Как выполнять потоковое преобразование больших XML-документов (LINQ to XML)

Иногда необходимо преобразовывать большие XML-файлы, при этом приложение должно быть написано так, чтобы используемый им объем памяти был прогнозируемым. Если вставить в XML-дерево очень большой XML-файл, то объем используемой памяти будет пропорциональным размеру файла (то есть чрезмерным). Поэтому следует вместо этого использовать потоки.

Использование потоков лучше всего уместно в ситуациях, когда требуется обработать исходный документ только один раз, и элементы можно обрабатывать в порядке их следования в документе. Некоторые стандартные операторы запросов, например OrderBy, проходят через источник, собирают все данные, сортируют их и выдают первый элемент последовательности. Обратите внимание, что если вы используете оператор запроса, материализующий источник перед получением первого элемента, вы не сохраните небольшой объем памяти для приложения.

Даже если вы используете метод, описанный в руководстве по потоковой передаче фрагментов XML с доступом к сведениям заголовка, если вы пытаетесь собрать XML-дерево, содержащее преобразованный документ, использование памяти будет слишком большим.

Существует два основных подхода. Один подход заключается в использовании возможностей отложенной обработки объекта XStreamingElement. Другим подходом является создание XmlWriterи использование возможностей LINQ to XML для записи элементов в объект XmlWriter. В этой статье демонстрируется оба подхода.

Пример. Использование отложенных возможностей выполнения для потоковой передачи выходных XStreamingElement данных

В следующем примере показано , как передавать фрагменты XML с доступом к сведениям заголовка.

В этом примере возможности отложенной обработки объекта XStreamingElement используются для создания выходного потока. Данный пример может преобразовать очень большой документ при незначительном использовании памяти.

Заметьте, что пользовательская ось (StreamCustomerItem) специально написана таким образом, что ожидает документа с элементами Customer, Name и Item, упорядоченными, как в следующем документе Source.xml. Однако более надежная реализации должна предусматривать такую ситуацию, что при проведении синтаксического анализа встретится документ, не прошедший проверку правильности.

Далее показан исходный документ, Source.xml:

<?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))
    {
        XElement name = null;
        XElement item = null;

        reader.MoveToContent();

        // Parse the file, save header information when encountered, and yield the
        // Item XElement objects as they're created.
        // Loop through Customer elements.
        while (reader.Read())
        {
            if (reader.NodeType == XmlNodeType.Element
                && reader.Name == "Customer")
            {
                // move to Name element
                while (reader.Read())
                {
                    if (reader.NodeType == XmlNodeType.Element &&
                        reader.Name == "Name")
                    {
                        name = XElement.ReadFrom(reader) as XElement;
                        break;
                    }
                }

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

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"));
}

Module Module1
    Sub Main()
        Dim root = New XStreamingElement("Root",
            From el In New StreamCustomerItem("Source.xml")
            Select <Item>
                       <Customer><%= el.Parent.<Name>.Value %></Customer>
                       <%= el.<Key> %>
                   </Item>
            )
        root.Save("Test.xml")
        Console.WriteLine(My.Computer.FileSystem.ReadAllText("Test.xml"))
    End Sub
End Module

Public Class StreamCustomerItem
    Implements IEnumerable(Of XElement)

    Private _uri As String

    Public Sub New(ByVal uri As String)
        _uri = uri
    End Sub

    Public Function GetEnumerator() As IEnumerator(Of XElement) Implements IEnumerable(Of XElement).GetEnumerator
        Return New StreamCustomerItemEnumerator(_uri)
    End Function

    Public Function GetEnumerator1() As IEnumerator Implements IEnumerable.GetEnumerator
        Return Me.GetEnumerator()
    End Function
End Class

Public Class StreamCustomerItemEnumerator
    Implements IEnumerator(Of XElement)

    Private _current As XElement
    Private _customerName As String
    Private _reader As Xml.XmlReader
    Private _uri As String

    Public Sub New(ByVal uri As String)
        _uri = uri
        _reader = Xml.XmlReader.Create(_uri)
        _reader.MoveToContent()
    End Sub

    Public ReadOnly Property Current As XElement Implements IEnumerator(Of XElement).Current
        Get
            Return _current
        End Get
    End Property

    Public ReadOnly Property Current1 As Object Implements IEnumerator.Current
        Get
            Return Me.Current
        End Get
    End Property

    Public Function MoveNext() As Boolean Implements IEnumerator.MoveNext
        Dim item As XElement
        Dim name As XElement

        ' Parse the file, save header information when encountered, and return the
        ' current Item XElement.

        ' loop through Customer elements
        While _reader.Read()
            If _reader.NodeType = Xml.XmlNodeType.Element Then
                Select Case _reader.Name
                    Case "Customer"
                        ' move to Name element
                        While _reader.Read()

                            If _reader.NodeType = Xml.XmlNodeType.Element AndAlso
                                _reader.Name = "Name" Then

                                name = TryCast(XElement.ReadFrom(_reader), XElement)
                                _customerName = If(name IsNot Nothing, name.Value, "")
                                Exit While
                            End If

                        End While
                    Case "Item"
                        item = TryCast(XElement.ReadFrom(_reader), XElement)
                        Dim tempRoot = <Root>
                                           <Name><%= _customerName %></Name>
                                           <%= item %>
                                       </Root>
                        _current = item
                        Return True
                End Select
            End If
        End While

        Return False
    End Function

    Public Sub Reset() Implements IEnumerator.Reset
        _reader = Xml.XmlReader.Create(_uri)
        _reader.MoveToContent()
    End Sub

#Region "IDisposable Support"
    Private disposedValue As Boolean ' To detect redundant calls

    ' IDisposable
    Protected Overridable Sub Dispose(ByVal disposing As Boolean)
        If Not Me.disposedValue Then
            If disposing Then
                _reader.Close()
            End If
        End If
        Me.disposedValue = True
    End Sub

    Public Sub Dispose() Implements IDisposable.Dispose
        Dispose(True)
        GC.SuppressFinalize(Me)
    End Sub
#End Region

End Class

В примере получается следующий вывод.

<?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>

Пример. Использование LINQ to XML для записи элементов в XmlWriter

В следующем примере также показано , как выполнять потоковую передачу фрагментов XML с доступом к сведениям заголовка.

В этом примере используется возможность LINQ to XML для записи элементов в объект XmlWriter. Данный пример может преобразовать очень большой документ при незначительном использовании памяти.

Заметьте, что пользовательская ось (StreamCustomerItem) специально написана таким образом, что ожидает документа с элементами Customer, Name и Item, упорядоченными, как в следующем документе Source.xml. Однако при более надежной реализации должна быть либо выполнена проверка правильности исходного документа с помощью XSD, либо проведена подготовка на тот случай, что при проведении синтаксического анализа встретится документ, не прошедший проверку правильности.

В этом примере используется тот же исходный документ, Source.xml, что и в предыдущем примере. Он также выдает точно такие же выходные данные.

Использование XStreamingElement для потоковой передачи выходных XML предпочтителен для записи в объект XmlWriter.

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

        reader.MoveToContent();

        // Parse the file, save header information when encountered, and yield the
        // Item XElement objects as they're created.
        // Loop through Customer elements.
        while (reader.Read())
        {
            if (reader.NodeType == XmlNodeType.Element
                && reader.Name == "Customer")
            {
                // move to Name element
                while (reader.Read())
                {
                    if (reader.NodeType == XmlNodeType.Element &&
                        reader.Name == "Name")
                    {
                        name = XElement.ReadFrom(reader) as XElement;
                        break;
                    }
                }

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

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);
}

Module Module1
    Sub Main()
        Dim srcTree =
            From el In New 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 = My.Computer.FileSystem.ReadAllText("Output.xml")
        Console.WriteLine(s)
    End Sub
End Module

Public Class StreamCustomerItem
    Implements IEnumerable(Of XElement)

    Private _uri As String

    Public Sub New(ByVal uri As String)
        _uri = uri
    End Sub

    Public Function GetEnumerator() As IEnumerator(Of XElement) Implements IEnumerable(Of XElement).GetEnumerator
        Return New StreamCustomerItemEnumerator(_uri)
    End Function

    Public Function GetEnumerator1() As IEnumerator Implements IEnumerable.GetEnumerator
        Return Me.GetEnumerator()
    End Function
End Class

Public Class StreamCustomerItemEnumerator
    Implements IEnumerator(Of XElement)

    Private _current As XElement
    Private _customerName As String
    Private _reader As Xml.XmlReader
    Private _uri As String

    Public Sub New(ByVal uri As String)
        _uri = uri
        _reader = Xml.XmlReader.Create(_uri)
        _reader.MoveToContent()
    End Sub

    Public ReadOnly Property Current As XElement Implements IEnumerator(Of XElement).Current
        Get
            Return _current
        End Get
    End Property

    Public ReadOnly Property Current1 As Object Implements IEnumerator.Current
        Get
            Return Me.Current
        End Get
    End Property

    Public Function MoveNext() As Boolean Implements IEnumerator.MoveNext
        Dim item As XElement
        Dim name As XElement

        ' Parse the file, save header information when encountered, and return the
        ' current Item XElement.

        ' loop through Customer elements
        While _reader.Read()
            If _reader.NodeType = Xml.XmlNodeType.Element Then
                Select Case _reader.Name
                    Case "Customer"
                        ' move to Name element
                        While _reader.Read()

                            If _reader.NodeType = Xml.XmlNodeType.Element AndAlso
                                _reader.Name = "Name" Then

                                name = TryCast(XElement.ReadFrom(_reader), XElement)
                                _customerName = If(name IsNot Nothing, name.Value, "")
                                Exit While
                            End If

                        End While
                    Case "Item"
                        item = TryCast(XElement.ReadFrom(_reader), XElement)
                        Dim tempRoot = <Root>
                                           <Name><%= _customerName %></Name>
                                           <%= item %>
                                       </Root>
                        _current = item
                        Return True
                End Select
            End If
        End While

        Return False
    End Function

    Public Sub Reset() Implements IEnumerator.Reset
        _reader = Xml.XmlReader.Create(_uri)
        _reader.MoveToContent()
    End Sub

#Region "IDisposable Support"
    Private disposedValue As Boolean ' To detect redundant calls

    ' IDisposable
    Protected Overridable Sub Dispose(ByVal disposing As Boolean)
        If Not Me.disposedValue Then
            If disposing Then
                _reader.Close()
            End If
        End If
        Me.disposedValue = True
    End Sub

    Public Sub Dispose() Implements IDisposable.Dispose
        Dispose(True)
        GC.SuppressFinalize(Me)
    End Sub
#End Region

End Class

В примере получается следующий вывод.

<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>