В общем случае в преобразовании участвуют три документа:
□входящий документ, который подвергается преобразованию;
□ документ, который описывает само преобразование;
□выходящий документ, который является результатом преобразования.
Само по себе преобразование это всего лишь XML-документ, не более чем описание правил, в соответствии с которыми входящий документ должен трансформироваться в исходящий. Процесс преобразования входящего документа в соответствии с описанными правилами называется применением преобразования к входящему документу или просто выполнением данного преобразования.
Выполнением преобразований над документами занимаются специальные программы, которые называются XSLT-процессорами. В первом приближении схема преобразования приведена на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Схема XSLT-преобразования
Процессор получает входящий документ и преобразование, и, применяя правила преобразования, генерирует выходящий документ — такова в общем случае внешняя картина. На самом деле процессор оперирует не самими документами, а древовидными моделями их структур (рис. 2.2.) — именно структурными преобразованиями занимается XSLT, оставляя за кадром синтаксис, который эти структуры выражает.
Рис. 2.2. Древовидные структуры в XSLT
Несмотря на то, что для XSLT как для языка совершенно неважно, в каком виде находятся документы изначально (главное — чтобы была структура, которую можно преобразовать), абсолютное большинство процессоров может работать с документами, которые физически записаны в файлах. В этом случае процесс обработки делится на три стадии.
□ XSLT-процессор разбирает входящий документ и документ преобразования, создавая для них древовидные структуры данных. Этот этап называется этапом парсинга документа (от англ. parse — разбирать).
□ К дереву входящего документа применяются правила, описанные в преобразовании. В итоге процессор создает дерево выходящего документа. Этот этап называется этапом преобразования.
□ Для созданного дерева генерируется физическая сущность. Этот этап называется этапом сериализации.
Хотя практически все процессоры выполняют каждый из этих трех этапов (получают входящие документы и выдают результат их трансформации), рабочей областью XSLT является только второй этап, этап преобразования. XSLT практически не контролирует парсинг входящего документа, как правило, этим занимается встроенный или внешний SAX- или DOM-парсер.
С сериализацией дела обстоят немного сложнее. С точки зрения преобразования, результирующее дерево — это все, что от него требуется, но вряд ли разработчику будет этого достаточно. Редко когда сгенерированная абстрактная древовидная структура — это то, что нужно. Гораздо чаще результат преобразования требуется получить в определенной физической форме.
Сериализация как раз и является процессом создания физической интерпретации результирующего дерева, и если и эта задача делегируется XSLT-процессору, то преобразованию под силу контролировать физический вывод генерируемого документа (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Сериализация в XSLT
Текущая версия языка поддерживает три основных метода сериализации: XML, HTML и текст. Каждый из этих методов учитывает синтаксис целевого физического формата и позволяет получить документ требуемого вида. Кроме того, имплементации XSLT могут добавлять собственные методы сериализации, генерируя документы в других форматах (например, PDF или TeX), не предусмотренных стандартными методами.
Преобразования могут указывать метод сериализации, который должен использоваться для создания физической интерпретации генерируемой структуры, однако даже в случае стандартных методов непосредственный контроль над синтаксисом физического документа сильно ограничен. Можно сказать, что он практически отсутствует.
Преобразования отделены от синтаксической обработки совершенно сознательно, ведь их задачей являются структурные трансформации, а не работа с физическим синтаксисом. Благодаря этому разделению многие процессоры позволяют использовать для парсинга и сериализации внешние приложения, что в значительной степени повышает универсальность XSLT: для каждого этапа преобразования можно использовать наиболее подходящий инструмент.
Области применения XSLT
В отличие от языка XML, предметную область XSLT задать очень легко. XSLT следует применять там, где необходимо преобразование одного документа в другой.
Естественно, XSLT имеет также и некоторые ограничения:
□ XSLT не подходит для описания преобразований с очень сложной логикой;
□ XSLT не подходит для преобразований, которые требуют сложных вычислений.
Первое ограничение связано с тем, что преобразование в XSLT — это всего лишь набор элементарных правил. В подавляющем большинстве случаев этого достаточно для описания преобразования, однако, встречаются также и такие задачи, для которых данного набора правил будет недостаточно. Например, древовидные структуры могут описывать математические выражения, но при этом преобразование для упрощения или вычисления этого дерева выражений может быть чересчур сложным для XSLT.
Второе ограничение является следствием простоты языка XPath, который используется в XSLT для вычислений. XPath предоставляет только самые простейшие вычислительные конструкции, которых явно недостаточно для сложных задач. Кроме того, функциональный стиль XSLT и отсутствие изменяемых переменных делают очень затруднительными многошаговые и циклические вычисления.
ЗамечаниеОба этих ограничения можно с успехом обойти при помощи механизма расширений, который позволяет комбинировать XSLT с другими языками программирования. Умело используя расширения, можно совместить гибкость XSLT и мощь традиционных языков.
Ниже мы опишем наиболее классические области применения XSLT: Web-решения, использование в клиент-серверных приложениях и проекты интеграции.
XSLT в архитектуре клиент-сервер
Многие из систем, применяющих XSLT, так или иначе, сводятся к клиент- серверной архитектуре, в которой клиент делает запрос, а сервер в качестве ответа возвращает некоторые данные. XSLT в таких решениях может использоваться для приведения структуры данных из внутреннего формата сервера к некоторому внешнему формату, понятному клиенту. Примером подобной системы может быть Web-сервер, предоставляющий клиентам (фактически, Web-браузерам) информацию, которая динамически генерируется из базы данных.
Классическим и широко применяемым решением для такого рода задачи являются серверные компоненты, сервлеты и различные скриптовые языки, которые преобразуют запросы клиента в запросы к базе данных, а затем оформляют результаты выполнения в виде HTML и отсылают клиенту.
Очевидный минус этого решения в том, что оно слишком сильно зависит от презентации данных. Новая презентация (например, версия "для печати" или для мобильного устройства) или сравнительно серьезное исправление старой заставляют, чуть ли не полностью (в зависимости от качества проектирования) переписывать Web-приложение.
Практика показывает, что в подобных системах весьма и весьма эффективно применяется связка XML+XSLT. Вместо того чтобы генерировать по данным HTML-презентацию, можно создать XML-документ, и, применяя преобразования, возвращать клиенту именно тот результат, которого он ожидает.
Схема взаимодействия XML и XSLT в архитектуре клиент-сервер представлена на рис. 2.4. На этом рисунке нет четкой границы, которая отделяла бы клиента от сервера. Дело в том, что существует два принципиально различных способа использования XSLT в подобной архитектуре: преобразования могут выполняться как на стороне сервера, так и на стороне клиента. Рассмотрим подробнее оба способа.
Рис. 2.4. XML и XSLT в архитектуре клиент-сервер
XSLT на стороне сервера
Применение XSLT на стороне сервера (рис. 2.5) совершенно незаметно для клиента — он, как и раньше, в ответ на свой запрос получает HTML или документ в другом требуемом формате. В данном случае связка XML+XSLT является дополнительным звеном, дополнительным уровнем абстракции, который позволяет отделять данные от презентации, добиваясь простоты и универсальности. Создание преобразований для генерации HTML по имеющимся XML-документам — задача совершенно иного плана, чем написание серверных приложений и программ, которые непосредственно работают с результатами выполнения запросов к базе данных.
Рис. 2.5. XSLT на стороне сервера
Главным минусом этого способа является то, что мы все равно возвращаем клиенту представление данных, а не сами данные. Естественно, используя XSLT, множество доступных представлений расширить очень легко, но это множество в любом случае будет ограничено. Вне всякого сомнения, для большинства современных Web-систем этого более чем достаточно, но существующие Web-технологии больше ориентированы на представление данных, чем на сами данные — они стараются предвосхитить вопросы и заранее процедуры ответов. Возможно, в будущем эта ситуация изменится.
XSLT на стороне клиента
Идея использования XSLT на стороне клиента (рис. 2.6) заключается в том, чтобы отдавать клиенту отдельно нужные ему данные и отдельно преобразование, которое будет создавать для этих данных требуемое представление (например — HTML-страницу). Четкое разделение данных и их представления предоставит клиенту полную свободу распоряжаться полученной информацией. Преобразование в этом случае всего лишь предлагает возможную трактовку этой информации, ни к чему не обязывая.
Рис. 2.6. XSLT на стороне клиента
Еще одним (правда, чисто техническим) достоинством выполнения преобразований на стороне клиента является разгрузка сервера, ведь такой подход освобождает его от необходимости выполнять процедуру преобразования.
Основным ограничением этого способа является предположение, что программное обеспечение на стороне клиента сможет выполнять преобразования. К сожалению, текущая ситуация далека от идеальной, и решение такого вида может применяться только в очень ограниченном числе случаев — когда достоверно известно, что целевой клиент поддерживает XSLT.
XSLT в Web-решениях
Попытаемся теперь взглянуть на приложения архитектуры клиент-сервер под несколько иным углом и в более узкой области Web-решений.
Примем за основу наиболее реалистичную схему, в которой преобразования выполняются на стороне сервера. Типовой процесс доступа к данным в этом случае может быть описан следующим образом:
□ клиент запрашивает определенный документ;
□ сервер находит (или генерирует) этот документ;
□ сервер находит (или генерирует) преобразование, ассоциированное с этим документом, и применяет его к документу;
□ результат преобразования возвращается клиенту (например, в виде HTML-файла).
В подобной системе можно выделить три базовых компонента (рис. 2.7):
□ генератор — модуль, который создает документ на основе информации, хранящейся в базе данных или просто в файлах на сервере;
□ процессор преобразований — модуль, который применяет преобразования к сгенерированному документу;
□ сериализатор — модуль, создающий физическую репрезентацию результата преобразования.
Рис. 2.7. Декомпозиция системы Web-публикации
В таком виде XSLT создает сильную конкуренцию серверным скриптовым языкам типа ASP, JSP, PHP, Python и так далее. Web-системы, построенные на XML и XSLT, гораздо гибче и легче в реализации, а их масштабируемость нельзя даже сравнивать. В традиционных системах добавление еще одного представления данных (например, текстовой версии документа или версии "для печати") — это еще одна программа на сервере, в то время как в системах, использующих XSLT, — это всего лишь еще одно преобразование (рис. 2.8).
Рис. 2.8. Создание множественных представлений с использованием XSLT
XSLT является одной из основных технологий систем Web-публикации, как Cocoon от Apache XML Project и XSQL от Oracle. Решения на основе. Cocoon и XSQL отличаются мощностью, гибкостью и простотой; ожидается, что системы этого класса займут в скором времени лидирующие позиции.
XSLT при обмене данными
В предыдущей главе мы обсудили преимущества применения XML в проектах интеграции: определение общего XML-языка снижает трудозатраты по реализации обмена данными между различными системами. При этом экспорт данных в общем формате выполняется врапперами — оболочками для стандартизации внешних обращений.
Между тем, во многих случаях функции врапперов совершенно стандартны: от них требуется только экспортировать и импортировать данные. Более того, если приложение может производить экспорт и импорт в определенном XML-формате самостоятельно, потребность во врапперах попросту отпадает.
Действительно, предположим, что наши приложения уже имеют определенный XML-интерфейс (рис. 2.9):
Рис. 2.9. Приложение с XML-интерфейсом
Под XML-интерфейсом в данном случае подразумевается возможность экспортировать и импортировать данные в некотором XML-языке (пусть даже своем для каждого из приложений).
Таким образом, для интеграции этого приложения в общую схему потребуется лишь обеспечить "перевод" данных с XML-языка приложения на общий XML-язык и обратно (рис. 2.10).
Рис. 2.10. Интеграция приложения с XML-интерфейсом в общую схему
Упомянутая выше задача перевода, или, по-другому, преобразования, есть очевидная область применения языка XSLT. Общая схема интеграции на основе XML и XSLT показана на рис. 2.11.
Рис. 2.11. Схема интеграции приложений на основе XML/XSLT
Здесь XSLT исполняет роль связующего звена между XML-интерфейсами приложений и общим XML-языком. Эта схема легка в реализации (поскольку не требует знания внутреннего устройства приложений), масштабируема (задача добавления новых приложений и систем заключается в создании дополнительной пары преобразований) и концептуально целостна (так как основана только на XML-технологиях).
История XSLT