Tecnologie di Sviluppo per il Web
XML:
Concetti Fondamentali
versione 2.0
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(vedi ultima pagina)
G. Mecca – [email protected] – 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
G. Mecca - Tecnologie di Sviluppo per il Web
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”
G. Mecca - Tecnologie di Sviluppo per il Web
3
XML >> Concetti Fondamentali >> Introduzione
Introduzione

Che cos’è XML ?
Il Webmaster
“smanettone”
XML è la tecnologia
che risolverà tutti i
problemi della gestione
di documenti elettronici
L’esperto di
documenti
G. Mecca - Tecnologie di Sviluppo per il Web
4
XML >> Concetti Fondamentali >> Introduzione
Introduzione

Che cos’è XML ?
Il Webmaster
“smanettone”
L’esperto di
documenti
G. Mecca - Tecnologie di Sviluppo per il Web
XML è la tecnologia
che risolverà tutti i
problemi dello scambio di
dati tra applicazioni
L’integratore di
sistemi informativi
5
XML >> Concetti Fondamentali >> Introduzione
Introduzione

Che cos’è XML ?
Il Webmaster
“smanettone”
L’esperto di
documenti
G. Mecca - Tecnologie di Sviluppo per il Web
XML è la tecnologia
che risolverà tutti i
problemi dei sistemi
di basi di dati
L’integratore di
Il venditore
sistemi informativi di DBMS
6
XML >> Concetti Fondamentali >> Introduzione
Introduzione

Che cos’è XML ?
G. Mecca - Tecnologie di Sviluppo per il Web
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, www.w3.org)
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
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8
XML >> Concetti Fondamentali >> Introduzione
La Galassia di XML (w3.org)
XML e DTD
 InfoSet
 DOM
 Namespace
 XMLSchema
 XLink
 XPointer
 SAX

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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
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10
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
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11
XML >> Concetti Fondamentali >> Modello Logico
nodo radice (documento)
elemento principale
elementi
Alberi XML
univ
studenti
studente
corsi
corso
studente
corso
…
…
…
matricola
nome
dataN
6554
Rossi Mario
5/12/1978
esami
esame
InfoSet
InfoItems
titolo
docente
Analisi
Pinco Palla
id=“a01”
esame
…
voto
27
scala=“30”
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idref=“a01”
valore
attributo
riferimento
lode=“no”
12
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.
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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)
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14
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 (>>)
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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
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16
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.)
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17
XML >> Concetti Fondamentali >> Sintassi XML
<?xml version=“1.0” encoding=“UTF-8”?>
<univ>
<studenti>
<studente>
<matricola>
univ
6554
</matricola>
<nome>Rossi Mario</nome>
studenti
corsi
...
<esami>
<esame>
<voto scala=“30”
corso
…
…
studente
lode=“no”>
27
</voto>
...
matricola
nome … esami
id=“a01” …
</esame>
</esami>
</studente>
...
esame
</studenti>
6554
Rossi Mario
<corsi>
<corso id=“a01”>
…
voto
...
</corso>
file di testo
</corsi>
es: univ.xml
scala=“30”
lode=“no”
27
</univ>
18
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Sintassi XML
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.
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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
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20
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
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21
XML >> Concetti Fondamentali >> Il Successo di XML
Documenti
titolo
autore
libro
capitolo
capitolo
indice
…
Goedel, Escher
Bach: Un’Eterna
Ghirlanda
Brillante
Douglas R.
Hofstadter
voce
…
titolo
paragrafo
…
paragrafo
Un’offerta
musico-logica
Contenuto:
codice
•solo elementi
•solo testo
pid=“par01”
•misto
•vuoto
voce
titolo
Bach
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rifti=“par01
par04 par07
…”
Bach
testo
Federico il
Grande …
citazione
Quando
Bach…
Una sera,
proprio…
22
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>
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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 />
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24
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 ?
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25
XML >> Concetti Fondamentali >> Il Successo di XML
B2B
ordine
prod
qta
Cornetto
300
data cons
indirizzo
…
giorno
mese
anno
via
citta
CAP
15
giugno
2002
dei
Frassini
Potenza
85100
<?xml version=“1.0” ?>
<ordine>
<prod>Cornetto</prod>
<qta>300</qta>
<dataCons>
<giorno>15</giorno>
<mese>giugno</giugno>
<anno>2002</anno>
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</dataCons>
<indirizzo>
<via>dei Frassini</via>
<citta>Potenza</citta>
<CAP>85100</CAP>
</indirizzo>
...
</ordine>
26
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: http://www.ietf.org, oppure
http://www.funzionepubblica.it
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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
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28
XML >> Concetti Fondamentali >> NameSpace
Il Namespace di XHTML
http://www.w3.org/1999/xhtml
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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=“http://www.w3.org”
xmlns:fp=“http://www.funzionepubblica.it”>
visibilità nel sottoalbero
nomi composti con il prefisso
es: <w3c:protocollo>, <fp:protocollo>
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30
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
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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)
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32
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
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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
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34
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
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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 *
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36
XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi
DTD
libro
seq
titolo
indice
+
autore
*
capitolo
#PCDATA
#PCDATA
voce
seq
+
titolo
paragrafo
#PCDATA
seq
codice
rifti IDREFS
#REQUIRED
titolo
#PCDATA
testo
*
pid ID
#REQUIRED
U
#PCDATA
#PCDATA
citazione
#PCDATA
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37
XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi
DTD: Sintassi
<!ELEMENT libro
<!ELEMENT titolo
<!ELEMENT autore
<!ELEMENT capitolo
<!ELEMENT paragrafo
<!ELEMENT testo
<!ELEMENT citazione
<!ELEMENT codice
<!ATTLIST codice
<!ELEMENT indice
<!ELEMENT voce
<!ATTLIST voce
(titolo, autore, capitolo+, indice)>
(#PCDATA)>
(#PCDATA)>
(titolo, paragrafo+)>
(codice, titolo, testo)>
(#PCDATA | citazione)*>
(#PCDATA)>
EMPTY>
pid ID #REQUIRED>
(voce*)>
(#PCDATA)>
rifti IDREFS #REQUIRED>
vincolo: una sola definizione per ogni elemento
riferimento al DTD: <!DOCTYPE libro SYSTEM “libro.dtd”>
>> libro.xml, libro.dtd
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38
XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi
documento
Validità
libro
(A)
DTD
titolo
autore
Goedel, Escher
Bach …
Douglas R.
Hofstadter
libro
seq
titolo
capitolo
capitolo
libro
+
capitolo
(B)
autore
titolo
Douglas R.
Hofstadter
Goedel, Escher
Bach …
capitolo
capitolo
autore
#PCDATA
#PCDATA
libro
(C)
G. Mecca - Tecnologie di Sviluppo per il Web
titolo
autore
Goedel, Escher
Bach …
Douglas R.
Hofstadter
39
XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi
documento
Validità
(A)
testo
Una sera,
proprio…
DTD
testo
(B)
testo
citazione
*
U
#PCDATA
Una sera,
proprio…
citazione
(C)
testo
#PCDATA
testo
struttura tipica
per gli elementi di
contenuto misto
(D)
Federico il
Grande …
citazione
Quando
Bach…
Una sera,
proprio…
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40
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)>
G. Mecca - Tecnologie di Sviluppo per il Web
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
G. Mecca - Tecnologie di Sviluppo per il Web
42
XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi
Validatori
 Validatore
applicazione che verifica la validità di un
documento XML rispetto al suo schema
 Un
esempio
xmlvalid (http://www.elcel.com/products/xmlvalid.html)
 Sintassi
xmlvalid <file.xml>
>> univ.xml, univ.dtd
>> xmlvalid univ.xml
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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
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44
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
G. Mecca - Tecnologie di Sviluppo per il Web
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
G. Mecca - Tecnologie di Sviluppo per il Web
46
XML >> Concetti Fondamentali >> Schemi
XML Schema: Esempio
<?xml version=“1.0” ?>
<xsd:schema xmlns:xsd=“http://www.w3.org/1999/XMLSchema”>
<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>
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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.
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48
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
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49
XML >> Concetti Fondamentali >> DOM
DOM (Document Object Model)
 Alternativa
SAX – “Simple API for XML Processing”
http://www.saxproject.org/
standard di fatto
 Differenze
tra DOM e SAX
struttura di dati vs. eventi
parsing completo vs. parsing incrementale
G. Mecca - Tecnologie di Sviluppo per il Web
50
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
G. Mecca - Tecnologie di Sviluppo per il Web
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
G. Mecca - Tecnologie di Sviluppo per il Web
52
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
G. Mecca - Tecnologie di Sviluppo per il Web
53
Termini della Licenza
Termini della Licenza

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94305, USA.

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