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Visual Basic XML数据处理技巧

2023-05-182.8k 阅读

XML 基础概述

XML 简介

XML（eXtensible Markup Language），即可扩展标记语言，它是一种用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言。与 HTML 不同，HTML 侧重于如何显示数据，而 XML 更关注数据本身的结构和语义。XML 以纯文本形式存储数据，易于阅读和编写，同时也便于机器解析和生成。它由一系列的元素构成，每个元素可以包含数据、属性以及其他元素。例如：

<book>
  <title>Visual Basic Programming</title>
  <author>John Smith</author>
  <price>30.00</price>
</book>

在这个例子中，<book> 是根元素，<title>、<author> 和 <price> 是子元素，它们分别描述了书籍的标题、作者和价格信息。

XML 文档结构

一个完整的 XML 文档通常由以下几部分组成：

  1. XML 声明：它是可选的，用于指定 XML 版本号、编码方式等信息。例如：<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>。版本号通常为 1.0，编码方式常见的有 UTF - 8 和 UTF - 16 等，UTF - 8 能处理几乎所有的字符集，是较为常用的编码。
  2. 元素：元素是 XML 文档的核心部分，由开始标签、结束标签和标签之间的内容组成。如上面例子中的 <book>、<title> 等都是元素。空元素可以使用自闭合标签，例如 <image src="picture.jpg" />。
  3. 属性：属性是元素的附加信息，以名称 - 值对的形式出现，位于开始标签内。例如 <book category="programming">，这里的 category 就是 book 元素的属性，其值为 programming。
  4. 文本内容：元素内包含的数据，如 <title>Visual Basic Programming</title> 中的 “Visual Basic Programming” 就是文本内容。
  5. 注释：与其他编程语言类似，XML 也支持注释，用于对文档内容进行解释说明。注释以 <!-- 开始，以 --> 结束，例如 <!-- This is a comment -->。

Visual Basic 中 XML 数据处理基础

Visual Basic 对 XML 的支持

Visual Basic 在.NET Framework 中提供了强大的 XML 处理能力。通过 System.Xml 命名空间及其相关的类，开发人员可以轻松地创建、读取、修改和验证 XML 数据。在 Visual Basic 项目中，首先需要导入 System.Xml 命名空间才能使用相关功能。例如：

Imports System.Xml

创建 XML 文档

  1. 使用 XmlDocument 类：XmlDocument 类是 System.Xml 命名空间中用于处理 XML 文档的重要类之一。以下是一个使用 XmlDocument 创建简单 XML 文档的示例：
Imports System.Xml

Module Module1
    Sub Main()
        '创建 XmlDocument 对象
        Dim xmlDoc As New XmlDocument()
        '创建 XML 声明
        Dim xmlDeclaration As XmlDeclaration = xmlDoc.CreateXmlDeclaration("1.0", "UTF-8", "")
        xmlDoc.AppendChild(xmlDeclaration)

        '创建根元素
        Dim rootElement As XmlElement = xmlDoc.CreateElement("books")
        xmlDoc.AppendChild(rootElement)

        '创建第一个 book 元素
        Dim bookElement1 As XmlElement = xmlDoc.CreateElement("book")
        rootElement.AppendChild(bookElement1)

        '为 book 元素添加 title 子元素
        Dim titleElement1 As XmlElement = xmlDoc.CreateElement("title")
        titleElement1.InnerText = "VB 2019 Programming Guide"
        bookElement1.AppendChild(titleElement1)

        '为 book 元素添加 author 子元素
        Dim authorElement1 As XmlElement = xmlDoc.CreateElement("author")
        authorElement1.InnerText = "Jane Doe"
        bookElement1.AppendChild(authorElement1)

        '为 book 元素添加 price 子元素
        Dim priceElement1 As XmlElement = xmlDoc.CreateElement("price")
        priceElement1.InnerText = "45.00"
        bookElement1.AppendChild(priceElement1)

        '创建第二个 book 元素
        Dim bookElement2 As XmlElement = xmlDoc.CreateElement("book")
        rootElement.AppendChild(bookElement2)

        '为第二个 book 元素添加子元素
        Dim titleElement2 As XmlElement = xmlDoc.CreateElement("title")
        titleElement2.InnerText = "Advanced Visual Basic"
        bookElement2.AppendChild(titleElement2)

        Dim authorElement2 As XmlElement = xmlDoc.CreateElement("author")
        authorElement2.InnerText = "Tom Smith"
        bookElement2.AppendChild(authorElement2)

        Dim priceElement2 As XmlElement = xmlDoc.CreateElement("price")
        priceElement2.InnerText = "50.00"
        bookElement2.AppendChild(priceElement2)

        '将 XML 文档保存到文件
        xmlDoc.Save("books.xml")
    End Sub
End Module

在这个示例中，首先创建了 XmlDocument 对象，接着添加了 XML 声明。然后创建了根元素 books，并在根元素下创建了两个 book 元素，每个 book 元素又包含了 title、author 和 price 子元素。最后将 XML 文档保存到名为 books.xml 的文件中。

  1. 使用 XDocument 类（LINQ to XML）：从.NET Framework 3.5 开始，引入了 LINQ to XML，它提供了一种更简洁、更面向对象的方式来处理 XML。XDocument 类是 LINQ to XML 的核心类之一。以下是使用 XDocument 创建相同 XML 文档的示例：
Imports System.Xml.Linq

Module Module1
    Sub Main()
        Dim doc As XDocument =
            <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
            <books>
                <book>
                    <title>VB 2019 Programming Guide</title>
                    <author>Jane Doe</author>
                    <price>45.00</price>
                </book>
                <book>
                    <title>Advanced Visual Basic</title>
                    <author>Tom Smith</author>
                    <price>50.00</price>
                </book>
            </books>
        doc.Save("books2.xml")
    End Sub
End Module

这里通过 XML 字面量的方式直接创建了 XDocument 对象，代码更加简洁直观。XML 字面量允许在 Visual Basic 代码中直接嵌入 XML 内容，极大地提高了代码的可读性和开发效率。

读取 XML 文档

  1. 使用 XmlDocument 类读取：XmlDocument 类提供了多种方法来读取 XML 文档的内容。例如，可以使用 SelectNodes 方法来选择符合特定 XPath 表达式的节点集合。以下是读取前面创建的 books.xml 文件中所有书籍标题的示例：
Imports System.Xml

Module Module1
    Sub Main()
        Dim xmlDoc As New XmlDocument()
        xmlDoc.Load("books.xml")

        '使用 XPath 选择所有 title 元素
        Dim titleNodes As XmlNodeList = xmlDoc.SelectNodes("//title")

        For Each titleNode As XmlNode In titleNodes
            Console.WriteLine(titleNode.InnerText)
        Next
    End Sub
End Module

在这个例子中，首先加载了 books.xml 文件，然后使用 XPath 表达式 //title 选择了所有的 title 元素，并输出了它们的文本内容。XPath 是一种用于在 XML 文档中定位节点的语言，// 表示在整个文档中查找指定名称的元素。

  1. 使用 XDocument 类（LINQ to XML）读取：XDocument 结合 LINQ 查询提供了一种强大且灵活的方式来读取 XML 数据。以下是使用 LINQ to XML 读取所有书籍标题的示例：
Imports System.Xml.Linq

Module Module1
    Sub Main()
        Dim doc As XDocument = XDocument.Load("books2.xml")

        Dim titles = From book In doc.Root.Elements("book")
                     Select book.Element("title").Value

        For Each title In titles
            Console.WriteLine(title)
        Next
    End Sub
End Module

这里通过 XDocument.Load 方法加载了 books2.xml 文件，然后使用 LINQ 查询从根元素的 book 子元素中选择 title 子元素的值。LINQ 查询语法类似于 SQL 查询，使得从 XML 文档中提取数据变得非常直观和便捷。

高级 XML 数据处理技巧

XML 数据验证

  1. 基于 DTD（Document Type Definition）验证：DTD 是一种定义 XML 文档结构和元素关系的文档类型定义。在 Visual Basic 中，可以使用 XmlValidatingReader 类来基于 DTD 验证 XML 文档。以下是一个示例： 首先创建一个 DTD 文件 books.dtd：
<!ELEMENT books (book+)>
<!ELEMENT book (title, author, price)>
<!ELEMENT title (#PCDATA)>
<!ELEMENT author (#PCDATA)>
<!ELEMENT price (#PCDATA)>

然后在 Visual Basic 代码中进行验证：

Imports System.Xml

Module Module1
    Sub Main()
        Dim settings As New XmlReaderSettings()
        settings.ValidationType = ValidationType.DTD
        settings.ValidationFlags = XmlSchemaValidationFlags.ProcessInlineSchema Or
                                   XmlSchemaValidationFlags.ProcessSchemaLocation Or
                                   XmlSchemaValidationFlags.ReportValidationWarnings
        AddHandler settings.ValidationEventHandler, AddressOf ValidationCallBack

        Dim reader As XmlReader = XmlReader.Create("books.xml", settings)
        Dim xmlDoc As New XmlDocument()
        xmlDoc.Load(reader)
    End Sub

    Sub ValidationCallBack(ByVal sender As Object, ByVal args As ValidationEventArgs)
        Console.WriteLine("Validation error: " & args.Message)
    End Sub
End Module

在这个示例中，创建了 XmlReaderSettings 对象并设置其验证类型为 DTD。然后添加了一个验证事件处理程序 ValidationCallBack，当验证过程中出现错误时，该处理程序会输出错误信息。最后通过 XmlReader.Create 方法创建一个验证读取器，并使用 XmlDocument.Load 方法加载 XML 文档进行验证。

  1. 基于 XSD（XML Schema Definition）验证：XSD 是一种更强大、更灵活的 XML 文档结构定义语言，相比 DTD 具有更好的语法和数据类型支持。以下是一个基于 XSD 验证的示例： 首先创建一个 XSD 文件 books.xsd：
<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
    <xs:element name="books">
        <xs:complexType>
            <xs:sequence>
                <xs:element name="book" maxOccurs="unbounded">
                    <xs:complexType>
                        <xs:sequence>
                            <xs:element name="title" type="xs:string" />
                            <xs:element name="author" type="xs:string" />
                            <xs:element name="price" type="xs:decimal" />
                        </xs:sequence>
                    </xs:complexType>
                </xs:element>
            </xs:sequence>
        </xs:complexType>
    </xs:element>
</xs:schema>

然后在 Visual Basic 代码中进行验证：

Imports System.Xml

Module Module1
    Sub Main()
        Dim settings As New XmlReaderSettings()
        settings.ValidationType = ValidationType.Schema
        settings.Schemas.Add("http://www.example.com", "books.xsd")
        settings.ValidationFlags = XmlSchemaValidationFlags.ProcessInlineSchema Or
                                   XmlSchemaValidationFlags.ProcessSchemaLocation Or
                                   XmlSchemaValidationFlags.ReportValidationWarnings
        AddHandler settings.ValidationEventHandler, AddressOf ValidationCallBack

        Dim reader As XmlReader = XmlReader.Create("books.xml", settings)
        Dim xmlDoc As New XmlDocument()
        xmlDoc.Load(reader)
    End Sub

    Sub ValidationCallBack(ByVal sender As Object, ByVal args As ValidationEventArgs)
        Console.WriteLine("Validation error: " & args.Message)
    End Sub
End Module

这里设置 XmlReaderSettings 的验证类型为 Schema，并添加了 books.xsd 到 Schemas 集合中。同样添加了验证事件处理程序来处理验证错误。

XML 转换（XSLT）

XSLT（Extensible Stylesheet Language Transformations）是一种用于将 XML 文档转换为其他格式（如 HTML、另一种 XML 结构等）的语言。在 Visual Basic 中，可以使用 XslCompiledTransform 类来执行 XSLT 转换。以下是一个将 XML 书籍数据转换为 HTML 表格的示例： 首先创建一个 XSLT 文件 books.xsl：

<xsl:stylesheet version="1.0" xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform">
    <xsl:template match="/books">
        <html>
            <body>
                <h1>Book List</h1>
                <table border="1">
                    <tr>
                        <th>Title</th>
                        <th>Author</th>
                        <th>Price</th>
                    </tr>
                    <xsl:for-each select="book">
                        <tr>
                            <td><xsl:value-of select="title" /></td>
                            <td><xsl:value-of select="author" /></td>
                            <td><xsl:value-of select="price" /></td>
                        </tr>
                    </xsl:for-each>
                </table>
            </body>
        </html>
    </xsl:template>
</xsl:stylesheet>

然后在 Visual Basic 代码中执行转换：

Imports System.Xml
Imports System.Xml.Xsl

Module Module1
    Sub Main()
        Dim xmlDoc As New XmlDocument()
        xmlDoc.Load("books.xml")

        Dim xslt As New XslCompiledTransform()
        xslt.Load("books.xsl")

        Dim writer As XmlWriter = XmlWriter.Create("books.html")
        xslt.Transform(xmlDoc, writer)
        writer.Close()
    End Sub
End Module

在这个示例中，首先加载了 XML 文档 books.xml 和 XSLT 样式表 books.xsl。然后使用 XslCompiledTransform 的 Transform 方法将 XML 文档转换为 HTML，并将结果保存到 books.html 文件中。

处理 XML 命名空间

在实际应用中，XML 文档常常会使用命名空间来避免元素和属性名称的冲突。在 Visual Basic 中处理包含命名空间的 XML 时，需要特别注意命名空间的声明和使用。以下是一个示例： 假设有一个包含命名空间的 XML 文档 books_ns.xml：

<books xmlns="http://www.example.com/books">
    <book>
        <title>VB 2019 Programming Guide</title>
        <author>Jane Doe</author>
        <price>45.00</price>
    </book>
</books>

使用 XDocument 和 LINQ to XML 读取这个文档：

Imports System.Xml.Linq

Module Module1
    Sub Main()
        Dim doc As XDocument = XDocument.Load("books_ns.xml")
        Dim ns As XNamespace = "http://www.example.com/books"

        Dim titles = From book In doc.Root.Elements(ns + "book")
                     Select book.Element(ns + "title").Value

        For Each title In titles
            Console.WriteLine(title)
        Next
    End Sub
End Module

这里首先定义了命名空间 ns，然后在 LINQ 查询中使用该命名空间来选择正确的元素。在处理元素和属性时，都需要加上相应的命名空间前缀，以确保操作的准确性。

XML 数据与数据库交互

将 XML 数据导入数据库

在 Visual Basic 中，可以将 XML 数据导入到数据库中。以 SQL Server 为例，以下是一个将 XML 书籍数据导入到数据库表中的示例： 假设已经创建了一个数据库表 Books，其结构如下：

CREATE TABLE Books (
    Id INT IDENTITY(1,1) PRIMARY KEY,
    Title NVARCHAR(255),
    Author NVARCHAR(255),
    Price DECIMAL(10, 2)
)

在 Visual Basic 代码中：

Imports System.Data.SqlClient
Imports System.Xml.Linq

Module Module1
    Sub Main()
        Dim doc As XDocument = XDocument.Load("books.xml")
        Dim connectionString As String = "Data Source=YOUR_SERVER_NAME;Initial Catalog=YOUR_DATABASE_NAME;User ID=YOUR_USERNAME;Password=YOUR_PASSWORD"
        Using connection As New SqlConnection(connectionString)
            connection.Open()
            For Each book In doc.Root.Elements("book")
                Dim title As String = book.Element("title").Value
                Dim author As String = book.Element("author").Value
                Dim price As Decimal = CDec(book.Element("price").Value)

                Dim insertQuery As String = "INSERT INTO Books (Title, Author, Price) VALUES (@Title, @Author, @Price)"
                Using command As New SqlCommand(insertQuery, connection)
                    command.Parameters.AddWithValue("@Title", title)
                    command.Parameters.AddWithValue("@Author", author)
                    command.Parameters.AddWithValue("@Price", price)
                    command.ExecuteNonQuery()
                End Using
            Next
        End Using
    End Sub
End Module

在这个示例中，首先加载了 XML 文档，然后通过 SqlConnection 连接到 SQL Server 数据库。对于 XML 中的每一个 book 元素，提取其 title、author 和 price 信息，并使用 SqlCommand 将这些数据插入到 Books 表中。

从数据库导出 XML 数据

同样以 SQL Server 为例，可以从数据库表中导出数据并生成 XML 格式。以下是一个将 Books 表数据导出为 XML 的示例：

Imports System.Data.SqlClient
Imports System.Xml.Linq

Module Module1
    Sub Main()
        Dim connectionString As String = "Data Source=YOUR_SERVER_NAME;Initial Catalog=YOUR_DATABASE_NAME;User ID=YOUR_USERNAME;Password=YOUR_PASSWORD"
        Using connection As New SqlConnection(connectionString)
            connection.Open()
            Dim selectQuery As String = "SELECT Title, Author, Price FROM Books FOR XML AUTO, ELEMENTS"
            Using command As New SqlCommand(selectQuery, connection)
                Dim reader As SqlDataReader = command.ExecuteReader()
                Dim doc As XDocument = XDocument.Load(reader)
                doc.Save("books_from_db.xml")
            End Using
        End Using
    End Sub
End Module

这里通过 SqlCommand 执行一个包含 FOR XML AUTO, ELEMENTS 子句的 SQL 查询，该子句会将查询结果以 XML 格式返回。然后使用 XDocument.Load 方法将查询结果加载为 XDocument 对象，并保存为 books_from_db.xml 文件。

性能优化与注意事项

性能优化

  1. 减少内存占用：在处理大型 XML 文档时，尽量避免一次性加载整个文档到内存中。例如，使用 XmlReader 类以流的方式读取 XML 数据，而不是使用 XmlDocument 类将整个文档加载到内存树结构中。XmlReader 逐行读取 XML 数据，能够显著减少内存占用。
  2. 优化 XPath 和 LINQ 查询：编写高效的 XPath 表达式和 LINQ 查询对于提高 XML 数据处理性能至关重要。避免使用过于复杂的 XPath 表达式，尽量使用简洁明了的路径来定位节点。在 LINQ to XML 中，合理使用索引和缓存来提高查询效率。例如，如果经常需要查询某个特定元素，可以先将该元素的集合缓存起来，避免重复查询。
  3. 批量操作：当对 XML 数据进行插入、更新或删除等操作时，尽量采用批量操作的方式。例如，在将 XML 数据导入数据库时，可以一次插入多条记录，而不是逐条插入，这样可以减少数据库交互次数，提高性能。

注意事项

  1. 编码问题：确保 XML 文档的编码与读取和写入时的编码一致。如果 XML 声明中指定了 encoding="UTF - 8"，那么在读取和写入时也要使用 UTF - 8 编码，否则可能会出现乱码问题。
  2. 错误处理：在 XML 数据处理过程中，要做好全面的错误处理。例如，在加载 XML 文档时可能会遇到文件不存在、格式错误等问题；在验证 XML 文档时可能会出现不符合 DTD 或 XSD 规则的错误。通过合理的错误处理机制，能够提高程序的稳定性和可靠性。
  3. 命名空间管理：在处理包含命名空间的 XML 文档时，要仔细管理命名空间。确保在选择元素、属性以及进行其他操作时，正确使用命名空间前缀，避免因命名空间问题导致数据处理错误。

通过掌握以上 Visual Basic 中 XML 数据处理的技巧和方法，开发人员能够更加高效地处理 XML 数据，满足各种实际应用场景的需求。无论是创建、读取、验证、转换 XML 数据，还是实现 XML 与数据库的交互，都可以通过合适的技术和工具来完成。同时，注意性能优化和相关注意事项，能够使程序在处理 XML 数据时更加稳定和高效。