Tecnologie di Sviluppo per il Web

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1 Tecnologie di Sviluppo per il Web XML: Concetti Fondamentali versione 2.0 Questo lavoro è concesso in uso secondo i termini di una licenza Creative Commons (vedi ultima pagina) G. Mecca mecca@unibas.it Università della Basilicata XML >> Sommario Concetti Fondamentali Introduzione Modello Logico Alberi XML ( InfoSet ) Sintassi XML Il Successo di XML Spazi di Nomi ( Namespace ) Schemi DTD XMLSchema cenni DOM (Document Object Model) Utilizzo di XML nelle Applicazioni Web 2

2 XML >> Concetti Fondamentali >> Introduzione Introduzione Che cos è XML? XML è la tecnologia che risolverà tutti i problemi dello sviluppo Web Il Webmaster smanettone 3 XML >> Concetti Fondamentali >> Introduzione Introduzione Che cos è XML? XML è la tecnologia che risolverà tutti i problemi della gestione di documenti elettronici Il Webmaster smanettone L esperto di documenti 4

3 XML >> Concetti Fondamentali >> Introduzione Introduzione Che cos è XML? XML è la tecnologia che risolverà tutti i problemi dello scambio di dati tra applicazioni Il Webmaster smanettone L esperto di documenti L integratore di sistemi informativi 5 XML >> Concetti Fondamentali >> Introduzione Introduzione Che cos è XML? XML è la tecnologia che risolverà tutti i problemi dei sistemi di basi di dati Il Webmaster smanettone L esperto di documenti L integratore di sistemi informativi Il venditore di DBMS 6

4 XML >> Concetti Fondamentali >> Introduzione Introduzione Che cos è XML? XML è una sintassi per descrivere alberi 7 XML >> Concetti Fondamentali Introduzione Un po di storia una raccomandazione del W3C del 1998 (World Wide Web Consortium, tradizione dei documenti strutturati (discende da uno standard precedente: SGML) pensato originariamente come sostituto di HTML per il Web ( Web Semantico ) Successivamente, altre applicazioni adottato come formato di scambio tra applicazioni recentemente, DBMS basati su XML 8

5 XML >> Concetti Fondamentali >> Introduzione La Galassia di XML (w3.org) XML e DTD InfoSet DOM Namespace XMLSchema XLink XPointer SAX CSS XSL, XSLT, XSL-FO XPath XQuery XForm XInclude XBase 9 XML >> Concetti Fondamentali Insegnare XML Caratteristiche di XML un modello per la descrizione dei dati una sintassi concreta molte altre tecnologie collegate Due problemi evitare un impostazione eccessivamente sintattica evitare di disperdersi nella presentazione delle tecnologie collegate 10

6 XML >> Concetti Fondamentali >> Modello Logico Modello Logico Una sintassi per costruire documenti basata su marcatori ( tag ) Modello logico sottostante alberi con nodi di vari tipi ( nodi tipizzati ) identificatori di nodo riferimenti incrociati tra i nodi 11 XML >> Concetti Fondamentali >> Modello Logico Alberi XML studenti univ nodo radice (documento) elemento principale elementi corsi studente studente corso corso matricola nome datan esami id= a01 titolo docente 6554 Rossi Mario 5/12/1978 Analisi Pinco Palla InfoSet InfoItems 27 esame voto scala= 30 esame lode= no idref= a01 valore attributo riferimento 12

7 XML >> Concetti Fondamentali >> Modello Logico Alberi XML Radice (Documento) Elemento principale Nodi intermedi: elementi con sottoalberi di elementi, attributi e valori Nodi foglia: attributi e valori attributi: coppie (nome, valore) valori: stringhe, numeri, date, ecc. 13 XML >> Concetti Fondamentali >> Modello Logico Alberi XML Funzione degli attributi simili ad una coppia elemento+valore Utilizzo degli attributi gli attributi servono per valori speciali es: identificatori e riferimenti gli attributi servono per i metadati ( dati che descrivono i dati ); es: scala dei voti gli attributi servono a specificare valori che devono essere meno visibili (es: stampa) 14

8 XML >> Concetti Fondamentali >> Modello Logico Alberi XML Differenze con il modello relazionale anche per XML esiste il concetto di schema (>>) un albero può essere visto come analogo ad una base di dati (es: studenti e corsi) è possibile organizzare le relazioni tra i dati in modo più flessibile è possibile utilizzare identificatori e riferimenti es: riferimenti dagli esami ai corsi ma è possibile utilizzare la nidificazione es: esami nidificati all interno degli studenti altre differenze: attributi, contenuto misto (>>) 15 XML >> Concetti Fondamentali >> Modello Logico Alberi XML Differenza con i modelli a oggetti gli elementi dell albero sono assimilabili ad oggetti, classificabili rispetto al loro nome ma vengono utilizzati meccanismi molto diversi di organizzazione degli oggetti contenimento, vincolato alla struttura di albero (un elemento non può essere figlio di due padri) riferimenti espliciti con identificatori gestiti dal programmatore e non dal sistema (OID) >> correttezza dei riferimenti non esiste esplicitamente la nozione di ereditarietà 16

9 XML >> Concetti Fondamentali >> Sintassi XML Sintassi XML Rappresentazione degli alberi attraverso file di testo o documenti sintassi concreta definita nello standard basata su marcatori ( tag ) Algoritmo ricorsivo di codifica visita in preordine dell albero per ogni albero: tag di apertura; es: <corso> codifica ricorsiva del sottoalbero tag di chiusura; es: </corso> codifica opportuna per le foglie (valori e attr.) 17 XML >> Concetti Fondamentali >> Sintassi XML <?xml version= 1.0 encoding= UTF-8?> Sintassi XML <univ> <studenti> <studente> univ <matricola> 6554 studenti studente corsi corso </matricola> <nome>rossi Mario</nome>... <esami> <esame> <voto scala= 30 lode= no > 27 </voto> matricola nome esami... id= a01 </esame> </esami> </studente> Rossi Mario esame </studenti> <corsi> <corso id= a01 > voto... </corso> file di testo scala= 30 lode= no 27 </univ> </corsi> es: univ.xml 18

10 XML >> Concetti Fondamentali >> Sintassi XML Sintassi XML In sostanza alla nidificazione dei nodi nell Infoset corrisponde la nidificazione dei tag nel doc. tutti i valori sono codificati come caratteri Difetto della sintassi verbosità: i tag di chiusura sono espliciti ( a 3+4 * ( b 2+1 ) b + 4 ) a >> ( a 3+4*( b 2+1) + 4) Pregio della sintassi semplice da interpretare per il programmat. 19 XML >> Concetti Fondamentali >> Sintassi XML Analisi Sintattica E facile costruire analizzatori sintattici per leggere un documento XML analizzare la sintassi dei marcatori ricostruire l InfoSet parsing del documento XML Il documento è auto-descrittivo il significato dei valori è codificato nel nome degli elementi e degli attributi 20

11 XML >> Concetti Fondamentali >> Il Successo di XML Il Successo di XML Motivi di successo gli alberi sono strutture flessibili la sintassi è standard e relativam. semplice E applicato in moltissimi settori basi di dati gestione di documenti elettronici siti Web scambio di dati tra applicazioni 21 XML >> Concetti Fondamentali >> Il Successo di XML Documenti libro titolo autore capitolo capitolo indice Goedel, Escher Bach: Un Eterna Ghirlanda Brillante Douglas R. Hofstadter Un offerta musico-logica titolo paragrafo paragrafo voce rifti= par01 par04 par07 voce Bach Contenuto: solo elementi solo testo misto vuoto codice pid= par01 titolo Bach testo Federico il Grande citazione Una sera, proprio Quando Bach 22

12 XML >> Concetti Fondamentali >> Il Successo di XML Contenuto di Un Elemento Solo elementi element only es: <capitolo> <titolo>... </titolo> <paragrafo>... </paragrafo> </capitolo> Solo valori text es: <autore>d. Hofstadter</autore> 23 XML >> Concetti Fondamentali >> Il Successo di XML Contenuto di Un Elemento Misto (elementi e valori) mixed es: <testo> Federico il Grande <citazione>una sera </citazione> Quando Bach... </testo> Vuoto (solo attributi) empty es: <codice id= par01 /> oppure <img... />, <br /> 24

13 XML >> Concetti Fondamentali >> Il Successo di XML Integrazione di Applicazioni Applicazioni business to business (B2B) es: il sistema informativo di un supermercato COOP ordina gelati al sistema informativo dell Algida Sistema Informativo della COOP DBMS relazionale, applicazioni in C, TCP/IP Sistema Informativo dell Algida DBMS a oggetti, applicazioni in Java, TCP/IP Come si scambiano i dati? 25 XML >> Concetti Fondamentali >> Il Successo di XML B2B ordine prod qta data cons indirizzo Cornetto 300 giorno mese anno via citta CAP 15 <?xml version= 1.0?> <ordine> <prod>cornetto</prod> <qta>300</qta> <datacons> <giorno>15</giorno> <mese>giugno</giugno> <anno>2002</anno> giugno 2002 dei Potenza Frassini </datacons> <indirizzo> <via>dei Frassini</via> <citta>potenza</citta> <CAP>85100</CAP> </indirizzo>... </ordine> 26

14 XML >> Concetti Fondamentali >> NameSpace Namespace Ambiguità es: prezzo (con IVA o senza IVA?) es: protocollo (tecnologia o burocrazia?) Spazio di Nomi ( Namespace ) tecnica standard (W3C) per qualificare i nomi per risolvere l ambiguità, è possibile annotare un nome di elemento con un URI es: oppure 27 XML >> Concetti Fondamentali >> NameSpace Namespace Attenzione in questo caso, l URI è solo un URN ovvero non rappresenta una risorsa fisicamente disponibile sulla rete ma solo un nome che rispetta la sintassi degli URI Quindi un namespace non è un dizionario né una collezione di stringhe corrispondenti a nomi un namespace non corrisponde necessariamente ad un autorità che ha controllo sui nomi descritti dal namespace 28

15 XML >> Concetti Fondamentali >> NameSpace Il Namespace di XHTML 29 XML >> Concetti Fondamentali >> NameSpace Namespace Sintatticamente attributo speciale xmlns prefisso distinto per ciascun namespace definito nella radice di un sottoalbero es: <ordine xmlns:w3c= xmlns:fp= > visibilità nel sottoalbero nomi composti con il prefisso es: <w3c:protocollo>, <fp:protocollo> 30

16 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi Schemi Regole della sintassi i documenti devono essere ben formati >> conseg. dell algoritmo di codifica dell InfoSet Documento Ben Formato ( well formed ) prologo corretta nidificazione dei tag; es: <a><b>...</b></a> e non <a><b>...</a></b> corretta codifica degli attributi (virgolette) corretta codifica dei valori 31 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi Schemi Schema per un Documento XML albero prototipo descrive quali strutture sono ammissibili per i sottoalberi e quali non lo sono descrive alcuni vincoli di integrità sui dati Documento valido rispetto a uno schema l albero è conforme allo schema (ovvero: è un istanza dello schema) 32

17 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi Schemi Esistono due categorie di schemi DTD ( Document Type Declaration ) orientato ai documenti elettronici parte dello standard XML 1.0 XML Schema standard successivo orientato alla descrizione dei dati 33 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi DTD Albero sintattico di una grammatica basato su espressioni regolari Un solo tipo di valori: la stringa #PCDATA Rispetto agli schemi di basi di dati l enfasi non è sulla natura dei valori (tipi) ma sulla posizione reciproca e sulle occorrenze degli elementi 34

18 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi Struttura del DTD Nodi ordinari documento ed elementi Nodi per attributi (nome e tipo) vincoli sugli attributi (chiavi e riferimenti) Nodi per i valori (#PCDATA) Nodi speciali nodi che descrivono l ordine degli elementi nodo sequenza seq oppure, nodo alternativa U oppure I 35 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi DTD Indicatori di cardinalità etichette degli archi dell albero indicano la numerosità degli elementi presenti in un sottoalbero minimo e massimo numero di occorrenze del sottoalbero una o più volte 1..* oppure + zero o una volta 0..1 oppure? zero o più volte 0..* oppure * 36

19 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi DTD libro seq titolo autore + capitolo indice * #PCDATA #PCDATA titolo seq + paragrafo rifti IDREFS #REQUIRED voce #PCDATA #PCDATA seq codice pid ID #REQUIRED titolo testo #PCDATA #PCDATA * U citazione #PCDATA 37 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi DTD: Sintassi <!ELEMENT libro (titolo, autore, capitolo+, indice)> <!ELEMENT titolo (#PCDATA)> <!ELEMENT autore (#PCDATA)> <!ELEMENT capitolo (titolo, paragrafo+)> <!ELEMENT paragrafo (codice, titolo, testo)> <!ELEMENT testo (#PCDATA citazione)*> <!ELEMENT citazione (#PCDATA)> <!ELEMENT codice EMPTY> <!ATTLIST codice pid ID #REQUIRED> <!ELEMENT indice (voce*)> <!ELEMENT voce (#PCDATA)> <!ATTLIST voce rifti IDREFS #REQUIRED> vincolo: una sola definizione per ogni elemento riferimento al DTD: <!DOCTYPE libro SYSTEM libro.dtd > >> libro.xml, libro.dtd 38

20 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi Validità (A) titolo documento libro autore capitolo capitolo DTD Goedel, Escher Bach Douglas R. Hofstadter titolo libro seq + capitolo autore (B) autore titolo libro capitolo capitolo #PCDATA #PCDATA Douglas R. Hofstadter Goedel, Escher Bach libro (C) titolo autore Goedel, Escher Bach Douglas R. Hofstadter 39 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi Validità (A) documento testo Una sera, proprio DTD testo testo * U #PCDATA citazione #PCDATA (B) (C) citazione Una sera, proprio testo struttura tipica per gli elementi di contenuto misto (D) Federico il Grande testo citazione Una sera, proprio Quando Bach 40

21 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi DTD per la Base di Dati Universitaria <!ELEMENT univ (studenti, corsi)> <!ELEMENT studenti (studente)*> <!ELEMENT studente (matricola, nome, datan, (claurea claureasp), esami)> <!ELEMENT matricola (#PCDATA)> <!ELEMENT nome (#PCDATA)> <!ELEMENT datan (#PCDATA)> <!ELEMENT claurea (#PCDATA)> <!ELEMENT claureasp (#PCDATA)> <!ELEMENT esami (esame)*> <!ELEMENT esame (voto)> <!ATTLIST esame idref IDREF #REQUIRED> <!ELEMENT voto (#PCDATA)> <!ATTLIST voto scala CDATA #IMPLIED lode CDATA #IMPLIED> <!ELEMENT corsi (corso)*> <!ELEMENT corso (titolo, docente)> <!ATTLIST corso id ID #REQUIRED> <!ELEMENT titolo (#PCDATA)> <!ELEMENT docente (#PCDATA)> 41 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi DTD In sintesi il DTD è il prototipo per una classe di documenti XML validi rispetto al DTD Un esempio interessante il linguaggio XHTML collezione di documenti XML validi rispetto al DTD definito dal consorzio (xhtml1-strict.dtd) problema di correttezza del codice XHTML 42

22 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi Validatori Validatore applicazione che verifica la validità di un documento XML rispetto al suo schema Un esempio xmlvalid ( Sintassi xmlvalid <file.xml> >> univ.xml, univ.dtd >> xmlvalid univ.xml 43 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi DTD: Limiti Esiste un unico tipo di dati #PCDATA Un DTD non è un documento XML sintassi diversa, problemi di parsing Definizione imprecisa di contenuto misto es: al massimo due citazioni Scarsa modularità non è possibile riutilizzare o estendere le strutture definite 44

23 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi XML Schema Standard recente del consorzio raccomandazione del Maggio 2001 Livello base: DTD con tipi di dato Livello avanzato: meccanismi per il riuso di schemi vincoli di integrità avanzati 45 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi XML Schema Sintassi XML Più di 40 tipi di base per i valori stringhe, numeri, date, ore, Sistema di costrutti più ricco sequenza ( sequence ) alternativa ( union ) cardinalità ( minoccurs, maxoccurs ) insieme ( all ) raffinamento del concetto di contenuto misto 46

24 XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi XML Schema: Esempio <?xml version= 1.0?> <xsd:schema xmlns:xsd= > <xsd:complextype name= tipostudente > <xsd:sequence> <xsd:element name= matricola type="xsd:integer"/> <xsd:element name= nome" type="xsd:string"/> <xsd:element name= datan type="xsd:date"/> <xsd:union> <xsd:element name= claurea" type="xsd:string"/> <xsd:element name= claureasp" type="xsd:string"/> </xsd:union> <xsd:element name= esame maxoccurs= 30 type= tipoesame > </xsd:sequence> <xsd:attribute name= sesso type= xsd:string /> </xsd:complextype> <xsd:element name= studente type= tipostudente />... </xsd:schema> 47 XML >> Concetti Fondamentali >> DOM DOM (Document Object Model) Standard W3C API per programmare su un InfoSet collezione di interfacce Oggetti del DOM l InfoSet è rappresentato da oggetti del linguaggio che costituiscono l albero Document, DocumentType, Element, Attr, Comment, Text, NameSpace ecc. su ognuno sono definiti metodi per la manip. 48

25 XML >> Concetti Fondamentali >> DOM DOM (Document Object Model) >> Mozilla DOM Inspector Implementazione in Java classi e metodi per costruire la rappresentaz. Java dell InfoSet da un documento XML classi e metodi per navigare l albero JAXP (Java 2 SE 1.4) Terminologicamente molti confondono InfoSet e DOM ovvero chiamano DOM l albero invece che la sua rappresentazione nel linguaggio 49 XML >> Concetti Fondamentali >> DOM DOM (Document Object Model) Alternativa SAX Simple API for XML Processing standard di fatto Differenze tra DOM e SAX struttura di dati vs. eventi parsing completo vs. parsing incrementale 50

26 XML >> Concetti Fondamentali >> Utilizzo di XML Utilizzo di XML nelle Applicazioni Web In quale strato viene usato XML? viene utilizzato in tutti gli strati dell architettura Sul lato del client tecnologia fondamentale è la base per la nuova generazione di linguaggi di marcatura XHTML: versione di HTML costruita secondo le regole del modello e della sintassi XML 51 XML >> Concetti Fondamentali >> Utilizzo di XML Utilizzo di XML nelle Applicazioni Web Ma XML viene utilizzato anche negli altri strati Sul lato della persistenza può essere utilizzato come tecnologia per la persistenza Sul lato del server applicativo viene utilizzato per la configurazione dell applicazione Web e del server applicativo 52

27 XML >> Sommario Riassumendo Introduzione Modello Logico Alberi XML ( InfoSet ) Sintassi XML Il Successo di XML Spazi di Nomi ( Namespace ) Schemi DTD XMLSchema cenni DOM (Document Object Model) Utilizzo di XML nelle Applicazioni Web 53 Termini della Licenza Termini della Licenza This work is licensed under the Creative Commons Attribution- ShareAlike License. To view a copy of this license, visit or send a letter to Creative Commons, 559 Nathan Abbott Way, Stanford, California 94305, USA. Questo lavoro viene concesso in uso secondo i termini della licenza Attribution-ShareAlike di Creative Commons. Per ottenere una copia della licenza, è possibile visitare oppure inviare una lettera all indirizzo Creative Commons, 559 Nathan Abbott Way, Stanford, California 94305, USA. 54