• Create: Erstellt einen neuen Datensatz in der Datenbank.
• Read: Liest einen Datensatz aus der Datenbank.
• Update: Ändert einen vorhandenen Datensatz in der Datenbank.
• Delete: Löscht einen Datensatz aus der Datenbank.

CRUD verwendet man häufig in Webanwendungen, um Benutzereingaben zu verarbeiten und Daten in einer Datenbank zu speichern, abzurufen, zu aktualisieren oder zu löschen. Es ist ein grundlegender Bestandteil vieler Anwendungen und ein wichtiger Teil der Softwareentwicklung.

Kurze Zeitreise

Die Idee von CRUD geht zurück auf die Anfänge der Datenbanktechnologie in den 70er Jahren. Zu dieser Zeit gestalteten sich Datenbanksysteme noch sehr rudimentär und man hat sie hauptsächlich für die Verwaltung von Geschäftsdaten verwendet. Die grundlegenden CRUD-Operationen waren bereits zu dieser Zeit vorhanden, wenn auch in einer trivialeren Form.

In den 80er Jahren gewannen relationale Datenbanksysteme immer mehr an Popularität, was die Entwicklung von Standard-Sprachen wie SQL (Structured Query Language) förderte. Diese Sprachen boten eine standardisierte Möglichkeit, Daten in einer Datenbank zu manipulieren, einschließlich der CRUD-Operationen.

Mit dem Aufkommen des World Wide Web und der Entwicklung von Webanwendungen in den 90er Jahren stieg die Bedeutung von CRUD signifikant an. Webanwendungen benötigen eine Möglichkeit, Daten zu speichern und abzurufen, um interaktive Funktionen bereitzustellen. Die Standardisierung von https und die Entwicklung von REST-basierten Architekturen haben CRUD zu einem wichtigen Konzept für die Entwicklung von Webanwendungen gemacht.

Heute ist es ein grundlegendes Konzept in der Softwareentwicklung und kann in einer Vielzahl von Anwendungen und Technologien Verwendung finden. Von relationalen Datenbanksystemen und RESTful-Webservices bis hin zu NoSQL-Datenbanken und Frontend-Frameworks. Man erwartet, dass es auch in Zukunft eine wichtige Rolle spielt, da Datenverarbeitung und -manipulation immer wichtig ist.

CRUD im Kontext von REST

Im Kontext von REST (Representational State Transfer) bezieht es sich auf die grundlegenden https-Methoden, die man für die Interaktionen mit Ressourcen verwendet:

• Create: Die POST-Methode verwendet man um eine neue Ressource zu erstellen.
• Read: Die GET-Methode verwendet man um eine vorhandene Ressource zu lesen.
• Update: Die PUT-Methode verwendet man um eine vorhandene Ressource vollständig zu aktualisieren und die PATCH-Methode um Teile einer Ressource zu aktualisieren.
• Delete: Die DELETE-Methode verwendet man um eine vorhandene Ressource zu löschen.

Diese Methoden entsprechen den CRUD-Operationen und bilden die Grundlage für die Interaktion mit RESTful-Webservices. Wenn man eine RESTful-API erstellt, sollte man die https-Methoden immer so implementieren, dass sie den CRUD-Operationen entsprechen und somit eine standardisierte und intuitive Schnittstelle für die Client-Software bereitstellen.

CRUD außerhalb von Datenbanken und Softwareentwicklung?

CRUD findet auch Anwendung in anderen Bereichen als der Datenbank- und Softwareentwicklung. Vor allem, wenn es generell um die Verwaltung von Informationen oder Objekten geht.

Hier noch einige Beispiele für die Anwendungsgebiete von CRUD

• Content Management Systeme (CMS): CMS-Plattformen wie WordPress oder Drupal verwenden CRUD, um Inhalte wie Artikel, Seiten oder Medien zu verwalten und zu bearbeiten.
• E-Commerce-Plattformen: E-Commerce-Websites verwenden CRUD, um Produkte zu erstellen, zu lesen, zu aktualisieren und zu löschen.
• Projektmanagement-Tools: Man nutzt es, um Projekte, Aufgaben und Aufgabenlisten in Projektmanagement-Tools wie Trello oder Asana zu verwalten.
• IoT (Internet der Dinge): Geräte im Internet der Dinge erzeugen häufig große Datenmengen, die man speichern und abrufen muss. Man verwendet es daher, um diese Daten in einer Datenbank zu speichern und zu manipulieren.
• Medizinische Datensätze: In der Gesundheitsbranche verwendet man CRUD-Operationen, um medizinische Datensätze zu erstellen, zu aktualisieren und zu löschen, z.B. Patientenakten, Diagnosen und medizinische Tests.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass CRUD ein grundlegendes Konzept in der Datenbank- und Softwareentwicklung ist. Es eignet sich hervorragend für die Verwaltung von Daten in einer Datenbank. Auch für die Interaktion mit einer Ressource über eine RESTful-API Schnittstelle. Die vier CRUD-Operationen (Create, Read, Update und Delete) sind die grundlegenden Funktionen. Die benötigt eine Anwendung immer. Sowohl um Daten zu verwalten als auch zu manipulieren.

CRUD hat in den letzten Jahrzehnten eine wichtige Rolle in der Entwicklung von Webanwendungen, CMS, E-Commerce-Plattformen, Projektmanagement-Tools, IoT und der Gesundheitsbranche gespielt. Dies ändert sich voraussichtlich auch voraussichtlich nicht. Lediglich die Geschwindigkeit als auch die Effizient werden sich der Technologie voraussichtlich anpassen. Es ist ein wichtiger Bestandteil der meisten Anwendungen und ein grundlegendes Konzept, welches jeder Entwickler verstehen sollte.

Der Beitrag CRUD – Kernprinzipien für effiziente Datenmanipulation und solide Anwendungsarchitektur erschien zuerst auf CEOsBay.

Die verhaltensgetriebene Entwicklung kombiniert die allgemeinen Techniken und Prinzipien von TDD. Unter Anderem auch mit Ideen aus dem bereichsgetriebenen Design, der objektorientierten Analyse und dem objektorientierten Design, um Softwareentwicklungs- und Managementteams gemeinsame Tools und einen gemeinsamen Prozess für die Zusammenarbeit bei der Softwareentwicklung zur Verfügung zu stellen.

So wie man die Softwareentwicklung sowohl von geschäftlichen Interessen als auch von technischem Verständnis voranbringt, setzt die BDD-Praxis den Einsatz spezieller Softwaretools zur Unterstützung des Entwicklungsprozesses voraus. Obwohl man diese Tools oft speziell für den Einsatz in BDD-Projekten entwickelt, kann man sie als spezialisierte Formen der Tools zur Unterstützung der testgetriebenen Entwicklung betrachten. Diese Tools dienen dazu, die allgegenwärtige Sprache, die ein zentrales Thema von BDD ist, zu automatisieren.

BDD wird weitestgehend durch die Verwendung einer einfachen domänenspezifischen Sprache (DSL = Domain-Specific-Language) mit natürlichen sprachlichen Konstrukten (z.B. deutsch- oder englischsprachige Sätze) erleichtert, mit denen man das Verhalten und die erwarteten Ergebnisse ausdrückt. Testskripte sind seit langem eine beliebte DSLs mit unterschiedlichem Grad an Raffinessen. BDD gilt als effektive technische Praxis, insbesondere wenn der „Problemraum“ des zu lösenden Geschäftsproblems komplex ist.

Wie funktioniert BDD?

Im Grunde genommen besteht Behavior Driven Development aus den folgenden Elementen:

• Starke Einbeziehung der Stakeholder in den Prozess durch sogenannte Outside-In-Softwareentwicklung. Diese ist fokussiert auf die Erfüllung der Anforderungen der Auftraggeber, der Enduser, des Betriebs und von Insidern.
• Textuelle Beschreibung des Verhaltens der Software und von Softwareteilen durch Fallbeispiele. Verwendung genormter Schlüsselwörter zur Markierung von Vorbedingungen, des externen Verhaltens und des gewünschten Verhaltens der Software.
• Automatisierung der Fallbeispiele unter Verwendung von Mock-Objekten zur Simulation von noch nicht implementierten Softwareteilen.
• Sukzessive Implementierung der Softwareteile und dem Ersetzen der Mock-Objekte.

Dadurch entsteht eine automatisiert prüfbare Beschreibung der zu entwickelnden Software, die jederzeit die Richtigkeit der bereits umgesetzten Teile der Software überprüfen lässt.

Wichtig ist hierbei, dass die Beschreibung nicht die Implementierung der Anwendung vorgibt, sondern den Zweck der Anwendung in Form von Anwendungsbeispielen.

Beim Behavior Driven Development werden die Anforderungen an die Software mittels Beispiele, sogenannten Szenarien beschrieben. Üblicherweise wird für die Beschreibung dieser Szenarien ein bestimmtes Format vorgegeben, damit später die automatisierte Überprüfung der Szenarien einfach umzusetzen ist. Eines dieser Formate ist die Beschreibungssprache „Gherkin“. Man kann es auch in verschiedenen Behavior-Driven-Development-Implementierungen verwenden. Diese Sprache gibt es sowohl mit englischen Schlüsselwörtern (Given, When, Then, And, …), deutschen (Gegeben, Wenn, Dann, Und, …) und in weiteren Sprachen. Mehr dazu in meinem Beitrag über Cucumber bzw. Gherkin.

Fazit

Behavior Driven Development (BDD) ist eine agile Softwareentwicklungs-Methode, die sich auf die Zusammenarbeit zwischen Entwicklern, Business Analysten und Kunden konzentriert, um sicherzustellen, dass die erstellte Software den Bedürfnissen der Anwender entspricht. BDD ist eine Erweiterung des Test Driven Developments (TDD) und legt den Schwerpunkt auf die Definition von klaren, verständlichen Anforderungen und Tests, die das Verhalten der Anwendung aus der Perspektive des Nutzers beschreiben. Durch die Verwendung von gemeinsamer Sprache und konkreten Beispielen kann man die Kommunikation zwischen den Stakeholdern verbessern und Missverständnisse vermeiden. Das Ergebnis ist eine höhere Qualität der Software, eine schnellere Markteinführung und eine höhere Kundenzufriedenheit.

Der Beitrag BDD – Behavior Driven Development – Software, die den Anforderungen der Kunden entspricht erschien zuerst auf CEOsBay.

Tools bzw. Werkzeuge in Maya

Eine der wichtigsten Funktionen von Autodesk Maya ist die 3D-Modellierung. Die Software bietet verschiedene Arten von Modellierungswerkzeugen. Einschließlich Polygon-Modellierung, NURBS-Modellierung und Subdivision-Surface-Modellierung. Diese Werkzeuge ermöglichen es Benutzern, 3D-Modelle mit verschiedenen Geometrien und Strukturen zu erstellen. Die Modellierungswerkzeuge in Autodesk Maya sind äußerst intuitiv und einfach zu bedienen, was es Anfängern erleichtert, ihre ersten 3D-Modelle zu erstellen.

Eine weitere wichtige Funktion von Autodesk Maya ist die Texturierung. Die Software bietet verschiedene Texturierungswerkzeuge, die Benutzern die Möglichkeit geben, realistische Texturen auf ihre 3D-Modelle anzuwenden. Texture Paint, 2D- und 3D-Mapping-Tools sowie eigene Texturen sind nur einige der Funktionen, die in Autodesk Maya zur Verfügung stehen. Dadurch können Benutzer die Texturen auf ihre 3D-Modelle anpassen und ihr Projekt so realistischer gestalten.

Die Beleuchtung ist ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Erstellung von realistischen 3D-Modellen und -Animationen. Autodesk Maya bietet eine Vielzahl von Beleuchtungswerkzeugen, einschließlich Point-Light, Spot-Light, Area-Light und Ambient-Light. Diese Werkzeuge ermöglichen es Benutzern, realistische Lichteffekte in ihre 3D-Projekte zu integrieren. Durch die Anwendung von Beleuchtungseffekten können 3D-Modelle und -Animationen realistischer wirken und eine höhere visuelle Qualität erreichen.

Das Animationswerkzeug in Autodesk Maya ist eine weitere wichtige Funktion. Die Software bietet verschiedene Arten von Animationswerkzeugen, einschließlich Keyframe-Animation, Motion-Capture-Animation und dynamischer Simulation. Dies ermöglicht es Benutzern, komplexe Bewegungen und Interaktionen zwischen verschiedenen 3D-Objekten zu erstellen. Die Animationswerkzeuge sind sehr leistungsfähig und können Anfängern und erfahrenen Animationsdesignern gleichermaßen helfen, ihre Projekte zu erstellen.

Der Rendering-Prozess ist ein weiterer wichtiger Schritt bei der Erstellung von 3D-Modellen und -Animationen. Darüber lassen sich ganze Bücher schreiben doch hier läuft es eher auf einen separaten Beitrag hinaus. Autodesk Maya bietet eine Vielzahl von Rendering-Optionen, einschließlich der Integration von anderen Autodesk-Produkten wie Autodesk 3ds Max und Autodesk Smoke. Auch ist es möglich Drittanbieter Software, wie VRay einzubinden. Doch dazu mehr in einem anderen Beitrag. Die Software ermöglicht es Benutzern, ihre Renderings in verschiedenen Dateiformaten zu exportieren, darunter JPEG, TIFF, PNG und andere. Dadurch können Benutzer ihre 3D-Projekte in verschiedenen Anwendungen verwenden und die gewünschte visuelle Qualität erreichen.

Erweiterte bzw. erweiterbare Funktionen

MEL

Mel für (Maya Embedded Language) ist eine von Autodesk Maya unterstützte Skriptsprache. Es ist eine interpretierte Sprache, die es Benutzern ermöglicht, benutzerdefinierte Skripte und Plugins zu erstellen, um Arbeitsabläufe zu automatisieren und Projekte zu optimieren.

Die Einbindung von Mel in Autodesk Maya ist relativ einfach und unkompliziert. Die Software bietet eine integrierte Mel-Shell, mit der Benutzer Mel-Code direkt in der Benutzeroberfläche von Autodesk Maya ausführen können. Diese Mel-Shell bietet auch eine Vielzahl von Tools und Funktionen, die Benutzern helfen, ihre Skripte zu debuggen und zu testen.

Neben der Mel-Shell bietet es auch eine integrierte Skript-Editor-Umgebung, in der Benutzer ihre Mel-Skripte erstellen, bearbeiten und debuggen können. Der Skript-Editor bietet eine Vielzahl von Tools und Funktionen, darunter Syntax-Hervorhebung, Codevervollständigung, Fehlererkennung und automatische Formatierung. Benutzer können ihre Mel-Skripte auch speichern und in der Zukunft wiederverwenden.

Autodesk Maya unterstützt auch die Erstellung von benutzerdefinierten Mel-Plugins. Diese Plugins kann man mit Mel-Skripts erstellen, um benutzerdefinierte Funktionen und Werkzeuge in Autodesk Maya zu integrieren. Die Erstellung von Mel-Plugins erfordert jedoch fortgeschrittene Kenntnisse in Mel und in der Programmierung im Allgemeinen.

Python

Auch Python lässt sich als weitere Skriptsprache, in Autodesk Maya verwenden. Es ist eine sehr leistungsfähige und einfach zu erlernende Sprache, die sich in vielen Bereichen der Programmierung einsetzen lässt. Hier geht es zu dem Beitrag über Python. Die Integration von Python in Autodesk Maya ermöglicht es Benutzern, ihre Arbeitsabläufe zu automatisieren und benutzerdefinierte Werkzeuge und Plug-Ins zu erstellen.

Die Integration von Python in Autodesk Maya ist sehr einfach. Die Software bietet eine integrierte Python-Shell, mit der Benutzer Python-Code direkt in der Benutzeroberfläche von Autodesk Maya ausführen können. Die Python-Shell bietet auch eine Vielzahl von Tools und Funktionen, die Benutzern helfen, ihre Skripte zu debuggen und zu testen.

Neben der Python-Shell bietet Maya auch eine integrierte Python-Skript-Editor-Umgebung, in der Benutzer ihre Python-Skripte erstellen, bearbeiten und debuggen können. Der Skript-Editor bietet eine Vielzahl von Tools und Funktionen, darunter Syntax-Hervorhebung, Codevervollständigung, Fehlererkennung und automatische Formatierung. Benutzer können ihre Python-Skripte speichern, in der Zukunft wiederverwenden und mit anderen Benutzern teilen.

Maya unterstützt die Erstellung von benutzerdefinierten Python-Plugins. Diese Plugins kann man mit Python-Skripts erstellen, um benutzerdefinierte Funktionen und Werkzeuge in Autodesk Maya zu integrieren. Die Erstellung von Python-Plugins erfordert jedoch fortgeschrittene Kenntnisse in Python und in der Programmierung im Allgemeinen.

Fazit

Insgesamt ist Autodesk Maya eine leistungsstarke 3D-Animationssoftware, die es Benutzern ermöglicht, komplexe 3D-Modelle und -Animationen zu erstellen. Es ist immer noch ein unverzichtbares Werkzeug für professionelle Animationsdesigner und -Entwickler, die hochwertige 3D-Projekte erstellen möchten. Ich selbst, arbeite bereits seit Ende der 90er Jahren damit. Sei es anfangs noch für Hobby-Projekte oder aber im professionellen Umfeld. Autodesk Maya ist mir ans Herz gewachsen. Darüber hinaus ist es auch sehr beliebt in der Film-, Fernseh- und Spieleindustrie, da es eine Vielzahl von Funktionen bietet, um realistische und interaktive 3D-Modelle und -Animationen zu erstellen. Viele Feature Filme und Werbefilme gehen auf die Kappe von Autodesk Maya.

Die Benutzeroberfläche von Autodesk Maya ist sehr benutzerfreundlich und intuitiv gestaltet. Die meisten Werkzeuge und Funktionen sind leicht zugänglich und einfach zu bedienen. Die Software bietet auch eine Vielzahl von Tutorials, Online-Ressourcen und Schulungen, um Benutzern zu helfen, die verschiedenen Funktionen und Werkzeugen zu verstehen und zu nutzen.

Autodesk Maya wird ständig aktualisiert und weiterentwickelt, um den sich ständig ändernden Anforderungen der Animationsindustrie gewachsen zu sein. Neue Funktionen kommen regelmäßig hinzu, um die Benutzerfreundlichkeit und Effizienz der Software zu verbessern. Die Community ist ebenfalls sehr aktiv und bietet den Benutzern eine Plattform, um ihre Arbeit zu teilen und Feedback zu erhalten.

Der Beitrag Autodesk Maya – Für grandiose Welten und atemberaubende visuelle Effekte erschien zuerst auf CEOsBay.

Aber ja, mit vielen tollen Gif’s und bereits mit einem eigenen Forum, vielen Fotos von Freunden und Bekannten. Die Seite wurde durch den stetigen Zustrom recht oft zum Absturz gebracht. Dies lag zum einen an der noch relativ schlechten IT-Infrastruktur in Deutschland und zum anderen daran, dass die Website recht gut besucht wurde. Aufgrund von diversen Skandalen, die diese Seite vor allem im Forum-Bereich, besonders im regionalen Umfeld verursacht hat, sah ich mich gezwungen, das Forum schon bald offline zu nehmen. Im Grunde genommen, tauschten sich Jugendliche auf der Seite aus und bewerteten bzw. verurteilten Fotos, kommentierten die ein oder andere Veranstaltung oder Person. Sicherlich war es eine Verlockung, die Website weiterhin zu betreiben.

Zumal es damals noch keine großen Player wie Facebook, Instagram & Co. gab. Doch man wollte ja auch in den Spiegel schauen können und davon überzeugt sein, dass man mit seinen Entwicklungen einen Mehrwert für die Gesellschaft bietet. Dies war definitiv nicht der Fall.

An dieser Stelle sei noch der Beitrag über die Filterblase erwähnt 😉

Lange Rede, kurzer Sinn – In diesem Beitrag geht es um HTML. Hypertext Markup Language, englisch für Hypertext-Auszeichnungssprache. Dabei handelt es sich um eine textbasierte Auszeichnungssprache zur Strukturierung elektronischer Dokumente wie Texte mit Hyperlinks, Bildern und anderen Inhalten. HTML-Dokumente sind die Grundlage des heutigen World Wide Web und werden von Webbrowsern dargestellt. Neben den vom Browser angezeigten Inhalten können HTML-Dateien zusätzliche Angaben in Form von Metainformationen enthalten, z. B. über die im Text verwendeten Sprachen, dem Autor oder dem zusammengefassten Inhalt des Textes.

HTML wird vom World Wide Web Consortium (W3C) und der Web Hypertext Application Technology Working Group (WHATWG) weiterentwickelt. Die aktuelle Version ist seit dem 14. Dezember 2017 HTML 5.2, die bereits von vielen aktuellen Webbrowsern und anderen Layout-Engines unterstützt wird. Neben HTML gibt auch die Extensible Hypertext Markup Language (XHTML). Diese wird nun seit geraumer Zeit von HTML5 ersetzt.

HTML dient als Auszeichnungssprache dazu, einen Text semantisch zu strukturieren, nicht aber zu formatieren. Die visuelle Darstellung ist durch CSS gewährleistet. Doch CSS werde ich in einem anderen Beitrag thematisieren.

Kurze Zeitreise

Vor der Entwicklung des World Wide Web, zu denen auch HTML gehört, war es nicht möglich, Dokumente auf elektronischem Weg einfach, schnell und strukturiert zwischen mehreren Personen auszutauschen und miteinander effizient zu verknüpfen. Neben Übertragungsprotokollen benötigte man auch eine einfach zu verstehende Textauszeichnungssprache. Genau hier lag der Ansatzpunkt von HTML. Um Forschungsergebnisse mit anderen Mitarbeitern der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) zu teilen und von den beiden Standorten in Frankreich und in der Schweiz aus zugänglich zu machen, entstand 1989 am CERN ein Projekt, welches sich mit der Lösung dieser Aufgabe beschäftigte. Am 3. November 1992 erschien die erste Version der HTML-Spezifikation.

Was ist HTML?

Fangen wir damit an, was HTML nicht ist. Denn HTML ist keine Programmiersprache. In einer Programmiersprache werden Bedingungen miteinander verknüpft. Verdeutlichen kann man dies mit einem Beispiel: Wenn Fall A, dann multipliziere mit 10. Wenn Fall B, dann multipliziere mit 23. Damit sollte klar sein, für HTML benötigt man keine Programmierkenntnisse.

In HTML kann man auch keine Bedingungen setzen. Stattdessen strukturiert man die Inhalte, indem man diese in eine Reihenfolge bringt, man verschachtelt sie oder ordnet ihnen eine Aufgabe zu. Es ist deshalb eine Auszeichnungs­sprache. Sie wird für Webdokumente verwendet.

Eine Gemeinsamkeit mit den meisten Programmiersprachen ist, dass für die Bearbeitung der Quelldokumente keine spezielle Software nötig ist, sondern ein beliebiger Texteditor vollkommen ausreicht.

Übrigens:

Ein ähnliches Konzept steht hinter dem Satzsystem TeX/LaTeX, welches im Unterschied auf die Ausgabe per Drucker auf Papier zielt.

Das Grundgerüst einer HTML-Seite

<!DOCTYPE html>
<html lang="de">

<head>
<meta charset="UTF-8"> 
<title>Seitentitel</title>
</head>
 
<body>
<h1>Erste Überschrift</h1>
<p>Dies ist ein Absatz.</p>
</body>

</html> 

• Das <!DOCTYPE html> definiert, dass es sich um einen HTML-Dokumententyp handelt.
• Das <html>-Element ist das Wurzelelement einer HTML-Seite mit der Angabe der Skriptsprache.
• Das <head>-Element enthält Metainformationen über die HTML-Seite.
• <meta charset=“UTF-8″> legt die Zeichencodierung fest. UTF-8 sorgt für die direkte Nutzbarkeit von Sonderzeichen (Im Deutschen zum Beispiel die Umlaute ö, ä, ü).
• Das <title>-Element gibt einen Titel für die HTML-Seite an. Dieser ist dann auf der Titelleiste des Browsers oder in der Registerkarte der Seite zu finden.
• Das <body>-Element definiert den Textkörper des Webdokuments und ist ein Container für alle sichtbaren Inhalte, wie Überschriften, Absätze, Bilder, Hyperlinks, Tabellen, Listen usw.
• Das <h1>-Element definiert die erste Überschrift.
• Das <p>-Element definiert einen Absatz.

Der Beitrag HTML – Die Sprache für eine ansprechende und strukturierte Darstellung von Webinhalten erschien zuerst auf CEOsBay.

Eine wirklich kurze Zeitreise

Die Extensible Markup Language wurde vom World Wide Web Consortium (W3C) am 10. Februar 1998 veröffentlicht. Die aktuelle Fassung ist die fünfte Ausgabe vom 26. November 2008. Alle bisherigen und aktuellen Publikationen kann man hier einsehen.

Was ist XML nun wirklich und was tut es?

Es ist eine Metasprache, auf deren Basis durch strukturelle und inhaltliche Einschränkungen anwendungsspezifische Sprachen definiert werden. Diese Einschränkungen werden entweder durch eine Document Type Definition (DTD) oder durch ein XML Schema ausgedrückt. Beispiele für XML-Sprachen sind: RSS, MathML, GraphML, XHTML, XAML, Scalable Vector Graphics (SVG), GPX, aber auch das XML-Schema selbst. Auf diese Sprachen gehe ich in zukünftigen Sprachen ein. Besonders SVG hat einen Großteil meiner persönlichen Entwicklung geprägt.

Die Standardzeichenkodierung eines XML-Dokumentes ist UTF-8. XML-bearbeitende Systeme müssen die Kodierungen UTF-8 und UTF-16 beherrschen. XML-Dokumente, die UTF-8 oder UTF-16 verwenden, können in allen Texteditoren, die diese Kodierungen unterstützen, angezeigt und bearbeitet werden. Damit sind so ziemlich alle „Browser“ gemeint 😉

Wenn das XML-Dokument Binärdaten enthalten soll, müssen diese Daten zu Text konvertiert bzw. umkodiert werden. Dazu kann z. B. die Base64-Kodierung verwendet werden.

Das Element

Die essenzielle Struktureinheit eines XML-Dokumentes ist das Element. Elemente können Text wie auch weitere Elemente als Inhalt enthalten. Elemente bilden die Knoten des Strukturbaumes eines XML-Dokumentes. Der Name eines Elementes kann in Dokumenten ohne Dokumenttypdefinition (DTD) frei gewählt werden. In XML-Dokumenten mit DTD muss der Name eines Elementes in der DTD deklariert sein und das Element muss sich in einer zugelassenen Position innerhalb des Strukturbaumes gemäß DTD befinden. In der DTD wird u. a. der mögliche Inhalt eines jeden Elementes definiert. Elemente sind die Träger der Information in einem XML-Dokument.

Tag

Für die Auszeichnung von Elementen werden Tags verwendet. Auf den ersten Blick sehen XML-Tags fast wie HTML-Tags aus. Start-Tags beginnen mit < und End-Tags mit </. Bei beiden folgt anschließend der Name des Elements, und sie werden beide durch > geschlossen. Anders als bei den HTML-Tags können Sie jedoch neue Tags erzeugen. Um eine Person zu beschreiben, benutzt man die Tags <person> und </person>. Um ein Tier zu beschreiben, verwendet man die Tags <tier> und </tier>. Die Namen der Tags spiegeln im Allgemeinen die Art des Inhalts innerhalb des Elements wider und nicht die Art und Weise, wie der Inhalt formatiert wird.

Wohlgeformtheit

Ein XML-Dokument ist „wohlgeformt“ (well-formed), wenn es alle Regeln einhält.

Die Regeln

• Das Dokument besitzt genau ein Wurzelelement. Als Wurzelelement wird dabei das jeweils äußerste Element bezeichnet, z. B. <html> in XHTML.
• Alle Elemente mit Inhalt besitzen einen Start- und einen Endtag (z. B. <eintrag>Eintrag 1</eintrag>). Elemente ohne Inhalt können mit einem Leertag gekennzeichnet werden (z. B. <eintrag />).
• Die Start- und Endtags sind ebenentreu-paarig verschachtelt. Dies bedeutet, dass alle Elemente geschlossen sind, bevor die End-Auszeichner des entsprechenden Elternelements oder die Beginn-Auszeichner eines Geschwisterelements erscheinen.
• Ein Element darf nicht mehrere Attribute mit demselben Namen besitzen.
• Attributwerte müssen in Anführungszeichen stehen („…“ oder ‚…‘).
• Die Start- und Endtags sind Case sensitive, also beachten die Groß- und Kleinschreibung (z. B. <eintrag></Eintrag> ist ungültig).

Gültigkeit (Validität)

Verwendet man es für den Datenaustausch, ist es von Vorteil, wenn das Format mittels einer Grammatik (z. B. einer Dokumenttypdefinition oder eines XML-Schemas) definiert ist. Der Standard definiert ein XML-Dokument als gültig (oder englisch valid), wenn es wohlgeformt ist, den Verweis auf eine Grammatik enthält und das durch die Grammatik beschriebene Format einhält.

Parser

Programme oder Programmteile, die XML-Daten auslesen, interpretieren und ggf. auf Gültigkeit prüfen, nennt man XML-Parser. Prüft der Parser die Gültigkeit, so ist er ein validierender Parser. Darauf gehe ich aber in einem zukünftigen Beitrag genauer ein.

Wie sieht die Extensible Markup Language eigentlich aus?

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="yes"?>
<verzeichnis>
    <titel>Städteverzeichnis</titel>
    <eintrag>
        <stichwort>München</stichwort>
        <eintragstext>München ist der Sitz von ...</eintragstext>
    </eintrag>
    <eintrag>
        <stichwort>Donauwörth</stichwort>
        <eintragstext>Donauwörth ist eine Stadt, die ...</eintragstext>
    </eintrag>
</verzeichnis>

XML-Dokumente besitzen einen physischen und einen logischen Aufbau.

Der physische Aufbau

• Die Dokument-Entität (Document entity) enthält das Hauptdokument.
• Weitere mögliche Entitäten sind über Entitätenreferenzen (&name; für das Dokument bzw. %name; für die Dokumenttypdefinition) eingebundene Zeichenketten, eventuell auch ganze Dateien, sowie Referenzen auf Zeichenentitäten zur Einbindung einzelner Zeichen, die über ihre Nummer referenziert wurden (&#Dezimalzahl; oder &#xHexadezimalzahl;).
• Eine XML-Deklaration wird verwendet, um die Version, Zeichenkodierung und eine mögliche Verarbeitbarkeit ohne DTD zu spezifizieren.
• Eine DTD wird verwendet, um Entitäten sowie den erlaubten logischen Aufbau zu spezifizieren. Die Verwendung einer DTD kann in der Deklaration abgewählt werden.

Der logische Aufbau

Der logische Aufbau entspricht einer Baumstruktur und ist damit hierarchisch organisiert. Es gibt folgende Baumknoten:

• Elemente, deren physische Auszeichnung mittels eines passenden Paars aus Starttag <Tagname> und End-Tag </Tagname> oder eines Leertags <Tagname/> erfolgen kann.
• Attribute als bei einem Starttag oder Leertag geschriebene zusätzliche Eigenschaften der Elemente in der Syntax Attributname=Attributwert.
• Verarbeitungsanweisungen <?Zielname Daten?> (engl. Processing Instructions).
• Kommentare <!– Kommentar-Text –>.
• Text, der als normale Zeichendaten oder in Form eines CDATA-Abschnittes <![CDATA[ beliebiger Text]]> auftreten kann.

Ein XML-Dokument muss genau ein Element auf der obersten Ebene enthalten. Unterhalb dieses Dokumentelements können weitere Elemente und Texte verschachtelt werden.

Was ist DTD

Wie vorher kurz ausgeschrieben und angeschnitten, handelt es sich dabei um die Dokumenttypdefinition und beschreibt die Struktur sowie Grammatik von Dokumenten. Sie ist Systembestandteil von XML und per Standard aktiviert.

Werden Dokumente mit Bezug zu einer externen Dokumenttypdefinition oder mit einer integrierten Dokumenttypdefinition erstellt, prüft der Parser das Dokument bereits beim Öffnen (Lesen). Ein Dokument auf Basis einer Dokumenttypdefinition ist stets ein valides Dokument. Die Übereinstimmung des Dokumentinhaltes mit den Regeln der Dokumenttypdefinition steht im Vordergrund. Die technische Lesbarkeit, also auch das Lesen von nicht validen Dokumenten ist nachrangig. Das ist für Volltextdokumente (erzählende Dokumente, engl. narrative documents) vorgesehen und der Haupteinsatzzweck.

Dokumente ohne DTD sind eher für den beliebigen Datenaustausch geeignet. Der Parser prüft diese Dokumente nur nach den Regeln der Wohlgeformtheit. Die technische Lesbarkeit steht hier an erster Stelle. Das Prüfen und Auslesen der eigentlichen Informationen wird mit nachgelagerten Prozessen realisiert.

Lesbarkeit

Wie zu Beginn erwähnt, können alle Webbrowser wie Apple Safari, Google Chrome, Microsoft Edge, Mozilla Firefox, Opera usw. XML-Dokumente mit Hilfe des eingebauten Parsers direkt visualisieren. Dadurch werden keine zusätzlichen PlugIns oder der Gleichen benötigt.

Klassifizierung von XML-Dokumenten

XML-Dokumente lassen sich anhand ihrer Bestimmung und ihres Strukturierungsgrades in dokumentzentrierte und datenzentrierte Dokumente unterteilen. Die Grenze zwischen diesen Dokumentenarten ist fließend. Mischformen können als semistrukturiert bezeichnet werden.

Dokumentzentriert

Das Dokument ist an ein Textdokument angelehnt, dass für den menschlichen Leser größtenteils auch ohne die zusätzliche Metainformation verständlich ist. XML-Elemente werden hauptsächlich zur semantischen Markierung von Passagen des Dokuments genutzt. 

Das Dokument ist nur schwach strukturiert. Aufgrund der schwachen Strukturierung ist eine maschinelle Verarbeitung schwierig.

Datenzentriert

Das Dokument ist hauptsächlich für die maschinelle Verarbeitung bestimmt. Es folgt einem Schema, das Entitäten eines Datenmodells beschreibt und definiert, in welcher Beziehung die Entitäten zueinanderstehen und welche Attribute die Entitäten haben. Das Dokument ist somit stark strukturiert und für den unmittelbaren menschlichen Gebrauch weniger geeignet.

Semistrukturiert

Semistrukturierte Dokumente stellen eine Art Mischform dar, die stärker strukturiert ist als dokumentzentrierte Dokumente, aber schwächer als datenzentrierte Dokumente.

Es ist typisch für datenzentrierte XML-Dokumente, dass Elemente entweder Elementinhalte oder Textinhalte haben. Der sogenannte gemischte Inhalt (Mixed Content), bei dem Elemente sowohl Text als auch Childs (Kind-Elemente) enthalten, ist für die anderen XML-Dokumente typisch.

Verarbeitungskriterien der Extensible Markup Language

Grundsätzlich sind drei Aspekte beim Zugriff auf ein XML-Dokument von Bedeutung:

1. Wie erfolgt der Zugriff auf die XML-Datei: sequenziell oder wahlfrei?
2. Wie ist der Ablauf beim Zugriff auf die Daten gestaltet: „Push“ oder „Pull“? (Push bedeutet, dass die Ablaufkontrolle des Programms beim Parser liegt. Pull bedeutet, dass die Ablaufkontrolle im Code, der den Parser aufruft, implementiert ist.)
3. Wie erfolgt das Baumstrukturmanagement der XML-Daten: hierarchisch oder verschachtelt?

Programmgesteuerter Zugriff auf XML-Dokumente

Das Einlesen von XML-Dokumenten erfolgt auf unterster Ebene über eine spezielle Programmkomponente, einem XML-Prozessor, auch XML-Parser genannt. Er stellt eine Programmierschnittstelle (API) zur Verfügung, über die die Anwendung auf das XML-Dokument zugreift. Ich habe zwar in einem vorherigen Beitrag über die REST API geschrieben, doch werde ich definitiv die Programmierschnittstelle explizit nochmals ein einem Beitrag thematisieren.

Die XML-Prozessoren unterstützen dabei drei grundlegende Verarbeitungsmodelle

1. DOM: Ein DOM-API repräsentiert ein XML-Dokument als Baumstruktur und gewährt wahlfreien Zugriff auf die einzelnen Bestandteile der Baumstruktur. DOM erlaubt außer dem Lesen von den Dokumenten auch die Manipulation der Baumstruktur und das Zurückschreiben der Baumstruktur in ein XML-Dokument. Aus diesem Grund ist DOM sehr speicherintensiv.
2. SAX: Ein SAX-API repräsentiert ein XML-Dokument als sequentiellen Datenstrom und ruft für im Standard definierte Ereignisse vorgegebene Rückruffunktionen (callback function) auf. Eine Anwendung, die SAX nutzt, kann eigene Unterprogramme als Rückruffunktionen registrieren und auf diese Weise die Daten auswerten.
3. Pull-API: Eine XML-Pull-API verarbeitet Daten sequenziell und bietet sowohl ereignisbasierte Verarbeitung als auch einen Iterator an. Es ist hoch speichereffizient und ggf. leichter zu programmieren als das SAX-API, da die Ablaufkontrolle beim Programm und nicht beim Parser liegt.

Weitere Verarbeitungsmodelle sind das Data-Binding, welches die XML-Daten als Datenstruktur direkt für einen Programmzugriff bereitstellt. Die XML-Daten werden per Unmarshalling (Dies ist der Prozess der Umwandlung einer Art von Darstellung auf niedrigerer Ebene, oft ein „Drahtformat“, in eine Struktur auf höherer Ebene (Objekt).) direkt in z. B. Objekte gewandelt. Und die Nicht-extrahierende-XML-API, bei der die Daten auf Byte-Ebene sehr effizient verarbeitet sind.

Oftmals greift der Anwendungscode nicht direkt auf die Parser-API zu. Stattdessen wird es weiter gekapselt, so dass der Anwendungscode mit nativen Objekten / Datenstrukturen arbeitet, welche sich auf darauf abstützen. Beispiele für solche Zugriffsschichten sind JAXB in Java, der Data Binding Wizard in Delphi oder das XML Schema Definition Toolkit in .Net. Die Umwandlung von Objekten in die Extensible Markup Language ist üblicherweise bidirektional möglich. Diese Umwandlung bezeichnet man als Serialisierung oder Marshalling.

Transformation und Darstellung von XML-Dokumenten

Ein XML-Dokument kann mittels geeigneter Transformationssprachen wie XSLT oder DSSSL in ein anderes Dokument transformiert werden. Oftmals dient die Transformation zur Überführung eines Dokuments aus einer Extensible Markup Language in eine andere Extensible Markup Language, beispielsweise zur Transformation nach XHTML, um das Dokument in einem Webbrowser anzuzeigen.

Warum XML?

Unterstützung von und bei Transaktionen

Wenn ein Unternehmen eine Ware oder Dienstleistung an ein anderes Unternehmen verkauft, müssen die beiden Unternehmen Informationen wie Kosten, Spezifikationen und Lieferpläne austauschen. Man kann damit alle erforderlichen Informationen elektronisch teilen und komplexe Geschäfte automatisch abschließen, ohne dass ein menschliches Eingreifen erforderlich ist.

Aufrechterhaltung der Datenintegrität

Man kann damit Daten zusammen mit der Beschreibung der Daten übertragen und so den Verlust der Datenintegrität verhindern. Folglich kann man so die Datengenauigkeit überprüfen, automatische Anpassungen der Datenpräsentation für verschiedene Benutzer vornehmen und Daten konsistent über mehrere Plattformen hinweg speichern 

Sucheffizienz verbessern

Computerprogramme wie Suchmaschinen können die Dateien damit effizienter und präziser sortieren und kategorisieren als andere Arten von Dokumenten. Beispielsweise kann das Wort mark (markieren) entweder ein Substantiv oder ein Verb sein. Basierend auf XML-Tags können Suchmaschinen mark für relevante Suchergebnisse genau kategorisieren. Somit hilft es, die natürliche Sprache für Maschinen effizienter interpretierbar zu machen.

Flexible Anwendungen entwerfen

Man kann damit auch das eigene Anwendungsdesign bequem aktualisieren oder ändern. Viele Technologien, insbesondere neuere Technologien, verfügen dafür über eine integrierte Schnittstelle bzw. Unterstützung. So kann man automatisch Datendateien lesen und verarbeiten, sodass die Änderungen stattfinden können, ohne gleich die gesamte Datenbank neu formatieren zu müssen.

Der Beitrag XML – Effiziente Datenstrukturierung erschien zuerst auf CEOsBay.