SlideShare ist ein Scribd-Unternehmen logo
1 von 59
Downloaden Sie, um offline zu lesen
Chapter 10:  XML




     Database System Concepts
     ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
See www.db­book.com for conditions on re­use 
XML
              s Structure of XML Data
              s XML Document Schema
              s Querying and Transformation
              s Application Program Interfaces to XML
              s Storage of XML Data
              s XML Applications




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.2   ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Introduction
              s XML:  Extensible Markup Language
              s Defined by the WWW Consortium (W3C)
              s Derived from SGML (Standard Generalized Markup Language), but 
                    simpler to use than SGML 
              s Documents have tags giving extra information about sections of the 
                    document
                      q   E.g.  <title> XML </title>  <slide> Introduction …</slide>
              s Extensible, unlike HTML
                      q   Users can add new tags, and separately specify how the tag should be 
                          handled for display




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.       10.3              ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
XML Introduction (Cont.)
              s The ability to specify new tags, and to create nested tag structures make 
                    XML a great way to exchange data, not just documents.
                      q   Much of the use of XML has been in data exchange applications, not as a 
                          replacement for HTML
              s Tags make data (relatively) self­documenting 
                      q    E.g.
                                <bank>
                                      <account>  
                                            <account_number> A­101     </account_number>
                                            <branch_name>      Downtown </branch_name>
                                            <balance>              500         </balance>
                                      </account>
                                      <depositor>
                                            <account_number> A­101    </account_number>
                                            <customer_name> Johnson </customer_name>
                                      </depositor>
                             </bank>



Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.    10.4                        ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
XML: Motivation
              s Data interchange is critical in today’s networked world
                      q   Examples:
                               Banking:  funds transfer
                               Order processing (especially inter­company orders)
                               Scientific data
                                  – Chemistry:  ChemML, …
                                  – Genetics:    BSML (Bio­Sequence Markup Language), …
                      q   Paper flow of information between organizations is being replaced by 
                          electronic flow of information
              s Each application area has its own set of standards for representing 
                    information
              s XML has become the basis for all new generation data interchange 
                    formats




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.      10.5              ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
XML Motivation (Cont.)
              s Earlier generation formats were based on plain text with line headers 
                    indicating the meaning of fields
                      q   Similar in concept to email headers
                      q   Does not allow for nested structures, no standard “type” language
                      q   Tied too closely to low level document structure (lines, spaces, etc)
              s Each XML based standard defines what are valid elements, using
                      q    XML type specification languages to specify the syntax
                               DTD (Document Type Descriptors)
                               XML Schema
                      q   Plus textual descriptions of the semantics
              s XML allows new tags to be defined as required
                      q   However, this may be constrained by DTDs
              s A wide variety of tools is available for parsing, browsing and querying XML 
                    documents/data


Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.6                  ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Comparison with Relational Data
              s Inefficient: tags, which in effect represent schema information, are 
                    repeated
              s Better than relational tuples as a data­exchange format
                      q   Unlike relational tuples, XML data is self­documenting due to 
                          presence of tags
                      q   Non­rigid format: tags can be added
                      q   Allows nested structures
                      q   Wide acceptance, not only in database systems, but also in 
                          browsers, tools, and applications




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.7                 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Structure of XML Data
              s Tag:  label for a section of data
              s Element: section of data beginning with <tagname> and ending with 
                    matching </tagname>
              s Elements must be properly nested
                      q   Proper nesting
                                <account> … <balance>  …. </balance> </account> 
                      q   Improper nesting 
                                <account> … <balance>  …. </account> </balance> 
                      q   Formally:  every start tag must have a unique matching end tag, 
                          that is in the context of the same parent element.
              s Every document must have a single top­level element




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.8                ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Example of Nested Elements
                     <bank­1>
                          <customer>
                               <customer_name> Hayes </customer_name>
                                <customer_street> Main </customer_street>
                                <customer_city>     Harrison </customer_city>
                                <account>
                                    <account_number> A­102 </account_number>
                                    <branch_name>      Perryridge </branch_name>
                                    <balance>               400 </balance>
                                </account>
                                <account>
                                     …
                                </account>
                          </customer>
                            .
                            .
                     </bank­1>

Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.9          ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Motivation for Nesting
              s Nesting of data is useful in data transfer
                      q   Example:  elements representing customer_id, customer_name, and 
                          address nested within an order element
              s Nesting is not supported, or discouraged, in relational databases
                      q   With multiple orders, customer name and address are stored 
                          redundantly
                      q   normalization replaces nested structures in each order by foreign key 
                          into table storing customer name and address information
                      q   Nesting is supported in object­relational databases
              s But nesting is appropriate when transferring data
                      q   External application does not have direct access to data referenced 
                          by a foreign key




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.10                   ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Structure of XML Data (Cont.)
              s Mixture of text with sub­elements is legal in XML. 
                      q   Example:
                           <account>
                                This account is seldom used any more.
                                 <account_number> A­102</account_number>
                                 <branch_name> Perryridge</branch_name>
                                 <balance>400 </balance>
                          </account>
                      q   Useful for document markup, but discouraged for data 
                          representation




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.11              ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Attributes
              s Elements can have attributes
                                 <account acct­type = “checking” >
                                       <account_number> A­102 </account_number>
                                       <branch_name> Perryridge </branch_name>
                                       <balance> 400 </balance>
                                 </account>
              s Attributes are specified by  name=value pairs inside the starting tag of an 
                    element
              s An element may have several attributes, but each attribute name can 
                    only occur once
                                <account  acct­type = “checking”  monthly­fee=“5”>




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.      10.12              ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Attributes vs. Subelements
              s Distinction between subelement and attribute
                      q   In the context of documents, attributes are part of markup, while 
                          subelement contents are part of the basic document contents
                      q   In the context of data representation, the difference is unclear and 
                          may be confusing
                               Same information can be represented in two ways
                                  – <account  account_number = “A­101”>  …. </account>
                                  – <account> 
                                        <account_number>A­101</account_number> …
                                     </account>
                      q   Suggestion: use attributes for identifiers of elements, and use 
                          subelements for contents




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.13                 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Namespaces
              s XML data has to be exchanged between organizations
              s Same tag name may have different meaning in different organizations, 
                    causing confusion on exchanged documents
              s Specifying a unique string as an element name avoids confusion
              s Better solution: use  unique­name:element­name
              s Avoid using long unique names all over document by using XML 
                    Namespaces
                   <bank Xmlns:FB=‘http://www.FirstBank.com’>
                         …
                          <FB:branch>
                               <FB:branchname>Downtown</FB:branchname>
                               <FB:branchcity>    Brooklyn   </FB:branchcity>
                          </FB:branch>
                         …
                   </bank>



Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.      10.14          ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
More on XML Syntax
              s Elements without subelements or text content can be abbreviated by 
                    ending the start tag with a  />  and deleting the end tag
                      q   <account  number=“A­101” branch=“Perryridge”  balance=“200 />
              s To store string data that may contain tags, without the tags being 
                    interpreted as subelements, use CDATA as below
                      q   <![CDATA[<account> … </account>]]>
                      Here, <account> and </account> are treated as just strings
                      CDATA stands for “character data”




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.15               ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
XML Document Schema
              s Database schemas constrain what information can be stored, and the 
                    data types of stored values
              s XML documents are not required to have an associated schema
              s However, schemas are very important for XML data exchange
                      q   Otherwise, a site cannot automatically interpret data received from 
                          another site
              s Two mechanisms for specifying XML schema
                      q   Document Type Definition (DTD)
                               Widely used
                      q   XML Schema 
                               Newer, increasing use




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.16                ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Document Type Definition (DTD)
              s The type of an XML document can be specified using a DTD
              s DTD constraints structure of XML data
                      q   What elements can occur
                      q   What attributes can/must an element have
                      q   What subelements can/must occur inside each element, and how 
                          many times.
              s DTD does not constrain data types
                      q   All values represented as strings in XML
              s DTD syntax
                      q   <!ELEMENT element (subelements­specification) >
                      q   <!ATTLIST   element (attributes)  >




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.17           ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Element Specification in DTD
              s     Subelements can be specified as
                      q   names of elements, or
                      q   #PCDATA (parsed character data), i.e., character strings
                      q   EMPTY (no subelements) or ANY (anything can be a subelement)
              s     Example
                         <! ELEMENT depositor (customer_name  account_number)>
                         <! ELEMENT customer_name (#PCDATA)>
                         <! ELEMENT account_number (#PCDATA)>
              s     Subelement specification may have regular expressions
                       <!ELEMENT bank ( ( account | customer | depositor)+)>
                               Notation: 
                                  –  “|”   ­  alternatives
                                  –  “+”  ­  1 or more occurrences
                                  –  “*”   ­  0 or more occurrences




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.        10.18                   ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Bank DTD

                    <!DOCTYPE bank [
                       <!ELEMENT bank ( ( account | customer | depositor)+)>
                       <!ELEMENT account (account_number branch_name balance)>
                       <! ELEMENT customer(customer_name customer_street 
                                                                                                    customer_city)>
                       <! ELEMENT depositor (customer_name account_number)>
                       <! ELEMENT account_number (#PCDATA)>
                       <! ELEMENT branch_name (#PCDATA)>
                       <! ELEMENT balance(#PCDATA)>
                       <! ELEMENT customer_name(#PCDATA)>
                       <! ELEMENT customer_street(#PCDATA)>
                       <! ELEMENT customer_city(#PCDATA)>
                    ]>




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.          10.19                           ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Attribute Specification in DTD
              s Attribute specification : for each attribute  
                      q   Name
                      q   Type of attribute 
                               CDATA
                               ID (identifier) or IDREF (ID reference) or IDREFS (multiple IDREFs) 
                                  –   more on this later 
                      q   Whether  
                               mandatory (#REQUIRED)
                               has a default value (value), 
                               or neither (#IMPLIED)
              s Examples
                      q   <!ATTLIST account  acct­type CDATA “checking”>
                      q   <!ATTLIST customer
                             customer_id   ID          # REQUIRED
                             accounts       IDREFS # REQUIRED   >
Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.       10.20              ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
IDs and IDREFs
              s An element can have at most one attribute of type ID
              s The ID attribute value of each element in an XML document must be 
                    distinct
                      q   Thus the ID attribute value is an object identifier
              s An attribute of type IDREF must contain the ID value of an element in 
                    the same document
              s An attribute of type IDREFS contains a set of (0 or more) ID values.  
                    Each ID value must contain the ID value of an element in the same 
                    document




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.    10.21                  ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Bank DTD with Attributes
              s Bank DTD with ID and IDREF attribute types.
                          <!DOCTYPE bank­2[
                               <!ELEMENT account (branch, balance)>
                               <!ATTLIST account
                                          account_number ID          # REQUIRED
                                          owners                IDREFS # REQUIRED>
                                <!ELEMENT customer(customer_name, customer_street,  
                                                                                                customer_city)>
                                <!ATTLIST customer
                                           customer_id        ID          # REQUIRED
                                           accounts            IDREFS # REQUIRED>
                                … declarations for branch, balance, customer_name, 
                                                              customer_street and customer_city
                          ]>




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.          10.22                          ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
XML data with ID and IDREF attributes

                    <bank­2>
                         <account account_number=“A­401” owners=“C100 C102”>
                                  <branch_name> Downtown </branch_name>
                                     <balance>          500 </balance>
                             </account>
              …..
                             <customer customer_id=“C100” accounts=“A­401”>
                                      <customer_name>Joe         </customer_name>
                                     <customer_street> Monroe  </customer_street>
                                     <customer_city>     Madison</customer_city>
                             </customer>
                             <customer customer_id=“C102” accounts=“A­401 A­402”>
                                      <customer_name> Mary     </customer_name>
                                     <customer_street> Erin       </customer_street>
                                     <customer_city>     Newark </customer_city>
                         </customer>
                    </bank­2>


Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.23              ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Limitations of DTDs
              s No typing of text elements and attributes
                      q   All values are strings, no integers, reals, etc.
              s Difficult to specify unordered sets of subelements
                      q   Order is usually irrelevant in databases (unlike in the document­
                          layout environment from which XML evolved)
                      q   (A | B)* allows specification of an unordered set, but
                               Cannot ensure that each of A and B occurs only once
              s IDs and IDREFs are untyped
                      q   The owners attribute of an account may contain a reference to 
                          another account, which is meaningless
                               owners attribute should ideally be constrained to refer to 
                                customer elements




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.    10.24                   ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
XML Schema
              s XML Schema is a more sophisticated schema language which 
                    addresses the drawbacks of DTDs.  Supports
                      q   Typing of values
                               E.g. integer, string, etc
                               Also, constraints on min/max values
                      q   User­defined, comlex types
                      q   Many more features, including
                               uniqueness and foreign key constraints, inheritance 
              s XML Schema is itself specified in XML syntax, unlike DTDs
                      q   More­standard representation, but verbose
              s XML Scheme is integrated with namespaces 
              s BUT:  XML Schema is significantly more complicated than DTDs.




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.       10.25              ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
XML Schema Version of Bank DTD
           <xs:schema xmlns:xs=http://www.w3.org/2001/XMLSchema>
           <xs:element name=“bank” type=“BankType”/>
           <xs:element name=“account”>
               <xs:complexType>
                     <xs:sequence>
                           <xs:element name=“account_number” type=“xs:string”/>
                           <xs:element name=“branch_name”      type=“xs:string”/>
                           <xs:element name=“balance”               type=“xs:decimal”/>
                     </xs:squence>
               </xs:complexType>
           </xs:element>
           ….. definitions of customer and depositor ….
           <xs:complexType name=“BankType”>
               <xs:squence>
                      <xs:element ref=“account”   minOccurs=“0” maxOccurs=“unbounded”/>
                      <xs:element ref=“customer” minOccurs=“0” maxOccurs=“unbounded”/>
                      <xs:element ref=“depositor” minOccurs=“0” maxOccurs=“unbounded”/>
                  </xs:sequence>
           </xs:complexType>
           </xs:schema>


Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.26                       ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
XML Schema Version of Bank DTD
              s Choice of “xs:” was ours ­­ any other namespace prefix could be 
                    chosen
              s Element “bank” has type “BankType”, which is defined separately
                      q   xs:complexType is used later to create the named complex type 
                          “BankType”
              s Element “account” has its type defined in­line




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.27             ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
More features of XML Schema
              s Attributes specified by xs:attribute tag:
                      q   <xs:attribute name = “account_number”/>
                      q   adding the attribute use = “required” means value must be 
                          specified
              s Key constraint: “account numbers form a key for account elements 
                    under the root bank element:
                         <xs:key name = “accountKey”>
                                   <xs:selector xpath = “/ bank/account”/>
                                   <xs:field xpath = “account_number”/>
                         <xs:key>
              s Foreign key constraint from depositor to account:
                             <xs:keyref name = “depositorAccountKey” refer=“accountKey”>
                                      <xs:selector xpath = “/bank/depositor ”/>
                                      <xs:field xpath = “account_number”/>
                             <xs:keyref>



Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.28                ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Querying and Transforming XML Data
              s Translation of information from one XML schema to another
              s Querying on XML data 
              s Above two are closely related, and handled by the same tools
              s Standard XML querying/translation languages
                      q   XPath
                               Simple language consisting of path expressions
                      q   XQuery
                               An XML query language with a rich set of features
                      q    XSLT
                               Simple language designed for translation from XML to XML 
                                and XML to HTML
                




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.29                 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Tree Model of XML Data
              s Query and transformation languages are based on a tree model of XML 
                    data
              s An XML document is modeled as a tree, with nodes corresponding to 
                    elements and attributes
                      q   Element nodes have child nodes, which can be attributes or 
                          subelements
                      q   Text in an element is modeled as a text node child of the element
                      q   Children of a node are ordered according to their order in the XML 
                          document
                      q   Element and attribute nodes (except for the root node) have a single 
                          parent, which is an element node
                      q   The root node has a single child, which is the root element of the 
                          document




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.30                ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
XPath
              s XPath is used to address (select) parts of documents using
                     path expressions
              s A path expression is a sequence of steps separated by “/”
                      q   Think of file names in a directory hierarchy
              s Result of path expression:  set of values that along with their 
                    containing elements/attributes match the specified path 
              s E.g.       /bank­2/customer/customer_name   evaluated on the 
                    bank­2 data we saw earlier returns 
                      <customer_name>Joe</customer_name>
                      <customer_name>Mary</customer_name>
              s E.g.       /bank­2/customer/customer_name/text( )
                      returns the same names, but without the enclosing tags




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.    10.31            ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
XPath (Cont.)
              s The initial “/” denotes root of the document (above the top­level tag)
              s Path expressions are evaluated left to right
                      q   Each step operates on the set of instances produced by the previous 
                          step
              s Selection predicates may follow any step in a path, in [ ]
                      q   E.g.    /bank­2/account[balance > 400] 
                               returns account elements with a balance value greater than 400
                               /bank­2/account[balance]  returns account elements containing a 
                                balance subelement
              s Attributes are accessed using “@”
                      q   E.g.  /bank­2/account[balance > 400]/@account_number
                               returns the account numbers of accounts with balance > 400
                      q   IDREF attributes are not dereferenced automatically (more on this 
                          later)


Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.        10.32            ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Functions in XPath
              s XPath provides several functions
                      q   The function count()  at the end of a path counts the number of 
                          elements in the set generated by the path
                               E.g. /bank­2/account[count(./customer) > 2] 
                            – Returns accounts with > 2 customers
                      q Also function for testing position (1, 2, ..) of node w.r.t. siblings
              s Boolean connectives and and or and function not() can be used in 
                    predicates
              s IDREFs can be referenced using function id()
                      q   id() can also be applied to sets of references such as IDREFS and 
                          even to strings containing multiple references separated by blanks
                      q   E.g.  /bank­2/account/id(@owner) 
                               returns all customers referred to from the owners attribute of 
                                account elements.




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.    10.33                  ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
More XPath Features
              s Operator “|” used to implement union 
                      q   E.g.  /bank­2/account/id(@owner)  |  /bank­2/loan/id(@borrower)
                               Gives customers with either accounts or loans
                               However, “|” cannot be nested inside other operators.
              s “//” can be used to skip multiple levels of nodes 
                      q   E.g.  /bank­2//customer_name 
                               finds any customer_name element anywhere  under the 
                                /bank­2 element, regardless of the element in which it is 
                                contained.
              s A step in the path can go to parents, siblings, ancestors and 
                    descendants  of the nodes generated by the previous step, not just 
                    to the children
                      q   “//”, described above, is a short from for specifying “all 
                          descendants”
                      q   “..” specifies the parent.
              s doc(name) returns the root of a named document 


Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.    10.34                  ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
XQuery
              s XQuery is a general purpose query language for XML data 
              s Currently being standardized by the World Wide Web Consortium 
                    (W3C)
                      q   The textbook description is based on a January 2005 draft of the 
                          standard.  The final version may differ, but major features likely to 
                          stay unchanged.
              s XQuery is derived from the Quilt query language, which itself borrows 
                    from SQL, XQL and XML­QL
              s XQuery uses a  
                          for … let … where … order by …result … 
                    syntax
                         for       SQL from
                         where  SQL where
                         order by  SQL order by
                         result   SQL select
                         let allows temporary variables, and has no equivalent in SQL




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.    10.35                 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
FLWOR Syntax in XQuery 
              s For clause uses XPath expressions, and variable in for clause ranges over 
                    values in the set returned by XPath
              s Simple FLWOR expression in XQuery 
                      q   find all accounts with balance > 400, with each result enclosed in an 
                          <account_number> .. </account_number> tag
                               for      $x in /bank­2/account
                               let       $acctno := $x/@account_number 
                               where $x/balance > 400 
                               return <account_number> { $acctno } </account_number>
                      q   Items in the return clause are XML text unless enclosed in { },  in which 
                          case they are evaluated
              s Let clause not really needed in this query, and selection can be done In 
                    XPath.  Query can be written as:
                             for $x in /bank­2/account[balance>400]
                             return <account_number> { $x/@account_number }                               
                                                        </account_number>




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.36                    ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Joins
              s Joins are specified in a manner very similar to SQL
                    for $a  in  /bank/account,
                          $c  in  /bank/customer,
                          $d  in  /bank/depositor
                   where   $a/account_number = $d/account_number 
                         and $c/customer_name = $d/customer_name
                   return <cust_acct> { $c $a } </cust_acct>
              s The same query can be expressed with the selections specified as 
                    XPath selections:
                       for $a in /bank/account
                             $c in /bank/customer
                              $d in /bank/depositor[
                                          account_number = $a/account_number and
                                          customer_name  = $c/customer_name]
                       return <cust_acct> { $c $a } </cust_acct>




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.    10.37              ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Nested Queries
       s The following query converts data from the flat structure for bank  
            information into the nested structure used in bank­1
             <bank­1> {
                  for $c in /bank/customer
                  return
                      <customer>
                         { $c/* }
                         { for $d in /bank/depositor[customer_name = $c/customer_name],
                               $a in /bank/account[account_number=$d/account_number]
                         return $a }
                     </customer>
            } </bank­1>
       s $c/* denotes all the children of the node to which $c is bound, without the 
             enclosing top­level tag
       s $c/text() gives text content of an element without any subelements / tags




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.    10.38         ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Sorting in XQuery 
   s     The order by clause can be used at the end of any expression.  E.g. to return customers 
         sorted by name
               for $c in /bank/customer
               order by $c/customer_name 
         return <customer> { $c/* } </customer>
   s     Use order by $c/customer_name  to sort in descending order
   s     Can sort at multiple levels of nesting (sort  by customer_name, and by account_number 
         within each customer)
           <bank­1> {
               for $c in /bank/customer   
                   order by $c/customer_name
                   return
                          <customer>
                                { $c/* }            
                                 { for $d in /bank/depositor[customer_name=$c/customer_name],
                                            $a in /bank/account[account_number=$d/account_number] 
                                 order by $a/account_number
                                 return <account> $a/* </account>}
                
                       </customer>
          } </bank­1>
Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.     10.39                  ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Functions and Other XQuery Features

              s User defined functions with the type system of XMLSchema
                     function balances(xs:string $c) returns list(xs:decimal*) {
                        for $d in /bank/depositor[customer_name = $c],
                              $a in /bank/account[account_number = $d/account_number]
                        return $a/balance
                     }
              s Types are optional for function parameters and return values
              s The * (as in decimal*) indicates a sequence of values of that type
              s Universal and existential quantification in where clause predicates
                      q   some $e in path satisfies P     
                      q   every $e in path satisfies P 
              s XQuery also supports If­then­else clauses




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.40           ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
XSLT
              s A stylesheet stores formatting options for a document, usually 
                    separately from document
                      q   E.g. an HTML style sheet may specify font colors and sizes for 
                          headings, etc.
              s The XML Stylesheet Language (XSL) was originally designed for 
                    generating HTML from XML
              s XSLT is a general­purpose transformation language 
                      q   Can translate XML to XML, and XML to HTML
              s XSLT transformations are expressed using rules called templates
                      q   Templates combine selection using XPath with construction of 
                          results




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.41               ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
XSLT Templates
         s Example of XSLT template with   match  and  select  part 
                 <xsl:template match=“/bank­2/customer”>
                         <xsl:value­of select=“customer_name”/>
                 </xsl:template>
                 <xsl:template match=“*”/>
         s The match attribute of xsl:template specifies a pattern in XPath
         s Elements in the XML document matching the pattern are processed by the 
           actions within the xsl:template element
            q xsl:value­of selects (outputs) specified values (here, customer_name)
         s For elements that do not match any template 
            q Attributes and text contents are output as is
            q Templates are recursively applied on subelements
         s The  <xsl:template match=“*”/> template matches all 
               elements that do not match any other template
                 q    Used to ensure that their contents do not get output.
         s If an element matches several templates, only one is used based on a 
               complex priority scheme/user­defined priorities


Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.42                 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Creating XML Output
              s Any text or tag in the XSL stylesheet that is not in the xsl namespace 
                   is output as is
              s E.g. to wrap results in new XML elements.
                        <xsl:template match=“/bank­2/customer”>
                                <customer>
                                <xsl:value­of select=“customer_name”/>
                                </customer>
                        </xsl;template>
                        <xsl:template match=“*”/>
                      q   Example output:
                                 <customer> Joe   </customer>
                                 <customer> Mary </customer>




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.43            ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Creating XML Output (Cont.)
              s Note: Cannot directly insert a xsl:value­of tag inside another tag
                    E.g. cannot create an attribute for <customer> in the previous example 
                      q
                    by directly using xsl:value­of
                 q XSLT provides a construct  xsl:attribute to handle this situation
                       xsl:attribute adds attribute to the preceding element
                       E.g.  <customer> 

                                    <xsl:attribute name=“customer_id”>
                                         <xsl:value­of select = “customer_id”/> 
                                    </xsl:attribute>
                                   </customer>
                          results in output of the form   
                                    <customer  customer_id=“….”> ….
              s xsl:element is used to create output elements with computed names




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.44           ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Structural Recursion
              s Template action can apply templates recursively to the contents of a 
                    matched element
                        <xsl:template match=“/bank”>
                               <customers>
                               <xsl:template apply­templates/>
                               </customers >
                          </xsl:template>
                          <xsl:template match=“/customer”>
                               <customer>
                              <xsl:value­of select=“customer_name”/>
                               </customer>
                         </xsl:template>
                         <xsl:template match=“*”/>
              s Example output:
                         <customers>
                            <customer> John </customer>
                            <customer> Mary </customer>
                         </customers>
Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.45          ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Joins in XSLT

              s XSLT keys allow elements to be looked up (indexed) by values of 
                subelements or attributes
                 q Keys must be declared (with a name) and, the key() function can then 
                    be used for lookup.  E.g. 
                       <xsl:key name=“acctno” match=“account”
                                                                               use=“account_number”/>
                      <xsl:value­of select=key(“acctno”, “A­101”)
              s Keys permit (some) joins to be expressed in XSLT
                       <xsl:key name=“acctno” match=“account” use=“account_number”/>
                       <xsl:key name=“custno” match=“customer” use=“customer_name”/>
                       <xsl:template match=“depositor”>
                                    <cust_acct>
                                    <xsl:value­of select=key(“custno”, “customer_name”)/>
                                    <xsl:value­of select=key(“acctno”, “account_number”)/>
                                    </cust_acct>
                </xsl:template>
                <xsl:template match=“*”/>

Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.       10.46             ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Sorting in XSLT
              s Using an xsl:sort directive inside a template causes all elements 
                    matching the template to be sorted 
                      q   Sorting is done before applying other templates
                    <xsl:template match=“/bank”>
                          <xsl:apply­templates select=“customer”>
                          <xsl:sort select=“customer_name”/>
                          </xsl:apply­templates>
                    </xsl:template>
                    <xsl:template match=“customer”>
                          <customer>
                                    <xsl:value­of select=“customer_name”/>
                                    <xsl:value­of select=“customer_street”/>
                                    <xsl:value­of select=“customer_city”/> 
                          </customer>
                    <xsl:template>
                    <xsl:template match=“*”/>



Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.    10.47              ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Application Program Interface
              s There are two standard application program interfaces to XML data:
                      q   SAX (Simple API for XML)
                               Based on parser model, user provides event handlers for parsing 
                                events 
                                  – E.g. start of element, end of element
                                  – Not suitable for database applications
                      q   DOM (Document Object Model)
                               XML data is parsed into a tree representation 
                               Variety of functions provided for traversing the DOM tree
                               E.g.:  Java DOM API provides Node class with methods
                                          getParentNode( ), getFirstChild( ), getNextSibling( )
                                          getAttribute( ), getData( ) (for text node)
                                          getElementsByTagName( ), …
                               Also provides functions for updating DOM tree


Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.     10.48                    ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Storage of XML Data
              s XML data can be stored in 
                      q   Non­relational data stores
                               Flat files
                                  – Natural for storing XML
                                  – But has all problems discussed in Chapter 1 (no concurrency, 
                                    no recovery, …)
                               XML database
                                  – Database built specifically for storing XML data, supporting 
                                    DOM model and declarative querying
                                  – Currently no commercial­grade systems
                      q   Relational databases
                               Data must be translated into relational form
                               Advantage:  mature database systems
                               Disadvantages: overhead of translating data and queries

Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.    10.49                   ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Storage of XML in Relational Databases
              s Alternatives:
                      q   String Representation
                      q   Tree Representation
                      q   Map to relations




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.50   ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
String Representation
              s Store each child of top level element as a string field of a tuple in a 
                    relational database
                      q   Use a single relation to store all elements, or
                      q   Use a separate relation for each top­level element type
                               E.g.  account, customer, depositor relations
                                  – Each with a string­valued attribute to store the element
              s Indexing:
                      q   Store values of subelements/attributes to be indexed as extra fields 
                          of the relation, and build indices on these fields
                               E.g. customer_name or account_number
                      q   Some database systems support function indices, which use the 
                          result of a function as the key value. 
                               The function should return the value of the required 
                                subelement/attribute


Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.    10.51                  ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
String Representation (Cont.)
              s Benefits: 
                      q   Can store any XML data even without DTD
                      q   As long as the top­level element in a document has a large 
                          number of children, strings are small compared to full document
                               Allows fast access to individual elements.
              s Drawback: Need to parse strings to access values inside the elements
                      q   Parsing is slow.




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.52                ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Tree Representation
              s Tree representation:  model XML data as tree and store using relations
                            nodes(id, type, label, value)
                            child  (child_id, parent_id)
                                                                          bank (id:1)

                                                        customer (id:2)           account (id: 5)

                                                 customer_name                          account_number
                                                      (id: 3)                                (id: 7)

              s Each element/attribute is given a unique identifier
              s Type indicates element/attribute
              s Label specifies the tag name of the element/name of attribute
              s Value is the text value of the element/attribute
              s The relation child  notes the parent­child relationships in the tree
                      q   Can add an extra attribute to child  to record ordering of children



Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.             10.53                  ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Tree Representation (Cont.)
              s Benefit: Can store any XML data, even without DTD
              s Drawbacks:
                      q   Data is broken up into too many pieces, increasing space 
                          overheads
                      q   Even simple queries require a large number of joins, which can be 
                          slow




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.54               ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Mapping XML Data to Relations
              s Relation created for each element type whose schema is known:
                      q   An id attribute to store a unique id for each element
                      q   A relation attribute corresponding to each element attribute
                      q   A parent_id attribute to keep track of parent element
                               As in the tree representation
                               Position information (ith  child) can be stored too
              s All subelements that occur only once can become relation attributes
                      q   For text­valued subelements, store the text as attribute value
                      q   For complex subelements, can store the id of the subelement
              s Subelements that can occur multiple times represented in a separate table
                      q   Similar to handling of multivalued attributes when converting ER 
                          diagrams to tables




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.     10.55                   ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
Storing XML Data in Relational Systems
              s Publishing: process of converting relational data to an XML format
              s Shredding: process of converting an XML document into a set of 
                    tuples to be inserted into one or more relations
              s XML­enabled database systems support automated publishing and 
                    shredding
              s Some systems offer native storage of XML data using the xml data 
                    type.  Special internal data structures and indices are used for 
                    efficiency




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.56               ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
SQL/XML
              s New standard SQL extension that allows creation of nested XML 
                    output
                      q   Each output tuple is mapped to an XML element row
                      <bank>
                          <account>
                             <row>
                                            <account_number> A­101 </account_number>
                                            <branch_name> Downtown </branch_name>
                                            <balance> 500 </balance>
                             </row>
                          …. more rows if there are more output tuples …
                          </account>
                      </bank>



Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.      10.57              ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
SQL Extensions
              s xmlelement  creates XML elements
              s xmlattributes creates attributes
                    select xmlelement (name “account”, 
                             xmlattributes (account_number as account_number),
                             xmlelement (name “branch_name”, branch_name),
                             xmlelement (name “balance”, balance))
                    from account
              s xmlforest(attr1, attr2, ..) creates a sequence (“forest”) of one or more 
                    elements, with tag names same as the SQL attribute name
              s xmlagg: aggregate function creates a forest from elements in group
                     select xmlelement (name “branch”, branch_name, 
                                                       xmlagg(xmlforest(account_number) 
                                                               order by account_number)
                     from account
                     group by branch_name


Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.58                    ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
XML Application: Web Services
              s The Simple Object Access Protocol (SOAP) standard:
                      q   Invocation of procedures across applications with distinct 
                          databases
                      q   XML used to represent procedure input and output
              s A Web service is a site providing a collection of SOAP procedures
                      q   Described using the Web Services Description Language (WSDL)
                      q   Directories of Web services are described using the Universal 
                          Description, Discovery, and Integration (UDDI) standard




Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005.   10.59                ©Silberschatz, Korth and Sudarshan

Weitere ähnliche Inhalte

Andere mochten auch (11)

Ch11
Ch11Ch11
Ch11
 
Ch6
Ch6Ch6
Ch6
 
Ch15
Ch15Ch15
Ch15
 
Ch19
Ch19Ch19
Ch19
 
Ch16
Ch16Ch16
Ch16
 
Ch12
Ch12Ch12
Ch12
 
Ch14
Ch14Ch14
Ch14
 
Ch9
Ch9Ch9
Ch9
 
Ch13
Ch13Ch13
Ch13
 
Ch17
Ch17Ch17
Ch17
 
Ch8
Ch8Ch8
Ch8
 

Ähnlich wie Ch10 (20)

Ch10
Ch10Ch10
Ch10
 
XML
XML XML
XML
 
XML Databases.ppt
XML Databases.pptXML Databases.ppt
XML Databases.ppt
 
xml-150211140504-conversion-gate01 (1).pdf
xml-150211140504-conversion-gate01 (1).pdfxml-150211140504-conversion-gate01 (1).pdf
xml-150211140504-conversion-gate01 (1).pdf
 
Xml
XmlXml
Xml
 
ch10
ch10ch10
ch10
 
Ch1
Ch1Ch1
Ch1
 
Ch1
Ch1Ch1
Ch1
 
Introduction To DBMS
Introduction To DBMSIntroduction To DBMS
Introduction To DBMS
 
Xml
XmlXml
Xml
 
Ch4
Ch4Ch4
Ch4
 
XML, XML Databases and MPEG-7
XML, XML Databases and MPEG-7XML, XML Databases and MPEG-7
XML, XML Databases and MPEG-7
 
GFGC CHIKKABASUR ( DBMS )
GFGC CHIKKABASUR ( DBMS )GFGC CHIKKABASUR ( DBMS )
GFGC CHIKKABASUR ( DBMS )
 
Xmll
XmllXmll
Xmll
 
ch1.ppt
ch1.pptch1.ppt
ch1.ppt
 
ch1.ppt
ch1.pptch1.ppt
ch1.ppt
 
ch1.ppt
ch1.pptch1.ppt
ch1.ppt
 
ch1.ppt
ch1.pptch1.ppt
ch1.ppt
 
DBMS
DBMS DBMS
DBMS
 
Ch1
Ch1Ch1
Ch1
 

Kürzlich hochgeladen

Maximizing Board Effectiveness 2024 Webinar.pptx
Maximizing Board Effectiveness 2024 Webinar.pptxMaximizing Board Effectiveness 2024 Webinar.pptx
Maximizing Board Effectiveness 2024 Webinar.pptxOnBoard
 
04-2024-HHUG-Sales-and-Marketing-Alignment.pptx
04-2024-HHUG-Sales-and-Marketing-Alignment.pptx04-2024-HHUG-Sales-and-Marketing-Alignment.pptx
04-2024-HHUG-Sales-and-Marketing-Alignment.pptxHampshireHUG
 
08448380779 Call Girls In Greater Kailash - I Women Seeking Men
08448380779 Call Girls In Greater Kailash - I Women Seeking Men08448380779 Call Girls In Greater Kailash - I Women Seeking Men
08448380779 Call Girls In Greater Kailash - I Women Seeking MenDelhi Call girls
 
SQL Database Design For Developers at php[tek] 2024
SQL Database Design For Developers at php[tek] 2024SQL Database Design For Developers at php[tek] 2024
SQL Database Design For Developers at php[tek] 2024Scott Keck-Warren
 
SIEMENS: RAPUNZEL – A Tale About Knowledge Graph
SIEMENS: RAPUNZEL – A Tale About Knowledge GraphSIEMENS: RAPUNZEL – A Tale About Knowledge Graph
SIEMENS: RAPUNZEL – A Tale About Knowledge GraphNeo4j
 
Injustice - Developers Among Us (SciFiDevCon 2024)
Injustice - Developers Among Us (SciFiDevCon 2024)Injustice - Developers Among Us (SciFiDevCon 2024)
Injustice - Developers Among Us (SciFiDevCon 2024)Allon Mureinik
 
AI as an Interface for Commercial Buildings
AI as an Interface for Commercial BuildingsAI as an Interface for Commercial Buildings
AI as an Interface for Commercial BuildingsMemoori
 
#StandardsGoals for 2024: What’s new for BISAC - Tech Forum 2024
#StandardsGoals for 2024: What’s new for BISAC - Tech Forum 2024#StandardsGoals for 2024: What’s new for BISAC - Tech Forum 2024
#StandardsGoals for 2024: What’s new for BISAC - Tech Forum 2024BookNet Canada
 
Scaling API-first – The story of a global engineering organization
Scaling API-first – The story of a global engineering organizationScaling API-first – The story of a global engineering organization
Scaling API-first – The story of a global engineering organizationRadu Cotescu
 
Kotlin Multiplatform & Compose Multiplatform - Starter kit for pragmatics
Kotlin Multiplatform & Compose Multiplatform - Starter kit for pragmaticsKotlin Multiplatform & Compose Multiplatform - Starter kit for pragmatics
Kotlin Multiplatform & Compose Multiplatform - Starter kit for pragmaticscarlostorres15106
 
IAC 2024 - IA Fast Track to Search Focused AI Solutions
IAC 2024 - IA Fast Track to Search Focused AI SolutionsIAC 2024 - IA Fast Track to Search Focused AI Solutions
IAC 2024 - IA Fast Track to Search Focused AI SolutionsEnterprise Knowledge
 
Integration and Automation in Practice: CI/CD in Mule Integration and Automat...
Integration and Automation in Practice: CI/CD in Mule Integration and Automat...Integration and Automation in Practice: CI/CD in Mule Integration and Automat...
Integration and Automation in Practice: CI/CD in Mule Integration and Automat...Patryk Bandurski
 
GenCyber Cyber Security Day Presentation
GenCyber Cyber Security Day PresentationGenCyber Cyber Security Day Presentation
GenCyber Cyber Security Day PresentationMichael W. Hawkins
 
08448380779 Call Girls In Civil Lines Women Seeking Men
08448380779 Call Girls In Civil Lines Women Seeking Men08448380779 Call Girls In Civil Lines Women Seeking Men
08448380779 Call Girls In Civil Lines Women Seeking MenDelhi Call girls
 
Handwritten Text Recognition for manuscripts and early printed texts
Handwritten Text Recognition for manuscripts and early printed textsHandwritten Text Recognition for manuscripts and early printed texts
Handwritten Text Recognition for manuscripts and early printed textsMaria Levchenko
 
Transcript: #StandardsGoals for 2024: What’s new for BISAC - Tech Forum 2024
Transcript: #StandardsGoals for 2024: What’s new for BISAC - Tech Forum 2024Transcript: #StandardsGoals for 2024: What’s new for BISAC - Tech Forum 2024
Transcript: #StandardsGoals for 2024: What’s new for BISAC - Tech Forum 2024BookNet Canada
 
Enhancing Worker Digital Experience: A Hands-on Workshop for Partners
Enhancing Worker Digital Experience: A Hands-on Workshop for PartnersEnhancing Worker Digital Experience: A Hands-on Workshop for Partners
Enhancing Worker Digital Experience: A Hands-on Workshop for PartnersThousandEyes
 
My Hashitalk Indonesia April 2024 Presentation
My Hashitalk Indonesia April 2024 PresentationMy Hashitalk Indonesia April 2024 Presentation
My Hashitalk Indonesia April 2024 PresentationRidwan Fadjar
 
Automating Business Process via MuleSoft Composer | Bangalore MuleSoft Meetup...
Automating Business Process via MuleSoft Composer | Bangalore MuleSoft Meetup...Automating Business Process via MuleSoft Composer | Bangalore MuleSoft Meetup...
Automating Business Process via MuleSoft Composer | Bangalore MuleSoft Meetup...shyamraj55
 
[2024]Digital Global Overview Report 2024 Meltwater.pdf
[2024]Digital Global Overview Report 2024 Meltwater.pdf[2024]Digital Global Overview Report 2024 Meltwater.pdf
[2024]Digital Global Overview Report 2024 Meltwater.pdfhans926745
 

Kürzlich hochgeladen (20)

Maximizing Board Effectiveness 2024 Webinar.pptx
Maximizing Board Effectiveness 2024 Webinar.pptxMaximizing Board Effectiveness 2024 Webinar.pptx
Maximizing Board Effectiveness 2024 Webinar.pptx
 
04-2024-HHUG-Sales-and-Marketing-Alignment.pptx
04-2024-HHUG-Sales-and-Marketing-Alignment.pptx04-2024-HHUG-Sales-and-Marketing-Alignment.pptx
04-2024-HHUG-Sales-and-Marketing-Alignment.pptx
 
08448380779 Call Girls In Greater Kailash - I Women Seeking Men
08448380779 Call Girls In Greater Kailash - I Women Seeking Men08448380779 Call Girls In Greater Kailash - I Women Seeking Men
08448380779 Call Girls In Greater Kailash - I Women Seeking Men
 
SQL Database Design For Developers at php[tek] 2024
SQL Database Design For Developers at php[tek] 2024SQL Database Design For Developers at php[tek] 2024
SQL Database Design For Developers at php[tek] 2024
 
SIEMENS: RAPUNZEL – A Tale About Knowledge Graph
SIEMENS: RAPUNZEL – A Tale About Knowledge GraphSIEMENS: RAPUNZEL – A Tale About Knowledge Graph
SIEMENS: RAPUNZEL – A Tale About Knowledge Graph
 
Injustice - Developers Among Us (SciFiDevCon 2024)
Injustice - Developers Among Us (SciFiDevCon 2024)Injustice - Developers Among Us (SciFiDevCon 2024)
Injustice - Developers Among Us (SciFiDevCon 2024)
 
AI as an Interface for Commercial Buildings
AI as an Interface for Commercial BuildingsAI as an Interface for Commercial Buildings
AI as an Interface for Commercial Buildings
 
#StandardsGoals for 2024: What’s new for BISAC - Tech Forum 2024
#StandardsGoals for 2024: What’s new for BISAC - Tech Forum 2024#StandardsGoals for 2024: What’s new for BISAC - Tech Forum 2024
#StandardsGoals for 2024: What’s new for BISAC - Tech Forum 2024
 
Scaling API-first – The story of a global engineering organization
Scaling API-first – The story of a global engineering organizationScaling API-first – The story of a global engineering organization
Scaling API-first – The story of a global engineering organization
 
Kotlin Multiplatform & Compose Multiplatform - Starter kit for pragmatics
Kotlin Multiplatform & Compose Multiplatform - Starter kit for pragmaticsKotlin Multiplatform & Compose Multiplatform - Starter kit for pragmatics
Kotlin Multiplatform & Compose Multiplatform - Starter kit for pragmatics
 
IAC 2024 - IA Fast Track to Search Focused AI Solutions
IAC 2024 - IA Fast Track to Search Focused AI SolutionsIAC 2024 - IA Fast Track to Search Focused AI Solutions
IAC 2024 - IA Fast Track to Search Focused AI Solutions
 
Integration and Automation in Practice: CI/CD in Mule Integration and Automat...
Integration and Automation in Practice: CI/CD in Mule Integration and Automat...Integration and Automation in Practice: CI/CD in Mule Integration and Automat...
Integration and Automation in Practice: CI/CD in Mule Integration and Automat...
 
GenCyber Cyber Security Day Presentation
GenCyber Cyber Security Day PresentationGenCyber Cyber Security Day Presentation
GenCyber Cyber Security Day Presentation
 
08448380779 Call Girls In Civil Lines Women Seeking Men
08448380779 Call Girls In Civil Lines Women Seeking Men08448380779 Call Girls In Civil Lines Women Seeking Men
08448380779 Call Girls In Civil Lines Women Seeking Men
 
Handwritten Text Recognition for manuscripts and early printed texts
Handwritten Text Recognition for manuscripts and early printed textsHandwritten Text Recognition for manuscripts and early printed texts
Handwritten Text Recognition for manuscripts and early printed texts
 
Transcript: #StandardsGoals for 2024: What’s new for BISAC - Tech Forum 2024
Transcript: #StandardsGoals for 2024: What’s new for BISAC - Tech Forum 2024Transcript: #StandardsGoals for 2024: What’s new for BISAC - Tech Forum 2024
Transcript: #StandardsGoals for 2024: What’s new for BISAC - Tech Forum 2024
 
Enhancing Worker Digital Experience: A Hands-on Workshop for Partners
Enhancing Worker Digital Experience: A Hands-on Workshop for PartnersEnhancing Worker Digital Experience: A Hands-on Workshop for Partners
Enhancing Worker Digital Experience: A Hands-on Workshop for Partners
 
My Hashitalk Indonesia April 2024 Presentation
My Hashitalk Indonesia April 2024 PresentationMy Hashitalk Indonesia April 2024 Presentation
My Hashitalk Indonesia April 2024 Presentation
 
Automating Business Process via MuleSoft Composer | Bangalore MuleSoft Meetup...
Automating Business Process via MuleSoft Composer | Bangalore MuleSoft Meetup...Automating Business Process via MuleSoft Composer | Bangalore MuleSoft Meetup...
Automating Business Process via MuleSoft Composer | Bangalore MuleSoft Meetup...
 
[2024]Digital Global Overview Report 2024 Meltwater.pdf
[2024]Digital Global Overview Report 2024 Meltwater.pdf[2024]Digital Global Overview Report 2024 Meltwater.pdf
[2024]Digital Global Overview Report 2024 Meltwater.pdf
 

Ch10

  • 1. Chapter 10:  XML Database System Concepts ©Silberschatz, Korth and Sudarshan See www.db­book.com for conditions on re­use 
  • 2. XML s Structure of XML Data s XML Document Schema s Querying and Transformation s Application Program Interfaces to XML s Storage of XML Data s XML Applications Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.2 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 3. Introduction s XML:  Extensible Markup Language s Defined by the WWW Consortium (W3C) s Derived from SGML (Standard Generalized Markup Language), but  simpler to use than SGML  s Documents have tags giving extra information about sections of the  document q E.g.  <title> XML </title>  <slide> Introduction …</slide> s Extensible, unlike HTML q Users can add new tags, and separately specify how the tag should be  handled for display Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.3 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 4. XML Introduction (Cont.) s The ability to specify new tags, and to create nested tag structures make  XML a great way to exchange data, not just documents. q Much of the use of XML has been in data exchange applications, not as a  replacement for HTML s Tags make data (relatively) self­documenting  q E.g.      <bank>                 <account>                  <account_number> A­101     </account_number>                <branch_name>      Downtown </branch_name>                <balance>              500         </balance>                 </account>                 <depositor>                <account_number> A­101    </account_number>                <customer_name> Johnson </customer_name>                 </depositor>                </bank> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.4 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 5. XML: Motivation s Data interchange is critical in today’s networked world q Examples:  Banking:  funds transfer  Order processing (especially inter­company orders)  Scientific data – Chemistry:  ChemML, … – Genetics:    BSML (Bio­Sequence Markup Language), … q Paper flow of information between organizations is being replaced by  electronic flow of information s Each application area has its own set of standards for representing  information s XML has become the basis for all new generation data interchange  formats Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.5 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 6. XML Motivation (Cont.) s Earlier generation formats were based on plain text with line headers  indicating the meaning of fields q Similar in concept to email headers q Does not allow for nested structures, no standard “type” language q Tied too closely to low level document structure (lines, spaces, etc) s Each XML based standard defines what are valid elements, using q  XML type specification languages to specify the syntax  DTD (Document Type Descriptors)  XML Schema q Plus textual descriptions of the semantics s XML allows new tags to be defined as required q However, this may be constrained by DTDs s A wide variety of tools is available for parsing, browsing and querying XML  documents/data Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.6 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 7. Comparison with Relational Data s Inefficient: tags, which in effect represent schema information, are  repeated s Better than relational tuples as a data­exchange format q Unlike relational tuples, XML data is self­documenting due to  presence of tags q Non­rigid format: tags can be added q Allows nested structures q Wide acceptance, not only in database systems, but also in  browsers, tools, and applications Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.7 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 8. Structure of XML Data s Tag:  label for a section of data s Element: section of data beginning with <tagname> and ending with  matching </tagname> s Elements must be properly nested q Proper nesting   <account> … <balance>  …. </balance> </account>  q Improper nesting    <account> … <balance>  …. </account> </balance>  q Formally:  every start tag must have a unique matching end tag,  that is in the context of the same parent element. s Every document must have a single top­level element Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.8 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 9. Example of Nested Elements  <bank­1>       <customer>       <customer_name> Hayes </customer_name>       <customer_street> Main </customer_street>       <customer_city>     Harrison </customer_city>       <account>      <account_number> A­102 </account_number>      <branch_name>      Perryridge </branch_name>      <balance>               400 </balance>       </account>           <account>                …           </account>        </customer>          .          .        </bank­1> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.9 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 10. Motivation for Nesting s Nesting of data is useful in data transfer q Example:  elements representing customer_id, customer_name, and  address nested within an order element s Nesting is not supported, or discouraged, in relational databases q With multiple orders, customer name and address are stored  redundantly q normalization replaces nested structures in each order by foreign key  into table storing customer name and address information q Nesting is supported in object­relational databases s But nesting is appropriate when transferring data q External application does not have direct access to data referenced  by a foreign key Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.10 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 11. Structure of XML Data (Cont.) s Mixture of text with sub­elements is legal in XML.  q Example:      <account>       This account is seldom used any more.        <account_number> A­102</account_number>        <branch_name> Perryridge</branch_name>        <balance>400 </balance> </account> q Useful for document markup, but discouraged for data  representation Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.11 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 12. Attributes s Elements can have attributes            <account acct­type = “checking” >              <account_number> A­102 </account_number>              <branch_name> Perryridge </branch_name>              <balance> 400 </balance>              </account> s Attributes are specified by  name=value pairs inside the starting tag of an  element s An element may have several attributes, but each attribute name can  only occur once <account  acct­type = “checking”  monthly­fee=“5”> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.12 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 13. Attributes vs. Subelements s Distinction between subelement and attribute q In the context of documents, attributes are part of markup, while  subelement contents are part of the basic document contents q In the context of data representation, the difference is unclear and  may be confusing  Same information can be represented in two ways – <account  account_number = “A­101”>  …. </account> – <account>      <account_number>A­101</account_number> …  </account> q Suggestion: use attributes for identifiers of elements, and use  subelements for contents Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.13 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 14. Namespaces s XML data has to be exchanged between organizations s Same tag name may have different meaning in different organizations,  causing confusion on exchanged documents s Specifying a unique string as an element name avoids confusion s Better solution: use  unique­name:element­name s Avoid using long unique names all over document by using XML  Namespaces      <bank Xmlns:FB=‘http://www.FirstBank.com’>       …  <FB:branch>     <FB:branchname>Downtown</FB:branchname>  <FB:branchcity>    Brooklyn   </FB:branchcity>  </FB:branch> … </bank> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.14 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 15. More on XML Syntax s Elements without subelements or text content can be abbreviated by  ending the start tag with a  />  and deleting the end tag q <account  number=“A­101” branch=“Perryridge”  balance=“200 /> s To store string data that may contain tags, without the tags being  interpreted as subelements, use CDATA as below q <![CDATA[<account> … </account>]]> Here, <account> and </account> are treated as just strings CDATA stands for “character data” Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.15 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 16. XML Document Schema s Database schemas constrain what information can be stored, and the  data types of stored values s XML documents are not required to have an associated schema s However, schemas are very important for XML data exchange q Otherwise, a site cannot automatically interpret data received from  another site s Two mechanisms for specifying XML schema q Document Type Definition (DTD)  Widely used q XML Schema   Newer, increasing use Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.16 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 17. Document Type Definition (DTD) s The type of an XML document can be specified using a DTD s DTD constraints structure of XML data q What elements can occur q What attributes can/must an element have q What subelements can/must occur inside each element, and how  many times. s DTD does not constrain data types q All values represented as strings in XML s DTD syntax q <!ELEMENT element (subelements­specification) > q <!ATTLIST   element (attributes)  > Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.17 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 18. Element Specification in DTD s Subelements can be specified as q names of elements, or q #PCDATA (parsed character data), i.e., character strings q EMPTY (no subelements) or ANY (anything can be a subelement) s Example <! ELEMENT depositor (customer_name  account_number)>     <! ELEMENT customer_name (#PCDATA)> <! ELEMENT account_number (#PCDATA)> s Subelement specification may have regular expressions   <!ELEMENT bank ( ( account | customer | depositor)+)>  Notation:  –  “|”   ­  alternatives –  “+”  ­  1 or more occurrences –  “*”   ­  0 or more occurrences Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.18 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 19. Bank DTD <!DOCTYPE bank [ <!ELEMENT bank ( ( account | customer | depositor)+)> <!ELEMENT account (account_number branch_name balance)> <! ELEMENT customer(customer_name customer_street                                                                               customer_city)> <! ELEMENT depositor (customer_name account_number)> <! ELEMENT account_number (#PCDATA)> <! ELEMENT branch_name (#PCDATA)> <! ELEMENT balance(#PCDATA)> <! ELEMENT customer_name(#PCDATA)> <! ELEMENT customer_street(#PCDATA)> <! ELEMENT customer_city(#PCDATA)> ]> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.19 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 20. Attribute Specification in DTD s Attribute specification : for each attribute   q Name q Type of attribute   CDATA  ID (identifier) or IDREF (ID reference) or IDREFS (multiple IDREFs)  –   more on this later  q Whether    mandatory (#REQUIRED)  has a default value (value),   or neither (#IMPLIED) s Examples q <!ATTLIST account  acct­type CDATA “checking”> q <!ATTLIST customer customer_id   ID          # REQUIRED accounts       IDREFS # REQUIRED   > Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.20 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 21. IDs and IDREFs s An element can have at most one attribute of type ID s The ID attribute value of each element in an XML document must be  distinct q Thus the ID attribute value is an object identifier s An attribute of type IDREF must contain the ID value of an element in  the same document s An attribute of type IDREFS contains a set of (0 or more) ID values.   Each ID value must contain the ID value of an element in the same  document Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.21 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 22. Bank DTD with Attributes s Bank DTD with ID and IDREF attribute types.       <!DOCTYPE bank­2[      <!ELEMENT account (branch, balance)>      <!ATTLIST account               account_number ID          # REQUIRED           owners                IDREFS # REQUIRED>       <!ELEMENT customer(customer_name, customer_street,                                                                             customer_city)>       <!ATTLIST customer            customer_id        ID          # REQUIRED            accounts            IDREFS # REQUIRED>           … declarations for branch, balance, customer_name,                                      customer_street and customer_city ]> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.22 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 23. XML data with ID and IDREF attributes <bank­2> <account account_number=“A­401” owners=“C100 C102”>          <branch_name> Downtown </branch_name>         <balance>          500 </balance> </account> ….. <customer customer_id=“C100” accounts=“A­401”>          <customer_name>Joe         </customer_name>         <customer_street> Monroe  </customer_street>         <customer_city>     Madison</customer_city> </customer> <customer customer_id=“C102” accounts=“A­401 A­402”>          <customer_name> Mary     </customer_name>         <customer_street> Erin       </customer_street>         <customer_city>     Newark </customer_city> </customer> </bank­2> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.23 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 24. Limitations of DTDs s No typing of text elements and attributes q All values are strings, no integers, reals, etc. s Difficult to specify unordered sets of subelements q Order is usually irrelevant in databases (unlike in the document­ layout environment from which XML evolved) q (A | B)* allows specification of an unordered set, but  Cannot ensure that each of A and B occurs only once s IDs and IDREFs are untyped q The owners attribute of an account may contain a reference to  another account, which is meaningless  owners attribute should ideally be constrained to refer to  customer elements Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.24 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 25. XML Schema s XML Schema is a more sophisticated schema language which  addresses the drawbacks of DTDs.  Supports q Typing of values  E.g. integer, string, etc  Also, constraints on min/max values q User­defined, comlex types q Many more features, including  uniqueness and foreign key constraints, inheritance  s XML Schema is itself specified in XML syntax, unlike DTDs q More­standard representation, but verbose s XML Scheme is integrated with namespaces  s BUT:  XML Schema is significantly more complicated than DTDs. Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.25 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 26. XML Schema Version of Bank DTD <xs:schema xmlns:xs=http://www.w3.org/2001/XMLSchema> <xs:element name=“bank” type=“BankType”/> <xs:element name=“account”> <xs:complexType>       <xs:sequence>             <xs:element name=“account_number” type=“xs:string”/>             <xs:element name=“branch_name”      type=“xs:string”/>             <xs:element name=“balance”               type=“xs:decimal”/>       </xs:squence> </xs:complexType> </xs:element> ….. definitions of customer and depositor …. <xs:complexType name=“BankType”> <xs:squence> <xs:element ref=“account”   minOccurs=“0” maxOccurs=“unbounded”/> <xs:element ref=“customer” minOccurs=“0” maxOccurs=“unbounded”/> <xs:element ref=“depositor” minOccurs=“0” maxOccurs=“unbounded”/> </xs:sequence> </xs:complexType> </xs:schema> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.26 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 27. XML Schema Version of Bank DTD s Choice of “xs:” was ours ­­ any other namespace prefix could be  chosen s Element “bank” has type “BankType”, which is defined separately q xs:complexType is used later to create the named complex type  “BankType” s Element “account” has its type defined in­line Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.27 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 28. More features of XML Schema s Attributes specified by xs:attribute tag: q <xs:attribute name = “account_number”/> q adding the attribute use = “required” means value must be  specified s Key constraint: “account numbers form a key for account elements  under the root bank element: <xs:key name = “accountKey”> <xs:selector xpath = “/ bank/account”/> <xs:field xpath = “account_number”/> <xs:key> s Foreign key constraint from depositor to account: <xs:keyref name = “depositorAccountKey” refer=“accountKey”> <xs:selector xpath = “/bank/depositor ”/> <xs:field xpath = “account_number”/> <xs:keyref> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.28 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 29. Querying and Transforming XML Data s Translation of information from one XML schema to another s Querying on XML data  s Above two are closely related, and handled by the same tools s Standard XML querying/translation languages q XPath  Simple language consisting of path expressions q XQuery  An XML query language with a rich set of features q  XSLT  Simple language designed for translation from XML to XML  and XML to HTML    Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.29 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 30. Tree Model of XML Data s Query and transformation languages are based on a tree model of XML  data s An XML document is modeled as a tree, with nodes corresponding to  elements and attributes q Element nodes have child nodes, which can be attributes or  subelements q Text in an element is modeled as a text node child of the element q Children of a node are ordered according to their order in the XML  document q Element and attribute nodes (except for the root node) have a single  parent, which is an element node q The root node has a single child, which is the root element of the  document Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.30 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 31. XPath s XPath is used to address (select) parts of documents using  path expressions s A path expression is a sequence of steps separated by “/” q Think of file names in a directory hierarchy s Result of path expression:  set of values that along with their  containing elements/attributes match the specified path  s E.g.       /bank­2/customer/customer_name   evaluated on the  bank­2 data we saw earlier returns  <customer_name>Joe</customer_name> <customer_name>Mary</customer_name> s E.g.       /bank­2/customer/customer_name/text( )         returns the same names, but without the enclosing tags Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.31 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 32. XPath (Cont.) s The initial “/” denotes root of the document (above the top­level tag) s Path expressions are evaluated left to right q Each step operates on the set of instances produced by the previous  step s Selection predicates may follow any step in a path, in [ ] q E.g.    /bank­2/account[balance > 400]   returns account elements with a balance value greater than 400  /bank­2/account[balance]  returns account elements containing a  balance subelement s Attributes are accessed using “@” q E.g.  /bank­2/account[balance > 400]/@account_number  returns the account numbers of accounts with balance > 400 q IDREF attributes are not dereferenced automatically (more on this  later) Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.32 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 33. Functions in XPath s XPath provides several functions q The function count()  at the end of a path counts the number of  elements in the set generated by the path  E.g. /bank­2/account[count(./customer) > 2]  – Returns accounts with > 2 customers q Also function for testing position (1, 2, ..) of node w.r.t. siblings s Boolean connectives and and or and function not() can be used in  predicates s IDREFs can be referenced using function id() q id() can also be applied to sets of references such as IDREFS and  even to strings containing multiple references separated by blanks q E.g.  /bank­2/account/id(@owner)   returns all customers referred to from the owners attribute of  account elements. Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.33 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 34. More XPath Features s Operator “|” used to implement union  q E.g.  /bank­2/account/id(@owner)  |  /bank­2/loan/id(@borrower)  Gives customers with either accounts or loans  However, “|” cannot be nested inside other operators. s “//” can be used to skip multiple levels of nodes  q E.g.  /bank­2//customer_name   finds any customer_name element anywhere  under the  /bank­2 element, regardless of the element in which it is  contained. s A step in the path can go to parents, siblings, ancestors and  descendants  of the nodes generated by the previous step, not just  to the children q “//”, described above, is a short from for specifying “all  descendants” q “..” specifies the parent. s doc(name) returns the root of a named document  Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.34 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 35. XQuery s XQuery is a general purpose query language for XML data  s Currently being standardized by the World Wide Web Consortium  (W3C) q The textbook description is based on a January 2005 draft of the  standard.  The final version may differ, but major features likely to  stay unchanged. s XQuery is derived from the Quilt query language, which itself borrows  from SQL, XQL and XML­QL s XQuery uses a         for … let … where … order by …result …  syntax      for       SQL from      where  SQL where      order by  SQL order by      result   SQL select      let allows temporary variables, and has no equivalent in SQL Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.35 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 36. FLWOR Syntax in XQuery  s For clause uses XPath expressions, and variable in for clause ranges over  values in the set returned by XPath s Simple FLWOR expression in XQuery  q find all accounts with balance > 400, with each result enclosed in an  <account_number> .. </account_number> tag      for      $x in /bank­2/account      let       $acctno := $x/@account_number       where $x/balance > 400       return <account_number> { $acctno } </account_number> q Items in the return clause are XML text unless enclosed in { },  in which  case they are evaluated s Let clause not really needed in this query, and selection can be done In  XPath.  Query can be written as: for $x in /bank­2/account[balance>400] return <account_number> { $x/@account_number }                                                             </account_number> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.36 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 37. Joins s Joins are specified in a manner very similar to SQL for $a  in  /bank/account,       $c  in  /bank/customer,       $d  in  /bank/depositor      where   $a/account_number = $d/account_number        and $c/customer_name = $d/customer_name      return <cust_acct> { $c $a } </cust_acct> s The same query can be expressed with the selections specified as  XPath selections:    for $a in /bank/account          $c in /bank/customer  $d in /bank/depositor[                       account_number = $a/account_number and                       customer_name  = $c/customer_name]    return <cust_acct> { $c $a } </cust_acct> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.37 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 38. Nested Queries s The following query converts data from the flat structure for bank   information into the nested structure used in bank­1       <bank­1> {     for $c in /bank/customer     return   <customer>      { $c/* }      { for $d in /bank/depositor[customer_name = $c/customer_name],            $a in /bank/account[account_number=$d/account_number]      return $a }        </customer>      } </bank­1> s $c/* denotes all the children of the node to which $c is bound, without the  enclosing top­level tag s $c/text() gives text content of an element without any subelements / tags Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.38 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 39. Sorting in XQuery  s The order by clause can be used at the end of any expression.  E.g. to return customers  sorted by name      for $c in /bank/customer      order by $c/customer_name  return <customer> { $c/* } </customer> s Use order by $c/customer_name  to sort in descending order s Can sort at multiple levels of nesting (sort  by customer_name, and by account_number  within each customer)         <bank­1> {    for $c in /bank/customer    order by $c/customer_name return        <customer>      { $c/* }           { for $d in /bank/depositor[customer_name=$c/customer_name],            $a in /bank/account[account_number=$d/account_number]  order by $a/account_number        return <account> $a/* </account>}                      </customer>        } </bank­1> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.39 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 40. Functions and Other XQuery Features s User defined functions with the type system of XMLSchema   function balances(xs:string $c) returns list(xs:decimal*) {      for $d in /bank/depositor[customer_name = $c],            $a in /bank/account[account_number = $d/account_number]      return $a/balance        } s Types are optional for function parameters and return values s The * (as in decimal*) indicates a sequence of values of that type s Universal and existential quantification in where clause predicates q some $e in path satisfies P      q every $e in path satisfies P  s XQuery also supports If­then­else clauses Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.40 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 41. XSLT s A stylesheet stores formatting options for a document, usually  separately from document q E.g. an HTML style sheet may specify font colors and sizes for  headings, etc. s The XML Stylesheet Language (XSL) was originally designed for  generating HTML from XML s XSLT is a general­purpose transformation language  q Can translate XML to XML, and XML to HTML s XSLT transformations are expressed using rules called templates q Templates combine selection using XPath with construction of  results Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.41 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 42. XSLT Templates s Example of XSLT template with   match  and  select  part          <xsl:template match=“/bank­2/customer”>         <xsl:value­of select=“customer_name”/>         </xsl:template>         <xsl:template match=“*”/> s The match attribute of xsl:template specifies a pattern in XPath s Elements in the XML document matching the pattern are processed by the  actions within the xsl:template element q xsl:value­of selects (outputs) specified values (here, customer_name) s For elements that do not match any template  q Attributes and text contents are output as is q Templates are recursively applied on subelements s The  <xsl:template match=“*”/> template matches all  elements that do not match any other template q Used to ensure that their contents do not get output. s If an element matches several templates, only one is used based on a  complex priority scheme/user­defined priorities Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.42 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 43. Creating XML Output s Any text or tag in the XSL stylesheet that is not in the xsl namespace  is output as is s E.g. to wrap results in new XML elements.           <xsl:template match=“/bank­2/customer”>           <customer>           <xsl:value­of select=“customer_name”/>           </customer>           </xsl;template>           <xsl:template match=“*”/> q Example output:        <customer> Joe   </customer>        <customer> Mary </customer> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.43 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 44. Creating XML Output (Cont.) s Note: Cannot directly insert a xsl:value­of tag inside another tag E.g. cannot create an attribute for <customer> in the previous example  q by directly using xsl:value­of q XSLT provides a construct  xsl:attribute to handle this situation  xsl:attribute adds attribute to the preceding element  E.g.  <customer>                <xsl:attribute name=“customer_id”>                    <xsl:value­of select = “customer_id”/>                </xsl:attribute>             </customer>     results in output of the form                  <customer  customer_id=“….”> …. s xsl:element is used to create output elements with computed names Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.44 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 45. Structural Recursion s Template action can apply templates recursively to the contents of a  matched element           <xsl:template match=“/bank”>      <customers>            <xsl:template apply­templates/>      </customers >     </xsl:template>       <xsl:template match=“/customer”>          <customer>     <xsl:value­of select=“customer_name”/>          </customer>      </xsl:template>      <xsl:template match=“*”/> s Example output:      <customers>         <customer> John </customer>         <customer> Mary </customer>      </customers> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.45 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 46. Joins in XSLT s XSLT keys allow elements to be looked up (indexed) by values of  subelements or attributes q Keys must be declared (with a name) and, the key() function can then  be used for lookup.  E.g.   <xsl:key name=“acctno” match=“account”                                                        use=“account_number”/> <xsl:value­of select=key(“acctno”, “A­101”) s Keys permit (some) joins to be expressed in XSLT <xsl:key name=“acctno” match=“account” use=“account_number”/> <xsl:key name=“custno” match=“customer” use=“customer_name”/> <xsl:template match=“depositor”> <cust_acct> <xsl:value­of select=key(“custno”, “customer_name”)/> <xsl:value­of select=key(“acctno”, “account_number”)/> </cust_acct> </xsl:template> <xsl:template match=“*”/> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.46 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 47. Sorting in XSLT s Using an xsl:sort directive inside a template causes all elements  matching the template to be sorted  q Sorting is done before applying other templates <xsl:template match=“/bank”> <xsl:apply­templates select=“customer”> <xsl:sort select=“customer_name”/> </xsl:apply­templates> </xsl:template> <xsl:template match=“customer”> <customer> <xsl:value­of select=“customer_name”/> <xsl:value­of select=“customer_street”/> <xsl:value­of select=“customer_city”/>  </customer> <xsl:template> <xsl:template match=“*”/> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.47 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 48. Application Program Interface s There are two standard application program interfaces to XML data: q SAX (Simple API for XML)  Based on parser model, user provides event handlers for parsing  events  – E.g. start of element, end of element – Not suitable for database applications q DOM (Document Object Model)  XML data is parsed into a tree representation   Variety of functions provided for traversing the DOM tree  E.g.:  Java DOM API provides Node class with methods           getParentNode( ), getFirstChild( ), getNextSibling( )           getAttribute( ), getData( ) (for text node)           getElementsByTagName( ), …  Also provides functions for updating DOM tree Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.48 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 49. Storage of XML Data s XML data can be stored in  q Non­relational data stores  Flat files – Natural for storing XML – But has all problems discussed in Chapter 1 (no concurrency,  no recovery, …)  XML database – Database built specifically for storing XML data, supporting  DOM model and declarative querying – Currently no commercial­grade systems q Relational databases  Data must be translated into relational form  Advantage:  mature database systems  Disadvantages: overhead of translating data and queries Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.49 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 50. Storage of XML in Relational Databases s Alternatives: q String Representation q Tree Representation q Map to relations Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.50 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 51. String Representation s Store each child of top level element as a string field of a tuple in a  relational database q Use a single relation to store all elements, or q Use a separate relation for each top­level element type  E.g.  account, customer, depositor relations – Each with a string­valued attribute to store the element s Indexing: q Store values of subelements/attributes to be indexed as extra fields  of the relation, and build indices on these fields  E.g. customer_name or account_number q Some database systems support function indices, which use the  result of a function as the key value.   The function should return the value of the required  subelement/attribute Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.51 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 52. String Representation (Cont.) s Benefits:  q Can store any XML data even without DTD q As long as the top­level element in a document has a large  number of children, strings are small compared to full document  Allows fast access to individual elements. s Drawback: Need to parse strings to access values inside the elements q Parsing is slow. Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.52 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 53. Tree Representation s Tree representation:  model XML data as tree and store using relations         nodes(id, type, label, value)         child  (child_id, parent_id) bank (id:1) customer (id:2) account (id: 5) customer_name account_number (id: 3)  (id: 7) s Each element/attribute is given a unique identifier s Type indicates element/attribute s Label specifies the tag name of the element/name of attribute s Value is the text value of the element/attribute s The relation child  notes the parent­child relationships in the tree q Can add an extra attribute to child  to record ordering of children Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.53 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 54. Tree Representation (Cont.) s Benefit: Can store any XML data, even without DTD s Drawbacks: q Data is broken up into too many pieces, increasing space  overheads q Even simple queries require a large number of joins, which can be  slow Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.54 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 55. Mapping XML Data to Relations s Relation created for each element type whose schema is known: q An id attribute to store a unique id for each element q A relation attribute corresponding to each element attribute q A parent_id attribute to keep track of parent element  As in the tree representation  Position information (ith  child) can be stored too s All subelements that occur only once can become relation attributes q For text­valued subelements, store the text as attribute value q For complex subelements, can store the id of the subelement s Subelements that can occur multiple times represented in a separate table q Similar to handling of multivalued attributes when converting ER  diagrams to tables Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.55 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 56. Storing XML Data in Relational Systems s Publishing: process of converting relational data to an XML format s Shredding: process of converting an XML document into a set of  tuples to be inserted into one or more relations s XML­enabled database systems support automated publishing and  shredding s Some systems offer native storage of XML data using the xml data  type.  Special internal data structures and indices are used for  efficiency Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.56 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 57. SQL/XML s New standard SQL extension that allows creation of nested XML  output q Each output tuple is mapped to an XML element row <bank> <account> <row> <account_number> A­101 </account_number> <branch_name> Downtown </branch_name> <balance> 500 </balance> </row> …. more rows if there are more output tuples … </account> </bank> Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.57 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 58. SQL Extensions s xmlelement  creates XML elements s xmlattributes creates attributes   select xmlelement (name “account”,  xmlattributes (account_number as account_number), xmlelement (name “branch_name”, branch_name), xmlelement (name “balance”, balance)) from account s xmlforest(attr1, attr2, ..) creates a sequence (“forest”) of one or more  elements, with tag names same as the SQL attribute name s xmlagg: aggregate function creates a forest from elements in group        select xmlelement (name “branch”, branch_name,                                           xmlagg(xmlforest(account_number)                                              order by account_number)        from account        group by branch_name Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.58 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan
  • 59. XML Application: Web Services s The Simple Object Access Protocol (SOAP) standard: q Invocation of procedures across applications with distinct  databases q XML used to represent procedure input and output s A Web service is a site providing a collection of SOAP procedures q Described using the Web Services Description Language (WSDL) q Directories of Web services are described using the Universal  Description, Discovery, and Integration (UDDI) standard Database System Concepts ­ 5th Edition, Aug 22, 2005. 10.59 ©Silberschatz, Korth and Sudarshan