Java SE 学习笔记（十九）—— XML、设计模式

1 XML

在有些业务场景下，存储数据或者传输数据给别人的时候需要满足一定的规范进行组织

1.1 XML 概述

XML 的全称为（EXtensible Markup Language），是一种 可扩展 的 标记语言，是一种数据表示格式，可以用于自定义数据格式，可以描述非常复杂的数据结构，常用于传输和存储数据。

例如：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<data><sender> 张三 </sender><receiver> 李四 </receiver><src><addr> 北京 </addr><date>2022-11-11 11:11:11</date></src><current> 武汉 </current><dest> 广州 </dest>
</data>

XML 的几个特点和使用场景

• 一是纯文本，默认使用 UTF-8 编码；二是可嵌套；
• 如果把 XML 内容存为文件，那么它就是一个 XML 文件。
• XML 内容经常被 当成消息进行网络传输，或者 作为配置文件用于存储系统的信息。

1.2 XML 语法规则

1. XML 的创建

就是创建一个 XML 类型的文件，要求文件的后缀名必须使用 xml，如：helloworld.xml。

2. XML 文件的文档声明

XML 文件的文档声明必须在第一行

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>

version ： XML 默认的版本号码、该属性是必须存在的
encoding ：本 XML 文件的编码

3. XML 的标签 ( 元素 ) 规则

• 标签由一对尖括号和合法标识符组成：<name></name>，必须存在一个根标签，有且只能有一个
• 标签必须成对出现，有开始，有结束 ： <name></name>
• 特殊的标签可以不成对，但是必须有结束标记，如 ：<br/>
• 标签中可以定义属性，属性和标签名空格隔开 ，属性值必须用引号引起来 <student id = “1”></name>
• 标签需要正确的嵌套
• XML 文件中可以定义注释信息： <!-- 注释内容 -->
• XML 文件中可以存在以下特殊字符
  • < ： < 小于
  • > ： > 大于
  • & ：& 和号
  • '： ' 单引号
  • " ：" 引号
• XML 文件可以存在 CDATA 区 （IDEA中输入CD再回车）

示例代码

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<student><msg>age &gt; 18 &amp;&amp; age &lt;24<![CDATA[age>18 && age<24]]></msg>
</student>

1.3 XML 文档约束（了解）

问题：由于 XML 文件可以自定义标签，导致 XML 文件可以随意定义，程序在解析的时候可能出现问题。

文档约束是用来限定 XML 文件中的标签以及属性应该怎么写，以此强制约束程序员必须按照文档约束的规定来编写 XML 文件中

文档约束可以分为：DTD和 schema 两种

1.3.1 DTD 约束

需求：利用 DTD 文档约束，约束一个 XML 文件的编写。

分析：

• 编写 DTD 约束文档，后缀必须是 .dtd
• 在需要编写的 XML 文件中导入该 DTD 约束文档
• 按照约束的规定编写 XML 文件的内容

示例代码

XML 的文档约束 -DTD 的作用和问题？

• 可以约束 XML 文件的编写。
• 不能约束具体的数据类型。

1.3.2 schema 约束

schema 可以约束具体的数据类型，约束能力上更强大，但由于其本身也是一个 XML 文件，也受到其他约束文件的要求，所以编写地更严谨

需求：利用 schema 文档约束，约束一个 XML 文件的编写。

分析：

• 编写 schema 约束文档，后缀必须是 .xsd
• 在需要编写的 XML 文件中导入该 schema 约束文档
• 按照约束内容编写 XML 文件的标签。

示例代码

2 XML 解析

2.1 XML 解析概述

XML 的数据的作用是什么，最终需要怎么处理？

• 存储数据、做配置信息、进行数据传输。
• 最终需要被程序进行读取，解析里面的信息。

主要有两种解析方式： SAX 解析、DOM 解析

Dom 常见的解析工具

DOM 解析解析文档对象模型

Document 对象：整个 xml 文档
Node 对象

• Element 对象：标签
• Attribute 对象：属性
• Text 对象：文本内容

2.2 Dom4J 解析 XML 文件

需求：使用 Dom4J 把一个 XML 文件的数据进行解析

分析：

• 下载 Dom4j 框架，官网下载。
• 在项目中创建一个文件夹： lib
• 将 dom4j-2.1.1.jar 文件复制到 lib 文件夹
• 在 jar 文件上点右键，选择 Add as Library -> 点击 OK
• 在类中导包使用

Dom4j 解析 XML- 得到 Document 对象

SAXReader类

Document 类

Dom4j 解析 XML 的元素、属性、文本

示例代码

XML文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<contactList><contact id="1" vip="true">哈哈哈<name>   潘金莲  </name><gender>女</gender><email>[e-mail]</email></contact><contact id="2" vip="false"><name>武松</name><gender>男</gender><email>[e-mail]</email></contact><contact id="3" vip="false"><name>武大狼</name><gender>男</gender><email>[e-mail]</email></contact><user></user>
</contactList>

解析XML文件

import org.dom4j.Attribute;
import org.dom4j.Document;
import org.dom4j.Element;
import org.dom4j.io.SAXReader;
import org.junit.Test;
import java.io.InputStream;public class Dom4jDemo {@Testpublic void parseXML() throws Exception{// 1. 创建一个Dom4j解析器对象，代表了整个Dom4j框架SAXReader saxReader = new SAXReader();// 2. 把XML文件加载到内存中称为一个Document对象
//        Document document = saxReader.read("xml\\src\\Contacts.xml");
//        Document document = saxReader.read(new File("xml\\src\\Contacts.xml"));
//        Document document = saxReader.read(new FileInputStream("xml\\src\\Contacts.xml"));// getResourceAsStream 中的/是直接去src下寻找文件InputStream is = Dom4jDemo.class.getResourceAsStream("/Contacts.xml");Document document = saxReader.read(is);// 3. 获取根元素对象Element rootElement = document.getRootElement();System.out.println(rootElement.getName()); // contactList// 4. 获取子元素// 4.1 获取根元素下所有的子元素（一级）
//        List<Element> elements = rootElement.elements();
//        for (Element element : elements) {
//            System.out.println(element.getName());
//        }// 4.2 获取某个子元素（若同名，默认提取第一个子元素对象）Element contact = rootElement.element("contact");System.out.println(contact.getName()); // contact// 4.3 获取当前元素的文本System.out.println(contact.getText());// 去掉前后空格System.out.println(contact.getTextTrim()); // 哈哈哈// 4.4 获取子元素文本System.out.println(contact.elementText("name"));// 去掉前后空格System.out.println(contact.elementTextTrim("name")); // 潘金莲// 4.5 根据元素获取属性值Attribute id = contact.attribute("id");// 打印属性名和属性值System.out.println(id.getName()+"："+id.getValue());// 4.6 直接获取属性值System.out.println(contact.attributeValue("id")); // 1System.out.println(contact.attributeValue("vip")); // true}
}

2.3 XML 解析案例

需求 : 利用 Dom4J 的知识，将 Contact.xml 文件中的联系人数据封装成 List 集合，其中每个元素是实体类 Contact 。打印输出 List 中的每个元素。

案例用到的 XML 文件见上文

创建 Contact 类

public class Contact {private String name;private int id;private boolean vip;private char gender;private String email;public Contact() {}public Contact(String name, int id, boolean vip, char gender, String email) {this.name = name;this.id = id;this.vip = vip;this.gender = gender;this.email = email;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getId() {return id;}public void setId(int id) {this.id = id;}public boolean isVip() {return vip;}public void setVip(boolean vip) {this.vip = vip;}public char getGender() {return gender;}public void setGender(char gender) {this.gender = gender;}public String getEmail() {return email;}public void setEmail(String email) {this.email = email;}@Overridepublic String toString() {return "Contact{" +"name='" + name + '\'' +", id=" + id +", vip=" + vip +", gender=" + gender +", email='" + email + '\'' +'}';}
}

解析XML

import org.dom4j.Document;
import org.dom4j.Element;
import org.dom4j.io.SAXReader;
import org.junit.Test;import java.lang.invoke.StringConcatException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class TestDemo {@Testpublic void parseToList() throws Exception {// 1. 创建saxReader对象SAXReader saxReader = new SAXReader();// 2. 加载XML文件成为Document对象Document document = saxReader.read(TestDemo.class.getResourceAsStream("/Contacts.xml"));// 3. 先获取根元素Element rootElement = document.getRootElement();// 4. 获取所有的contact子元素List<Element> contactEles = rootElement.elements("contact");// 5. 准备一个ArrayList集合封装联系人信息ArrayList<Contact> contactsList = new ArrayList<>();// 6. 遍历每一个contact子元素for (Element contactEle : contactEles) {// 7. 每一个contact子元素都是一个联系人对象Contact contact = new Contact();// 8. 提取信息并给对象赋值contact.setId(Integer.valueOf(contactEle.attributeValue("id")));contact.setVip(Boolean.valueOf(contactEle.attributeValue("vip")));contact.setName(contactEle.elementTextTrim("name"));contact.setGender(contactEle.elementTextTrim("gender").charAt(0));contact.setEmail(contactEle.elementTextTrim("email"));// 9.把联系人对象放入List集合contactsList.add(contact);}// 10. 遍历集合for (Contact contact : contactsList) {System.out.println(contact);}}
}

输出结果

总结

• Dom4J 解析 XML 文件的核心思想
  • 得到文档对象 Document ，从中获取元素对象和内容。
• Dom4J 的解析后的数据形式。
  • 通常数据会封装成 Java 的对象，如单个对象，或者集合对象形
    式。

3 XML 检索

如果需要从 XML 文件中检索需要的某个信息（如 name ）怎么解决？

• Dom4j 需要进行文件的全部解析，然后再寻找数据。
• Xpath 技术更加适合做信息检索。

XPath 在解析 XML 文档方面提供了一独树一帜的路径思想，更加优雅，高效。XPath 使用路径表达式来定位 XML 文档中的元素节点或属性节点。

使用 Xpath 检索出 XML 文件

需求：使用 Dom4J 把一个 XML 文件的数据进行解析

分析：

• 导入 jar 包 (dom4j 和 jaxen-1.1.2.jar) ， Xpath 技术依赖 Dom4j 技术
• 通过 dom4j 的 SAXReader 获取 Document 对象
• 利用 XPath 提供的 API, 结合 XPath 的语法完成选取 XML 文档元素节点进行解析操作。

Document 中与 Xpath 相关的 API

Xpath 的四大检索方案

1. 绝对路径：采用绝对路径获取从根节点开始逐层的查找 /contactList/contact/name 节点列表并打印信息

2. 相对路径：先得到根节点 contactList，再采用相对路径获取下一级 contact 节点的 name 子节点并打印信息

3. 全文检索：直接全文搜索所有的 name 元素并打印

4. 属性查找：在全文中搜索属性，或者带属性的元素

示例代码

XML文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<contactList><contact id="1" vip="true"><name>   潘金莲  </name><gender>女</gender><email>[e-mail]</email></contact><contact id="2" vip="false"><name>武松</name><gender>男</gender><email>[e-mail]</email></contact><contact id="3" vip="false"><name>武大狼</name><gender>男</gender><email>[e-mail]</email></contact><user><contact><info><name id="666">西门庆</name></info></contact></user>
</contactList>

检索XML

import org.dom4j.Attribute;
import org.dom4j.Document;
import org.dom4j.Element;
import org.dom4j.Node;
import org.dom4j.io.SAXReader;
import org.junit.Test;import java.util.List;public class XPathDemo {// 1. 绝对路径@Testpublic void parse01() throws Exception {// 创建解析器对象SAXReader saxReader = new SAXReader();// 将XML文件加载成Document对象Document document = saxReader.read(XPathDemo.class.getResourceAsStream("/Contacts2.xml"));// 检索全部名称：name值List<Node> nodes = document.selectNodes("/contactList/contact/name");for (Node node : nodes) {Element nameEle = (Element) node;System.out.println(nameEle.getTextTrim());}}// 2. 相对路径@Testpublic void parse02() throws Exception {// 创建解析器对象SAXReader saxReader = new SAXReader();// 将XML文件加载成Document对象Document document = saxReader.read(XPathDemo.class.getResourceAsStream("/Contacts2.xml"));Element rootElement = document.getRootElement();// 检索全部名称：name值List<Node> nodes = rootElement.selectNodes("./contact/name");for (Node node : nodes) {Element nameEle = (Element) node;System.out.println(nameEle.getTextTrim());}}// 3. 全文搜素@Testpublic void parse03() throws Exception {// 创建解析器对象SAXReader saxReader = new SAXReader();// 将XML文件加载成Document对象Document document = saxReader.read(XPathDemo.class.getResourceAsStream("/Contacts2.xml"));// 检索数据
//        List<Node> nodes = document.selectNodes("//name");// 会找"西门庆"
//        List<Node> nodes = document.selectNodes("//contact/name");// 不会找"西门庆"List<Node> nodes = document.selectNodes("//contact//name");// 会找"西门庆"for (Node node : nodes) {Element nameEle = (Element) node;System.out.println(nameEle.getTextTrim());}}// 4. 属性查找@Testpublic void parse04() throws Exception {// 创建解析器对象SAXReader saxReader = new SAXReader();// 将XML文件加载成Document对象Document document = saxReader.read(XPathDemo.class.getResourceAsStream("/Contacts2.xml"));// 检索数据// 在全文中检索属性对象List<Node> nodes = document.selectNodes("//@id");for (Node node : nodes) {Attribute attr = (Attribute) node;System.out.println(attr.getName()+"："+attr.getValue());}// 在全文中检索包含该属性的元素对象（若有多个只返回第一个）// 查询name元素（包含id属性的）
//        Node node = document.selectSingleNode("//name[@id]");// 在全文中检索属性对象且属性值为该值的元素对象Node node = document.selectSingleNode("//name[@id=666]");Element ele = (Element) node;System.out.println(ele.getTextTrim());}
}

Element和继承Node

4 设计模式

4.1 工厂模式

之前我们创建类对象时，都是使用 new 对象的形式创建，在很多业务场景下也提供了不直接 new 的方式 。

工厂模式（ Factory Pattern ）是 Java 中最常用的设计模式之一， 这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种获取对象的方式。

工厂设计模式的作用：

• 工厂的方法可以封装对象的创建细节，比如：为该对象进行加工和数据注入。
• 可以实现类与类之间的解耦操作（核心思想）

4.2 装饰模式

装饰设计模式：创建一个新类，包装原始类，从而在新类中提升原来类的功能。

装饰设计模式的作用：

• 装饰模式指的是在不改变原类的基础上 ，动态地扩展一个类的功能