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【摘要】：针对目前异构数据库间数据访问的问题，提出了种基于XML的数据交换技术。研究了XML模式与关系模式相互转换的方法，讨论了XML数据的关系存储以及XML与关系数据库的映射策略，分析了基于不同映射的数据转换的可行性。
【关键词】：XML;关系数据库;映射
1 引言
随着计算机网络和数据库系统的迅速发展的同时，由于数据库技术本身的发展和数据库市场的变化，造成了各种数据库并存的局面。越来越多的应用需要在异构数据源之间进行访问，XML技术便应运而生。然而，目前大部分应用的数据存储在关系数据库中，XML数据又以XML文档形式存在，因此，研究XML文档与关系数据库的转换对异构数据源之间的数据集成非常重要。
2 XML与关系数据库的比较
传统的关系数据库建立在数据库管理系统基础上，由于各数据库管理系统之间的异构性及其所依赖操作系统的异构性，很难实现在异构数据库之间进行通信，同时对关系数据库的访问还依赖于系统对ODBC的支持程度。而利用XML文档，开发人员可以编码任何关系数据库中的面向记录的数据，并很好地保持这些数据的逻辑结构，甚至可以根据实际应用的需要更改这些数据的逻辑结构。同时，XML文档具有透明性和平台无关性，独立于传输协议，可以使用FTP、HTTP、RPC 等多种方式传输。
但是，XML作为一种形式语言，以文本的形式对数据进行描述，存在管理和检索上的困难，仍然无法完全取代数据库。首先，数据库具有灵活而高效率的数据操作手段，可以处理海量的数据信息。就XML文档而言，目前主要通过XML解析器提供的API来实现对文档数据的访问，但随着XML文档的数据量增大，这种方法的效率明显不如访问数据库的效率高，而且XML文档数据的维护也更加困难。其次，从并发性来说，目前对XML文档的访问不具备并发性。最后，从安全性来说，数据库拥有一个很好的安全控制体系，允许用户对数据进行不同级别的处理，而这也是XML文档所不具备的。
3 XML数据的关系存储
XML数据源有XML纯文本文档、关系型数据库以及其他应用数据几类。针对于XML具体应用，在存储XML文档的数据库技术上，形成了两大阵营。一种阵营主张在原有的传统关系数据库基础上，通过扩展XML支持模块或中间件，来完成XML数据和数据库之间的格式转换和传输;另一种阵营主张利用NXD技术来解决XML文档的存储管理。利用关系数据库来存储XML数据的方法是XML半结构数据转换为结构化数据后存储于二维表中，来实现对XML数据的存储和管理。由于XML和关系数据库数据模式的互异性，不能简单地将XML文档存储于关系数据表中，为了实现在XML文件和数据库之间交换数据，必须提供一个XML映射层，将XML文档模式（DTD、XML Schema）映射到关系数据库模式。
4 XML与关系数据库的映射方法
一个具体的XML模式到关系模式的数据转换，需要涉及较为复杂的XML格式分析处理及相应的数据库操作和有效性校验。两者之间的映射为双向映射，根据映射关系的建立方式不同，主要存在以下两种方法：基于模板驱动的映射和基于模型驱动的映射。
4.1 基于模板驱动的映射
XML文档包含简单元素和复杂元素两类，简单元素包含的内容是不具层次结构的简单内容，而复杂元素可包含属性、子元素，还可以包含多个子元素，其中子元素还可以是复杂元素。基于模板驱动的转换方法是一种浅层映射，只能用于从其他类型数据到XML文档之间的数据传递，并不支持面向对象之间或者关系与对象之间的信息交互，它无需提前定义好XML文档和其他数据之间的映射，只需在XML文档模板中嵌入一些SQL命令，这些命令在转换时被系统识别和执行，把执行的结果替换到指令的位置，生成最终的XML文档即可。
具体的规则算法是：第一，简单元素直接映射成表的列。第二，复杂元素映射成数据表，对其包含的属性进行分类处理，若是简单子元素按映射第一规则处理，若是复杂子元素则形成此子元素引用，然后将此引用看作简单元素映射为父元素形成的数据表的列。第三，对复杂子元素形成的引用，重复第一、第二规则，直到所有表的列均是由简单元素映射而成。
同理，可以得到从关系数据库到XML文档的映射规则算法。
4.2 基于模型驱动的映射
基于模型驱动的映射是一种深层映射，是模式和模式之间的映射。当把数据从数据库传送到XML文档或把数据从XML文档传送到数据库时，需要用一个具体的模型来实现，而不是仅仅依赖内嵌SQL命令，关系数据库的理论依据是关系模型，而XML文档依据的是XML Schema和DTD。基于模型驱动实现数据在关系数据库和XML文档间的双向传输关键是在关系模式和DTD或XML Schema之间建立双向映射。
具体的思路是把一个XML文档表示为由数据对象构成的树，每一个元素类型和对象模式中的对象相对应，再通过传统的关系—对象模型映射到关系模式中。在XML文档中的数据有两个公共的模型，即表模型和对象模型。表模型是基于表的映射，许多中间件包在转换XML文档成关系数据库数据所使用的模型，就是将XML文档当成一个单独的表对象或一系列表对象。对象模型是基于对象—关系的映射，在这种模型下，元素通常对应了一个对象或属性或PCDATA（PCDATA表示已解析字符数据，在这里指不需再解析的最小数据单元）对象。它将XML文档用一棵对象树来表示。
5 结束语
XML是一个数据表示的开放标准，其特点使得它在数据和信息管理、数据交换、应用集成等方面有着重要用途。不论是从用户和开发者的角度，还是从利用关系技术的事务管理、数据存储、安全功能等方面考虑，都应该充分研究XML与关系数据库的数据转换问题，建立完全支持XML数据存储和数据管理的关系数据库数据产品，为进一步解决异构数据源集成问题提供切实的理论和实践依据。
参考文献：
[1] 卢菊平， 郭江杰. 精通JSP+ XML + CSS网络开发混合编程. 北京： 电子工业出版社， 2006.
[2] 龚红焱， 刘奕明， 陈涵生. XML与数据库结合技术的探讨[J]. 计算机工程， 2005， 31（4）： 1142116.
[3] 娄家星. 浅析数据库与XML的结合[J]. 信息技术与信息化， 2006（4）： 1092111.
[4] 黎东华. XML数据存储模式的研究[J]. 计算机与现代化， 2006（11）：108- 112.
[5] 郭瑞华. XML数据的存储策略研究[J]. 现代图书情报技术， 2005（6）： 65- 69
【关键词】：XML;关系数据库;映射
1 引言
随着计算机网络和数据库系统的迅速发展的同时，由于数据库技术本身的发展和数据库市场的变化，造成了各种数据库并存的局面。越来越多的应用需要在异构数据源之间进行访问，XML技术便应运而生。然而，目前大部分应用的数据存储在关系数据库中，XML数据又以XML文档形式存在，因此，研究XML文档与关系数据库的转换对异构数据源之间的数据集成非常重要。
2 XML与关系数据库的比较
传统的关系数据库建立在数据库管理系统基础上，由于各数据库管理系统之间的异构性及其所依赖操作系统的异构性，很难实现在异构数据库之间进行通信，同时对关系数据库的访问还依赖于系统对ODBC的支持程度。而利用XML文档，开发人员可以编码任何关系数据库中的面向记录的数据，并很好地保持这些数据的逻辑结构，甚至可以根据实际应用的需要更改这些数据的逻辑结构。同时，XML文档具有透明性和平台无关性，独立于传输协议，可以使用FTP、HTTP、RPC 等多种方式传输。
但是，XML作为一种形式语言，以文本的形式对数据进行描述，存在管理和检索上的困难，仍然无法完全取代数据库。首先，数据库具有灵活而高效率的数据操作手段，可以处理海量的数据信息。就XML文档而言，目前主要通过XML解析器提供的API来实现对文档数据的访问，但随着XML文档的数据量增大，这种方法的效率明显不如访问数据库的效率高，而且XML文档数据的维护也更加困难。其次，从并发性来说，目前对XML文档的访问不具备并发性。最后，从安全性来说，数据库拥有一个很好的安全控制体系，允许用户对数据进行不同级别的处理，而这也是XML文档所不具备的。
3 XML数据的关系存储
XML数据源有XML纯文本文档、关系型数据库以及其他应用数据几类。针对于XML具体应用，在存储XML文档的数据库技术上，形成了两大阵营。一种阵营主张在原有的传统关系数据库基础上，通过扩展XML支持模块或中间件，来完成XML数据和数据库之间的格式转换和传输;另一种阵营主张利用NXD技术来解决XML文档的存储管理。利用关系数据库来存储XML数据的方法是XML半结构数据转换为结构化数据后存储于二维表中，来实现对XML数据的存储和管理。由于XML和关系数据库数据模式的互异性，不能简单地将XML文档存储于关系数据表中，为了实现在XML文件和数据库之间交换数据，必须提供一个XML映射层，将XML文档模式（DTD、XML Schema）映射到关系数据库模式。
4 XML与关系数据库的映射方法
一个具体的XML模式到关系模式的数据转换，需要涉及较为复杂的XML格式分析处理及相应的数据库操作和有效性校验。两者之间的映射为双向映射，根据映射关系的建立方式不同，主要存在以下两种方法：基于模板驱动的映射和基于模型驱动的映射。
4.1 基于模板驱动的映射
XML文档包含简单元素和复杂元素两类，简单元素包含的内容是不具层次结构的简单内容，而复杂元素可包含属性、子元素，还可以包含多个子元素，其中子元素还可以是复杂元素。基于模板驱动的转换方法是一种浅层映射，只能用于从其他类型数据到XML文档之间的数据传递，并不支持面向对象之间或者关系与对象之间的信息交互，它无需提前定义好XML文档和其他数据之间的映射，只需在XML文档模板中嵌入一些SQL命令，这些命令在转换时被系统识别和执行，把执行的结果替换到指令的位置，生成最终的XML文档即可。
具体的规则算法是：第一，简单元素直接映射成表的列。第二，复杂元素映射成数据表，对其包含的属性进行分类处理，若是简单子元素按映射第一规则处理，若是复杂子元素则形成此子元素引用，然后将此引用看作简单元素映射为父元素形成的数据表的列。第三，对复杂子元素形成的引用，重复第一、第二规则，直到所有表的列均是由简单元素映射而成。
同理，可以得到从关系数据库到XML文档的映射规则算法。
4.2 基于模型驱动的映射
基于模型驱动的映射是一种深层映射，是模式和模式之间的映射。当把数据从数据库传送到XML文档或把数据从XML文档传送到数据库时，需要用一个具体的模型来实现，而不是仅仅依赖内嵌SQL命令，关系数据库的理论依据是关系模型，而XML文档依据的是XML Schema和DTD。基于模型驱动实现数据在关系数据库和XML文档间的双向传输关键是在关系模式和DTD或XML Schema之间建立双向映射。
具体的思路是把一个XML文档表示为由数据对象构成的树，每一个元素类型和对象模式中的对象相对应，再通过传统的关系—对象模型映射到关系模式中。在XML文档中的数据有两个公共的模型，即表模型和对象模型。表模型是基于表的映射，许多中间件包在转换XML文档成关系数据库数据所使用的模型，就是将XML文档当成一个单独的表对象或一系列表对象。对象模型是基于对象—关系的映射，在这种模型下，元素通常对应了一个对象或属性或PCDATA（PCDATA表示已解析字符数据，在这里指不需再解析的最小数据单元）对象。它将XML文档用一棵对象树来表示。
5 结束语
XML是一个数据表示的开放标准，其特点使得它在数据和信息管理、数据交换、应用集成等方面有着重要用途。不论是从用户和开发者的角度，还是从利用关系技术的事务管理、数据存储、安全功能等方面考虑，都应该充分研究XML与关系数据库的数据转换问题，建立完全支持XML数据存储和数据管理的关系数据库数据产品，为进一步解决异构数据源集成问题提供切实的理论和实践依据。
参考文献：
[1] 卢菊平， 郭江杰. 精通JSP+ XML + CSS网络开发混合编程. 北京： 电子工业出版社， 2006.
[2] 龚红焱， 刘奕明， 陈涵生. XML与数据库结合技术的探讨[J]. 计算机工程， 2005， 31（4）： 1142116.
[3] 娄家星. 浅析数据库与XML的结合[J]. 信息技术与信息化， 2006（4）： 1092111.
[4] 黎东华. XML数据存储模式的研究[J]. 计算机与现代化， 2006（11）：108- 112.
[5] 郭瑞华. XML数据的存储策略研究[J]. 现代图书情报技术， 2005（6）： 65- 69