簡介：?AXis 對(duì)象模型（AXis Object Model，AXIOM）是 Apache Axis 2 的 XML 對(duì)象模型，其目標(biāo)是提供強(qiáng)大的特性組合徹底改變 XML 處理技術(shù)。AXIOM 超越了現(xiàn)有的 XML 處理技術(shù)，它把延遲構(gòu)建和一種快速、輕型的可定制對(duì)象模型結(jié)合了起來。本文中，軟件架構(gòu)師、AXIOM 的首創(chuàng)者 Eran Chinthaka 介紹了這種新的 XML 處理方法。

AXIOM 還不是另一種對(duì)象模型。它有著明確的設(shè)計(jì)目標(biāo)：大幅提升 Apache 下一代 SOAP 協(xié)議棧 Axis 2 的性能。結(jié)果造就了不同于其他對(duì)象模型的 AXIOM（也稱為 OM），因?yàn)樗怀隽藰?gòu)造的輕型，并且 僅當(dāng)需要的時(shí)候才建立。由于是輕型的，它盡可能地減輕對(duì)系統(tǒng)資源的壓力，特別是 CPU 和內(nèi)存。同時(shí)，延遲構(gòu)造又允許在其他部分還沒有完成的時(shí)候使用樹的一部分。AXIOM 強(qiáng)大的延遲構(gòu)建能力源于底層的 Streaming API for XML (StAX) 解析器。AXIOM 提供了所有這些特性，同時(shí)幕后的復(fù)雜性對(duì)用戶是透明的。

使用 XMLBench Document Model Benchmark 測試（請參閱 參考資料）的結(jié)果表明，AXIOM 的性能和現(xiàn)有的高性能對(duì)象模型相當(dāng)。但是 AXIOM 的內(nèi)存占用要好于現(xiàn)有多數(shù)依靠 SAX 和/或 DOM 輸入輸出的對(duì)象模型。因此對(duì)于 Web 服務(wù)引擎或內(nèi)存受限制設(shè)備這樣的 XML 處理器，AXIOM 是一種理想的選擇，它可用于一般的 XML 處理，但是有一個(gè)對(duì) SOAP 優(yōu)化了的可選層。

使用 AXIOM在典型的 SOAP 引擎中，數(shù)據(jù)可能以三種不同的方法表示：

• 序列化形式，如 XML 或二進(jìn)制 XML。
• 內(nèi)存中基于樹的對(duì)象模型，如 DOM。
• 專用于特定語言的對(duì)象，如 Plain Old Java Object (POJO)。

比如一個(gè) Web 服務(wù)的調(diào)用。傳遞給服務(wù)提供商的數(shù)據(jù)可能是用語言專用的對(duì)象，對(duì)于 Java 技術(shù)就是 POJO。調(diào)用過程的第一步是將這些對(duì)象中的信息項(xiàng)放入 SOAP 信封，構(gòu)造一個(gè) SOAP 消息。因?yàn)?SOAP 消息是 XML 文檔，所以 Web 服務(wù)還必須將數(shù)據(jù)項(xiàng)轉(zhuǎn)化成要求的 XML 格式。在內(nèi)存中表示 XML Infoset 需要構(gòu)造一個(gè)對(duì)象樹，供對(duì)象模型（AXIOM）使用。

從頭創(chuàng)建 AXIOM創(chuàng)建內(nèi)存對(duì)象層次結(jié)構(gòu)的第一步是創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象工廠：

OMFactory factory= OMAbstractFactory.getOMFactory();

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AXIOM 允許很多不同的對(duì)象工廠實(shí)現(xiàn)，但鏈表是最常用的。一旦建立了工廠，就可以開始構(gòu)造樹了。

比如下面的 XML 片段：

清單 1.Line item 細(xì)節(jié)

<po:line-item po:quantity="2" xmlns:po="http://openuri.org/easypo"> <po:description> Burnham's Celestial Handbook, Vol 2 </po:description> <po:price>19.89</po:price></po:line-item>

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注意，所有的元素和屬性都屬于 "http://openuri.org/easypo" 名稱空間。因此，為這個(gè) XML 片段構(gòu)造 AXIOM 樹的第一步就是創(chuàng)建名稱空間，如下所示：

OMNamespace poNs= factory.createOMNamespace("http://openuri.org/easypo", "po");

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現(xiàn)在可以構(gòu)造包裝器元素 line-item 了：

OMElement lineItem= factory.createOMElement("line-item", poNs);

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接下來創(chuàng)建 line-item 元素相關(guān)的子元素和屬性。

最好用下面的方式創(chuàng)建元素屬性：

lineItem.addAttribute("quantity", "2", poNs);

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與其他元素一樣創(chuàng)建子元素，然后按照下面的方式結(jié)合到父元素中：

OMElement description= factory. createOMElement("description", poNs); description.setText("Burnham's Celestial Handbook, Vol 2"); lineItem.addChild(description);

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類似地，也添加 price 子元素：

OMElement price= factory.createOMElement("price", poNs); price.setText("19.89"); lineItem.addChild(price);

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清單 2 顯示了完整的代碼片段。

清單 2.通過程序創(chuàng)建 line item

OMFactory factory = OMAbstractFactory.getOMFactory(); OMNamespace poNs = factory.createOMNamespace("http://openuri.org/easypo", "po"); OMElement lineItem = factory.createOMElement("line-item", poNs); lineItem.addAttribute("quantity", "2", poNs); OMElement description = factory.createOMElement("description", poNs); description.setText("Burnham's Celestial Handbook, Vol 2"); lineItem.addChild(description); OMElement price = factory.createOMElement("price", poNs); price.setText("19.89"); lineItem.addChild(price);

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輸出現(xiàn)在可以使用 StAX writer 來序列化構(gòu)造好的元素：

清單 3.序列化 line item

XMLOutputFactory xof = XMLOutputFactory.newInstance(); XMLStreamWriter writer = xof. createXMLStreamWriter(System.out); lineItem.serialize(writer); writer.flush();

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從已有代碼構(gòu)造 AXIOM 現(xiàn)在看看相反的過程，從數(shù)據(jù)流建立內(nèi)存對(duì)象模型。

最簡單的情況下，只需要關(guān)心 XML 片段的反序列化。但是在 SOAP 處理中，需要反序列化 SOAP 消息或者經(jīng)過 MTOM 優(yōu)化的 MIME 信封。因?yàn)榕c SOAP 處理關(guān)系特別密切，所以 AXIOM 為此提供內(nèi)置支持，稍候?qū)⒃敿?xì)介紹。但首先要說明如何反序列化簡單的 XML 片段，具體來說就是剛剛序列化的那個(gè) XML 片段。

首先構(gòu)造一個(gè)解析器。AXIOM 支持用 SAX 和 StAX 解析器解析 XML。但是，SAX 解析不允許對(duì)象模型的延遲構(gòu)造，因此在延遲構(gòu)建很重要時(shí)，應(yīng)該使用基于 StAX 的解析器。

第一步是為數(shù)據(jù)流獲得一個(gè) XMLStreamReader：

File file= new File("line-item.xml"); FileInputStream fis= new FileInputStream(file); XMLInputFactory xif= XMLInputFactory.newInstance(); XMLStreamReader reader= xif.createXMLStreamReader(fis);

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然后創(chuàng)建一個(gè) builder 并將 XMLStreamReader 傳遞給它：

StAXOMBuilder builder= new StAXOMBuilder(reader); lineItem= builder.getDocumentElement();

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現(xiàn)在可以使用 AXIOM API 來訪問屬性和子元素或者 XML Infoset 項(xiàng)了。可以這樣訪問屬性：

OMAttribute quantity= lineItem.getFirstAttribute( new QName("http://openuri.org/easypo", "quantity")); System.out.println("quantity= " + quantity.getValue());

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用類似的方式訪問子元素：

price= lineItem.getFirstChildWithName( new QName("http://openuri.org/easypo", "price")); System.out.println("price= " + price.getText());

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清單 4 顯示了完整的代碼片段。

清單 4.從 XML 文件構(gòu)建 AXIOM

File file = new File("line-item.xml"); FileInputStream fis = new FileInputStream(file); XMLInputFactory xif = XMLInputFactory.newInstance(); XMLStreamReader reader = xif.createXMLStreamReader(fis); StAXOMBuilder builder = new StAXOMBuilder(reader); OMElement lineItem = builder.getDocumentElement(); lineItem.serializeWithCache(writer); writer.flush(); OMAttribute quantity = lineItem.getFirstAttribute( new QName("http://openuri.org/easypo", "quantity")); System.out.println("quantity= " + quantity.getValue()); OMElement price = lineItem.getFirstChildWithName( new QName("http://openuri.org/easypo", "price")); System.out.println("price= " + price.getText()); OMElement description = lineItem.getFirstChildWithName(new QName("http://openuri.org/easypo", "description")); System.out.println("description= " + description.getText());

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AXIOM 最好的一點(diǎn)是，努力在延遲構(gòu)造這類高端技術(shù)上提供用戶友好的 API。但是要充分發(fā)揮其潛能，必須了解底層體系結(jié)構(gòu)。

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進(jìn)一步考察 AXIOM

緩沖是 AXIOM 的核心概念之一。但是，要理解緩沖必須在樹的延遲構(gòu)造和 AXIOM API 上下文中來思考。AXIOM 提供多種訪問底層 XML Infoset 的 API。上面使用的是基于樹的 API，所有其他競爭的對(duì)象模型如 DOM 和 JDOM 都提供了這樣的 API。但是，AXIOM 還允許通過 SAX 或 StAX API 訪問信息。如圖 1 所示。

圖 1. AXIOM，輸入和輸出

如果要使用一種 XML 解析 API，為何還要構(gòu)造對(duì)象模型呢？為了使用不同 API 訪問對(duì)象模型的不同部分。比如，考慮 SOAP 棧的情況：SOAP 消息在被目標(biāo)服務(wù)消費(fèi)之前可能會(huì)經(jīng)過多個(gè)處理程序的處理。這些處理程序通常使用基于樹的 API（特別是 SOAP with Attachments API for Java，或 SAAJ）。服務(wù)實(shí)現(xiàn)還可能使用數(shù)據(jù)綁定工具將 SOAP 消息負(fù)荷中的 XML 文檔轉(zhuǎn)化成對(duì)象，如 POJO。因?yàn)橛脩舨皇褂没跇涞膶?duì)象模型來訪問這部分文檔，所以構(gòu)造完整的樹會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)重復(fù)而浪費(fèi)內(nèi)存。最直接的解決方法是向數(shù)據(jù)綁定工具公開底層的原始 XML 流。這就是 AXIOM 的閃光之處。

為了獲得最佳的性能和內(nèi)存使用，需要讓數(shù)據(jù)綁定工具直接訪問底層的 XML 流。AXIOM 完全允許這樣做。延遲構(gòu)建僅僅意味著只有在訪問的時(shí)候才構(gòu)造要訪問的這部分樹。因此如果不需要訪問 SOAP 消息體，SOAP 消息的這部分就不會(huì)被構(gòu)建。如果用戶開始使用 SAX 或 StAX 訪問消息體，而它還沒有構(gòu)建，AXIOM 將把用戶直接連接到底層的解析器，以便提供最佳的性能。如圖 2 所示：

圖 2.通過 AXIOM 訪問底層的解析器

但是，如果用戶希望再回來訪問樹的同一部分就可能出現(xiàn)問題。因?yàn)榻馕銎饕呀?jīng)直接連接了用戶，AXIOM 退出了，就是說所有信息都從低層的流直接流向用戶。因此當(dāng)用戶回來請求同樣的信息時(shí)，無論第二次選擇什么樣的 API，AXIOM 都不能提供該信息。注意這兩種可能性差不多相等。比如，多數(shù)情況下 SOAP 體的處理中只有最終的服務(wù)實(shí)現(xiàn)才會(huì)涉及到負(fù)荷。服務(wù)可以使用數(shù)據(jù)綁定或其他 XML 處理 API 如 SAX、StAX 或 XPath 來處理消息體。這種情況下，消息體很少被訪問兩次，AXIOM 提供的優(yōu)化具有最好的性能。

但是，假設(shè)在處理程序鏈中插入一個(gè)日志處理程序，使用 StAX writer 記錄整個(gè) SOAP 消息。如果服務(wù)實(shí)現(xiàn)嘗試訪問消息體，而消息體不存在！

為了進(jìn)一步說明這一點(diǎn)，下面是一個(gè)比較簡單的例子，雖然有點(diǎn)牽強(qiáng)。

StAXOMBuilder builder = new StAXOMBuilder(reader); lineItem = builder.getDocumentElement(); lineItem.serialize(writer); writer.flush(); price = lineItem.getFirstChildWithName( new QName("http://openuri.org/easypo", "price")); System.out.println("price= " + price.getText());

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由于延遲構(gòu)造，獲得 lineItem 元素的時(shí)候該元素還沒有構(gòu)造完成。因此后面使用 StAX writer 進(jìn)行序列化時(shí)，AXIOM 把 StAX writer（它序列化 lineItem 元素）直接連接到 StAX reader（它最初被傳遞給 builder）。但是這個(gè)過程中，AXIOM 斷開了自身和數(shù)據(jù)流的連接。現(xiàn)在當(dāng)請求 price 子元素的時(shí)候，找不到這樣的元素，因?yàn)?lineItem 的所有子元素都在序列化器中消失了。

這種情況下，惟一的辦法是避免序列化過程中 AXIOM 完全和數(shù)據(jù)流脫離開。用 AXIOM 的術(shù)語稱為緩沖：無論是否在內(nèi)存中建立了對(duì)象模型，AXIOM 都允許獲得 StAX 事件或者 序列化 XML。因此，AXIOM 把策略（比如是否應(yīng)該緩沖消息）和機(jī)制（如何緩沖）分離開來。它允許用戶在開始使用原始 XML 處理 API（如 SAX 或 StAX）時(shí)決定是否緩沖樹中未用到的部分以供將來引用。如果用戶決定這樣做，當(dāng)樹構(gòu)造完成時(shí)可以再回來訪問這些部分。但是，用戶必須付出內(nèi)存占用和性能的代價(jià)。另一方面，如果用戶了解自己的目標(biāo)，并確信只此一次需要訪問樹的這些部分，則可以選擇關(guān)閉 緩沖來充分發(fā)揮 AXIOM 的效率。

因此，上一段代碼應(yīng)改寫為：

StAXOMBuilder builder = new StAXOMBuilder(reader); lineItem = builder.getDocumentElement(); lineItem.serializeWithCache(writer); writer.flush(); price = lineItem.getFirstChildWithName( new QName("http://openuri.org/easypo", "price")); System.out.println("price= " + price.getText());

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方法 serializeWithCache 與對(duì)應(yīng)的 serialize 不同，不會(huì)將 StAX reader 直接連接到 StAX writer。相反，從 reader 傳遞給 writer 的所有數(shù)據(jù)都保留 在 AXIOM 中。具體如何緩沖與用戶無關(guān)。目前如果啟用緩沖，AXIOM 就會(huì)像用戶在通過文檔 API 訪問樹的這些部分一樣構(gòu)造樹。

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AXIOM 和 StAX

了解這些背景之后，現(xiàn)在看看 AXIO 的 StAX API。該 API 中最重要的方法如下：

(OMElement).getXMLStreamReader(); (OMElement).getXMLStreamReaderWithoutCaching();

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通過 StAX API 對(duì)某個(gè)元素調(diào)用第一個(gè)方法，可以訪問該元素的 XML Infoset，同時(shí)緩沖（如果需要）樹中未構(gòu)造的部分以供將來使用。顧名思義，第二個(gè)方法用于訪問同樣的信息，但是通過關(guān)閉緩沖機(jī)制優(yōu)化了性能。在編寫需要使用數(shù)據(jù)綁定框架的存根和 skeleton 程序時(shí)，這是最有用的方法。

但是請注意，如果在調(diào)用上述方法之前已經(jīng)建立了樹，AXIOM 將模擬 StAX 解析器。因此有些樹節(jié)點(diǎn)的事件是通過模擬而來的，而對(duì)于另一些節(jié)點(diǎn)則直接連接到底層的解析器。AXIOM 的優(yōu)點(diǎn)在于這些內(nèi)部處理對(duì)用戶是透明的。但是，在切換到原始 API 時(shí)，必須指明是否需要緩沖數(shù)據(jù)。

為了說明 StAX API 的用法，我將展示如何使用 XMLBeans 生成的代碼連接到 AXIOM。

清單 5.XMLBeans 生成的訂單代碼

public class PurchaseOrderSkel { public void submitPurchaseOrder(PurchaseOrderDocument doc) throws Exception { } public void submitPurchaseOrderWrapper( OMElement payload) { try { XMLStreamReader reader= payload. getXMLStreamReaderWithoutCaching(); PurchaseOrderDocument doc = PurchaseOrderDocument.Factory.parse(reader); submitPurchaseOrder(doc); } catch (Exception ex) { ex.printStacktrace(); } } }

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清單 5 中的代碼（通常用代碼生成工具生成）展示了一個(gè) skeleton，它使用 XMLBeans 生成的類（即 PurchaseOrderDocument）進(jìn)行數(shù)據(jù)綁定。這個(gè) skeleton 包含兩個(gè)服務(wù)實(shí)現(xiàn)方法。第一個(gè)允許服務(wù)實(shí)現(xiàn)者使用數(shù)據(jù)綁定對(duì)象，第二個(gè)則允許直接訪問 AXIOM API。主要看看這幾行：

XMLStreamReader reader= payload. getXMLStreamReaderWithoutCaching(); PurchaseOrderDocument doc = PurchaseOrderDocument.Factory.parse(reader);

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為了創(chuàng)建對(duì)象，首先對(duì) SOAP 棧（如 Apache Axis）壓入服務(wù)實(shí)現(xiàn)的載荷獲得對(duì) StAX API 的引用。因?yàn)楝F(xiàn)在在處理鏈的最末端，所以可以安全地把解析器直接連接到 XMLBeans 解除封送器以獲得最佳性能。

對(duì)于 清單 5 中的 skeleton，其存根代碼類似于 清單 6。

清單 6.存根代碼

public class PurchaseOrderStub { public void submitPurchaseOrder( PurchaseOrderDocument doc) throws Exception { SOAPEnvelope envelope = factory.getDefaultEnvelope(); XMLStreamReader reader = doc.newXMLStreamReader(); StAXOMBuilder builder = new StAXOMBuilder(reader); OMElement payload= builder.getDocumentElement(); envelope.getBody().addChild(payload); // ... } }

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主要看看這幾行：

XMLStreamReader reader = doc.newXMLStreamReader(); StAXOMBuilder builder = new StAXOMBuilder(reader); Element payload= builder.getDocumentElement();

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從這段代碼可以看出，經(jīng)過 StAX API 從對(duì)象到 AXIOM，與從 XML 到 AXIOM 沒有什么區(qū)別。

但是初看起來不那么明顯的是延遲構(gòu)造仍然在起作用！即使在將載荷插入 SOAP 信封的過程中創(chuàng)建了 OMElement，內(nèi)存中也沒有重復(fù)的信息項(xiàng)。這是由于延遲構(gòu)造和 AXIOM 內(nèi)的多路技術(shù)造成的，它將從一個(gè) API 輸入的數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)發(fā)給另一個(gè) API 輸出。當(dāng)消息最終寫入流的時(shí)候，XMLBeans 提供的 XMLStreamReader 直接連接到傳輸 writer，后者將消息寫入套接字 —— 假設(shè)此過程中沒有要查看消息的處理程序。這意味著直到此時(shí)，數(shù)據(jù)仍然存放在 XMLBeans 對(duì)象中，真是好極了！

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AXIOM 和數(shù)據(jù)綁定

這里討論 AXIOM 的 SAX API，因?yàn)橛行?shù)據(jù)綁定框架不能使用其他的 API，比如 JAXB。雖然上述情況下使用 SAX 顯然不會(huì)達(dá)到最佳性能，但從 AXIOM 到對(duì)象使用 SAX 并沒有造成性能損失，因?yàn)檫@一步在任何情況下都是必需的。

如果使用 JAXB，那么存根程序就要使用 SAXOMBuilder 從數(shù)據(jù)綁定對(duì)象建立 AXIOM。清單 7 示范了這個(gè)過程。

清單 7. AXIOM 和 JAXB

public class PurchaseOrderStub { public void submitPurchaseOrder( PurchaseOrder doc) throws Exception { SOAPEnvelope envelope = factory.getDefaultEnvelope(); SAXOMBuilder builder = new SAXOMBuilder(); JAXBContext jaxbContext = JAXBContext.newInstance("po"); Marshaller marshaller = jaxbContext.createMarshaller(); marshaller.marshal(doc, builder); OMElement payload= builder.getDocumentElement(); envelope.getBody().addChild(payload); //... } }

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到目前為止，AXIOM 還不允許使用 OMElement 注冊內(nèi)容處理程序來處理收到的 SAX 事件。不過很容易編寫一段膠水代碼，從提供的 StAX 接口接收事件并驅(qū)動(dòng) SAX ContentHandler。有興趣的讀者可以從 參考資料 中的 JAXB 參考實(shí)現(xiàn)中找到這樣的實(shí)現(xiàn)。

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結(jié)束語

我介紹了與典型的 XML 對(duì)象模型相比 AXIOM 引入的一些很有前途的特性。注意本文僅僅介紹了部分特性。AXIOM 有很多更強(qiáng)大的特性，建議您從 Axis 2 源代碼庫（請參閱 參考資料）下載最新的源代碼，進(jìn)一步研究 AXIOM。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/chinacloud/archive/2010/10/28/1863168.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的用 AXIOM 促进 XML 处理的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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