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iPhone开发技巧之网络篇(1)--- 解析XML

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开发 iPhone 上的网络应用程序的时候时常需要解析XML文档,比如web应用中的SOAP,REST,RSS信息等都是以XML为基础的。掌握XML解析的技术是很重要的。这里我将为大家介绍一下iPhone下解析XML的几种方法,并比较其性能。

iPhone的XML库

iPhone中标准的XML解析库有两个,分贝是libxml2和NSXMLParser。

libxml2由Gnome项目开发、由于是MIT的开放协议,已经移植到许多的平台,在iPhone上也能使用。

libxml2的特点是比较快。另外作为最基本的XML解析器,提供SAX和DOM解析。并且它对应的XML标准最多,比如名称空间、XPath、XPointer、HTML、XInclude、XSLT、XML Schema、Relax NG等。另外它是用C语言写的,比较高速。

NSXMLParser是Cocoa中内含的XML解析器。它只提供了SAX解析的功能。因为是Cocoa的一部分、并且API是Objective-C的,所以与Mac系统兼容性强,使用也相对简单。

XML解析与内存占用

由于iPhone也是一种嵌入式设备,所以与其他的嵌入式设备一样,同样有内存,CPU等资源占用问题。所以在选择代码库的时候需要考虑性能与内存占用的问题。

一般XML的解析器有SAX解析和DOM解析两种方式、相比之下SAX比较小巧精干,耗费的内存小。这是因为其设计思想与DOM完全不一样,一边得到数据一边解析,由回调的方式通知得到的数据,没有了DOM树的概念。

现在的iPhone 3G搭载的RAM是128MB(3GS是256MB)。其中有iPhone OS本身使用的、还有根据用于使用情况不同,比如MP3,邮件,Safari等常驻程序等。基本上自己的程序可使用的内存大小是10MB左右的空间。

开发XML解析程序的时候,需要注意到XML文件一般都比较大,如果使用DOM的话,消费的内存量肯定很多。所以在iPhone中上面这两种解析器只能使用SAX的解析方式。DOM方式只能在模拟器上使用(比如NSXMLDocument类),放到实际设备上就不管用了。(不过,在下面的章节中我将介绍一种使用DOM的第三方方法,对于小的XML文档还是值得一用的。)

libxml2 vs NSXMLParser

一般是使用libxml2的SAX解析器呢,还是使用NSXMLParser能,我们通过下面的SDK中附属的例子XMLPerformance来做个测试。

相同的XML文档由网络下载,然后解析,比较的结果如下 :

下载用时 解析用时 合计
NSXMLParser 1.419s 5.525s 7.134s
libxml2 2.520s 2.247s 2.646s

可以看到,libxml2比NSXMLParser快得多。这与它们处理的方式有些关系,NSXMLParser中调用SAX API的时候,参数是作为字符串传递的,需要先转换为NSString或者是NSDictionary对象,并且它不像libxml2那样是一边下载一边解析,需要整个文件下载完了才开始解析。所以说建议一般使用libxml2。

NSXMLParser的例子

解析的XML代码例子如下:

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<users>
    <user name="hoge" age="20" />
    <user name="fuga" age="30" />
</users>

代码如下:

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static NSString *feedURLString = @"http://www.yifeiyang.net/test/test.xml";

- (void)parserDidStartDocument:(NSXMLParser *)parser
{
    // 解析开始时的处理
}

- (void)parseXMLFileAtURL:(NSURL *)URL parseError:(NSError **)error
{
    NSXMLParser *parser = [[NSXMLParser alloc] initWithContentsOfURL:URL];
    [parser setDelegate:self];
    [parser setShouldProcessNamespaces:NO];
    [parser setShouldReportNamespacePrefixes:NO];
    [parser setShouldResolveExternalEntities:NO];
    [parser parse];
    NSError *parseError = [parser parserError];
    if (parseError && error) {
        *error = parseError;
    }
    [parser release];
}

- (void)parser:(NSXMLParser *)parser didStartElement:(NSString *)elementName namespaceURI:(NSString *)namespaceURI qualifiedName:(NSString *)qName attributes:(NSDictionary *)attributeDict
{
    // 元素开始句柄
    if (qName) {
        elementName = qName;
    }
    if ([elementName isEqualToString:@"user"]) {
        // 输出属性值
        NSLog(@"Name is %@ , Age is %@", [attributeDict objectForKey:@"name"], [attributeDict objectForKey:@"age"]);
    }
}

- (void)parser:(NSXMLParser *)parser didEndElement:(NSString *)elementName namespaceURI:(NSString *)namespaceURI qualifiedName:(NSString *)qName
{
    // 元素终了句柄
    if (qName) {
        elementName = qName;
    }
}

- (void)parser:(NSXMLParser *)parser foundCharacters:(NSString *)string
{
    // 取得元素的text
}

NSError *parseError = nil;
[self parseXMLFileAtURL:[NSURL URLWithString:feedURLString] parseError:&parseError];

实际使用的时候除最后两行以外,所有的当如一个类中,最后两个是启动该类的代码。

libxml2的例子

项目中添加libxml

首先需要将libxml添加到你的工程项目中。

我们知道,当向项目中添加外部库的时候,如果是程序框架的,比如UIKit.framework,Foundation.framework等放在Sysytem/Library/Frameworks 目录下。SDK放在 /Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs 目录下。

但是由于libxml是UNIX的库、位于SDK文件夹的usr/lib下。头文件位于 usr/include 下。


iphone libxml2

在 libxml 目录下将 libxml2.2.dylib(或更高版本)添加到项目中。将头文件路径 usr/include/libxml2 也添加到包含路径中。

以下是libxml2.2.dylib的路径
/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS${VER}sdk/usr/lib/libxml2.2.dylib
以下是头文件的路径
/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS${VER}.sdk/usr/include/libxml2


iphone libxml2

libxml中的SAX解析器

用过SAX解析器的朋友都知道,SAX就是事先登录一些处理函数,当XML解析到属性或要素的时候,回调登录的处理函数。

以下是一个例子,DownloadOperation实现网络文件的下载,同时交给libxml2的SAX解析器处理:

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// DownloadOperation.h
#import <Foundation/Foundation.h>
#import <libxml/tree.h>

@interface DownloadOperation : NSOperation
{
    NSURLRequest*           _request;
    NSURLConnection*        _connection;
    xmlParserCtxtPtr        _parserContext;
    BOOL                    _isExecuting, _isFinished;

    BOOL                    _isChannel, _isItem;
    NSMutableDictionary*    _channel;
    NSMutableDictionary*    _currentItem;
    NSMutableString*        _currentCharacters;
}

// Property
@property (readonly) NSDictionary* channel;

// Initialize
- (id)initWithRequest:(NSURLRequest*)request;

@end

首先、#import了libxml/tree.h头文件。然后声明了一个 xmlParserCtxtPtr 变量作为解析器的实例。

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// DownloadOperation.m

#import "DownloadOperation.h"

@interface DownloadOperation (private)

- (void)startElementLocalName:(const xmlChar*)localname
        prefix:(const xmlChar*)prefix
        URI:(const xmlChar*)URI
        nb_namespaces:(int)nb_namespaces
        namespaces:(const xmlChar**)namespaces
        nb_attributes:(int)nb_attributes
        nb_defaulted:(int)nb_defaulted
        attributes:(const xmlChar**)attributes;

- (void)endElementLocalName:(const xmlChar*)localname
        prefix:(const xmlChar*)prefix URI:(const xmlChar*)URI;

- (void)charactersFound:(const xmlChar*)ch
        len:(int)len;

@end

static void startElementHandler(
        void* ctx,
        const xmlChar* localname,
        const xmlChar* prefix,
        const xmlChar* URI,
        int nb_namespaces,
        const xmlChar** namespaces,
        int nb_attributes,
        int nb_defaulted,
        const xmlChar** attributes)
{
    [(DownloadOperation*)ctx
            startElementLocalName:localname
            prefix:prefix URI:URI
            nb_namespaces:nb_namespaces
            namespaces:namespaces
            nb_attributes:nb_attributes
            nb_defaulted:nb_defaulted
            attributes:attributes];
}

static void endElementHandler(
        void* ctx,
        const xmlChar* localname,
        const xmlChar* prefix,
        const xmlChar* URI)
{
    [(DownloadOperation*)ctx
            endElementLocalName:localname
            prefix:prefix
            URI:URI];
}

static void charactersFoundHandler(
        void* ctx,
        const xmlChar* ch,
        int len)
{
    [(DownloadOperation*)ctx
            charactersFound:ch len:len];
}

static xmlSAXHandler _saxHandlerStruct = {
    NULL,            /* internalSubset */
    NULL,            /* isStandalone   */
    NULL,            /* hasInternalSubset */
    NULL,            /* hasExternalSubset */
    NULL,            /* resolveEntity */
    NULL,            /* getEntity */
    NULL,            /* entityDecl */
    NULL,            /* notationDecl */
    NULL,            /* attributeDecl */
    NULL,            /* elementDecl */
    NULL,            /* unparsedEntityDecl */
    NULL,            /* setDocumentLocator */
    NULL,            /* startDocument */
    NULL,            /* endDocument */
    NULL,            /* startElement*/
    NULL,            /* endElement */
    NULL,            /* reference */
    charactersFoundHandler, /* characters */
    NULL,            /* ignorableWhitespace */
    NULL,            /* processingInstruction */
    NULL,            /* comment */
    NULL,            /* warning */
    NULL,            /* error */
    NULL,            /* fatalError //: unused error() get all the errors */
    NULL,            /* getParameterEntity */
    NULL,            /* cdataBlock */
    NULL,            /* externalSubset */
    XML_SAX2_MAGIC,  /* initialized */
    NULL,            /* private */
    startElementHandler,    /* startElementNs */
    endElementHandler,      /* endElementNs */
    NULL,            /* serror */
};

@implementation DownloadOperation

// Property
@synthesize channel = _channel;

//--------------------------------------------------------------//
#pragma mark -- Initialize --
//--------------------------------------------------------------//

+ (BOOL)automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString*)key
{
    if ([key isEqualToString:@"isExecuting"] ||
        [key isEqualToString:@"isFinished"])
    {
        return YES;
    }

    return [super automaticallyNotifiesObserversForKey:key];
}

- (id)initWithRequest:(NSURLRequest*)request
{
    if (![super init]) {
        return nil;
    }

    // 实例初始化
    _request = [request retain];
    _isExecuting = NO;
    _isFinished = NO;
    _channel = [[NSMutableDictionary dictionary] retain];
    [_channel setObject:[NSMutableArray array] forKey:@"items"];
    _currentItem = nil;

    return self;
}

- (void)dealloc
{
    // 内存释放
    [_request release], _request = nil;
    [_connection cancel];
    [_connection release], _connection = nil;
    [_channel release], _channel = nil;
    [_currentCharacters release], _currentCharacters = nil;

    [super dealloc];
}

//--------------------------------------------------------------//
#pragma mark -- Operating --
//--------------------------------------------------------------//

- (BOOL)isConcurrent
{
    return YES;
}

- (BOOL)isExecuting
{
    return _isExecuting;
}

- (BOOL)isFinished
{
    return _isFinished;
}

- (void)start
{
    // 开始下载
    if (![self isCancelled]) {
        // 创建XML解析器
        _parserContext = xmlCreatePushParserCtxt(&_saxHandlerStruct, self, NULL, 0, NULL);

        // 设定标志
        [self setValue:[NSNumber numberWithBool:YES] forKey:@"isExecuting"];
        _isChannel = NO;
        _isItem = NO;

        // 创建连接
        [NSURLConnection connectionWithRequest:_request delegate:self];
    }
}

- (void)cancel
{
    // 释放XML解析器
    if (_parserContext) {
        xmlFreeParserCtxt(_parserContext), _parserContext = NULL;
    }

    [_connection cancel], _connection = nil;
    [self setValue:[NSNumber numberWithBool:NO] forKey:@"isExecuting"];
    [self setValue:[NSNumber numberWithBool:YES] forKey:@"isFinished"];

    [super cancel];
}

//--------------------------------------------------------------//
#pragma mark -- NSURLConnection delegate --
//--------------------------------------------------------------//

- (void)connection:(NSURLConnection*)connection
        didReceiveData:(NSData*)data
{
    // 添加解析数据
    xmlParseChunk(_parserContext, (const char*)[data bytes], [data length], 0);
}

- (void)connectionDidFinishLoading:(NSURLConnection*)connection
{
    // 添加解析数据(结束)
    xmlParseChunk(_parserContext, NULL, 0, 1);

    // 释放XML解析器
    if (_parserContext) {
        xmlFreeParserCtxt(_parserContext), _parserContext = NULL;
    }

    // 设定标志
    _connection = nil;
    [self setValue:[NSNumber numberWithBool:NO] forKey:@"isExecuting"];
    [self setValue:[NSNumber numberWithBool:YES] forKey:@"isFinished"];
}

- (void)connection:(NSURLConnection*)connection
        didFailWithError:(NSError*)error
{
    // 释放XML解析器
    if (_parserContext) {
        xmlFreeParserCtxt(_parserContext), _parserContext = NULL;
    }

    // 设定标志
    _connection = nil;
    [self setValue:[NSNumber numberWithBool:NO] forKey:@"isExecuting"];
    [self setValue:[NSNumber numberWithBool:YES] forKey:@"isFinished"];
}

//--------------------------------------------------------------//
#pragma mark -- libxml handler --
//--------------------------------------------------------------//

- (void)startElementLocalName:(const xmlChar*)localname
        prefix:(const xmlChar*)prefix
        URI:(const xmlChar*)URI
        nb_namespaces:(int)nb_namespaces
        namespaces:(const xmlChar**)namespaces
        nb_attributes:(int)nb_attributes
        nb_defaulted:(int)nb_defaulted
        attributes:(const xmlChar**)attributes
{
    // channel
    if (strncmp((char*)localname, "channel", sizeof("channel")) == 0) {
        _isChannel = YES;

        return;
    }

    // item
    if (strncmp((char*)localname, "item", sizeof("item")) == 0) {
        _isItem = YES;

        _currentItem = [NSMutableDictionary dictionary];
        [[_channel objectForKey:@"items"] addObject:_currentItem];

        return;
    }

    // title, link, description
    if (strncmp((char*)localname, "title", sizeof("title")) == 0 ||
        strncmp((char*)localname, "link", sizeof("link")) == 0 ||
        strncmp((char*)localname, "description", sizeof("description")) == 0)
    {
        // 创建字符串
        [_currentCharacters release], _currentCharacters = nil;
        _currentCharacters = [[NSMutableString string] retain];
    }
}

- (void)endElementLocalName:(const xmlChar*)localname
        prefix:(const xmlChar*)prefix URI:(const xmlChar*)URI
{
    // channel
    if (strncmp((char*)localname, "channel", sizeof("channel")) == 0) {
        _isChannel = NO;

        return;
    }

    // item
    if (strncmp((char*)localname, "item", sizeof("item")) == 0) {
        _isItem = NO;
        _currentItem = nil;

        return;
    }

    // title, link, description
    if (strncmp((char*)localname, "title", sizeof("title")) == 0 ||
        strncmp((char*)localname, "link", sizeof("link")) == 0 ||
        strncmp((char*)localname, "description", sizeof("description")) == 0)
    {
        NSString*   key;
        key = [NSString stringWithCString:(char*)localname encoding:NSUTF8StringEncoding];

        NSMutableDictionary*    dict = nil;
        if (_isItem) {
            dict = _currentItem;
        }
        else if (_isChannel) {
            dict = _channel;
        }

        [dict setObject:_currentCharacters forKey:key];
        [_currentCharacters release], _currentCharacters = nil;
    }
}

- (void)charactersFound:(const xmlChar*)ch
        len:(int)len
{
    // 添加解析到的字符串
    if (_currentCharacters) {
        NSString*   string;
        string = [[NSString alloc] initWithBytes:ch length:len encoding:NSUTF8StringEncoding];
        [_currentCharacters appendString:string];
        [string release];
    }
}

@end

连接开始的时候(start函数)使用 xmlCreatePushParserCtxt 创建解析器实例,这里注意第二个参数,将DownloadOperation 的实例传到解析器内,这个正是回调函数中的第一个参数 — 作为回调函数的句柄调用类成员函数(当然,不使用实例方法,将回调函数设置成类方法也是可行的。但是当你使用到DownloadOperation中的成员等会有些不便,所以从OO的角度出发,还是传递回调函数的对象实例为佳)。

开始下载的时候,因为数据是顺序得到的,所以一边下载,一边用 xmlParseChunk 传递给解析器。

libxml的SAX句柄函数在xmlSAXHandler结构中定义。这个构造体内有30多个句柄定义,一般我们只需要登录其中几个就够了。比如例子中的 startElementNsSAX2Func、endElementNsSAX2Func、charactersSAXFunc 等,他们的定义如下:

最后,因为用SAX解析,需要知道当前解析的位置,所以标记参数需要合理的使用。

使用DOM解析

上面我们已经介绍了,iPhone 中的XML解析器都是SAX的,如果仅仅对于比较小的XML文档,或者说想得到DOM树结构的XML文档来说,使用DOM解析还是有一定价值的(比如针对简单的SOAP,REST文档解析等)。

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