使用Scala简化XML对象处理

本文使用了 Scala 编程语言，其版本为 2.6.1。作为一种新生语言，它仍在快速发展，因此需要了解它的最新进展。本文并不要求读者具备 Scala 知识，而是尝试介绍 Scala 的语法和术语。Scala 需要一个 Java 虚拟机。本文使用 JDK 1.6.0_04，但 Scala 只需要 1.5 或更高版本。尽管本文没有包含 Java 代码，但是也要求读者熟悉 Java 编程。

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解析 XML

首先探讨如何使用 Scala 解析 XML。像大多数编程语言一样，Scala 提供了多种 XML 解析方法。以下是一些基本的方法：基于表示的 InfoSet/DOM、push (SAX) 或 pull (StAX) 事件、与 JAXB（Java Architecture for XML Binding）类似的数据绑定。您将探讨基于 DOM 的处理，因为它演示了 Scala 语法的众多好处。在深入研究之前，您需要了解要解析的 XML 内容以及对它执行哪些操作。因此需要借助一个样例应用程序。

样例应用程序：FriendFeed

FriendFeed 是一个在 2008 年非常流行的 Web 服务，它允许用户在其他服务中聚合他们的行为，例如各种博客（blog）服务、即时信息传递服务、YouTube、Flickr 和 Twitter 等。然后从这种聚合中创建单独的数据提要。您可以针对个人执行上述操作，即对指定的人员实现聚合行为。尽管可能不是很有用，但是 FriendFeed 的公共提要非常有趣。它在所有 FriendFeed 用户之间聚合所有的公共行为。FriendFeed 提供一个 API 来访问个人提要和公共提要。您将编写一个应用程序来访问和解析公共提要。

利用 Java 库

您要做的首要事情是访问 FriendFeed 的公共提要。其 URL 为 http://friendfeed.com/api/feed/public。默认的情况下它以 JSON 格式显示数据并且显示最新的 30 个条目。要将其改为 XML 格式，添加查询字符串参数 format=xml。例如，要将条目数目改为 100，添加查询字符串参数 num=100 。现在您只需要访问这个 URL。这在 Java 代码中很容易实现，因此在 Scala 代码也很容易。看一下清单 1 中访问 FriendFeed 公共提要的代码。

清单 1. 访问 FriendFeed

 
 
 
  
  
  object FriendFeed {  
  
  
    import java.net.{URLConnection, URL}  
  
  
    import scala.xml._   
  
  
    def friendFeed():Elem = {  
  
  
      val url = new URL("http://friendfeed.com/api/feed/public?format=xml&num=100")  
  
  
      val conn = url.openConnection  
  
  
      XML.load(conn.getInputStream)  
  
  
    }  
  
  
  }

注意，这里要做的第一件事就是导入两个核心的 Java 类。 Scala 不必使用自己的 API 执行诸如打开 HTTP 连接之类的操作，因为它可以利用 Java 的 API 来解决这个问题。注意 Scala 为从同一包导入多个类提供了捷径。下一行导入 Scala 的核心 XML 类。下划线就像 Java 中的星号一样，它导入 scala.xml 包中的所有类。

因此使用 Java 的 API 打开一个到 FriendFeed 的 HTTP 连接。接下来使用 Scala 的 XML对象进行解析。这里有很多有趣的现象。首先，XML 是一个 Scala 对象，即它是一个单例（singleton）对象。Scala 没有静态的方法、字段和初始化程序。相反您可以定义一个对象（而不是类）并且它将成为类的一个单例实例。您可以像调用静态方法一样访问单例对象的方法。这就是 XML.load 语句的作用。注意，尽管这是一个 Scala 对象的方法，它接受一个 Java 对象（java.io.InputStream）作为参数。这正体现了 Scala 和 Java 之间的紧密联系。最后要注意没有返回语句。返回语句在 Scala 中是可选的。如果没有返回语句，将返回对方法的最后一个语句的求值（如果可行并且 Scala 没有返回编译错误的话）。现在可以很简单地访问清单 1 中的方法，如清单 2 所示。

清单 2. 访问 friendFeed 方法

 
 
 
  
  
  val feedXml = friendFeed

注意在调用 friendFeed 的方法时没有必要使用圆括号。您也可以使用 Scala 的类型接口。您没有必要声明 feedXml 的类型，因为它是由 friendFeed 方法的返回类型推断出来的。再次查看清单 1 并了解它如何利用语法捷径。最后要注意的是您所解析的 XML 对象被声明为 val。这使其成为不可变的对象（像 Java 代码中的字符串），这在 Scala 中是很常见的。把 XML 作为一个不可变的对象有很多优点，但是如果您习惯在 DOM 中使用 appendChild API，那么则很难适应这一点。现在已经从 FriendFeed 中解析了 XML，可以开始使用 Scala 对其划分。

#p#

导航和模式匹配

许多编程语言将 XML 表示为 DOM 树。这个方法有许多优点，但是不利于以编程的方式遍历树来从 XML 文档中提取数据。Java 技术提供了可以利用 XPath 语法的库。Scala 采取相似的方法，但它有许多优点。Scala 在这个方法中体现了很多函数语言特征。在 Scala 中没有使用操作符（像 + 或 *）。相反，使用 + 或 * 等符号定义可以执行普通数字加减法的函数。这也意味着您可以定义任何类型的操作符（因为它们实际上就是函数）。这些操作符号比 C++ 这类语言中的重载操作符具有更强大的功能。在 XPath 中，由于可以被转换成一个函数调用，您可以在 Scala 中直接应用 XPath 语法的某一部分。

了解了这些内容，我们来看一下 FriendFeed 中的 XML 是什么样子。清单 3 提供了一个例子。

清单 3. FriendFeed XML 示例

 
 
 
  
  
  < feed> 
  
  
      < entry> 
  
  
          < updated>2008-03-26T05:06:36Z< /updated> 
  
  
          < service> 
  
  
              < profileUrl>http://twitter.com/karlerikson< /profileUrl> 
  
  
              < id>twitter< /id> 
  
  
              < name>Twitter< /name> 
  
  
          < /service> 
  
  
          < title>Listening to Panic at the Disco on Kimmel< /title> 
  
  
          < link>http://twitter.com/karlerikson/statuses/777188586< /link> 
  
  
          < published>2008-03-26T05:06:36Z< /published> 
  
  
          < id>f18ebf10-06be-98e2-6059-fa78fa44584b< /id> 
  
  
          < user> 
  
  
              < profileUrl>http://friendfeed.com/karlerikson< /profileUrl> 
  
  
              < nickname>karlerikson< /nickname> 
  
  
              < id>f294a86c-e6f3-11dc-8203-003048343a40< /id> 
  
  
              < name>Karl Erikson< /name> 
  
  
          < /user> 
  
  
      < /entry> 
  
  
      < entry> 
  
  
          < updated>2008-03-26T05:06:35Z< /updated> 
  
  
          < service> 
  
  
              < profileUrl>http://twitter.com/asfaq< /profileUrl> 
  
  
              < id>twitter< /id> 
  
  
              < name>Twitter< /name> 
  
  
          < /service> 
  
  
          < title>@ceetee lol< /title> 
  
  
          < link>http://twitter.com/asfaq/statuses/777188582< /link> 
  
  
          < published>2008-03-26T05:06:35Z< /published> 
  
  
          < id>d4099bb0-8186-5aa1-ce1f-672246c0fe9c< /id> 
  
  
          < user> 
  
  
              < profileUrl>http://friendfeed.com/asfaq< /profileUrl> 
  
  
              < nickname>asfaq< /nickname> 
  
  
              < id>41e24568-ee6b-11dc-a88d-003048343a40< /id> 
  
  
              < name>Asfaq< /name> 
  
  
          < /user> 
  
  
      < /entry> 
  
  
      < entry> 
  
  
          < updated>2008-03-26T05:06:31Z< /updated> 
  
  
          < service> 
  
  
              < profileUrl>http://twitter.com/chrisjlee< /profileUrl> 
  
  
              < id>twitter< /id> 
  
  
              < name>Twitter< /name> 
  
  
          < /service> 
  
  
          < title>sleep..< /title> 
  
  
          < link>http://twitter.com/chrisjlee/statuses/777188561< /link> 
  
  
          < published>2008-03-26T05:06:31Z< /published> 
  
  
          < id>8c4ec232-3ad5-28e1-16c0-00a428294c9c< /id> 
  
  
          < user> 
  
  
              < profileUrl>http://friendfeed.com/chrisjlee< /profileUrl> 
  
  
              < nickname>chrisjlee< /nickname> 
  
  
              < id>5af39ad4-53b6-45d8-ae25-ef7c50fe9568< /id> 
  
  
              < name>Chris< /name> 
  
  
          < /user> 
  
  
      < /entry> 
  
  
      < entry> 
  
  
          < updated>2008-03-26T05:06:49Z< /updated> 
  
  
          < service> 
  
  
              < profileUrl> 
  
  
                  http://www.google.com/reader/shared/09566745492004297397  
  
  
              < /profileUrl> 
  
  
              < id>googlereader< /id> 
  
  
              < name>Google Reader< /name> 
  
  
          < /service> 
  
  
          < title>Poketo First Editions Show!!< /title> 
  
  
          < link> 
  
  
              http://www.poketo.com/blog/2008/03/24/poketo-first-editions-show/  
  
  
          < /link> 
  
  
          < published>2008-03-26T05:06:49Z< /published> 
  
  
          < id>4caefceb-d71c-59c9-8199-45c5adbc60f2< /id> 
  
  
          < user> 
  
  
              < profileUrl>http://friendfeed.com/misterjt< /profileUrl> 
  
  
              < nickname>misterjt< /nickname> 
  
  
              < id>e745cc8a-f9e4-11dc-a477-003048343a40< /id> 
  
  
              < name>Jason Toney< /name> 
  
  
          < /user> 
  
  
      < /entry> 
  
  
  < /feed>

对于您的应用程序，您将首先得到一个基于某种服务的用户列表。因此，将首先过滤提要，从而只获得感兴趣的服务。查看清单 4 了解 Scala 如何实现上述功能。

清单 4. 过滤基于服务的提要

 
 
 
  
  
  def filterFeed(feed:Elem, feedId:String):Seq[Node] = {  
  
  
     var results = new Queue[Node]()  
  
  
     feed\"entry" foreach{(entry) =>  
  
  
       if (search(entry\"service"\"id" last, feedId)){  
  
  
         results += (entry\"user"\"nickname").last  
  
  
       }  
  
  
     }  
  
  
     return results  
  
  
   }  
  
  
     
  
  
   def search(p:Node, Name:String):Boolean = p match {  
  
  
     case < id>{Text(Name)}< /id> => true 
  
  
     case _ => false 
  
  
   }

您的函数 filterFeed 接受一个 XML 元素（提要）和一个服务 ID 作为参数。首先创建一个称为 results 的 XML 节点队列。队列被参数化，类似 Java 中的 List 和 Map。 Scala 使用方括号来表示泛型类型，而不是像 Java 编程使用的尖括号。feed\"entry" 行是一个类 XPath 表达式。反斜杠符号实际上是 scala.xml.Elem 类的一个方法。它返回具有给定名称的所有子节点，即提要中所有 < entry> 元素。这将作为一个 scala.xml.NodeSeq 类的实例返回。这个类扩展了 Seq[Node]。因为它是一个 Seq，它具有一个 foreach方法，并将一个闭包作为参数。

(entry) => ... 标记表示一个将单个参数标记为条目的闭包。在这个闭包中，您将再次使用类 XPath 表达式 entry\"service"\"id" 来从 entry 节点提取服务的 ID。把服务 ID 传递给搜索函数来将其与传递给方法的提要 ID 相比较。我们稍后将查看这个函数体。如果匹配的话，您可将创建条目的用户别名添加到结果队列中。注意这个队列目标中类似操作符的符号，+=。再次声明这仅仅是一个队列对象的函数。您可以使用 Scala 的类 XPath 语法来提取用户别名节点。

现在参看搜索函数，这个函数使用一个功能最强大的 Scala 特性：模式匹配。在这种情况下，将输入节点与一个名为 id 的节点相比较，id 节点的子文本节点由传递给函数的 Name 字符串构成。如果匹配则函数返回 true。语法 case _ 和所有内容匹配。其中__再次用作 Scala 的通配符。诸如 case _ 这样的声明和 Java 或 C++ 代码中 case 语句的默认子句类似。这个简单的例子证明了 Scala 中模式匹配的强大功能。下面您将会明白如何构建 XML 结构。

#p#

利用模式匹配构建 XML

在应用程序中，您需要为从 FriendFeed 公共提要提取出的所有用户别名构建一个新的 XML 结构。实现上述操作有许多方法，但我们将演示如何再一次使用模式匹配方法。看一下清单 5 中所示的函数。

清单 5. 利用模式匹配构造函数

 
 
 
  
  
  def add(p:Node, newEntry:Node ):Node = p match {  
  
  
     case < UserList>{ ch @ _* }< /UserList> =>   
  
  
       < UserList>{ ch }{ newEntry }< /UserList>  
  
  
  }

这个模式将会和一个具有任意类型的子节点的 UserList 元素匹配。继而返回一个具有相同子节点的新 UserList 元素，另外在现有子节点之后又增加了一个子节点。这在功能上等效于 DOM 规范中的 appendChild 用法。但它有本质的不同，因为原始节点没有改变（它也不能改变，因为它是不可变的）。相反创建并返回了一个新节点。这样比等效的 DOM 操作使用更多的内存。我们来看一下使用 Scala 构建 XML 结构的其他方法。

创建 XML

当创建新的 XML 文档时，Scala 的原生 XML 语法再合适不过。第一个例子是获取创建的 UserList 结构并把它封装在相关服务的节点中。清单 6 显示了这些代码。

清单 6. 创建服务结果

 
 
 
  
  
  def results(name:String, cnt:Int, elements:NodeSeq):Any = {  
  
  
     if (cnt > 0){  
  
  
       return < Service id={name}>{elements}< /Service>  
  
  
     }   
  
  
   }

由于 Scala 提供了对 XML 的原生支持，您可以利用一个模板样式的语法将动态数据插入到 XML 结构中。在本例中，使用传入的名称字符串设置 id 属性。您将获得一串传入的元素，将它们作为正在创建的 Service 元素的子节点。但是要注意，只有在 cnt 参数大于 0 的情况下才执行上述操作。如果 cnt 值等于 0，这个函数将不返回任何值。在 Scala 中您可以通过声明函数返回 Any 来解决这个问题。Any 类在 Scala 中是一个原始的类，类似于 java.lang.Object。Scala 没有 void 类型，但是有一个等价的 Unit 类型。它的优点是可以扩展 Any 类，并且允许函数在某些情况下返回对象，而在其他时候不返回任何内容。

如您所见，在 Scala 的 XML 语法中结合动态数据可以产生强大的功能。再举一个例子，您可以创建一个统计 XML 文档，其中显示的 XML 描述每个服务在提要中出现的次数。代码如清单 7 所示。

清单 7. 创建统计 XML

 
 
 
  
  
  def stats(map:HashMap[String,Int]):Node = {  
  
  
     var nodes = new Queue[Node]()  
  
  
     map.foreach{(nvPair) =>  
  
  
       nodes += < Service id={nvPair._1} cnt={nvPair._2.toString}/>  
  
  
     }  
  
  
     return < Stats>{nodes}< /Stats>  
  
  
  }

您的函数要求 HashMap 的键是服务的名称，其值为服务在 FriendFeed 中出现的次数。这个函数使用熟悉的 foreach-closure 风格遍历 HashMap，然后使用 HashMap 的名称/值对创建一个新节点，将这个节点添加到节点队列中。随后创建 Stats 结构并作为动态数据访问节点队列，节点队列随后被赋值给一个 XML 结构。现在准备好了所有函数，您只需驱动程序以便进行测试。

运行和测试

在运行程序之前，需要加入一些代码来驱动它。将创建一个 main 方法，就像使用 Java 编程一样，如清单 8 所示。

清单 8. FriendFeed main 方法

 
 
 
  
  
  def main(args:Array[String]) = {  
  
  
      val feedXml = friendFeed  
  
  
      var map = new HashMap[String,Int]  
  
  
      args.foreach{(serviceName) =>  
  
  
        val filteredEntries = filterFeed(feedXml, serviceName)  
  
  
        var users:Node = < UserList/>  
  
  
        filteredEntries.foreach{(user) =>  
  
  
          users = add(users, user)  
  
  
        }  
  
  
        map += serviceName -> filteredEntries.length  
  
  
        println(results(serviceName,filteredEntries.length,users))  
  
  
      }  
  
  
      println(stats(map))  
  
  
  }

这个方法创建了 FriendFeed。它接受命令行参数确定哪些服务查找用户并计算统计数据。注意这些语法与 Java 语法非常相似。main 函数接受一个 String 数组（称为 args）作为参数。这个程序为统计文档创建 HashMap，并且为每个服务创建 UserList 文档。然后输出每个 UserList 和统计文档。要运行这个程序，需要使用 scalac FriendFeed.scala 和 scala FriendFeed 进行编译，如清单 9 所示。

清单 9. 运行程序

 
 
 
  
  
  $ scalac FriendFeed.scala  
  
  
  $ scala FriendFeed googlereader flickr delicious twitter blog  
  
  
  < Service id="twitter">< UserList>< nickname>ntamaoki< /nickname> 
  
  
  < nickname>terrazi< /nickname>< nickname>ntamaoki< /nickname> 
  
  
  < nickname>terrazi< /nickname>< nickname>ntamaoki< /nickname> 
  
  
  < nickname>parodi< /nickname>< nickname>trevor< /nickname> 
  
  
  < nickname>cindy< /nickname>< nickname>christinelu< /nickname> 
  
  
  < nickname>clint< /nickname>< nickname>savvyauntie< /nickname> 
  
  
  < nickname>44gi< /nickname>< /UserList>< /Service> 
  
  
  < ServiceidServiceid="blog">< UserList>< nickname>nechipor< /nickname> 
  
  
  < nickname>mdolla< /nickname>< nickname>kyhpudding< /nickname> 
  
  
  < nickname>hanayuu< /nickname>< nickname>hanayuu< /nickname> 
  
  
  < /UserList>< /Service>< Stats>< Service cnt="12" id="twitter"> 
  
  
  < /Service>< Service cnt="0" id="delicious">< /Service>< Service   
  
  
  cnt="0" id="flickr">< /Service>< Service cnt="0" id="googlereader"> 
  
  
  < /Service>< Service cnt="5" id="blog">< /Service>< /Stats>

您当然可以选择不同的服务名称作为命令行参数或其他参数。Scala 具备完美的 printer 类，可以使用正确的空格、制表符和格式打印 XML。还提供了 XML 写入程序（writer）将 XML 写回数据流，比如文件。您可以使用 Scala 完成所有普通的任务，同时还可以使用 Scala 提供的一些独有的功能。

结束语

许多人把 Scala 视为 Java 编程语言发展历程中的重要一步。XML 已经成为一种重要的技术，编程语言只有在其语法中内置了 XML 支持，才能自然地应用 XML 技术。而 Scala 做到了这一点。它使得复杂问题变得简单。查看本文使用 Scala 执行的所有功能，想像一下做同样的事情需要使用多少行 Java 代码。

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