XML برمجة بيانات تحليل البيانات

تدفق XML (Streaming XML)

- Pull Parser, SAX, XML, تدفق, معالجة البيانات

<![CDATA[

البيانات الديناميكية بتنسيق XML

في سياق البيانات الديناميكية، يُستخدم XML كلغة لتمثيل البيانات التي تتغير باستمرار. على سبيل المثال، يمكن أن تكون هذه البيانات عبارة عن:

  • بيانات البورصة: أسعار الأسهم التي تتغير في الوقت الفعلي.
  • بيانات الطقس: تحديثات مستمرة لدرجات الحرارة وسرعة الرياح والرطوبة.
  • تحديثات الأخبار: مقالات إخبارية جديدة يتم نشرها باستمرار.
  • بيانات المستشعرات: قراءات من أجهزة الاستشعار المختلفة مثل مستشعرات درجة الحرارة والرطوبة والحركة.

يتم عادةً نقل هذه البيانات عبر بروتوكولات مثل HTTP أو WebSocket، ويتم تمثيلها بتنسيق XML لتسهيل معالجتها بواسطة التطبيقات المختلفة. يمكن للتطبيقات تحليل XML واستخراج المعلومات المطلوبة وعرضها للمستخدم أو استخدامها في العمليات الأخرى.

مثال:

لنفترض أن لدينا خدمة توفر بيانات الطقس بتنسيق XML. قد تبدو البيانات كالتالي:


<weather>
    <location>
        <city>الرياض</city>
        <country>السعودية</country>
    </location>
    <temperature>35</temperature>
    <humidity>20</humidity>
    <windSpeed>15</windSpeed>
</weather>

يمكن للتطبيق تحليل هذا الـ XML واستخراج درجة الحرارة والرطوبة وسرعة الرياح وعرضها للمستخدم.

استهلاك ملفات XML الكبيرة (Streaming XML Parsing)

عند التعامل مع ملفات XML كبيرة جدًا، قد يكون تحميل المستند بأكمله في الذاكرة غير عملي أو حتى مستحيلاً. هنا يأتي دور تدفق XML (Streaming XML Parsing). تسمح هذه الطريقة بقراءة ومعالجة الملف تدريجيًا، جزءًا تلو الآخر، دون الحاجة إلى تحميل المستند بأكمله في الذاكرة. هذا يقلل بشكل كبير من استهلاك الذاكرة ويحسن الأداء.

هناك طريقتان رئيسيتان لتدفق XML:

  • نموذج كائن المستند (DOM): يقوم هذا النموذج بتحميل المستند بأكمله في الذاكرة وإنشاء شجرة تمثل هيكل المستند. على الرغم من سهولة استخدامه، إلا أنه غير مناسب للملفات الكبيرة لأنه يستهلك الكثير من الذاكرة.
  • واجهة برمجة تطبيقات بسيطة لـ XML (SAX): يعتمد هذا النموذج على الأحداث. يقوم المحلل اللغوي (Parser) بإطلاق أحداث عند مصادفة علامات البداية والنهاية والبيانات النصية. يجب على التطبيق معالجة هذه الأحداث وتنفيذ الإجراءات المناسبة. يعتبر SAX أكثر كفاءة من DOM من حيث استهلاك الذاكرة، ولكنه أكثر تعقيدًا في الاستخدام.
  • المحلل اللغوي القائم على المؤشر (Pull Parser): يقوم هذا النموذج بتمكين التطبيق من “سحب” الأحداث من المحلل اللغوي حسب الحاجة. يوفر تحكمًا أكبر في عملية التحليل اللغوي ويعتبر حلاً وسطًا بين DOM و SAX من حيث سهولة الاستخدام والكفاءة.

واجهة برمجة تطبيقات بسيطة لـ XML (SAX) بالتفصيل

كما ذكرنا سابقًا، SAX هو نموذج يعتمد على الأحداث. عندما يقوم المحلل اللغوي بمعالجة مستند XML، فإنه يطلق أحداثًا مختلفة، مثل:

  • startDocument: بداية المستند.
  • endDocument: نهاية المستند.
  • startElement: بداية عنصر.
  • endElement: نهاية عنصر.
  • characters: البيانات النصية داخل عنصر.

يجب على التطبيق تنفيذ معالجات (Handlers) لهذه الأحداث وتنفيذ الإجراءات المناسبة. على سبيل المثال، يمكن لمعالج startElement تسجيل اسم العنصر الحالي، ويمكن لمعالج characters استخراج البيانات النصية داخل العنصر.

مثال في Java:


import org.xml.sax.*;
import org.xml.sax.helpers.DefaultHandler;

import javax.xml.parsers.SAXParser;
import javax.xml.parsers.SAXParserFactory;

public class SAXExample extends DefaultHandler {

    private String currentElement;

    @Override
    public void startElement(String uri, String localName, String qName, Attributes attributes) throws SAXException {
        currentElement = qName;
        System.out.println("Start Element: " + qName);
    }

    @Override
    public void endElement(String uri, String localName, String qName) throws SAXException {
        System.out.println("End Element: " + qName);
        currentElement = "";
    }

    @Override
    public void characters(char[] ch, int start, int length) throws SAXException {
        if (currentElement.equals("city")) {
            System.out.println("City: " + new String(ch, start, length));
        } else if (currentElement.equals("temperature")) {
            System.out.println("Temperature: " + new String(ch, start, length));
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SAXParserFactory factory = SAXParserFactory.newInstance();
        SAXParser saxParser = factory.newSAXParser();
        SAXExample handler = new SAXExample();
        saxParser.parse("weather.xml", handler);
    }
}

في هذا المثال، قمنا بتنفيذ معالج SAX بسيط يطبع اسم العنصر عند بدايته ونهايته، ويستخرج قيمة المدينة ودرجة الحرارة من ملف XML.

المحلل اللغوي القائم على المؤشر (Pull Parser) بالتفصيل

على عكس SAX، الذي يعتمد على دفع الأحداث إلى التطبيق، يسمح المحلل اللغوي القائم على المؤشر للتطبيق “بسحب” الأحداث من المحلل اللغوي حسب الحاجة. هذا يوفر تحكمًا أكبر في عملية التحليل اللغوي. أحد أشهر تطبيقات Pull Parser هو XMLPullParser في Android.

مثال في Android (Java):


import org.xmlpull.v1.XmlPullParser;
import org.xmlpull.v1.XmlPullParserFactory;

import java.io.InputStream;

public class PullParserExample {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        XmlPullParserFactory factory = XmlPullParserFactory.newInstance();
        factory.setNamespaceAware(true);
        XmlPullParser xpp = factory.newPullParser();

        InputStream is = PullParserExample.class.getClassLoader().getResourceAsStream("weather.xml");
        xpp.setInput(is, null);

        int eventType = xpp.getEventType();
        while (eventType != XmlPullParser.END_DOCUMENT) {
            if (eventType == XmlPullParser.START_TAG) {
                System.out.println("Start tag " + xpp.getName());
            } else if (eventType == XmlPullParser.TEXT) {
                System.out.println("Text " + xpp.getText());
            } else if (eventType == XmlPullParser.END_TAG) {
                System.out.println("End tag " + xpp.getName());
            }
            eventType = xpp.next();
        }
    }
}

في هذا المثال، نقوم بإنشاء XmlPullParser، وتعيين ملف XML كمدخل، ثم نقوم بتكرار الأحداث حتى الوصول إلى نهاية المستند. نقوم بطباعة اسم العلامة عند بدايتها ونهايتها، ونقوم بطباعة النص إذا كان الحدث هو نص.

متى تستخدم التدفق؟

بشكل عام، يجب مراعاة تدفق XML في الحالات التالية:

  • الملفات الكبيرة: عندما يكون حجم ملف XML كبيرًا جدًا بحيث لا يمكن تحميله في الذاكرة.
  • البيانات الديناميكية: عندما تكون البيانات تتغير باستمرار ويجب معالجتها في الوقت الفعلي.
  • قيود الذاكرة: عندما تكون الذاكرة محدودة، مثل الأجهزة المحمولة أو الأنظمة المدمجة.

إذا كان حجم ملف XML صغيرًا وكان الأداء ليس مشكلة، فقد يكون استخدام DOM كافيًا. ومع ذلك، في الحالات الأخرى، يعتبر التدفق حلاً أفضل بكثير.

خاتمة

باختصار، تدفق XML (Streaming XML) هو مصطلح يشير إلى البيانات الديناميكية بتنسيق XML، أو إلى طريقة معالجة ملفات XML الكبيرة بكفاءة عن طريق قراءتها ومعالجتها تدريجيًا. هناك طريقتان رئيسيتان لتدفق XML: SAX و Pull Parser. تعتبر SAX أكثر كفاءة من حيث استهلاك الذاكرة، ولكنها أكثر تعقيدًا في الاستخدام. يوفر Pull Parser تحكمًا أكبر في عملية التحليل اللغوي ويعتبر حلاً وسطًا بين DOM و SAX. يجب مراعاة تدفق XML عند التعامل مع الملفات الكبيرة أو البيانات الديناميكية أو عندما تكون الذاكرة محدودة.

المراجع

]]>

مقالات مرتبطة