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创建支持 XSLT 转换管道的框架 E-mail
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作者:Administrator   
2009-01-19 00:01

简介

在 PHP 5 中使用 XSL 模块,您可以对 XML 文档应用 XSLT 样式表,将 XML 数据转换为其他类型的文本文档。转换后的文档可以是其他 XML 结构、HTML 或其他结构(纯文本甚至是 Java 以及其他编程语言)。无论源文本或目标文档结构是什么,您都可以特定于 XSLT 中的问题进行编程。本文使用的 PHP 代码只用来创建 XSLT 处理器对象和应用转换。

常用缩写词
  • API:应用程序编程接口(application programming interface)
  • HTML:超文本标记语言(Hypertext Markup Language)
  • PHP:PHP 超文本预处理器(PHP Hypertext Preprocessor)
  • XML:可扩展标记语言(Extensible Markup Language)
  • XSL:可扩展样式表(Extensible Stylesheet)
  • XSLT:可扩展样式表语言转换(Extensible Stylesheet Language Transformations)

因为在 PHP 中对 XML 应用 XSLT 样式表的方法通常是相同的,因此,可以将特定于业务的代码提取出来,从而实现更易重用的过程。本文概述了一个称为 Butterfly 的轻量级、可重用的 PHP 框架,该框架处理一系列 XSLT 文档(从 参考资料 下载 Butterfly)。注意:这里介绍的 Butterfly 框架指的是 http://jakemiles.com/butterfly 中的项目,与其他具有相同名称的基于 Java 的 Web 应用程序框架无关。该系列以一个 XML 源文档开头(但是,未必是一个文件),对其应用一系列 XSLT 样式表直到它生成最终文档。该功能是 Apache Cocoon 项目提供的功能的一个子集,Apache Cocoon 项目处理 XSLT 样式表管道来生成最终的文档。

如果最终文档是一个 Web 页面,则处理 XSLT 样式表要考虑的一个问题是性能。对于小型数据文档和简单的样式表,这并不是难题。但是,对于包含成千上万个元素的大型数据集,对每个加载的页面都应用一系列样式表,不仅会减慢页面速度,而且会消耗服务器的大量内存和处理资源。

性能问题的解决方案非常简单 — 将 XSLT 转换的结果作为一个 Web 服务器可以立即访问的静态 HTML 页面存储在缓存中,只有源文档或某个样式表改变时,才执行全部的 XSLT 转换链。这种缓存机制不限于特定的 XML 或 XSLT 内容,因此,框架通常可以处理它。

在处理 XSLT 样式表时,另外一个潜在的问题是 XML 源,它可以是一个文件或一个 SQL 数据库。框架必须具有足够的灵活性来处理多个数据源。





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框架的开端

当设计一个面向对象的框架时,实际上可以使用两种抽象工具:方法和类。两种工具必须都是可扩展的,即允许将来生成新的行为,必须抽象为一个方法调用或类。它允许利用多态性在运行时换出一个不同的类来公开相同的方法。如果框架与类混杂,可以添加一个工厂类,将它们装配到通用组合中,并为通用情况提供一个更简单的 API。

对框架来说,一个实用方法是编写核心功能,将更多结构应用到其中,使其具有可扩展性并简化接口。要想进一步解释本文介绍的代码,首先查看贯穿代码的两个核心接口,ButterflyDocumentButterflyXmlDocument,如清单 1 所示。


清单 1. 核心 ButterflyDocumentButterflyXmlDocument 接口
				
interface ButterflyDocument {
  function getContents();
  function writeContents();
}

interface ButterflyXmlDocument extends ButterflyDocument {
  function getDom();
}

ButterflyDocument 表示一个内容可读写的文档。在 清单 1 中,getContents() 将它的内容作为字符串返回,writeContents() 将文档的内容写到标准输出。ButterflyXmlDocument 表示一个 XML 文档,可以通过 getDom() 方法扩展 ButterflyDocument,并返回表示它的 XML 内容的 DOMDocument 对象。

了解了这两个核心接口后,查看框架的核心功能,ButterflyTransformer 类。该类实现对一个 XML 文档应用 XSLT 样式表的基本功能(参见清单 2)。


清单 2. ButterflyTransformer
				
class ButterflyTransformer {

  private $processor;

  public function __construct ($xslSource) {
    $this->processor = new XSLTProcessor();
    $this->processor->importStylesheet ($xslSource->getDom());
  }

  public function transformToFile ($xmlSource, $filepath) {
    $file = fopen ($filepath, "w");
    fwrite ($file, $this->processor->transformToXml ($xmlSource->getDom()));
    fclose($file);
  }

  public function transformToString ($xmlSource, $filepath) {
    return $this->processor->transformToXml ($xmlSource->getDom());
  }
}

清单 2中,ButterflyTransformer 接受一个表示 XSLT 样式表的 ButterflyXmlDocument 对象,并使用 PHP 5 的 XSL 模块将其应用到 XML 数据文档中。构造函数创建一个 XSLTProcessor 对象,并将给定的 XSLT 样式表导入到对象中。transformToFile() 对另外一个 ButterflyXmlDocument 对象表示的 XML 文档应用样式表,并将转换后的内容写到指定的文件路径。





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添加转换链和缓存

ButterflyTransformer 更高一级的是 Butterfly 类。该类表示样式表转换系列中的一条链(或采用 Apache Cocoon 用语,管道),另外也处理核心缓存逻辑(参见 清单 3)。


清单 3. Butterfly
				
class Butterfly implements ButterflyXmlDocument {
                 
  private $transformer;
  private $xmlDoc;
  private $cache;

  public function __construct ($transformer, $xmlDoc, $cache=null) {
    $this->transformer = $transformer;
    $this->xmlSource = $xmlDoc;
    $this->cache = $cache;
  }

  public function getDom() {
    return $this->getTransformedDoc()->getDom();
  }

  public function getContents() {
    return $this->getTransformedDoc()->getContents();
  }

  public function writeContents() {
    $this->getTransformedDoc()->writeContents();
  }

  protected function getTransformedDoc() {
    return ($this->cache != null
        ? $this->getTransformedCache ()
        : $this->getTransformedString ());
  }
 
  protected function getTransformedCache () {
    if (! $this->cache->isPresent()) {    
      $this->transformer->transformToFile ($this->xmlSource,
                       $this->cache->getFilepath());
    }
    return $this->cache;  
  }

  protected function getTransformedString () {
    return new ButterflyXmlString
      ($this->transformer->transformToString ($xmlDoc));
  }
}

Butterfly 中的构造函数接受一个 ButterflyTransformer 对象来处理核心 XSLT 转换逻辑,ButterflyXmlDocument 表示源 XML,一个可选的 ButterflyCache 对象存储和生成转换后的文档的缓存形式。注意,Butterfly 本身实现了 ButterflyXmlDocument,意味着它公开了 getContents()writeContents()getDom() 方法。因此,您可以像实现一个 Butterfly 对象链一样实现一个 XSLT 转换链,每个转换链充当下一个对象的源对象。

要使用 Butterfly,调用程序使用这些对象调用构造函数,然后调用 getContents()writeContents() 方法,获得转换后的结果字符串或直接将转换后的结果写到标准输出。

getTransformedDoc()getTransformedCache() 方法处理缓存逻辑。回想一下,构造函数以可选参数的方式接受缓存对象。这样缓存变为可选,因此,调用程序可以只创建一个 Butterfly 对象来应用 XSLT 转换,而不必考虑缓存或框架配置。getTransformedDoc() 查看是否为 Butterfly 提供了缓存对象,如果是,则调用 getTransformedCache() 处理缓存,否则调用 getTransformedString()。注意,每个方法都会返回一个 ButterflyDocument 对象。





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源文档

ButterflyTransformerButterfly 类包含框架的核心功能。下一步实现一个本身不是 Butterfly 的 ButterflyXmlDocument,因此,当调用 Butterfly 的 writeContents()getContents() 方法时,委托链会在某处终止。最常见的例子是对 XML 文件应用 XSLT 样式表。为了表示这种类型的文档,要创建 ButterflyFile 类(参见 清单 4)。


清单 4. 创建 ButterflyFile
				
class ButterflyFile implements ButterflyDocument {

  private $filepath;

  public function __construct($filepath) {
    $this->filepath = $filepath;
  }

  public function getFilepath() {
    return $this->filepath;
  }

  public function isPresent() {
    return file_exists ($this->filepath);
  }

  public function getContents() {
    return file_get_contents($this->filepath);
  }

  public function writeContents() {
    $file = fopen($this->filepath, "r");
    fpassthru($file);
    fclose($file);
  }

  public function delete() {
    unlink ($this->filepath);
  }
}

这是 ButterflyXmlDocument 具体实现的第一步 — 该类只实现 ButterflyDocument,它是 ButterflyXmlDocument 的父接口。转换的结果可能不是 XML,框架不仅要表示 XML 源文档,还要表示纯文本文档。因此,ButterflyFile 提供了一个针对文件的标准封装类。可以通过文件的完整路径构造它,并且提供可以通过 Butterfly 类调用的 isPresent()getContents()writeContents() 方法。如果路径指定的文件在磁盘中存在,isPresent() 返回真。getContents() 返回文件的内容。调用 writeContents() 以将文件内容写到标准输出,在 PHP 中通过调用 fpassthru() 函数实现该功能。

fpassthru 的调用是系统的一个重要元素。当得到 XSLT 管道的最终结果后,框架存储结果的缓存形式用于快速交付。此处对 fpassthru() 的调用是提供快速交付的一种方法。Web 服务器直接将缓存文件的内容写到标准输出,显示在用户的浏览器中。





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表示缓存文件

因为缓存行为是系统中一个重要的概念,所以有必要创建一个 ButterflyCache 类表示缓存后的转换(参见 清单 5)。


清单 5. 创建 ButterflyCache
				
class ButterflyCache extends ButterflyFile {

  public function __construct($filepath) {
    parent::__construct ($filepath);
  }  

}

ButterflyCache 只用来扩展 ButterflyFile,因此自然有人会问它的作用是什么?它的作用是表示 Butterfly 系统中的一个特殊的文件功能。这样可为缓存后的文件提供一个抽象层。如果 Butterfly 的缓存后的文件需要其他行为,或稍后出现其他类型的缓存(例如,将结果缓存到数据库中),那么不会影响其他的框架类。只有创建缓存对象的代码需要了解新的缓存类型。这种类型的抽象在 Java 或其他强类型的语言中更有用,因为调用代码实际上依赖编译时的缓存对象的类型。在 PHP 这类语言中,包含这种类可以使以后将对框架进行扩展的开发人员明确目的,以便将来扩展框架。创建 ButterflyCache(而不只是 ButterflyFile )的代码明确地创建了用于缓存转换内容的文件。





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ButterflyXmlDocument 的具体实现

相比之下,ButterflyXmlFile 类将概念和一些功能添加到纯文本文件的概念和功能中(参见 清单 6)。


清单 6. ButterflyXmlFile
				
class ButterflyXmlFile extends ButterflyFile implements 
ButterflyXmlDocument {

  public static function create ($filepath) {
    return new ButterflyXmlFile ($filepath);
  }

  public function __construct($filepath) {
    parent::__construct ($filepath);
  }

  public function getDom() {
    $dom = DOMDocument::load($this->getFilepath());
    if (! $dom) {
      throw new Exception ("Couldn't load DOM object from filepath " . 
$this->getFilepath());
    }
    return $dom;
  }
}

ButterflyCache 类似,ButterflyXmlFile 扩展 ButterflyFile,因为它们都表示磁盘上的文件。但是,ButterflyXmlFile 也实现了 ButterflyXmlDocument 接口,因此,可以实现 getDom() 方法以 DOMDocument 的形式返回内容。这非常关键,因为 ButterflyTransformer 类中的 PHP 的 XSLTProcessor 对象只处理 DOMDocument 对象表示的 XML。另外,它能隐式实现 ButterflyXmlDocument's getContents()writeContents() 方法,因为 ButterflyFile 基类中定义了两种方法。

系统中源 XML 的另外一种类型是纯 XML 字符串。因为系统中这种特殊类型的字符串具备特殊的含义和行为,因此,它被封装在 ButterflyXmlString 类中(参见 清单 7)。


清单 7. ButterflyXmlString
				
class ButterflyXmlString implements ButterflyXmlDocument {

  protected $xml;

  public function __construct($xmlString) {
    $this->xml = $xmlString;
  }

  public function getDom() {
    return DOMDocument::load($this->xml);
  }

  public function getContents() {
    return $this->xml;
  }

  public function writeContents() {
    echo ($this->xml);
  }
}

清单 7 中,ButterflyXmlString 封装了一个 XML 字符串,并提供一个 ButterflyXmlDocument 接口。getContents() 返回字符串,writeContents() 将字符串回传到标准输出(即浏览器)。getDom() 返回表示字符串的 XML 内容的 DOMDocument,接下来,XSLTProcessor 可以将其作为 XSLT 样式表或要转换的 XML 源文档进行处理。





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使用类抽象实现未来扩展

作为抽象的主要方法,类的使用在面向对象框架设计中是很关键的。Butterfly 类包含大量 if 语句,用以确定源 XML 是一个字符串还是一个文件,从而采取相应的动作,但是,这样代码是完全固定的,不允许扩展。ButterflyXmlDocument 接口抽象不需要改变现有代码,就可实现未来扩展。例如,如果想编写一个 ButterflyXmlSqlSource 类,它接收 SQL 语句,并将结果转换为 XML,这时,就可以将该类添加到系统中,将其作为 XML 源对象(而不是 ButterflyXmlFileButterflyXmlString)传递给 Butterfly。





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使用一个工厂类简化对象构建

现在,Butterfly 系统将应用 XSLT 样式表转换链,并为转换链中的每个点提供缓存机制 — 每个表示 XSLT 转换的 Butterfly 对象。但是,问题是这样不仅会使终端开发人员无法了解如何构建 Butterfly 对象(因为开发人员需要有关的各种类,以及如何实例化每个类),而且这样做是很麻烦的,需要开发人员为每个 XSLT 转换链编写特殊代码,或编写装配 Butterfly 链的代码。

针对这类问题的一种面向对象式解决方案是使用工厂类。该类可以根据输入条件创建其他对象。Butterfly 的工厂类 ButterflyFactory清单 8 所示的配置文件中装配 Butterfly 链。


清单 8. Butterfly 配置文件示例
				
<butterfly-config>
  <chain>
    <name>resume</name>
    <source type="ButterflyXmlFile">
      <arg>resume.xml</arg>
    </source>
    <xslt file="resume-restructured.xsl"/>
    <xslt file="resume-restructured-to-view.xsl"/>
    <xslt file="resume-view-to-html.xsl"/>
  </chain>
</butterfly-config>

该配置文件定义了 Butterfly 转换链。每个链都以一个 source 开头,并包含任何数量的 XSLT 样式表,可以依次应用。本例创建了一个呈现简历 XML 文档 resume.xml 的单个链,依次应用三个样式表转换,将 resume.xml 转换为一个 HTML 页面。配置应尽可能地少,因为框架的目的是简化任务,复杂的配置将无法达到此目的。

ButterflyFactory 类读取该配置文件的格式,并充当 Butterfly 对象的工厂类(参见 清单 9)。


清单 9. ButterflyFactory
				
class ButterflyFactory {

  private $cacheDir;
  private $chains;

  public function __construct ($configFile, $cacheDir) {
    $this->cacheDir = $cacheDir;
    $config = simplexml_load_file($configFile);
    $this->chains = $this->mapChainsByName
       (is_array($config->chain) ? $config->chain : array($config->chain));
  }

  protected function mapChainsByName ($chains) {
    $byName = array();
    foreach ($chains as $chain) {
      $name = (string) $chain->name;
      if (isset($byName[$name])) {
    throw new Exception ("Two Butterfly chains defined with the same 
name: $name");
      }
      $byName[$name] = $chain;
    }
    return $byName;
  }

  protected function getChainByName ($name) {
    if (! isset($this->chains[$name])) {
      throw new Exception ("ButterflyFactory: no chain with specified 
name: $name");
    }
    return $this->chains[$name];
  }


  protected function createCacheFactory ($cacheDir) {
    return new ButterflyCacheFactory ($cacheDir);
  }

  protected function createButterflyObject ($transformer, $xmlDoc, $cache) {
    return new Butterfly ($transformer, $xmlDoc, $cache);
  }

  public function createButterfly ($xsltFilepath, $xmlDoc, $cache) {
    return $this->createButterflyObject
      ($this->createTransformerFromFilepath ($xsltFilepath), $xmlDoc, 
$cache);
  }
 
  protected function createTransformerFromFilepath ($xsltFilepath) {
    return new ButterflyTransformer (new ButterflyXmlFile($xsltFilepath));
  }

  public function getButterfly ($chainName) {

    $chain = $this->getChainByName ($chainName);  

    $source = $this->createChainSource ($chain);

    $invalidateCache = false;
    for ($i = 0; $i < count($chain->xslt); $i++) {
      $xslt = $chain->xslt[$i];

      $cache = $this->createButterflyCache
     ($this->createCacheFilename ((string) $chain->name, $i));

      if ($invalidateCache && $cache->isPresent()) {  
    $cache->delete();
      }

      $source = $this->createButterfly ((string) $xslt['file'], $source, 
$cache);

      $invalidateCache = $invalidateCache || ! $cache->isPresent();
    }

    return $source;
  }

  protected function createChainSource ($chain) {

    if (! isset($chain->source)) {
      throw new Exception ("Butterfly chain has no source element: 
$chainName");
    }
  
    $args = is_array($chain->source->arg)
       ? $chain->source->arg
       : array($chain->source->arg);

    $argsAsStrings = array();
    foreach ($args as $arg) {
      $argsAsStrings[] = (string) $arg;
    }

    return $this->createSourceFromType ((string) $chain->source['type'],
                    $argsAsStrings);
  }

  protected function createCacheFilename ($chainName, $xsltNumber) {
    return $this->cacheDir . '/' . $chainName . '_' . $xsltNumber . 
'.cache';
  }

  protected function createSourceFromType ($type, $args) {
    return call_user_func_array (array($type, 'create'), $args);
  }

  protected function createButterflyCache ($cacheFilePath) {
    return new ButterflyCache ($cacheFilePath);
  }    
}

ButterflyFactory 在配置文件的路径和缓存文件夹的路径(保存全部缓存后的 XSLT 转换的目录)中创建。它使用 SimpleXML 模块读取 XML 配置文件,并将其解析为 PHP 对象,然后,创建一个关联数组,将每个定义的链映射到其名称,以便于查找。

ButterflyFactory 的核心是 getButterfly() 方法,它接受定义的链的名称,并返回 ButterflyXmlDocument,由于类型定义的特性,ButterflyXmlDocument 将是一个返回转换结果的 Butterfly 对象。getButterfly() 首先根据提供的名称查找链(例如,在示例配置中,使用 “resume” 查找 resume 链),然后确认它包含定义源 XML 文档对象的 <source> 元素,该元素可以是一个 ButterflyXmlFile 或其他 ButterflyXmlDocument 实现。<source> 元素的类型属性指定作为源文档对象要实例化的类。对于 “resume” 链,它的 source 是一个 ButterflyXmlFile

一旦 getButterfly() 获得源对象,接下来,它将遍历 <chain> 中定义的 <xslt> 元素,并创建每个元素的 Butterfly 对象。因为 Butterfly 接受源对象作为参数,第一个 Butterfly 对象是链的 <source> 元素中创建的源对象,但是,接下来,Butterfly 对象本身分配给 $source 变量,成为循环中下一个要创建的 Butterfly 的源对象。不断重复此过程,直到返回最后一个要调用的 Butterfly。这样就创建了 Butterfly 链,因此,调用返回的 Butterfly 对象促使它调用它的源对象(可能是一个 Butterfly),源对象再调用它的源对象,直到真正的源对象被调用,该对象将它的内容返回给调用的 Butterfly。然后,调用的 Butterfly 应用它的 XSLT 样式表,并将结果返回给它的调用者,后者执行同样的操作,直到链的顶层对象将转换的结果返回或写到标准输出。

该循环也使 $invalidateCache 标志保持最新状态,因此,如果删除了 Butterfly 的缓存,它便删除链中在它之上的其他 Butterfly 对象的缓存。这样,如果在转换链的任何阶段删除了缓存文件,将使所有的相关 Butterfly 缓存文件无效,必须重新创建这些文件。





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后续步骤

这时,框架将处理 XSLT 样式表转换的各个部分,包括创建 XSLT 链,在呈现 HTML 页面时使用缓存文件消除 XSLT 转换的性能损失。框架设计的下一步是提供更优雅的缓存管理接口(目前需要用户删除相应的缓存文件),提供其他的 XML 源,如从 SQL 查询获取内容的 XML 源。类(如 ButterflyXmlSqlSource)本身可以成为一个轻量级的框架,因为配置需要指定 OR 映射,并将关系型 SQL 结果转换为具有层次结构的 XML 文档。另外也可以使用 SQL 数据库存放缓存文件,但是,使用磁盘访问和 fpassthru() 无疑是提高性能的最佳解决方案。





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结束语

Butterfly 框架是一种在 PHP 5 中简化 XSLT 的使用的轻量级方法,通过应用样式表链和缓存来提高性能。框架非常简单和直观,但是它从 PHP 代码中去除了 XSLT 样式表应用,使开发人员能够关注工作的核心内容,即 XSLT 本身。要进一步研究 Butterfly,请参见 参考资料



最后更新于: 2009-01-19 00:01
 

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