Языки разметки. XML и альтернативные форматы

XML – одна из самых широко используемых в современном интернете технологий работы с данными. Однако в чём именно она заключается, в состоянии сказать лишь немногие пользователи Глобальной сети. Давайте попробуем вместе разобраться в XML и альтернативных ему форматах.

Что такое XML?

XML – это eXtensible Markup Language, что в переводе значит «расширенный язык разметки». Фактически, это способ записи данных в структурированном виде, который будет читаем для пользователя, но при этом удобен для обработки программному обеспечению. Вот пример данных в виде XML:

Догадались, что это? Кулинарный рецепт. Примерно так может выглядеть запись рецепта внутри XML-базы данных. Давайте посмотрим на него внимательнее. Такая первая строка обязательно присутствует во всех XML-документах, это подтверждение того, что формат действительно XML, и, кроме того, в ней указывается кодировка символов, используемых в документе. После неё уже следует собственно содержимое документа. Наименьший «кусочек» документа, ограниченной парой «скобок» < и > называется тегом. Такое название пришло из языка гипертекстовой разметки HTML, который используется во Всемирной паутине для оформления Web-страниц. При помощи тегов формируются элементы документа – данные, ограниченные парой тегов <tag> и </tag>. Элементы могут содержать в себе атрибуты – например, во второй строке нашего с вами примера атрибутами элемента Recipe будут name, prep_time и cook_time. Также внутри этого элемента ещё содержатся другие, вложенные элементы – это содержимое элемента. Вместо пары тегов для обозначения границ элемента может использоваться один тег вида <tag/>, но тогда у такого элемента не может быть вложенных элементов.

Содержимое XML-документа можно представить в виде древовидной структуры данных. При этом стандарт XML требует, чтобы у этого дерева был «ствол» ‑ корневой элемент, который будет содержать внутри себя все остальные, и такой корневой элемент должен быть единственным. Как и в HTML-разметке, специальные символы (амперсанд «&», знаки неравенства, кавычки и апостроф) должны быть записаны в виде специальных символьных комбинаций, которые называются предопределёнными сущностями. Аналогично можно вставлять ссылки на сущности – это символическая замена какой-либо сущности (то есть комбинации символов) выражением вида «&имя_сущности;» (без кавычек в документе). При этом ссылка может быть на предопределённую сущность или на какую-то сущность, хранящуюся в DTD-документе.

Что такое DTD?

DTD (англ. Document Type Definition – описание типа документа) – документ, в котором описывается структура XML-документа. Описание документа при помощи DTD выглядит примерно следующим образом:

Здесь мы видим следующую картину: корневой элемент – это list, а элементы, содержащиеся внутри него – это item. Значок «*» означает, что этих элементов может быть любое число, от 0 до практически бесконечности. Каждый элемент item содержит в себе элементы par1 и par2, причём значок вопроса означает, что присутствие par2 не является обязательным.

В последнее время формат описания структуры DTD всё больше меняется на XML Schema. Оба эти формата описывают, какие элементы должен содержать в себе XML-документ, какими атрибутами могут обладать эти самые элементы и какого типа должны быть значения атрибутов и элементов. Синтаксисы DTD и Schema существенно отличаются. С помощью Schema то же самое можно записать следующим образом:

Как видите, описание документа при помощи Schema больше похоже на саму XML-разметку (собственно, если присмотреться, это именно она и есть).

JSON – первая альтернатива XML

Несмотря на то, что XML – очень распространённый способ записи данных, он не является единственным и неповторимым в своём роде. Одна из альтернативных текстовых форм записи данных называется JSON. Расшифровывается эта аббревиатура как JavaScript Object Notation – что-то вроде «запись объектов с помощью JavaScript». Стоит отметить, что для пользователя этот формат, на мой взгляд, удобнее, чем XML. Для того, чтобы это утверждение не выглядело голословным, приведу пример данных в JSON-представлении:

Пользователю гораздо проще, как говорится, отделить зёрна от плевел, чем в случае с XML, поскольку нет открывающих и закрывающих тегов. Это, кстати, приводит и к тому, что на больших объёмах данных экономится память, которую эти теги занимают. Программистам будет приятно узнать, что JSON лучше, чем XML, подходит и для использования в AJAX. Основное его преимущество – в простоте обработки JSON-данных на стороне клиента.

Вторая альтернатива: YAML

YAML – это рекурсивная аббревиатура, которая расшифровывается как «YAML Ain't Markup Language» (по-русски это будет звучать как «YAML не является языком разметки»). Чем он при этом является, правда, его создатели уточнять не берутся, но, пожалуй, определение «язык разметки» будет всё-таки довольно подходящим. Чем YAML отличается от XML? Компактностью представления данных и удобством их редактирования для человека. Вот как выглядят данные, записанные с помощью YAML:

YAML-разметка в больших документах больше подходит для их ручного редактирования, поскольку здесь теги не загромождают смысловую часть документа. Сейчас YAML применяется активно в некоторых инструментах программирования, но в целом эта технология ещё довольно молода, а потому не слишком распространена.

Зачем нужны XML, JSON, YAML?

XML и альтернативные форматы в последнее время начинают использоваться всё более активно по всему миру. И на то есть множество объективных причин. Одной из главных специалисты обычно называют доступность этих форматов для чтения как человеком, так и компьютером. Сейчас в мире существует великое множество инструментов для работы с XML, которые могут применять как программисты, так и конечные пользователи программного обеспечения.

Также большим плюсом XML и прочих подобных форматов является то, что они позволяют описывать данные практически любой структуры и сложности, поскольку данные представляются в древовидной форме. К тому же, поскольку любые данные в них – это просто текст, то и работать с ними можно как с текстом: кодировать, набирать XML-документы в блокноте, а в случае потери части данных остальные будут по-прежнему читабельны. Кроме того, текст можно использовать на любой платформе.

Что касается XML, то очень широкое применение этот стандарт нашёл во Всемирной паутине. На базе XML разработана технология XSL, с помощью которой XML-документы преобразуются специальным образом, в соответствии со стандартами и правилами, в HTML-документы, которые уже можно отображать в браузере. Хотя на самом деле суть технологии XSL значительно шире, и её можно применять для преобразования XML-документа в практически любой формат. JSON и YAML используются пока что реже, но у этих технологий большой потенциал, связанный с развитием Web 2.0, и в интернете можно найти всё больше мест, где они также применяются.