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JAVA通过XPath解析XML性能比较详解

发布时间:2020-09-02 01:45:13 来源:脚本之家 阅读:324 作者:王中秋 栏目:编程语言

最近在做一个小项目,使用到XML文件解析技术,通过对该技术的了解和使用,总结了以下内容。

1 XML文件解析的4种方法

通常解析XML文件有四种经典的方法。基本的解析方式有两种,一种叫SAX,另一种叫DOM。SAX是基于事件流的解析,DOM是基于XML文档树结构的解析。在此基础上,为了减少DOM、SAX的编码量,出现了JDOM,其优点是,20-80原则(帕累托法则),极大减少了代码量。通常情况下JDOM使用时满足要实现的功能简单,如解析、创建等要求。但在底层,JDOM还是使用SAX(最常用)、DOM、Xanan文档。另外一种是DOM4J,是一个非常非常优秀的Java XML API,具有性能优异、功能强大和极端易用的特点,同时它也是一个开放源代码的软件。如今你可以看到越来越多的 Java 软件都在使用 DOM4J 来读写 XML,特别值得一提的是连 Sun 的 JAXM 也在用 DOM4J。

2 XPath简单介绍

XPath 是一门在 XML 文档中查找信息的语言。XPath 用于在 XML 文档中通过元素和属性进行导航,并对元素和属性进行遍历。XPath 是 W3C XSLT 标准的主要元素,并且 XQuery 和 XPointer 同时被构建于 XPath 表达之上。因此,对 XPath 的理解是很多高级 XML 应用的基础。XPath非常类似对数据库操作的SQL语言,或者说JQuery,它可以方便开发者抓起文档中需要的东西。其中DOM4J也支持XPath的使用。

3 DOM4J使用XPath

DOM4J使用XPath解析XML文档是,首先需要在项目中引用两个JAR包:

dom4j-1.6.1.jar:DOM4J软件包,下载地址http://sourceforge.net/projects/dom4j/;

jaxen-xx.xx.jar:通常不添加此包,会引发异常(java.lang.NoClassDefFoundError: org/jaxen/JaxenException),下载地址http://www.jaxen.org/releases.html。

3.1 命名空间(namespace)的干扰

在处理由excel文件或其他格式文件转换的xml文件时,通常会遇到通过XPath解析得不到结果的情况。这种情况通常是由于命名空间的存在导致的。以下述内容的XML文件为例,通过XPath=" // Workbook/ Worksheet / Table / Row[1]/ Cell[1]/Data[1] "进行简单的检索,通常是没有结果出现的。这就是由于命名空间namespace(xmlns="urn:schemas-microsoft-com:office:spreadsheet")导致的。

<Workbook xmlns="urn:schemas-microsoft-com:office:spreadsheet" xmlns:o="urn:schemas-microsoft-com:office:office" xmlns:x="urn:schemas-microsoft-com:office:excel" xmlns:ss="urn:schemas-microsoft-com:office:spreadsheet" xmlns:html="http://www.w3.org/TR/REC-html40">
 <Worksheet ss:Name="Sheet1">
  <Table ss:ExpandedColumnCount="81" ss:ExpandedRowCount="687" x:FullColumns="1" x:FullRows="1" ss:DefaultColumnWidth="52.5" ss:DefaultRowHeight="15.5625">
   <Row ss:AutoFitHeight="0">
     <Cell>
     <Data ss:Type="String">敲代码的耗子</Data>
     </Cell> 
   </Row>
   <Row ss:AutoFitHeight="0">
     <Cell>
     <Data ss:Type="String">Sunny</Data>
     </Cell> 
   </Row>
  </Table>
 </Worksheet>
</Workbook>

3.2 XPath对带有命名空间的xml文件解析

第一种方法(read1()函数):使用XPath语法中自带的local-name() 和 namespace-uri() 指定你要使用的节点名和命名空间。 XPath表达式书写较为麻烦。

第二种方法(read2()函数):设置XPath的命名空间,利用setNamespaceURIs()函数。

第三种方法(read3()函数):设置DocumentFactory()的命名空间 ,使用的函数是setXPathNamespaceURIs()。二和三两种方法的XPath表达式书写相对简单。

第四种方法(read4()函数):方法和第三种一样,但是XPath表达式不同(程序具体体现),主要是为了检验XPath表达式的不同,主要指完整程度,是否会对检索效率产生影响。(以上四种方法均通过DOM4J结合XPath对XML文件进行解析)

第五种方法(read5()函数):使用DOM结合XPath对XML文件进行解析,主要是为了检验性能差异。

没有什么能够比代码更能说明问题的了!果断上代码!

package XPath;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

import javax.xml.parsers.DocumentBuilder;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory;
import javax.xml.parsers.ParserConfigurationException;
import javax.xml.xpath.XPathConstants;
import javax.xml.xpath.XPathExpression;
import javax.xml.xpath.XPathExpressionException;
import javax.xml.xpath.XPathFactory;

import org.dom4j.Document;
import org.dom4j.DocumentException;
import org.dom4j.Element;
import org.dom4j.XPath;
import org.dom4j.io.SAXReader;
import org.w3c.dom.NodeList;
import org.xml.sax.SAXException;

/**
 * DOM4J DOM XML XPath
 * @author hao
 */
public class TestDom4jXpath {
  public static void main(String[] args) {
    read1();
    read2();
    read3();
    read4();//read3()方法一样,但是XPath表达式不同
    read5();
  }
  
  public static void read1() {
    /*
     * use local-name() and namespace-uri() in XPath
     */
    try {
      long startTime=System.currentTimeMillis();
      SAXReader reader = new SAXReader();
      InputStream in = TestDom4jXpath.class.getClassLoader().getResourceAsStream("XPath\\XXX.xml");
      Document doc = reader.read(in);
      /*String xpath ="//*[local-name()='Workbook' and namespace-uri()='urn:schemas-microsoft-com:office:spreadsheet']"
          + "/*[local-name()='Worksheet']"
          + "/*[local-name()='Table']"
          + "/*[local-name()='Row'][4]"
          + "/*[local-name()='Cell'][3]"
          + "/*[local-name()='Data'][1]";*/
      String xpath ="//*[local-name()='Row'][4]/*[local-name()='Cell'][3]/*[local-name()='Data'][1]";
      System.err.println("=====use local-name() and namespace-uri() in XPath====");
      System.err.println("XPath:" + xpath);
      @SuppressWarnings("unchecked")
      List<Element> list = doc.selectNodes(xpath);
      for(Object o:list){ 
        Element e = (Element) o; 
        String show=e.getStringValue();
        System.out.println("show = " + show); 
      long endTime=System.currentTimeMillis();
      System.out.println("程序运行时间: "+(endTime-startTime)+"ms");
      } 
    } catch (DocumentException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
  
  public static void read2() {
    /*
     * set xpath namespace(setNamespaceURIs)
     */
    try {
      long startTime=System.currentTimeMillis();
      Map map = new HashMap();
      map.put("Workbook","urn:schemas-microsoft-com:office:spreadsheet");
      SAXReader reader = new SAXReader();
      InputStream in = TestDom4jXpath.class.getClassLoader().getResourceAsStream("XPath\\XXX.xml");
      Document doc = reader.read(in);
      String xpath ="//Workbook:Row[4]/Workbook:Cell[3]/Workbook:Data[1]";
      System.err.println("=====use setNamespaceURIs() to set xpath namespace====");
      System.err.println("XPath:" + xpath);
      XPath x = doc.createXPath(xpath);
      x.setNamespaceURIs(map);
      @SuppressWarnings("unchecked")
      List<Element> list = x.selectNodes(doc);
      for(Object o:list){ 
        Element e = (Element) o; 
        String show=e.getStringValue();
        System.out.println("show = " + show);  
      long endTime=System.currentTimeMillis();
      System.out.println("程序运行时间: "+(endTime-startTime)+"ms");
      } 
    } catch (DocumentException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
  
  public static void read3() {
    /*
     * set DocumentFactory() namespace(setXPathNamespaceURIs)
     */
    try {
      long startTime=System.currentTimeMillis();
      Map map = new HashMap();
      map.put("Workbook","urn:schemas-microsoft-com:office:spreadsheet");
      SAXReader reader = new SAXReader();
      InputStream in = TestDom4jXpath.class.getClassLoader().getResourceAsStream("XPath\\XXX.xml");
      reader.getDocumentFactory().setXPathNamespaceURIs(map);
      Document doc = reader.read(in);
      String xpath ="//Workbook:Row[4]/Workbook:Cell[3]/Workbook:Data[1]";
      System.err.println("=====use setXPathNamespaceURIs() to set DocumentFactory() namespace====");
      System.err.println("XPath:" + xpath);
      @SuppressWarnings("unchecked")
      List<Element> list = doc.selectNodes(xpath);
      for(Object o:list){ 
        Element e = (Element) o; 
        String show=e.getStringValue();
        System.out.println("show = " + show);
      long endTime=System.currentTimeMillis();
      System.out.println("程序运行时间: "+(endTime-startTime)+"ms");  
      } 
    } catch (DocumentException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
  
  public static void read4() {
    /*
     * 同read3()方法一样,但是XPath表达式不同
     */
    try {
      long startTime=System.currentTimeMillis();
      Map map = new HashMap();
      map.put("Workbook","urn:schemas-microsoft-com:office:spreadsheet");
      SAXReader reader = new SAXReader();
      InputStream in = TestDom4jXpath.class.getClassLoader().getResourceAsStream("XPath\\XXX.xml");
      reader.getDocumentFactory().setXPathNamespaceURIs(map);
      Document doc = reader.read(in);
      String xpath ="//Workbook:Worksheet/Workbook:Table/Workbook:Row[4]/Workbook:Cell[3]/Workbook:Data[1]";
      System.err.println("=====use setXPathNamespaceURIs() to set DocumentFactory() namespace====");
      System.err.println("XPath:" + xpath);
      @SuppressWarnings("unchecked")
      List<Element> list = doc.selectNodes(xpath);
      for(Object o:list){ 
        Element e = (Element) o; 
        String show=e.getStringValue();
        System.out.println("show = " + show);
      long endTime=System.currentTimeMillis();
      System.out.println("程序运行时间: "+(endTime-startTime)+"ms");  
      } 
    } catch (DocumentException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
  
  public static void read5() {
    /*
     * DOM and XPath
     */
    try {
      long startTime=System.currentTimeMillis();
      DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance();
      dbf.setNamespaceAware(false);
      DocumentBuilder builder = dbf.newDocumentBuilder();
      InputStream in = TestDom4jXpath.class.getClassLoader().getResourceAsStream("XPath\\XXX.xml");
      org.w3c.dom.Document doc = builder.parse(in);
      XPathFactory factory = XPathFactory.newInstance();
      javax.xml.xpath.XPath x = factory.newXPath();
      //选取所有class元素的name属性
      String xpath = "//Workbook/Worksheet/Table/Row[4]/Cell[3]/Data[1]";
      System.err.println("=====Dom XPath====");
      System.err.println("XPath:" + xpath);
      XPathExpression expr = x.compile(xpath);
      NodeList nodes = (NodeList)expr.evaluate(doc, XPathConstants.NODE);
      for(int i = 0; i<nodes.getLength();i++) {
        System.out.println("show = " + nodes.item(i).getNodeValue());
      long endTime=System.currentTimeMillis();
      System.out.println("程序运行时间: "+(endTime-startTime)+"ms");
      }
    } catch(XPathExpressionException e) {
      e.printStackTrace();
    } catch(ParserConfigurationException e) {
      e.printStackTrace();
    } catch(SAXException e) {
      e.printStackTrace();
    } catch(IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

3.3 不同方法的性能比较

为了比较几种方法的解析性能,实验过程中使用了6M以上大小,7万行以上的XML文件(XXX.xml)进行10轮测试,如下所述:

JAVA通过XPath解析XML性能比较详解

图1 XPath使用性能对比

方法名称

平均运行时间

XPath表达式

read1()

1663ms

//*[local-name()='Row'][4]/*[local-name()='Cell'][3]/*[local-name()='Data'][1]

read2()

2184ms

//Workbook:Row[4]/Workbook:Cell[3]/Workbook:Data[1]

read3()

601ms

//Workbook:Row[4]/Workbook:Cell[3]/Workbook:Data[1]

read4()

472ms

//Workbook:Worksheet/Workbook:Table/Workbook:Row[4]/Workbook:Cell[3]/Workbook:Data[1]

read5()

1094ms

//Workbook/Worksheet/Table/Row[4]/Cell[3]/Data[1]

表1 平均性能统计

由以上性能对比可知:

1、read4()方法运行时间最短,即运用DOM4J方法调用全路径(从根节点出发)XPath表达式解析XML文件耗时最短;

2、运用DOM解析方法所使用的XPath表达式最为简单(可以写作//Row[4]/Cell[3]/Data[1]),因DOM中可以通过setNamespaceAware(false)方法使命名空间失效。

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持亿速云。

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