中文XML论坛--可爱的 Python：DOM 的动态性

什么是 Python？什么是 XML？
Python 是由 Guido van Rossum 开发的可免费获得的高级解释型语言。其语法简单易懂，而其面向对象的语义功能强大，却又灵活随意。Python 几乎适用于每一种计算机平台，并且在平台间具有很强的可移植性。

XML 是“标准通用标记语言”(SGML) 的一种简化版本。通过一种特殊的文档类型 HTML，您也许非常熟悉 SGML。XML 文档与 HTML 一样，都是由散布于文本中的、以尖括号括起的标记确定其结构的文本组成的。但 XML 包含了许多系统标记，它们使 XML 可以用于多种用途：杂志文章和用户文档、结构化数据的文件（如 CSV 和 EDI 文件）、程序间中间通信的消息、建筑图纸（如 CAD 格式）以及许多其它用途。可以创建一组标记，以生成任何一种您想要表达的结构化信息，这就是为什么 XML 会逐渐流行，成为表示各种信息的公共标准。

文档对象模型
xml.dom 模块对于 Python 程序员来说，可能是使用 XML 文档时功能最强大的工具。不幸的是，XML-SIG 提供的文档目前来说还比较少。W3C 语言无关的 DOM 规范填补了这方面的部分空白。但 Python 程序员最好有一个特定于 Python 语言的 DOM 的快速入门指南。本文旨在提供这样一个指南。在上一篇专栏文章中，某些样本中使用了样本 quotations.dtd 文件，并且这些文件可以与本文中的代码样本档案文件一起使用。

有必要了解 DOM 的确切含义。这方面，正式解释非常好：

“文档对象模型”是平台无关和语言无关的接口，它允许程序和脚本动态访问和更新文档的内容、结构和样式。可以进一步处理文档，而处理的结果也可以合并到已显示的页面中。（万维网联盟 DOM 工作组）

DOM 将 XML 文档转换成树 -- 或森林 -- 表示。万维网联盟 (W3C) 规范给出了一个 HTML 表的 DOM 版本作为例子。

如上图所示，DOM 从一个更加抽象的角度定义了一组可以遍历、修剪、改组、输出和操作树的方法，而这种方法要比 XML 文档的线性表示更为便利。

将 HTML 转换成 XML
有效的 HTML 几乎就是有效的 XML，但又不完全相同。这里有两个主要的差异，XML 标记是区分大小写的，并且所有 XML 标记都需要一个显式的结束符号（作为结束标记，而这对于某些 HTML 标记是可选的；例如：<img src="X.png" />）。使用 xml.dom 的一个简单示例就是使用 HtmlBuilder() 类将 HTML 转换成 XML。

try_dom1.py

"""Convert a valid HTML document to XML
USAGE: python try_dom1.py < infile.html > outfile.xml
"""
import sys
from xml.dom import core
from xml.dom.html_builder import HtmlBuilder

# Construct an HtmlBuilder object and feed the data to it
b = HtmlBuilder()
b.feed(sys.stdin.read())

# Get the newly-constructed document object
doc = b.document

# Output it as XML
print doc.toxml()

HtmlBuilder() 类很容易实现它继承的部分基本 xml.dom.builder 模板的功能，它的源码值得研究。然而，即使我们自己实现了模板功能，DOM 程序的轮廓还是相似的。在一般情况下，我们将用一些方法构建一个 DOM 实例，然后对该实例进行操作。DOM 实例的 .toxml() 方法是一种生成 DOM 实例的字符串表示的简单方法（在以上的情况中，只要在生成后将它打印出来）。

将 Python 对象转换成 XML
Python 程序员可以通过将任意 Python 对象导出为 XML 实例来实现相当多的功能和通用性。这就允许我们以习惯的方式来处理 Python 对象，并且可以选择最终是否使用实例属性作为生成 XML 中的标记。只需要几行（从 building.py 示例派生出），我们就可以将 Python“原生”对象转换成 DOM 对象，并对包含对象的那些属性执行递归处理。

try_dom2.py

"""Build a DOM instance from scratch, write it to XML
USAGE: python try_dom2.py > outfile.xml
"""
import types
from xml.dom import core
from xml.dom.builder import Builder

# Recursive function to build DOM instance from Python instance
defobject_convert(builder, inst):
# Put entire object inside an elem w/ same name as the class.
builder.startElement(inst.__class__.__name__)

    for attr in inst.__dict__.keys():
        if attr[0] == '_':      # Skip internal attributes
            continue
        value = getattr(inst, attr)
        if type(value) == types.InstanceType:
            # Recursively process subobjects
            object_convert(builder, value)
        else:
            # Convert anything else to string, put it in an element
            builder.startElement(attr)
            builder.text(str(value))
            builder.endElement(attr)

builder.endElement(inst.__class__.__name__)

if __name__ == '__main__':
    # Create container classes
    classquotations: pass
    classquotation: pass

    # Create an instance, fill it with hierarchy of attributes
    inst = quotations()
    inst.title = "Quotations file (not quotations.dtd conformant)"
    inst.quot1 = quot1 = quotation()
    quot1.text = """'"is not a quine" is not a quine' is a quine"""
    quot1.source = "Joshua Shagam, kuro5hin.org"
    inst.quot2 = quot2 = quotation()
    quot2.text = "Python is not a democracy. Voting doesn't help. "+\
                 "Crying may..."
    quot2.source = "Guido van Rossum, comp.lang.python"

    # Create the DOM Builder
    builder = Builder()
    object_convert(builder, inst)
    print builder.document.toxml()

函数 object_convert() 有一些限制。例如，不可能用以上的过程生成符合 XML 文档的 quotations.dtd：#PCDATA 文本不能直接放到 quotation 类中，而只能放到类的属性中（如 .text）。一个简单的变通方法就是让 object_convert() 以特殊方式处理一个带有名称的属性，例如 .PCDATA。可以用各种方法使对 DOM 的转换变得更巧妙，但该方法的妙处在于我们可以从整个 Python 对象开始，以简明的方式将它们转换成 XML 文档。

还应值得注意的是在生成的 XML 文档中，处于同一个级别的元素没有什么明显的顺序关系。例如，在作者的系统中使用特定版本的 Python，源码中定义的第二个 quotation 在输出中却第一个出现。但这种顺序关系在不同的版本和系统之间会改变。Python 对象的属性并不是按固定顺序排列的，因此这种特性就具有意义。对于与数据库系统相关的数据，我们希望它们具有这种特性，但是对于标记为 XML 的文章却显然不希望具有这种特性（除非我们想要更新 William Burroughs 的 "cut-up" 方法）。

将 XML 文档转换成 Python 对象
从 XML 文档生成 Python 对象就像其逆向过程一样简单。在多数情况下，用 xml.dom 方法就可以了。但在某些情况下，最好使用与处理所有“类属”Python 对象相同的技术来处理从 XML 文档生成的对象。例如，在以下的代码中，函数 pyobj_printer() 也许是已经用来处理任意 Python 对象的函数。

try_dom3.py

"""Read in a DOM instance, convert it to a Python object
"""
from xml.dom.utils import FileReader

classPyObject: pass

defpyobj_printer(py_obj, level=0):
    """Return a "deep" string description of a Python object"""
    from string import join, split
    import types
    descript = ''
    for membname in dir(py_obj):
        member = getattr(py_obj,membname)
        if type(member) == types.InstanceType:
            descript = descript + (' '*level) + '{'+membname+'}\n'
            descript = descript + pyobj_printer(member, level+3)
        elif type(member) == types.ListType:
            descript = descript + (' '*level) + '['+membname+']\n'
            for i in range(len(member)):
                descript = descript+(' '*level)+str(i+1)+': '+ \
                           pyobj_printer(member[i],level+3)
        else:
            descript = descript + membname+'='
            descript = descript + join(split(str(member)[:50]))+'...\n'
    return descript

defpyobj_from_dom(dom_node):
    """Converts a DOM tree to a "native" Python object"""
    py_obj = PyObject()
    py_obj.PCDATA = ''
    for node in dom_node.get_childNodes():
        if node.name == '#text':
            py_obj.PCDATA = py_obj.PCDATA + node.value
        elif hasattr(py_obj, node.name):
            getattr(py_obj, node.name).append(pyobj_from_dom(node))
        else:
            setattr(py_obj, node.name, [pyobj_from_dom(node)])
    return py_obj

# Main test
dom_obj = FileReader("quotes.xml").document
py_obj = pyobj_from_dom(dom_obj)
if __name__ == "__main__":
print pyobj_printer(py_obj)

这里的关注焦点应该是函数 pyobj_from_dom()，特别是起实际作用的 xml.dom 方法 .get_childNodes()。在 pyobj_from_dom() 中，我们直接抽取标记之间的所有文本，将它放到保留属性 .PCDATA 中。对于任何遇到的嵌套标记，我们创建一个新属性，其名称与标记匹配，并将一个列表分配给该属性，这样就可以潜在地包含在在父代块中多次出现的标记。当然，使用列表要维护在 XML 文档中遇到的标记的顺序。

除了使用旧的 pyobj_printer() 类属函数（或者，更复杂和健壮的函数）之外，我们可以使用正常的属性记号来访问 py_obj 的元素。

Python 交互式会话

>>> from try_dom3 import *
>>> py_obj.quotations[0].quotation[3].source[0].PCDATA
'Guido van Rossum, '

重新安排 DOM 树
DOM 的一大优点是它可以让程序员以非线性方式对 XML 文档进行操作。由相匹配的开／关标记括起的每一块都只是 DOM 树中的一个“节点”。当以类似于列表的方式维护节点以保留顺序信息时，则顺序并没有什么特殊之处，也并非不可改变。我们可以轻易地剪下某个节点，嫁接到 DOM 树的另一个位置（如果 DTD 允许，甚至嫁接到另一层上）。或者添加新的节点、删除现有节点，等等。

try_dom4.py

"""Manipulate the arrangement of nodes in a DOM object
"""
from try_dom3 import *

#-- Var 'doc' will hold the single <quotations> "trunk"
doc = dom_obj.get_childNodes()[0]

#-- Pull off all the nodes into a Python list
# (each node is a <quotation> block, or a whitespace text node)
nodes = []
while 1:
    try: node = doc.removeChild(doc.get_childNodes()[0])
    except: break
    nodes.append(node)

#-- Reverse the order of the quotations using a list method
# (we could also perform more complicated operations on the list:
# delete elements, add new ones, sort on complex criteria, etc.)
nodes.reverse()

#-- Fill 'doc' back up with our rearranged nodes
for node in nodes:
# if second arg is None, insert is to end of list
doc.insertBefore(node, None)

#-- Output the manipulated DOM
print dom_obj.toxml()

如果我们将 XML 文档只看作一个文本文件，或者使用一个面向序列的模块（如 xmllib 或 xml.sax），那么在以上几行中执行对 quotation 节点的重新安排操作将引出一个值得考虑的问题。然而如果使用 DOM，则问题就如同对 Python 列表执行的任何其它操作一样简单。


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