond() 函数所示。

清单 6. Echo XML

function respond($input) {

  echo "<?xml version='1.0'?>
<methodResponse>
  <params>
    <param>
      <value><double>" .
       sqrt($input)
  . "</double></value>
    </param>
  </params>
</methodResponse>";
  
}

甚至可以将响应的文字部分直接嵌入 PHP 页面中，就像使用 HTML 时一样。清单 7 展示了该技术。

清单 7. 文字表示的 XML

function respond($input) {

  ?><?xml version='1.0'?>
<methodResponse>
  <params>
    <param>
      <value><double>"<?php 
 echo      sqrt($input);
?>
  </double></value>
    </param>
  </params>
</methodResponse>
  <?php
}

错误处理

到现在为止，一直隐含假定输入文档是格式规范的文档。但是不能保证情况都是如此。像任何 XML 解析器一样，只要发现一个规范格式错误，XMLReader 就必须停止处理。如果是这样的话，read() 函数将返回 false。

从理论上讲，解析器将报告数据直到发现第一个错误。但是在对小型文档进行试验时，几乎是立刻显示错误信息。底层解析器将预解析大块文档，对它进行缓存，然 后每次分发出一小块文档。因此往往会过早地检查错误。出于安全考虑，不要假定在发现第一个规范格式错误之前能够解析内容。此外，也不要假设解析错误出现之 前看不到任何内容。如果希望只接受完整的、格式规范的文档，那么请确保在看到文档终点之前脚本不能进行任何不可逆操作。

如果解析器检测到规范格式错误，那么 read() 函数将显示如下错误消息（如果启用了详细错误报告，且位于开发服务器上时）：

<br />
<b>Warning</b>:  XMLReader::read() [<a href='function.read'>function.read</a>]:       
< value><double>10</double></value> in <b>/var/www/root.php</b> 
on line <b>35</b><br />

您可能不希望将它复制到用户所看到的 HTML 页面中。更好的方法是在 $php_errormsg 环境变量中捕获错误消息。为此，需要启用 php.ini 文件中的 track_errors 配置选项：

track_errors = On

默认情况下，track_errors 选项是关闭的；这在 php.ini 中是显式指定的，因此请确保更改了该行代码。如果提早在 php.ini 中添加了上述一行代码（正如最初我所进行的操作），则后面的 track_errors = Off 代码将重写先前的代码。

该程序仅将响应发送到完整的、格式良好的输入。（也是有效的，不过将实现这点。）因此您需要等待，直到完成了文档的解析（已经跳出 while 循环）。这时，检查是否设置了 $php_errormsg 变量。如果没有进行设置，则文档是格式良好的文档，然后发送 XML-RPC 响应消息。如果设置了该变量，则文档不是格式良好的文档，并发送 XML-RPC 错误响应。如果有人请求负数的平方根，也将发送错误响应。清单 8 展示以上操作。

清单 8. 检查文档格式是否良好


     // set up the request
    $request = $HTTP_RAW_POST_DATA;
    error_reporting(E_ERROR | E_WARNING | E_PARSE);
    if (isset($php_errormsg)) unset(($php_errormsg);
    // create the reader
    $reader = new XMLReader();
    // $reader->setRelaxNGSchema("request.rng");
    $reader->XML($request);

    $input = "";
    while ($reader->read()) {
      if ($reader->name == "double" && $reader->nodeType == XMLReader::ELEMENT) {

          while ($reader->read()) {
            if ($reader->nodeType == XMLReader::TEXT
              || $reader->nodeType == XMLReader::CDATA
              || $reader->nodeType == XMLReader::WHITESPACE
              || $reader->nodeType == XMLReader::SIGNIFICANT_WHITESPACE) {
               $input .= $reader->value;
            }
            else if ($reader->nodeType == XMLReader::END_ELEMENT
              && $reader->name == "double") {
                break;
            }
          } 
          break;
      }
    } 

    // make sure the input was well-formed
    if (isset($php_errormsg) ) fault(21, $php_errormsg);
    else if ($input < 0) fault(20, "Cannot take square root of negative number");
    else respond($input);

这是 XML 流处理中简单的常见模式。解析器将填写一个数据结构，当完成文档时该数据结构将起作用。通常数据结构要比文档本身简单。这里所使用的数据结构尤其简单：一个字符串。

验证

libxml 版本

在 libxml 的早期版本中，RELAX NG 有一些严重错误，XMLReader 取决于 libxml 库。请确保所使用的版本至少是 2.06.26 版。很多系统（包括 Mac OS X Tiger）捆绑了较早的、有错误的 libxml 版本。

到目前为止，对于验证数据是否位于所预期的地方，并没有给予关注。实现该验证的最简单的方法是检查文档的模式。XMLReader 支持 RELAX NG 模式语言；清单 9 展示了简单的 RELAX NG 模式，用于这个特定的 XML-RPC 请求表单。

清单 9. XML-RPC 请求

<element name="methodCall" xmlns="http://relaxng.org/ns/structure/1.0" 
 datatypeLibrary="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-datatypes">
  <element name="methodName">
    <value>sqrt</value>
  </element>
  <element name="params">
    <element name="param">
      <element name="value">
        <element name="double">
          <data type="double"/>
        </element>
      </element>
    </element>
  </element>
</element>

可以使用 setRelaxNGSchemaSource() 将模式作为一串文字直接嵌入 PHP 脚本，或者使用 setRelaxNGSchema() 从外部文件或 URL 读取模式。例如，假定清单 9 位于 sqrt.rng 文件中，下面将展示如何载入模式：

reader->setRelaxNGSchema("sqrt.rng")

在开始解析文档 之前，执行上述操作。解析器在进行读取时将检查文档的模式。若要检查文档是否有效，则调用 isValid()，如果文档是有效的（目前为止），则返回 true，否则，返回 false。清单 10 展示了完整的程序，包括所有错误处理。这样将接受任何合法输入，然后返回正确的值，而且将拒绝所有不正确的请求。我还添加了 fault() 方法，当发生故障时将发送 XML-RPC 错误响应。

清单 10. 完整的 XML-RPC 平方根服务器

<?php
header('Content-type: application/xml');

// try grammar
$schema = "<element name='methodCall' 
                   xmlns='http://relaxng.org/ns/structure/1.0' 
                   datatypeLibrary='http://www.w3.org/2001/XMLSchema-datatypes'>
  <element name='methodName'>
    <value>sqrt</value>
  </element>
  <element name='params'>
    <element name='param'>
      <element name='value'>
        <element name='double'>
          <data type='double'/>
        </element>
      </element>
    </element>
  </element>
</element>";


if (!isset($HTTP_RAW_POST_DATA)) {
   fault(22, "Please make sure always_populate_raw_post_data = On in php.ini");
}
else {

    // set up the request
    $request = $HTTP_RAW_POST_DATA;
    error_reporting(E_ERROR | E_WARNING | E_PARSE);
    // create the reader
    $reader = new XMLReader();
    $reader->setRelaxNGSchema("request.rng");
    $reader->XML($request);

    $input = "";
    while ($reader->read()) {
      if ($reader->name == "double" && $reader->nodeType == XMLReader::ELEMENT) {

          while ($reader->read()) {
            if ($reader->nodeType == XMLReader::TEXT
              || $reader->nodeType == XMLReader::CDATA
              || $reader->nodeType == XMLReader::WHITESPACE
              || $reader->nodeType == XMLReader::SIGNIFICANT_WHITESPACE) {
               $input .= $reader->value;
            }
            else if ($reader->nodeType == XMLReader::END_ELEMENT
              && $reader->name == "double") {
                break;
            }
          } 
          break;
      }
    } 

    if (isset($php_errormsg) ) fault(21, $php_errormsg);
    else if (! $reader->isValid()) fault(19, "Invalid request");
    else if ($input < 0) fault(20, "Cannot take square root of negative number");
    else respond($input);

    $reader->close();
}


function respond($input)
{
?>
<methodResponse>
  <params>
    <param>
      <value><double><?php 
 echo      sqrt($input);
?></double></value>
    </param>
  </params>
</methodResponse>
  <?php
}


function fault($code, $message)
{

  echo "<?xml version='1.0'?>
<methodResponse>
  <fault>
    <value>
      <struct>
        <member>
          <name>faultCode</name>
          <value><int>" . $code . "</int></value>
        </member>
        <member>
          <name>faultString</name>
          <value>
             <string>" . $message . "</string>
          </value>
        </member>
      </struct>
    </value>
  </fault>
</methodResponse>";
  
}

属性

在正常的推解析期间不会看到属性。若要读取属性，请停止在元素的起点处，通过名称或编号来请求特定属性。

将需要的属性名称传递到 getAttribute()，以便在当前元素上查找该属性的值。例如，下面的语句请求当前元素的 id 属性：

$id = $reader->getAttribute("id");

如果属性位于名称空间中 —— 例如，xlink:href —— 则调用 getAttributeNS()，将本地名称和名称空间 URI 分别作为第一个和第二个参数进行传递。（前缀是无关紧要的。）例如，下面的语句将请求 http://www.w3.org/1999/xlink/ 名称空间中 xlink:href 属性的值：

$href = $reader->getAttributeNS("href", "http://www.w3.org/1999/xlink/");

如果属性不存在，那么这两种方法都将返回空字符串。（这是不正确的。它们应该返回 null。当前设计很难区分值为空字符串的属性和值根本不存在的属性。）

属性次序

在 XML 文档中，属性次序并不重要，并且不受解析器的保护。这里用于属性索引的编号仅仅是为了方便起见。不能保证开始标记中的第一个属性就是属性 1，第二个就是属性 2 等等。不要编写依赖于属性次序的代码。

如果仅希望了解元素上的所有属性，并且事先并不知道属性名，那么当读取器位于元素上时，调用 moveToNextAttribute()。一旦解析器位于属性节点上，就可以读取属性的名称、名称空间以及元素所使用的相同属性的值。例如，以下代码片段将打印当前元素的所有属性：

if ($reader->hasAttributes and $reader->nodeType == XMLReader::ELEMENT) {
    while ($reader->moveToNextAttribute()) {
      echo $reader->name . "='" . $reader->value . "'n";
    }
    echo "n";
  }

对于 XML API 来说非常难得的是，XMLReader 允许从元素的起点 或终点 读取属性。为了避免重复计算，确认代码类型是 XMLReader::ELEMENT 而不是 XMLReader::END_ELEMENT 是很重要的，后者也可能拥有属性。

结束语

XMLReader 是添加到 PHP 程序员工具箱中的一个很有用的工具。与 SimpleXML 不同，它是处理所有文档（而不是部分文档）的完整 XML 解析器。与 DOM 不同，它可以处理大于可用内存的文档。与 SAX 不同，它将程序置于控制之下。如果 PHP 程序需要接受 XML 输入，则 XMLReader 是很值得考虑的一个工具。

参考资料
学习

    * 您可以参阅本文在 developerWorks 全球网站上的 英文原文。

    * XMLReader 的官方文档：阅读 PHP 5 手册。

    * PHP XMLReader 类：阅读有关 libxml 的 C XMLReader API 之上的这个薄层的更多内容。

    * .NET 的 Ajax System.Xml.XmlTextReader：查看该 API 的灵感。

    * XML in a Nutshell（Elliotte Rusty Harold 和 W. Scott Means，O’Reilly，2005）：在这本小而全面的书籍中深入研究了 XML —— 可以作为全面介绍和参考资料。

    * Java 编程中的 XML-RPC（Roy Miller，developerWorks，2004 年 1 月）：为应用程序间通信的最简路径编写的 XML-RPC 客户机和服务器。

    * PHP 中的 SimpleXML 处理（Elliotte Rusty Harold，developerWorks，2006 年 10 月）：使用 SimpleXML 扩展，在 PHP 中使用 SimpleXML 编写特定于标记的 RSS 阅读器。

    * 使用 RELAX NG 反击，第 1 部分（David Mertz，developerWorks，2003 年 2 月）：使用 RELAX NG 来创建强大的、简练的、语义简单易懂的类，用于描述有效 XML 实例。

    * Design Patterns（Addison-Wesley，1995 年）：深入研究 Gang of Four 的力作中对 Observer 和 Iterator 设计模式的阐述。

    * IBM XML 认证：了解如何才能成为一名 IBM 认证的 XML 及相关技术的开发人员。

    * XML 技术库：查看 developerWorks 中国网站 XML 专区，获得大量技术文章、技巧、教程、标准以及 IBM 红皮书。

    * developerWorks 技术活动和网络广播：随时关注这些会议中的技术进展。

获得产品和技术

    * 使用 IBM 试用版软件：构建您的下一个开发项目，可直接从 developerWorks 下载。

讨论

    * XML 专区讨论论坛：参与任何一个面向 XML 的论坛。

    * 通过参与 developerWorks blogs 加入 developerWorks 社区。

关于作者

Photo of Elliot Rusty Harold       

Elliotte Harold 出生在新奥尔良，现在他还定期回老家喝一碗美味的秋葵汤。但目前他和妻子 Beth、他们的狗 Shayna、猫 Charm 和 Marjorie 定居在布鲁克林附近的 Prospect Heights。他是 Polytechnic 大学的计算机科学副教授，讲授 Java 和面向对象编程。他的 Cafe au Lait Web 站点是 Internet 上最受欢迎的独立 Java 站点之一，子站点 Cafe con Leche 是最受欢迎的 XML 站点之一。他的著作包括 Effective XML、 Processing XML with Java、 Java Network Programming 和 The XML 1.1 Bible。他的最新著作是 Java I/O, 第二版。他目前从事 XOM API 处理 XML、Jaxen XPath 引擎和 Jester 测试覆盖工具的研究。

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