libmxml数据结构（源码分析）

　　libmxml是一个开源、小巧的C语言xml库。这里简单分析一下它是用什么样的数据结构来保存分析过的xml文档。

　　mxml关键的结构体mxml_node_t是这样的实现的：

struct mxml_node_s            /**** An XML node. @private@ ****/
{
  mxml_type_t        type;        /* Node type */
  struct mxml_node_s    *next;        /* Next node under same parent */
  struct mxml_node_s    *prev;        /* Previous node under same parent */
  struct mxml_node_s    *parent;    /* Parent node */
  struct mxml_node_s    *child;        /* First child node */
  struct mxml_node_s    *last_child;    /* Last child node */
  mxml_value_t        value;        /* Node value */
  int            ref_count;    /* Use count */
  void            *user_data;    /* User data */
};

typedef struct mxml_node_s mxml_node_t;    /**** An XML node. ****/

　　它使用左孩子右兄弟的树形结构来描述xml报文：即下层节点登记在child链表，兄弟节点登记在next链表。如果某个节点下面有N个子节点，则child指向第一个子节点，该子节点的next指向下一个同父节点的子节点。比较特殊的是，mxml把xml节点值也认为是一个子节点。例如<group>value</group>，其中value(type是MXML_OPAQUE)是一个独立的子节点，挂载在group节点(type是MXML_ELEMENT)下面。另外，空白符（空格，回车换行，制表符）和注释，虽然对xml报文无实质意义，但mxml还是把它们做为一个节点存储起来。

　　由于mxml只是使用简单的链表存储xml元素，所以元素节点个数比较多时，mxml查找元素效率是比较低的。所以libmxml提供了一个索引查找的函数，它需要先遍历xml元素树，生成一个排序过的数组，加快查找速度。

　　为了方便大家理解，我写了一个函数打印xml结构体。

void printNode(mxml_node_t *node, int nNodeSn, int level)
{
    static int currNodeSn = 0;
    if (node == NULL)
    {
        return;
    }

    ++currNodeSn; //每遇到一个新节点 则将节点序号递增，做为本节点序号
    printf("[%- 3d -> %- 3d] ", currNodeSn, nNodeSn);

    switch (node->type)
    {
    case MXML_ELEMENT:
        {
            int i;
            printf("level %d MXML_ELEMENT [%s]", level, node->value.element.name);
            for (i = 0; i < node->value.element.num_attrs; ++i)
            {
                printf(" %s=%s", node->value.element.attrs[i].name, node->value.element.attrs[i].value);
            }
            printf("\n");
        }
        break;
    case MXML_INTEGER:
        printf("level %d MXML_INTEGER %d\n", level, node->value.integer);
        break;
    case MXML_OPAQUE:
        printf("level %d MXML_OPAQUE [%s]\n", level, node->value.opaque);
        break;
    case MXML_REAL:
        printf("level %d MXML_REAL %lf\n", level, node->value.real);
        break;
    case MXML_TEXT:
        printf("level %d MXML_TEXT [%s]\n", level, node->value.text.string);
        break;
    case MXML_CUSTOM:
        printf("level %d MXML_CUSTOM\n", level);
        break;
    default:
        printf("unknown node type %d\n", node->type);
    }

    //深度优先遍历
    if (node->child)
    {
        //访问子节点时把本节点序号做为父节点序号 层级加1
        printNode(node->child, currNodeSn, level + 1);
    }

    if (node->next)
    {
        //访问兄弟节点，直接传父节点序号即可 层级也不用加1
        printNode(node->next, nNodeSn, level);
    }
}

　　运行示例如下：

　　xml源如下：

<?xml version="1.0" encoding="GBK" ?>
<group>
    <option>122334 我们
        <string>我们</string>45677
        <keyword type="opaque">InputSlot</keyword>
        <default type="opaque">Auto</default>
        <text>Media Source</text>
        <order type="real">10.000000</order>
        <choice>
            <keyword type="opaque">Auto</keyword>
            <text>Auto Tray Selection</text>
            <code type="opaque" />
        </choice>
        <choice>
            <keyword type="opaque">Upper</keyword>
            <text>Tray 1</text>
            <code type="opaque">&lt;&lt;/MediaPosition 0&gt;&gt;setpagedevice</code>
        </choice>
        <choice>
            <keyword type="opaque">Lower</keyword>
            <text>Tray 2</text>
            <code type="opaque">&lt;&lt;/MediaPosition 1&gt;&gt;setpagedevice</code>
        </choice>
    </option> 我 12334545 050504550
    <integer>123</integer>
    <string>Now is the time for all good men to come to the aid of their
country.</string>
    <!-- this is a comment -->
    <![CDATA[this is CDATA 0123456789ABCDEF]]>
</group>

　　用我这个printNode分析结果如下：

说明：[ 1  ->  0 ]，代表本节点序号是1，其父节点序号是0，level 0代表本节点是最顶层节点。

[ 1  ->  0 ] level 0 MXML_ELEMENT [?xml version="1.0" encoding="GBK" ?]
[ 2  ->  1 ] level 1 MXML_OPAQUE [
]
[ 3  ->  1 ] level 1 MXML_ELEMENT [group]
[ 4  ->  3 ] level 2 MXML_OPAQUE [
        ]
[ 5  ->  3 ] level 2 MXML_ELEMENT [option]
[ 6  ->  5 ] level 3 MXML_OPAQUE [122334 我们
                ]
[ 7  ->  5 ] level 3 MXML_ELEMENT [string]
[ 8  ->  7 ] level 4 MXML_OPAQUE [我们]
[ 9  ->  5 ] level 3 MXML_OPAQUE [45677
                ]
[ 10 ->  5 ] level 3 MXML_ELEMENT [keyword] type=opaque
[ 11 ->  10] level 4 MXML_OPAQUE [InputSlot]
[ 12 ->  5 ] level 3 MXML_OPAQUE [
                ]
[ 13 ->  5 ] level 3 MXML_ELEMENT [default] type=opaque
[ 14 ->  13] level 4 MXML_OPAQUE [Auto]
[ 15 ->  5 ] level 3 MXML_OPAQUE [
                ]
[ 16 ->  5 ] level 3 MXML_ELEMENT [text]
[ 17 ->  16] level 4 MXML_OPAQUE [Media Source]
[ 18 ->  5 ] level 3 MXML_OPAQUE [
                ]
[ 19 ->  5 ] level 3 MXML_ELEMENT [order] type=real
[ 20 ->  19] level 4 MXML_OPAQUE [10.000000]
[ 21 ->  5 ] level 3 MXML_OPAQUE [
                ]
[ 22 ->  5 ] level 3 MXML_ELEMENT [choice]
[ 23 ->  22] level 4 MXML_OPAQUE [
                        ]
[ 24 ->  22] level 4 MXML_ELEMENT [keyword] type=opaque
[ 25 ->  24] level 5 MXML_OPAQUE [Auto]
[ 26 ->  22] level 4 MXML_OPAQUE [
                        ]
[ 27 ->  22] level 4 MXML_ELEMENT [text]
[ 28 ->  27] level 5 MXML_OPAQUE [Auto Tray Selection]
[ 29 ->  22] level 4 MXML_OPAQUE [
                        ]
[ 30 ->  22] level 4 MXML_ELEMENT [code] type=opaque
[ 31 ->  22] level 4 MXML_OPAQUE [
                ]
[ 32 ->  5 ] level 3 MXML_OPAQUE [
                ]
[ 33 ->  5 ] level 3 MXML_ELEMENT [choice]
[ 34 ->  33] level 4 MXML_OPAQUE [
                        ]
[ 35 ->  33] level 4 MXML_ELEMENT [keyword] type=opaque
[ 36 ->  35] level 5 MXML_OPAQUE [Upper]
[ 37 ->  33] level 4 MXML_OPAQUE [
                        ]
[ 38 ->  33] level 4 MXML_ELEMENT [text]
[ 39 ->  38] level 5 MXML_OPAQUE [Tray 1]
[ 40 ->  33] level 4 MXML_OPAQUE [
                        ]
[ 41 ->  33] level 4 MXML_ELEMENT [code] type=opaque
[ 42 ->  41] level 5 MXML_OPAQUE [<</MediaPosition 0>>setpagedevice]
[ 43 ->  33] level 4 MXML_OPAQUE [
                ]
[ 44 ->  5 ] level 3 MXML_OPAQUE [
                ]
[ 45 ->  5 ] level 3 MXML_ELEMENT [choice]
[ 46 ->  45] level 4 MXML_OPAQUE [
                        ]
[ 47 ->  45] level 4 MXML_ELEMENT [keyword] type=opaque
[ 48 ->  47] level 5 MXML_OPAQUE [Lower]
[ 49 ->  45] level 4 MXML_OPAQUE [
                        ]
[ 50 ->  45] level 4 MXML_ELEMENT [text]
[ 51 ->  50] level 5 MXML_OPAQUE [Tray 2]
[ 52 ->  45] level 4 MXML_OPAQUE [
                        ]
[ 53 ->  45] level 4 MXML_ELEMENT [code] type=opaque
[ 54 ->  53] level 5 MXML_OPAQUE [<</MediaPosition 1>>setpagedevice]
[ 55 ->  45] level 4 MXML_OPAQUE [
                ]
[ 56 ->  5 ] level 3 MXML_OPAQUE [
        ]
[ 57 ->  3 ] level 2 MXML_OPAQUE [ 我12334545 050504550
        ]
[ 58 ->  3 ] level 2 MXML_ELEMENT [integer]
[ 59 ->  58] level 3 MXML_OPAQUE [123]
[ 60 ->  3 ] level 2 MXML_OPAQUE [
        ]
[ 61 ->  3 ] level 2 MXML_ELEMENT [string]
[ 62 ->  61] level 3 MXML_OPAQUE [Now is the time for all good men to come to the aid of their
country.]
[ 63 ->  3 ] level 2 MXML_OPAQUE [
        ]
[ 64 ->  3 ] level 2 MXML_ELEMENT [!-- this is a comment --]
[ 65 ->  3 ] level 2 MXML_OPAQUE [
        ]
[ 66 ->  3 ] level 2 MXML_ELEMENT [![CDATA[this is CDATA 0123456789ABCDEF]]]
[ 67 ->  3 ] level 2 MXML_OPAQUE [
]

xml报文与结构体转换优化

    项目中每个交易都有一个必须的步骤：把请求报文的内容转换到流水结构体。目前的做法是对于流水结构里面的字段，逐个到xml报文（调用XmlGetTextByPath），根据路径在xml报文里面找出对应的值。
    根据callgrind分析，此类操作在占用了交易的30%以上cpu时间，值得优化。为此我提出另一个做法：
开发新的函数，XmlGetTextByPathMutiple。改变目前每取一个字段就遍历一次xml的操作，一次性将所有需要取出的字段对应的xml路径传给新函数。在遍历过程中检查所需路径是否存在，如果存在则取出。
    如果遍历完成后还没有遇到的路径，则视为不存在。
    由于目前我们的请求xml报文都相对比较小，遍历xml开销不大。并且现在每个交易需要从请求xml获取的字段至少十几个以上，新函数理论上可以比原函数更节约时间与资源。
    为加快遍历过程中检查xml路径是否存在的过程，需要在函数开始前先对所有字段的xml路径做哈希计算。然后把哈希结果放到C99变长数组，再进行排序。
    数组元素结构说明如下：
    typedef struct tagMemInfo
    {
        const char *xmlPath; //字段对应的xml路径
        void *destBuf; //结果存放区
        size_t destBufLen; //存放区长度
        int destType; //结果类型，目前只支持char数组和double
        int isNullAble; //是否可为空
    }MemInfo;

    typedef struct tagXmlGetInfo
    {
        int pathHashCode; //xml路径对应的哈希值
        const char *xmlPath; //字段对应的xml路径
        int isNullFlag; //是否为空，初始化都是1
        MemInfo *memInfo;
    }XmlGetInfo;
    遍历过程中，对于每个xml节点，我们先计算其路径的哈希值。根据哈希值二分查找数组，看是否有与该值相同的目标字段。
    如果找到哈希值相同，并且路径也相同的，则把xml节点值取出来放到指定的缓冲区。

    计算哈希的函数推荐使用glib的g_str_hash，其使用的是DJB算法。这样我们在遍历子路径可以在父节点的哈希值基础上做增量计算，减少哈希值计算的开销。

    //伪代码如下：
    //parentHashCode：外部调用统一传5381，递归调用传本节点哈希值
    void XmlGetTextByPathMutipleInternal(const XmlGetInfo *xmlGetArr,  size_t arrLen,
    mxml_t *currNode, int parentHashCode);
    {
        int nHashCode = parentHashCode;
        根据parentHashCode及本节点名称计算nHashCode
        使用nHashCode在xmlGetArr里面二分查找
        如果找到符合要求的路径，则将本节点值取出来（即第一个孩子节点）

        for (第一个孩子节点; 兄弟节点 != NULL; 取出兄弟节点)
        {
            如果发现该节点是xml路径节点 //可能是文本节点
            则调用函数XmlGetTextByPathMutipleInternal
        }
    }
    

    int XmlGetTextByPathMutipleRel(const XmlGetInfo *xmlGetArr,  size_t arrLen,
    mxml_t *rootNode)
    {
        int nHashCode = 5381;
        for (第一个孩子节点; 兄弟节点 != NULL; 取出兄弟节点)
        {
            如果发现该节点是xml路径节点 //可能是文本节点
            则调用函数XmlGetTextByPathMutipleInternal
        }
        
        检查xmlGetArr所有不允许为空的成员是否找到对应的路径
    }

    对于组装报文，我们也可以做类似优化：先将需要修改的xml报文路径及其对应的值缓存起来，
等到把xml报文值设置好后再统一遍历一次xml报文，根据缓存信息，进行实际的xml报文修改。
    修改逻辑如下：对缓存以xml路径进行排序，排序后顺序处理。由于路径相似的xml路径排序后肯定在一起，
可以减少修改过程中对于xml报文的查找。（可以根据待修改值的数量决定是否对当前xml节点构建索引，为保持与之前代码兼容性，建索引时可以考虑使用归并排序，或者使用冒泡法即可）

    相关函数设计：
    XmlSetTextByPathCopy //xml报文值是存在临时变量，需要把值复制出来，暂存。
    XmlSetTextByPathNoCopy //xml报文值是存在非临时变量
    XmlSetTextByPathDual //真正对xml报文进行修改

posted @ 2019-04-05 20:08 皇家救星阅读(1521) 评论(0) 编辑收藏举报

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libmxml数据结构（源码分析）

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