（通信与信息系统专业论文）xml及其在高速公路不停车收费系统中的应用研究.pdf

、 型! 墨基垄壹蕉坌堕至壁圭些塞墨竺主塑窒旦翌塞 一l 墨一 摘要 y8 8 5 i f 随着w o r l d w i d e w e b 上信息数量和应用规模的迅速增长，h t m l 在大规模 w e b 、应用所需的可扩展性、结构化和数据验证等方面的局限性逐渐凸现。在这 种情况下，可扩展标记语言x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 作为对h t m l 的超越由万维网联盟w 3 c ( w o r l d w i d e w e b c o n s o r t i u m ) 提出，并很快引起了 许多研究和应用领域的注意，大量学术组织加入到x m l 的研究开发和相关标准 的制定工作中。厂- o 目前，基于瑚l 的分布式应用系统是w e b 技术在新的分布式文件处理领域 的应用。本文在对直蕉垒堕丕壁圭蝗袭丕统做了深入的分析和研究，并对x m l 的相关标准及兰m l 在筮查式廛旦丕蕴中的应用进行了探讨后，架构了一个基于 x m l 的高速公路不停车收费管理系统，并讨论部分系统的设计和实现。 管先，本文简单介绍了高速公路不停车收费系统，分析了x m l 技术的产生背 景，讨论了x m l 的发展状况，扼要阐述了x m l 和与x m l 密切相关的s g m l 和h t m l 三者之间的关系，并分析了x m l 技术的特点及优缺点。 然后，本文讨论了x m l 的相关标准，并介绍了x m l 标准的体系结构以及应 用标准的体系结构，然后详细介绍几个重要的标准，如：x m l s c h e m a 、x m l 命名 空间、文档对象模型( d o m ) 等。 本文对高速公路不停车收费系统进行整体分析，针对埘l 在分布式应用、 数据库应用等方面的要求，架构了基于d i l 的分布式应用系统框架；然后讨论 了收费管理系统的数据库、数据操作、组件的分析设计；最后介绍了u m l 技术。 结合u l i l 、组件、数据库等相关技术，架构并实现三层结构的高速公路不停 车收费管理系统，然后讨论了高速公路不停车收费管理系统中各层的实现，服 务器端的管理软件的实现，以及该系统中组件之间的通信机制。 最后，对整个毕业设计进行了分析总结。卜 型! 墨茎垄壹望竺堕至壁主些茎墨竺堕壅旦曼塞 塑墨 a b s t r a c t a sw e bd o c u m e n t sh a v eb e c o m e l a r g e r a n dm o r c c o m p l e x t h e h y p e r t e x tm a r k u pl a n g u a g e ( h t m l ) ，w h i c h d o s en o th a v et h e e x t e n s i b i l i t y 、s t r u c t u r ea n dd a t ac h e c k i n g ，h a sb e g u ne x p e r i e n c ei t sh a r d n e s s t h ee x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ( x m l ) w a sd e v e l o p e da st h en e x ts t e p f o l l o w i n gh t m lb yw o r l dw i d ew e bc o n s o r t i u m a n ds o o nx n i l a t t r a c t e d i m p r e s s i v ea t t e n t i o nf r o mv a r i o u sa r e a so fa c a d e m i c sa n di n d u s t r i e s m a n a a c a d e m i ca n di n d u s t r i a lo r g a n i z a t i o n so f f e rl a r g ee f f o r t si ne x p l o i t i n gx m l t e c h n o l o g i e sa n dd e v e l o p i n gx m l - b a s e do r - r e l a t e ds t a n d a r d s 。 n o w , x m l - b a s e dd i s t r i b u t e ds y s t e m i sa n a p p l i c a t i o n o ft h ew e b t e c h n o l o g y i nt h en e wf i e l do fd i s t r i b u t e df i l ep r o c e s s i n g b a s e do na n a l y z i n g a n di n v e s t i g a t i n gf r e e w a y e t c ( e l e c l r o n i ct b l lc o l l e c t i o n ) s y s t e m d i s c u s s i n g x m l - r e l a t e ds t a n d a r d sa n dt h ea p p l i c a t i o no nd i s t r i b u t e ds y s t e m 咖st h e s i s c o n s t r u c t e dad i s t r i b u t e df r e e w a ye t c m a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nx m l a n dt h e nd e s c r i b e dt h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o no f p a r to f s y s t e m f i r s t l yt h i st h e s i ss i m p l y i n t r o d u c e df r e e w a ye t c s y s t e m d e s c r i b e d 删l t e c h n o l o g y , d i s c u s s e dd e v e l o p m e n ts t a t u s ，e x p l a i n e d x m la n dt h e r e l a t i o n s h i p sb e t w e e nx m l a n dt h ec l o s e l yr e l a t e ds g m la n dh t m l a n d t h e na n a l y z e dx m l sa d v a n t a g e sa n d d i s a d v a n t a g e s s e c o n d l yt h i st h e s i sd i s c u s s e dx m l - r e l a t e ds t a n d a r d ，t h e ni n t r o d u c e dt h e a r c h i t e c t u r eo f x m lf u n d a m e n t a ls t a n d a r da n d a p p l i c a t i o ns t a n d a r d ，t h e ng a v e m o r ed e t a i l e dd e s c r i p t i o no ni m p o r t a n ts t a n d a r d ，s u c ha sx m ls c h e m a 、 n a m e s p a c e i nx m l 、d o c u m e n t o b j e c tm o d u l e t h i r d l yt h i st h e s i sa n a l y z e da n di n v e s t i g a t e dt h et e e w a ye t cs y s t e m ， c o n s t r u c t e dad i s t r i b u t e df r e e w a ye t c m a n a g e m e n ts y s t e mb a s e d0 1 1x m l - i i i l 及其在高速公路不停车收费系统中的应用研究摘要 a c c o r d i n gt ot h ea p p l i c a t i o nt h a tx m l i si nt h ed i s t r i b u t e ds y s t e m 、d a t a b a s e ， a n dt h e nd e s c r i b e st h ed e s i g no fd a t a b a s e 、d a t ao p e r a t i o n 、c o m p o n e n to f s y s t e m ，a n d t h e ni n t r o d u c e du m l f o r t h l y t h i st h e s i sc o n s t r u c t e dt h r e e - l a y e r 厅e e w a ye t cm a n a g e m e n t s y s t e m ，d e s c r i b e d t h er e a l i z a t i o no f e v e r y l a y e r i nt h es y s t e m 、m a n a g e m e n t s o f t w a r ei nt h es e r v e r , d e s c r i b e dt h ec o m m u n i c a t i o nm e c h a n i s mb e t w e e n c o m p o n e n t s a tl a s t ，t h i st h e s i se n d e dw i t hac o n c l u s i o no v e l - t h ew h o l ew o r k 一 婴墨苎垄查望竺堕至壁垩些苎墨竺生塑堕旦竺塞蔓二兰! ! 坠 第一章绪论 本文系河南省河南省杰出人才创新基金资助项目。 在现代高科技中，计算机的发展是最快的，给信息产业带来了前所未有的 繁荣和辉煌，而网络作为计算机中的新兴技术，正影响着世界的每一个角落， 改变着人们的生活。伴随着网络技术的发展，应用软件开发技术正在经历着 场重要的变革，这场变革将会提高开发的效率，并将最终导致新一代的应用开 发技术。我们正在步入下一个计算阶段，这个阶段的形成依赖于因特网，特别 是依靠关键的因特网技术：x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，可扩展标记语 言) 。作为新的数据处理标准，删l 具有简单、高效、易扩展、通用、开放等诸 多优点，使得x m l 能够满足w e b 技术在新的分布式文件处理领域的应用需求。 高速公路的建设在世界各国都受到高度重视，因为它在一定程度上代表着 这个国家的经济实力及其在国际市场中竞争力的大小。由此，提高高速公路的 管理水平。采用先进的高速公路管理系统，已经成为高速公路建设中的重要部 分。 1 1 高速公路不停车收费系统简介 一立项意义 高速公路在一个国家的公路网中所占的比例虽然不大，但都是联接主要城市 和重要港口、枢纽，成为运输繁忙的走廊，承担着大量的客货运量。例如，美 国高速公路只占公路总里程的l _ 2 ，却承担者美国公路运输量的2 l 。其他西 方国家大致也是如此。高速公路能发挥如此重要的作用，获得很好的社会和经 济效益，与这些国家非常重视提高高速公路的管理水平，采用先进的高速公路 管理系统是分不开的。例如，在美国从1 9 6 5 年一1 9 9 3 年期间，公路总里程只增 长3 ，而运输量却增加了一倍，他们采用高科技改造公路网的技术状况和完善 交通管理系统，大幅度地提高现了原有公路网的通过能力。 我国政府非常重视高速公路的建设，据计划，到2 0 1 0 年我国高速公路总里 程将达到3 0 0 0 0 公里，这一数字仅次于美国。我国政府将投巨资用于公路建设， 所以上述计划将提前完成。然而，与公路建设相比，公路收费的自动化水平却 相对滞后，造成收费站前车辆拥挤，大大降低了高速公路的通过速度，成为制 约车速提高的瓶颈。我国的汽车拥有量目前约为1 5 0 0 万辆，据预测2 0 1 0 年可 达到5 0 0 0 万辆。也就是说，1 0 年以后，我国在公路总里程和汽车拥有量方面将 挤身于世界前列。 删l 及其在高速公路不停车收费系统中的应用研究 第一章绪论 近年来由于国内车辆快速成长。高速公路的容量早已不敷使用，拓宽车道 或新开道路的做法无法有效减缓有些公路交通阻塞严重，拥挤现象日益增多， 事故频繁，车速下降，经济效益减少等路况恶化的速度。有鉴于此利用先进的 通讯及咨信技术，达到交通管理的目的，已经成为世界各国改善交通的普遍做 法。 收费站区域一直是高速公路的瓶颈所在，由于传统的人工收费方式( 找零、 回票、投币) 无法缓解尖峰峙间的车流量，因此常常造成收费站前车辆大排长龙 的现象，而过了收费站后，大量车辆并会车道的造成的车流交织行为，亦是造 成拥塞与事故的潜在危险地区。不停车收费系统是解决这一问题的有效途径。 具有巨大的经济效益和社会效益。采用不停车收费系统，收费站面积可大大减 少，工作人员劳动强度可大大降低由于公路车速得到提高，耗油减少，环境 污染也将降低。 二国内外研究现状目前，国内外有不少公司和研究机构从事这方面的研究和开 发工作，已有技术较完善的产品投入使用，其中影响较大的是美国德克萨斯仪 器公司的t i r i s ( t e x a s i n s t r u m e n t s r e c o g n i t i o na n di d e n t i f i c a t i o n s y s t e m ) a v i 系统。该系统已在美国、法国、意大利等国家得到采用。不停车收 费系统利用i c 卡技术和射频通讯技术，结合计算机实现对车辆的自动识别和收 费，具有可靠性高、响应速度快、收费标准统一、使用寿命长等优点，是未来 不停车收费系统的发展方向。国内以西交大郑南宁院士为首的科研小组。研究 出基于牌照识别技术的不停车收费系统，目前已在国内一些地区试用，其正确 识别率约为85 左右。 三系统简介 高速公路不停车收费系统一般采用远程射频识别技术( r f i d ) 。安装了本系 统标识卡的车辆。可以正常的速度通过安装了本系统的收费站，当车辆通过入口 收费道时，该收费道的发射机发射一射频激励信号，被标识卡上的射频检测器接 收，接通标识卡上的电源。对于高速公路的入口，该机发射由入口码及密钥所调 制的射频信号。并以此做为激励信号。入口码。密钥、车道码均在标识卡上解调， 送至标识卡的c p u 。当该车通过安装了本系统的收费站的出口收费道时，该收费 道的发射机还加发车道码，然后收费接收机接收标识卡上发出的由车辆识别码 等数据调制的射频信号，经纠错和解码后送至收费计算机系统。计算机收费管理 系统可以根据收费接收机送来的识别码、入口码等进行检索、运算与记帐，并可 将运算结果送到执行机构。整个收费过程由计算机进行控制、处理，不须停车 交款。 一2 一 型! 墨苎垄壹望坌堕至壁兰坚茎墨竺竺皇旦堕窒 一皇三! l ! ! ! l 该系统由收费车道设备( 入口和出口) 、收费站设备、收费分中心设备和收 费中心设备组成( 对于较短的路段可以不设收费分中心) 。这四级设备都以计算 机为核心。收费站计算机和所属各车道的车道控制机组成局域网，收费分中心 和收费中心的计算机分别组成各自的局域网。这些局域网通过专线或i n t e r n e t 实现互连，所以整个收费系统也是一个w e b 应用系统。 本文不涉及高速公路收费的其他问题，只讨论计算机收费管理部分，在广 泛吸收国内外同类系统的先进经验的基础上，结合我国的国情提出一个完整的 方案。 1 2 也 9 0 年代初，i n t e r n e n t 上出现了一个新的应用w e b ( w o r l dw i d ew e b ，万维 网) ，短短几年之内，w e b 迅速成长为一个世界范围的无缝连接的信息库，h t m l ( h y p e r t e x tm a r k u pl a n g u a g e ，超文本标记语言) 是w e b 上的通用语言，正 是由于它的出现，i n t e r n e t 才像现在这样如此深入人心，规模也变得异常庞大。 1 9 9 5 年j a v a 出现以后，w e b 技术出现了新的发展方向，开始从单纯的信息发布 转向信息处理，应用的类型逐渐丰富起来。万维网联盟( w o r l dw i d ew e b c o n s o r t i u m ，w 3 c ) 的成员认识到随着w e b 的发展，必须有一种方法能够把数 据和它的显示分离开来，1 9 9 6 年，w 3 c 的一个工作组在j o nb o s a k 的领导下致 力于设计一个超越h t m l 能力的新语言。h t m l 是s g m l ( s t a n d a r dg e n e r a l i z e d m a r k u pl a n g u a g e ，标准通用标记语言) 在信息发布领域的应用特例，当面临 其他类型的应用时，困难重重。于是，研究者针对w e b 的特点对s g m l 进行简化， 由此产生了x m l 。但是为什么不直接使用s g m l 昵? 原因是s g m l 太复杂( 它的标 准超过了5 0 0 页) 。而x m l 的标准就非常简单，只有二十几页。 1 9 9 8 年2 月，w 3 c 正式批准了x m l 的标准定义，x m l 可以在文本文档中标 记结构，也就是说，它可以对文档和数据进行结构化处理，从而使它们能在部 门、客户和供应商之间进行交换。从此，除了w 3 c 继续进行x m l 相关标准的制 定以外，不少其它组织和公司也积极进行】( i f l 相关标准的制定和x 雠l 相关产品 的研究与开发，如o a s i s ，m i c r o s o f t ，i b m 等等。 x m l 作为面向w e b 的通用的数据格式，使w e b 的功能发生了重要的变化， w e b 开始从一个无缝的全球信息库向一个无缝的全球性的能进行信息处理的应 用平台发展。现在x m l 的应用非常广泛，可以说x m l 已经渗透到了互联网的各 个角落。x m l 在信息发布、数据和信息管理、分布式应用、知识共享、数据交 换、电子商务、应用集成等诸多领域有着重要的前途。 一3 - x m l 及其在高速公路不停车收费系统中的应用研究 第一章绪论 同时，随着基于x m l 应用的普及，各大软件生产厂商也开始支持x m l ，如 微软、i b m 、s u n 等。微软公司对x m l 显示了非凡的信心，称x m l 是知识管理的 基石，并将焦点集中于利用x m l 来达成三个目标1 1 ：以标准格式来建立讯息( 使 用b i z t a l k ) ；在建构w e b 网页时将数据与呈现方式分离( 使用m i c r o s o f t i n t e r n e te x p l o r e r6 ) ；以及跨越防火墙与在不同平台之间远程调用方法( 使 用简易对象存取协议，s o a p ) 。x m l 文件可以使用不同剖析对象( p a r s i n g o b j e c t s ) 的自订应用程序来进行读取，或者是与可扩展样式表语言 ( e x t e n s i b l es t y l e s h e e tl a n g u a g e ，x s l ) 结合，呈现于w e b 测览器中。o r a c l e 公司日前加大了对x m l 的支持力度，着手开发从j a v a 到删l 过渡的产品，并发 布了支持x m l 的o r a c l e 开发工具最新版本j d e v e l o p e r 3 1 和o r a c l e 开发工具 包( o r a c l e x m ld e v e l o p e rk i t ) 。借助j d e v e l o p e r 3 1 ，开发人员能够便捷的 创建、调试和部署x m l 数据和i n t e r n e t 应用。而且，一些x m l 软件供应商将 x m l 及h t t p 吹捧为w e b 组件模型，总而言之，x m l 技术正呈方兴未艾之势，删l 相关的应用标准也层出不穷。 就在x m l 技术在全球日益盛行的时候，m i c r o s o f t 宣布其s q ls e r v e r2 0 0 0 对x m l 提供支持，它意味着m i c r o s o f t 在其战略决策上将x m l 技术放在一个何 等重要的地位，而这一消息的发布无疑将给广大的x m l 技术人员和s o ls e r v e r 用户带来强劲动力。 应用软件技术正经历着一场重要的革命，这场革命将最终提高开发效率， 并且导致新一代的应用软件技术”。目前，开发者正在建立复杂的n 层应用系 统，它能从整个网络中集成全部应用，然后在顶层增加一个唯一的标识符，使 得开发者将精力集中于这个唯一的标识符，而不用去建立框架，这种模式( n 层分布式应用系统) 最终将会形成并很快进入市场。伴随着x m l 的发展，我们 正步入下一个计算阶段，这个阶段的形成依赖于i n t e r n e t ，特别是x m l 。x m l 能 够满足w e b 技术在新的分布式文件处理领域的应用需求，所以基于x m l 的分布 式应用系统是在体系结构方面的最令人鼓舞的跨平台分布式解决方案，而且该 系统中组件之间的通信也是一种高效的、与平台无关的、开放的通信方式。 在高速公路不停车收费管理系统的实现中，主要是在分布式应用系统中应 用x m l ，架构了一个基于x m l 的分布式三层应用系统。本文主要针对x m l 的相 关概念和标准，以及如何应用x m l 及相关技术构架高速公路不停车收费系统进 行研究，并讨论部分系统实现工作。 - 4 - x m l 及其在高速公路不停车收费系统中的应用研究 第一章绪论 1 3 研究重点 自1 9 9 8 年x j i l 出现后的短短几年内，很多应用领域都建立了基于x m l 的标准， 开发了基于x m l 的应用。本论文的研究重点： i x m l 及相关标准的研究分析，以及在分布式应用系统、数据库中的应用。 2 利用u m l 对高速公路不停车收费系统进行分析，并构架出整个系统的框架。 3 组件及组件间的通信等设计与实现。 4 采用p f c 等面向服务的编程技术，既减少了代码量，又使得系统可靠、高效， 整个程序结构清楚，易于维护，易于扩充。 本文试图建立一个数据驱动的、智能的、基于x m l 的w e b 应用的高速公路不 停车收费管理系统。 1 4 内容安排 第一章绪论；介绍高速公路不停车收费系统、x m l 和研究重点。 第二章x m l 的起源和基本概念：介绍s g m l 、h t m l 、1 r 聊、x m l 等技术特点 以及它们之间的关系。 第三章x m l 基础标准：介绍x m l 的相关标准，并勾画出x m l 标准的体系结 构以及应用标准的体系结构，然后介绍几个重要的标准。 第四章高速公路不停车收费系统的分析与设计：针对x m l 在分布式应用、 数据库应用等方面的要求，架构了基于x m l 的分布式应用系统框架，进 一步讨论了收费管理系统在数据库、数据操作、组件等方面的具体设计。 第五章高速公路不停车收费管理系统的实现：在对x m l 进行了研究分析 后，结合u m l 、组件、数据库等相关技术，架构并实现三层结构的高速公 路不停车收费管理系统。 型! 墨苎垄堕垄竺堕至堡圭坚茎墨竺竺生旦翌壅 苎三兰兰! 些塑塑塑塑苎查塑鱼 第二章x m l 的起源和基本概念 x m l 是w 3 c 开发的一个标记语言标准。w 3 c 于1 9 9 8 年推出了x m l l 0 标准。 w 3 c 是x m l 及其相关标准的主要管理机构。 x m l 描述了一类称为x m l 文件的数据对象，同时也部分地描述了处理这些 数据对象的计算机程序的动作。x m l 是s g m l 针对特定应用领域的个子集，或 者说是s g m l 的一种受限形式，x m l 文件是合乎标准的s g m l 文件”。 与s g m l 一样，x m l 也是一种元标记语言( 能够描述其他语言及其语法和词 汇表的语言) 。x m l 提供一种描述结构数据的格式，这有助于更精确地声明内容， 支持w e b 从信息发布平台到能进行信息处理的应用平台的角色转换，实现跨越 多种平台的更有意义的搜索。 2 1 s g m l s g m l 的出现已经十多年了，而且要比w e b 来得更久远。它是一种元语言 ( m e t a l a n g u a g e ) ，用来维护以电子格式储存的结构化文件。作为一种元语言， s g m l 可以定义其他的标记语言。s g m l 被用来定义x m l 的标记字符与结构。 同样，h t m l 也是由s g m l 定义的，所以x m l 与h t m l 都可以看成是s g m l 的应用 程序。s g m l 是一种用途广泛且功能强大的语言。但很不幸，这些特性伴随着一 项沉重的代价：s g m l 非常难使用。s g m l 的规格书超过5 0 0 页，加上1 0 0 个以 上的附录。要训练使用者能够建立s g m l 文件并编制应用程序来读取s g m l 文件， 需要相当漫长的时间与大量的精力。尽管对于高端的、复杂结构的出版应用， 必须使用s g m l ，但是因为上述问题，s g m l 并不适用于w e b 的开发工作。对于 复杂的系统，这样的规格书实在太过复杂，它已经影响到我们在标准化信息、 隔离数据与呈现方式，与远程方法调用等三个目标的追求。 2 1 1 s c m m l 的产生 s g m l ( s t a n d a r dg e n e r a l i z e dm a r k u pl a n g u a g e ，标准通用标记语言) 是 一种通用的标记语言。 “标记”是一种传输元数据的方法，标记语言使用“标记”来界定和描述 这些数据。标记语言来源于印刷行业的工作实践，早在印刷出版技术出现时， 作者需要在草稿上做出各种说明，指导印刷工人如何处理版面排放以及其他制 作问题，这些说明被称作标记。而协调一致的用来定义整套语法和文法的标记 集合则被称作语言。例如，校对者就是按手写的标记语言( m a r k u pl a n g u a g e ， 一1 - x d l 及其在高速公路不停车收费系统中的应用研究第二章x m l 的起源和基本概念 m l ) 与作者交流文字的正确与否。现代的标点符号的使用也是某种形式的标记， 因为它告诉读者如何对一段文本进行断句。大多数标记语言都非常特殊，以便 使标记与其涉及的文本区分开来。校对者的标记使用的是草体的手写文字和特 殊符号，这就与印刷体的文本有着明显的不同。同样，标点符号本身就非常特 殊，不可能与代表文本内容的数字与字母相混淆。由于某些标点符号对于理解 和排放印刷文字来说是不可或缺的，所以被包含进了a s c i i 码字符集用于 几乎所有现代计算机的基本字符集。因此，这些符号也成为现代编程语言语法 的一部分，应该说。符号的标准化使其又一次占据了重要的地位，不再是仅仅 发挥语言标点的作用。 电传打字机使用的是基于物理动作的字符对c r l f ( 回车，换行) ，此后的 d o s 和i t i n d o w s 也承袭了这种习惯。与此相反的是，u n i x 只用一个l f 字符，m a c 0 s 只用一个c r 字符来界定一行文本。由于存在这些冲突和a s c i i 码的非标准使 用，这些系统之间的文档交换就必需要有个转换步骤。即便是简单的文本文 件如果没有经过这个过程也不能被共享，这仅仅是最简单的标记问题，它甚至 没有涉及到如何组成一“行”文本的问题。大多数字处理程序都淘汰了文本中 “行”的概念，而代之以“段落”，将行结束标记当作段落尾对待，a s c i i 码句 号一空格( “”) ，句号一空格一空格( “”) 则被用来界定语句( 虽然这种方 法并不完美) 。有各式各样的分隔符用来定义内容的分界，特殊符号的形状， 文本的表现形式，以及其他特殊的文档特征。例如，c 和c + + 程序语言使用大 括号 来界定数据或代码单元，例如函数、数据结构、对象定义，等等。 主要用于手工编辑的排版语言则可能使用更易阅读的字符串，当然，在不同的 标记集之间及其解释上经常会出现冲突。如果没有通用的分隔符表，没有通用 的内部数据格式，要将数据从一种格式转变为另一种格式就会非常困难，更不 用说在不同的应用和组织之间共享数据了。 1969 年，ib m 的研究人员e d m o s h e r ，r a yl o r i e 和c h a r l e sf g o l d f a r b 发明了第一种现代标记语言一通用标记语言( g e n e r a l i z e di h a r k u p langua ge ，6 虬) ，用来解决不同系统中文档格式不同的问题。g m l 是一种自参考的 语言，它可以用于标记任何数据集合的结构，同时它也是一种元语言。 此后，g m l 发展成了标准通用标记语言( s g i l ) 。1986 年，国际标准 化组织( i s o ) 把s g m l 确立为国际性的数据存储和交换的标准，并收录在i s o8 8 7 9 当中。s g m l 在g m l 的基础上增加了不少内容，这时的s g m l 已经相当庞大、复杂 和强大了。一些相关标准陆续出台，最重要的有：h y t i m e ( 超媒体基于时间 的结构语言，h y p e r m e d i a t i m e b a s e ds t r u c t u r el a n g u a g e ) ，它是关于超链 一8 型! 墨苎垄壹堕坌堕至壁主坚壅墨竺塑生旦堡壅 苎三兰圣坚! 坚翌塑墨! ! ! ! 竺 接的标准；d s s s l ( 文档样式语义和标准语言，d o c u m e n ts t y e s e m a n t i c sa n d 5 d e c i f i c a t i o nl a n g u a g e ) ，它是关于样式表的标准。 s g m l 是结构化的、可扩展的语言，这些特点使它在很多公司受到欢迎，被 用来创建、处理和发布大量的文本信息。所以s g m l 不仅是官方标准，也是大型、 复杂文件交换系统事实上的标准，被广泛应用于各种领域。不过，随着万维网 实现技术的不断进步，必将驱动我们寻找到一种更为简便的途径 2 1 2 s 6 f l 标准体系 在x m l 出现之前，s g m l 标准已经形成了完善的体系，并有许多建立在其上 的应用系统与应用标准“1 。 s g m l 上 s d i f 、i s o 皿c9 0 7 0 、i s ot r9 5 7 3 d s s s l 、f o n t s 、s p d l h y t i m e 、s m d l 上 h t m l v r m ln i t fh l r t i f 图2 - 1s g m l 标准体系 如图2 - 1 所示，s g m l 标准的体系可分为三个层次：第一层是元语言标准， 即s g m l 标准；第二层是基础标准；第三层是具体的应用标准。其中，s g m l 的基 础标准可大致分为三类：信息描述类标准、信息表现类标准和信息关联类标准。 信息描述类：这一类标准是与s g m l 标准本身直接相关的，如：i s o9 0 7 0 ( s g m l 公共标识符注册标准) 、i s ot r9 5 7 3 ( s g m l 技术报告) 。信息表现类：这一类标 准是关于组合文档、超媒体文档的描述与处理，如：d s s s l ( 文档样式语义与标 准语言标准，i s o i e c1 0 1 7 9 )、f o n t s ( 字体标准，i s o i e c9 5 4 1 ) 。信息关 联类：这一类标准是基于s g m l 进行信息管理与交换的如：h y t i m e ( 超媒体 基于时间的结构化语言标准，i s o i e c1 0 7 4 4 ) 。 9 删l 及其在高速公路不停车收费系统中的应用研究 第二章x m l 的起源和基本概念 这些协议中，d s s s l 和l i y t i m e 是对x m l 标准体系中影响最为深刻的两个标 准。前者是一种与平台无关的进行s g m l 文件处理的语言，主要包括转换语言、 样式语言、表达式语言等，x m l 基础标准中的c s s 、x s l 、x s l t 、x p a t h ，就有很 多内容是d s s s l 中继承过来的。后者则定义了一个元素类型的集合，以便可以 以一种标准的方式。在已有的s g m l 文档中提供超链接及其它功能。x m l 标准体 系中的x p o i n t e r 继承了这方面的内容 2 2 w o r l dw i d ew e b 和h t 几 2 2 1 n 啊 w 聃是欧洲粒子物理研究所c e r n 的物理学家t i mb e r n e r s - l e e 建立的一个 超文本系统。c e r n 组织分布在欧洲多个国家的科学家进行合作研究。他们所从 事的大多数实验都很复杂，分布在不同地方的研究人员需要经常收集时刻变化 的报告、蓝图、绘制图、照片和其它文献，w 胛的研制正是出于这个需要。1 9 8 9 年3 月，物理学家t i mb e r n e r s _ l e e 建议用超链接的文本文档实现c e r n 研究人 员中的信息共享。超文本的想法是由v a n n e v a rb u s h 在1 9 4 5 年第一个提出来的， 而“超文本”( h y p e r t e x t ) 这个词是t e d n e l s o n 在1 9 6 5 年创造的。简单的说， 超文本就是能通过超链接( h y p e r l i n k ) 链接其它文档的文本从1 9 6 5 年开始， 就有大量的超文本系统出现。事实上，同那些最好的研究型的和商业性的超文 本系统相比，肼_ 的超链接符号是相当简陋的；不过聃w 是目前世界上最流行的 超文本信息系统 w w 第一个原型( 基于文本的) 在1 9 9 0 年开始运行。1 9 9 3 年2 月，第一个 图形界面的m o s a i c 发布，从此聊阿广为流行，而从此，大量非学术界的新用户 登上i n t e r n e t ，聃w 成为i n t e r n e t 上使用最多的服务。 1 9 9 4 年，c e r n 和麻省理工签订协议建立w o r l dw i d ew e bc o n s o r t i u m ( w 3 c ) ， 这是一个致力于进一步发展信息网、标准化协议并鼓励站点间互操作性的组织， t i mb e r n e r s l e e 任主管至今。x m l 是w 3 c 工作的一部分。 2 2 2 h 1 几乎每一个计算机的使用者都认识h t m l 。i , i t m lo - i y p e r t e x tw a r k u pl a n g u a g e ， 超文本标记语言) 是1 l r w 系统中编写氍b 页面的语言，它是w e b 的创始人1 9 9 1 年用 s g 虬开发的一个超文本语言，是一种固定标记的标记语言。 h t m l 是一种相当简单的语言，它促进了i n t e r n e t 被广泛使用。自从最初h t m l 被 型! 墨苎垄壹墨坌堕至堡主坚茎墨竺竺堕旦塑塞 苎三兰茎坚! 塑望塑塑苎查塑查 设计来让科学家可以使用超链接文字的文件来共享信息以后，h t m l 已经占有它的一 席之地。让我们先从h 1 札的原始版本开始看起。 1 早期的h t m l 选择标记语言作为页面编辑语言的好处在于，为标记语言写的浏览器相 对简单，浏览器只要知道标记里的含义就可以了。通过将标准化的标记指令 插入文档中构成h t m l 文档，任何w e b 浏览器都可以阅读和重新格式化任何 w e b 页面。h t m l ( 以及其它w e b 标准) 的简单性使全世界程序员可以很快写 出w e b 上的系统和开发工具。 开始，w e b 创始人设计的h t m l 继承了s g m l 的一些重要特性： 由于大多数h t m l 的元素类型都是通用、描述性的，h t m l 文档既可以 在字符界面上显示，又可以在图形界面上显示，甚至可以用扬声器读出来。 由于h t g l 标记沿用了s g m l 的简单标记形式( 标记指令用普通字符表 示，放入尖括号) 。几乎可以在任何文本编辑器或者文字处理器上编辑h t m l 文档，这些文档也几乎和现有的任何一个计算机系统兼容。 2 h t m l 的问题 在i n t e r n e t 初期的发展上，h t m l 的确扮演了相当重要的角色。但随着 w e b 的发展，对于开发语言的需求已经演变成必须满足更复杂、更大规模的 用途，才能满足企业的需求。然而，h t m l 很快地便无法满足这些目标。让我 们来看看h t g l 的问题。 冲突的标准： 1 9 9 4 年，网景( n e t s c a p e ) 建立了一组只能在n e t s c a p e 浏览器 中使用的h t m l 扩充功能。这正是浏览器大战的导火线，而造成的第一 个牺牲者就是h t m l 的标准规格。利用这些扩充功能，n e t s c a p e 让h t m l 文件的编辑者可以指定字型的大小、字型种类、背景颜色，与其它特性。 最后，n e t s c a p e 加入了框架( f r a m e s ) 的功能。当然，这些扩充的 功能完全无法在其它厂牌的浏览器中正确展现正因为h t m l 扩充部分 如此受到欢迎，在1 9 9 6 年时，n e t s c a p e 已经是浏览器的第一品牌。 虽然n e t s c a p e 赢得了重要的胜利，但网页的开发人员与使用者却 遭受了重大损失。除了处理这些并非标准的扩充部分是一个麻烦的问题 之外，不同的浏览器会以不同的方式来处理标准标签。这意味着w e b 设 计人员必须为同一份h t m l 文件针对不同的浏览器来建立不同的版本。 这些扩充部分强迫使用者必须接受根据网页设计者的喜好方式所设计 的网页格式。 x m l 及其在高速公路不停车收费系统中的应用研究第二章x m l 的起源和苎墨! ! 堕 没有国际性的支持 i n t e r n e t 建立了一个地球村的杜群，并且使地球变得很小。各家 企业正努力将版图扩张至全球市场，同时也将企业伙伴与企业组织扩展 至全球，并利用i n t e r n e t 来连结一切事务。曾经有人提出过建立国际 性的h t m l 标准的建议，但却迟迟没有具体化的标准出现。举个例子来 说，并没有可以用来识别出某份h t m l 文件是利用何种语言所写成( 指 文件中的文字部分) 的h t m l 卷标。 不完全的链接系统 当你建立h t m l 文件时，链接( 1 i n k ) 会被写入文件中。如果链 接改变，则w e b 设计人员必须搜寻所有的h t m l 文件，找出所有引用该 链接的文件来进行更改。当w e b 网站是动态的而且持续演进与成长以 符合使用者的需求时，这种链接方式的缺陷将会造成许多问题。我们需 要更复杂的链接文件的方法，而不是h t m l 所提供的链接方式。h t m l 并 不允许你将链接与任何元素结合，也不让你链接到多个位置，而x m l 中 的链接系统则提供了这些功能。 不完美的结构与数据储存 h t m l 拥有结构，但是这个结构并不是很精确。例如，你可以将标 题3 ( ) 标签放在标题1 ( ) 标签的前面。在 标签中你 可以将所有你想要的合法标签放置任何地方。你可以验证h t m l 文件， 但是这个验证只是确认你是否适当地使用标签。即使发生错误，像是你 忘记加上结束标签，浏览器会试着指出结束卷标的位置，并且加上该卷 标。因此，你可以建立不是很完整的h t m l 文件，而浏览器仍然会试着 正确地将之解译。如果你试着将数据放入h t m l 文件中，则会发生另一 个问题你将会发现要完成这样的工作是一件非常困难的任务。 2 3 飙的设计目标 w 3 c 的x m l 工作小组( x w g ) 从1 9 9 6 年开始制订新的标准标记语言，并一 直负责l 的建立工作。希望新语言能够比s g m l 更容易使用，同时比h t 札具 有更严谨的架构，于是他们恰当地提出了1 0 个设计目标”1 ： 1 x m l 应该可以直接在因特网( i n t e r n e t ) 上使用。 2 x m l 应该支持大量不同的应用。 3 】( 1 i l 应该与s g m l 兼容。 4 处理煳l 文件的程序应该容易编写。 1 2 埘l 及其在高速公路不停车收费系统中的应用研究第二亨x m l 蜱遇塑茎查堡垒 5 x m l 中的可选项应尽可能地少，理想状况下应该为0 个。 6 x m l 文件应该能够让人直接阅读，而且应该有足够的可读性。 7 x m l 的设计应快速完成。 8 x m l 的设计应该是形式化的，简洁的。 9 x m l 文件应易于创建。 1 0 x m l 标记的简洁性是最不重要的设计目标。 这些目标将会让x m l 成为建立w e b 应用程序的理想工具。而且，x m l 也