大きな XML ドキュメントのストリーミング変換を実行する方法 (LINQ to XML)

大きな XML ファイルを変換して、アプリケーションのメモリ使用量を予想できるようにアプリケーションを作成しなければならない場合があります。 非常に大きな XML ファイルを XML ツリーに設定しようとすると、ファイルのサイズに比例してメモリが過剰に使用されます。 したがって、代わりにストリーミングの手法を使用する必要があります。

ストリーミングの手法は、ソース ドキュメントを 1 回だけ処理する必要がある場合に適しており、ドキュメントの順序で要素を処理できます。 OrderBy などの一部の標準クエリ演算子では、ソースが反復処理され、すべてのデータが収集され並べ替えられて、最終的にはシーケンス内の最初の項目が生成されます。 最初の項目を生成する前にソースを具体化するクエリ演算子を使用すると、アプリケーションのメモリ使用量を低く維持することができないので注意してください。

「ヘッダー情報にアクセスして XML フラグメントをストリーム出力する方法」の手法を使用しても、変換されたドキュメントが含まれた XML ツリーをアセンブルしようとすると、メモリが過剰に使用されます。

主な方法は 2 つあります。 1 つは、XStreamingElement の遅延処理の特性を使用する方法です。 もう 1 つは、XmlWriter を作成し、LINQ to XML の機能を使用して XmlWriter に要素を書き込む方法です。 この記事では、両方の方法について説明します。

例: XStreamingElement の遅延実行機能を使用してストリーム出力する

「ヘッダー情報にアクセスして XML フラグメントをストリーム出力する方法」の例を基に構築した例を次に示します。

この例では、XStreamingElement の遅延実行機能を使用してストリーム出力しています。 この例を使用すると、メモリ使用量を低く抑えながら、非常に大きなドキュメントを変換することができます。

カスタム軸 (StreamCustomerItem) は、Customer、Name、Item の各要素を含んだドキュメントを前提として記述されています。また、それらの要素は、次に示す Source.xml ドキュメントと同じように配置されます。 ただし、より堅牢に実装する場合は、無効なドキュメントの解析にも対応するようにします。

ソース ドキュメント Source.xml を次に示します。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<Root>
  <Customer>
    <Name>A. Datum Corporation</Name>
    <Item>
      <Key>0001</Key>
    </Item>
    <Item>
      <Key>0002</Key>
    </Item>
    <Item>
      <Key>0003</Key>
    </Item>
    <Item>
      <Key>0004</Key>
    </Item>
  </Customer>
  <Customer>
    <Name>Fabrikam, Inc.</Name>
    <Item>
      <Key>0005</Key>
    </Item>
    <Item>
      <Key>0006</Key>
    </Item>
    <Item>
      <Key>0007</Key>
    </Item>
    <Item>
      <Key>0008</Key>
    </Item>
  </Customer>
  <Customer>
    <Name>Southridge Video</Name>
    <Item>
      <Key>0009</Key>
    </Item>
    <Item>
      <Key>0010</Key>
    </Item>
  </Customer>
</Root>

static IEnumerable<XElement> StreamCustomerItem(string uri)
{
    using XmlReader reader = XmlReader.Create(uri);

    reader.MoveToContent();

    // Parse the file, save header information when encountered, and yield the
    // Item XElement objects as they're created.

    // Loop through Customer elements
    do
    {
        if (reader.NodeType == XmlNodeType.Element && reader.Name == "Customer")
        {
            // Move to Name element
            XElement? name = null;
            do
            {
                if (reader.NodeType == XmlNodeType.Element && reader.Name == "Name")
                {
                    name = XNode.ReadFrom(reader) as XElement;
                    break;
                }
            }
            while (reader.Read());

            // Loop through Item elements
            while (reader.NodeType != XmlNodeType.EndElement)
            {
                if (reader.NodeType == XmlNodeType.Element && reader.Name == "Item")
                {
                    if (XNode.ReadFrom(reader) is XElement item && name != null)
                    {
                        XElement tempRoot = new XElement("Root",
                            new XElement(name),
                            item
                        );
                        yield return item;
                    }
                }
                else if (!reader.Read())
                    break;
            }
        }
    }
    while (reader.Read());
}

static void Main(string[] args)
{
    XStreamingElement root = new XStreamingElement("Root",
        from el in StreamCustomerItem("Source.xml")
        select new XElement("Item",
            new XElement("Customer", (string)el.Parent.Element("Name")),
            new XElement(el.Element("Key"))
        )
    );
    root.Save("Test.xml");
    Console.WriteLine(File.ReadAllText("Test.xml"));
}

Imports System.IO
Imports System.Xml

Module Module1

    Public Iterator Function StreamCustomerItem(uri As String) As IEnumerable(Of XElement)
        Using reader As XmlReader = XmlReader.Create(uri)
            reader.MoveToContent()

            ' Parse the file, save header information when encountered, And yield the
            ' Item XElement objects as they're created.

            ' Loop through Customer elements
            Do

                If reader.NodeType = XmlNodeType.Element And reader.Name = "Customer" Then

                    ' Move to Name element
                    Dim name As XElement = Nothing
                    Do
                        If reader.NodeType = XmlNodeType.Element And reader.Name = "Name" Then

                            name = TryCast(XNode.ReadFrom(reader), XElement)
                            Exit Do

                        End If

                    Loop While reader.Read()

                    ' Loop through Item elements
                    While reader.NodeType <> XmlNodeType.EndElement

                        If reader.NodeType = XmlNodeType.Element And reader.Name = "Item" Then

                            Dim item = TryCast(XNode.ReadFrom(reader), XElement)

                            If name IsNot Nothing AndAlso item IsNot Nothing Then

                                Dim tempRoot = <Root>
                                                   <Name><%= name.Value %></Name>
                                                   <%= item %>
                                               </Root>

                                Yield item

                            End If

                        ElseIf Not reader.Read() Then
                            Exit While
                        End If

                    End While

                End If

            Loop While reader.Read()

        End Using
    End Function

    Sub Main()
        Dim root = New XStreamingElement("Root",
            From el In StreamCustomerItem("Source.xml")
            Select <Item>
                       <Customer><%= el.Parent.<Name>.Value %></Customer>
                       <%= el.<Key> %>
                   </Item>
        )
        root.Save("Test.xml")
        Console.WriteLine(File.ReadAllText("Test.xml"))
    End Sub

End Module

この例を実行すると、次の出力が生成されます。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<Root>
  <Item>
    <Customer>A. Datum Corporation</Customer>
    <Key>0001</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>A. Datum Corporation</Customer>
    <Key>0002</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>A. Datum Corporation</Customer>
    <Key>0003</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>A. Datum Corporation</Customer>
    <Key>0004</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>Fabrikam, Inc.</Customer>
    <Key>0005</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>Fabrikam, Inc.</Customer>
    <Key>0006</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>Fabrikam, Inc.</Customer>
    <Key>0007</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>Fabrikam, Inc.</Customer>
    <Key>0008</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>Southridge Video</Customer>
    <Key>0009</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>Southridge Video</Customer>
    <Key>0010</Key>
  </Item>
</Root>

例: LINQ to XML を使用して XmlWriter に要素を書き込む

次の例も、「ヘッダー情報にアクセスして XML フラグメントをストリーム出力する方法」の例を基に構築されています。

この例では、LINQ to XML の機能を使用して XmlWriter に要素を書き込みます。 この例を使用すると、メモリ使用量を低く抑えながら、非常に大きなドキュメントを変換することができます。

カスタム軸 (StreamCustomerItem) は、Customer、Name、Item の各要素を含んだドキュメントを前提として記述されています。また、それらの要素は、次に示す Source.xml ドキュメントと同じように配置されます。 ただし、より堅牢に実装する場合は、ソース ドキュメントを XSD で検証するか、無効なドキュメントの解析にも対応するようにします。

この例でも、前の例と同じソース ドキュメント Source.xml を使用します。 生成される出力も同じになります。

XmlWriter に書き込むよりも、XStreamingElement を使用して出力 XML をストリーミングすることをお勧めします。

static IEnumerable<XElement> StreamCustomerItem(string uri)
{
    using XmlReader reader = XmlReader.Create(uri);

    reader.MoveToContent();

    // Parse the file, save header information when encountered, and yield the
    // Item XElement objects as they're created.

    // Loop through Customer elements
    do
    {
        if (reader.NodeType == XmlNodeType.Element && reader.Name == "Customer")
        {
            // Move to Name element
            XElement? name = null;
            do
            {
                if (reader.NodeType == XmlNodeType.Element && reader.Name == "Name")
                {
                    name = XNode.ReadFrom(reader) as XElement;
                    break;
                }
            }
            while (reader.Read());

            // Loop through Item elements
            while (reader.NodeType != XmlNodeType.EndElement)
            {
                if (reader.NodeType == XmlNodeType.Element && reader.Name == "Item")
                {
                    if (XNode.ReadFrom(reader) is XElement item && name != null)
                    {
                        XElement tempRoot = new XElement("Root",
                            new XElement(name),
                            item
                        );
                        yield return item;
                    }
                }
                else if (!reader.Read())
                    break;
            }
        }
    }
    while (reader.Read());
}

static void Main(string[] args)
{
    IEnumerable<XElement> srcTree =
        from el in StreamCustomerItem("Source.xml")
        select new XElement("Item",
            new XElement("Customer", (string)el.Parent.Element("Name")),
            new XElement(el.Element("Key"))
        );
    XmlWriterSettings xws = new XmlWriterSettings();
    xws.OmitXmlDeclaration = true;
    xws.Indent = true;
    using (XmlWriter xw = XmlWriter.Create("Output.xml", xws)) {
        xw.WriteStartElement("Root");
        foreach (XElement el in srcTree)
            el.WriteTo(xw);
        xw.WriteEndElement();
    }

    string str = File.ReadAllText("Output.xml");
    Console.WriteLine(str);
}

Imports System.IO
Imports System.Xml

Module Module1

    Public Iterator Function StreamCustomerItem(uri As String) As IEnumerable(Of XElement)
        Using reader As XmlReader = XmlReader.Create(uri)
            reader.MoveToContent()

            ' Parse the file, save header information when encountered, And yield the
            ' Item XElement objects as they're created.

            ' Loop through Customer elements
            Do

                If reader.NodeType = XmlNodeType.Element And reader.Name = "Customer" Then

                    ' Move to Name element
                    Dim name As XElement = Nothing
                    Do
                        If reader.NodeType = XmlNodeType.Element And reader.Name = "Name" Then

                            name = TryCast(XNode.ReadFrom(reader), XElement)
                            Exit Do

                        End If

                    Loop While reader.Read()

                    ' Loop through Item elements
                    While reader.NodeType <> XmlNodeType.EndElement

                        If reader.NodeType = XmlNodeType.Element And reader.Name = "Item" Then

                            Dim item = TryCast(XNode.ReadFrom(reader), XElement)

                            If name IsNot Nothing AndAlso item IsNot Nothing Then

                                Dim tempRoot = <Root>
                                                   <Name><%= name.Value %></Name>
                                                   <%= item %>
                                               </Root>

                                Yield item

                            End If

                        ElseIf Not reader.Read() Then
                            Exit While
                        End If

                    End While

                End If

            Loop While reader.Read()

        End Using
    End Function

    Sub Main()
        Dim srcTree =
            From el In StreamCustomerItem("Source.xml")
            Select <Item>
                       <Customer><%= el.Parent.<Name>.Value %></Customer>
                       <%= el.<Key> %>
                   </Item>

        Dim xws = New Xml.XmlWriterSettings()
        xws.OmitXmlDeclaration = True
        xws.Indent = True
        Using xw = Xml.XmlWriter.Create("Output.xml", xws)
            xw.WriteStartElement("Root")
            For Each el In srcTree
                el.WriteTo(xw)
            Next
            xw.WriteEndElement()
        End Using

        Dim s = File.ReadAllText("Output.xml")
        Console.WriteLine(s)
    End Sub

End Module

この例を実行すると、次の出力が生成されます。

<Root>
  <Item>
    <Customer>A. Datum Corporation</Customer>
    <Key>0001</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>A. Datum Corporation</Customer>
    <Key>0002</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>A. Datum Corporation</Customer>
    <Key>0003</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>A. Datum Corporation</Customer>
    <Key>0004</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>Fabrikam, Inc.</Customer>
    <Key>0005</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>Fabrikam, Inc.</Customer>
    <Key>0006</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>Fabrikam, Inc.</Customer>
    <Key>0007</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>Fabrikam, Inc.</Customer>
    <Key>0008</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>Southridge Video</Customer>
    <Key>0009</Key>
  </Item>
  <Item>
    <Customer>Southridge Video</Customer>
    <Key>0010</Key>
  </Item>
</Root>