Chapter 12 XML
最后更新于：2022-04-01 11:10:16
# Chapter 12 XML
> " In the archonship of Aristaechmus, Draco enacted his ordinances. "
> — [Aristotle](http://www.perseus.tufts.edu/cgi-bin/ptext?doc=Perseus:text:1999.01.0046;query=chapter%3D%235;layout=;loc=3.1)
## 概述
这本书的大部分章节都是以样例代码为中心的。但是XML这章不是；它以数据为中心。最常见的XML应用为“聚合订阅(syndication feeds)”，它用来展示博客，论坛或者其他会经常更新的网站的最新内容。大多数的博客软件都会在新文章，新的讨论区，或者新博文发布的时候自动生成和更新feed。我们可以通过“订阅(subscribe)”feed来关注它们，还可以使用专门的“[feed聚合工具(feed aggregator)](http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_feed_aggregators)”，比如[Google Reader](http://www.google.com/reader/)。
以下的XML数据是我们这一章中要用到的。它是一个feed — 更确切地说是一个[Atom聚合feed](http://atompub.org/rfc4287.html)
```
<?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>
<feed xmlns='http://www.w3.org/2005/Atom' xml:lang='en'>
<title>dive into mark</title>
<subtitle>currently between addictions</subtitle>
<id>tag:diveintomark.org,2001-07-29:/</id>
<updated>2009-03-27T21:56:07Z</updated>
<link rel='alternate' type='text/html' href='http://diveintomark.org/'/>
<link rel='self' type='application/atom+xml' href='http://diveintomark.org/feed/'/>
<entry>
<author>
<name>Mark</name>
<uri>http://diveintomark.org/</uri>
</author>
<title>Dive into history, 2009 edition</title>
<link rel='alternate' type='text/html'
href='http://diveintomark.org/archives/2009/03/27/dive-into-history-2009-edition'/>
<id>tag:diveintomark.org,2009-03-27:/archives/20090327172042</id>
<updated>2009-03-27T21:56:07Z</updated>
<published>2009-03-27T17:20:42Z</published>
<category scheme='http://diveintomark.org' term='diveintopython'/>
<category scheme='http://diveintomark.org' term='docbook'/>
<category scheme='http://diveintomark.org' term='html'/>
<summary type='html'>Putting an entire chapter on one page sounds
bloated, but consider this &mdash; my longest chapter so far
would be 75 printed pages, and it loads in under 5 seconds&hellip;
On dialup.</summary>
</entry>
<entry>
<author>
<name>Mark</name>
<uri>http://diveintomark.org/</uri>
</author>
<title>Accessibility is a harsh mistress</title>
<link rel='alternate' type='text/html'
href='http://diveintomark.org/archives/2009/03/21/accessibility-is-a-harsh-mistress'/>
<id>tag:diveintomark.org,2009-03-21:/archives/20090321200928</id>
<updated>2009-03-22T01:05:37Z</updated>
<published>2009-03-21T20:09:28Z</published>
<category scheme='http://diveintomark.org' term='accessibility'/>
<summary type='html'>The accessibility orthodoxy does not permit people to
question the value of features that are rarely useful and rarely used.</summary>
</entry>
<entry>
<author>
<name>Mark</name>
</author>
<title>A gentle introduction to video encoding, part 1: container formats</title>
<link rel='alternate' type='text/html'
href='http://diveintomark.org/archives/2008/12/18/give-part-1-container-formats'/>
<id>tag:diveintomark.org,2008-12-18:/archives/20081218155422</id>
<updated>2009-01-11T19:39:22Z</updated>
<published>2008-12-18T15:54:22Z</published>
<category scheme='http://diveintomark.org' term='asf'/>
<category scheme='http://diveintomark.org' term='avi'/>
<category scheme='http://diveintomark.org' term='encoding'/>
<category scheme='http://diveintomark.org' term='flv'/>
<category scheme='http://diveintomark.org' term='GIVE'/>
<category scheme='http://diveintomark.org' term='mp4'/>
<category scheme='http://diveintomark.org' term='ogg'/>
<category scheme='http://diveintomark.org' term='video'/>
<summary type='html'>These notes will eventually become part of a
tech talk on video encoding.</summary>
</entry>
</feed>
```
## 5分钟XML速成
如果你已经了解XML，可以跳过这一部分。
XML是一种描述层次结构化数据的通用方法。XML_文档_包含由_起始和结束标签(tag)_分隔的一个或多个_元素(element)_。以下也是一个完整的(虽然空洞)XML文件：
1. 这是`foo`元素的_起始标签_。
2. 这是`foo`元素对应的_结束标签_。就如写作、数学或者代码中需要平衡括号一样，每一个起始标签必须有对应的结束标签来_闭合_（匹配）。
元素可以_嵌套_到任意层次。位于`foo`中的元素`bar`可以被称作其_子元素_。
```
<foo>
<mark><bar></bar></mark>
</foo>
```
XML文档中的第一个元素叫做_根元素(root element)_。并且每份XML文档只能有一个根元素。以下不是一个XML文档，因为它存在两个“根元素”。
```
<foo></foo>
<bar></bar>
```
元素可以有其_属性(attribute)_，它们是一些名字-值(name-value)对。属性由空格分隔列举在元素的起始标签中。一个元素中_属性名_不能重复。_属性值_必须用引号包围起来。单引号、双引号都是可以。
```
</foo>
```
1. `foo`元素有一个叫做`lang`的属性。`lang`的值为`en`
2. `bar`元素则有两个属性，分别为`id`和`lang`。其中`lang`属性的值为`fr`。它不会与`foo`的那个属性产生冲突。每个元素都其独立的属性集。
如果元素有多个属性，书写的顺序并不重要。元素的属性是一个无序的键-值对集，跟Python中的列表对象一样。另外，元素中属性的个数是没有限制的。
元素可以有其_文本内容(text content)_
```
<foo lang='en'>
<bar lang='fr'><mark>PapayaWhip</mark></bar>
</foo>
```
如果某一元素既没有文本内容，也没有子元素，它也叫做_空元素_。
```
<foo></foo>
```
表达空元素有一种简洁的方法。通过在起始标签的尾部添加`/`字符，我们可以省略结束标签。上一个例子中的XML文档可以写成这样：
```
<foo<mark>/</mark>>
```
就像Python函数可以在不同的_模块(modules)_中声明一样，也可以在不同的_名字空间(namespace)_中声明XML元素。XML文档的名字空间通常看起来像URL。我们可以通过声明`xmlns`来定义_默认名字空间_。名字空间声明跟元素属性看起来很相似，但是它们的作用是不一样的。
```
</feed>
```
1. `feed`元素处在名字空间`http://www.w3.org/2005/Atom`中。
2. `title`元素也是。名字空间声明不仅会作用于当前声明它的元素，还会影响到该元素的所有子元素。
也可以通过`xmlns:`prefix``声明来定义一个名字空间并取其名为_prefix_。然后该名字空间中的每个元素都必须显式地使用这个前缀(`prefix`)来声明。
```
</atom:feed>
```
1. `feed`元素属于名字空间`http://www.w3.org/2005/Atom`。
2. `title`元素也在那个名字空间。
对于XML解析器而言，以上两个XML文档是_一样的_。名字空间 + 元素名 = XML标识。前缀只是用来引用名字空间的，所以对于解析器来说，这些前缀名(`atom:`)其实无关紧要的。名字空间相同，元素名相同，属性（或者没有属性）相同，每个元素的文本内容相同，则XML文档相同。
最后，在根元素之前，[字符编码信息](strings.html#one-ring-to-rule-them-all)可以出现在XML文档的第一行。（这里存在一个两难的局面(catch-22)，直观上来说，解析XML文档需要这些编码信息，而这些信息又存在于XML文档中，如果你对XML如何解决此问题有兴趣，请参阅[XML规范中 F 章节](http://www.w3.org/TR/REC-xml/#sec-guessing-no-ext-info)）
```
<?xml version='1.0' <mark>encoding='utf-8'</mark>?>
```
现在我们已经知道足够多的XML知识，可以开始探险了！
## Atom Feed的结构
想像一下网络上的博客，或者互联网上任何需要频繁更新的网站，比如[CNN.com](http://www.cnn.com/)。该站点有一个标题(“CNN.com”)，一个子标题(“Breaking News, U.S., World, Weather, Entertainment _&_ Video News”)，包含上次更新的日期(“updated 12:43 p.m. EDT, Sat May 16, 2009”)，还有在不同时期发布的文章的列表。每一篇文章也有自己的标题，第一次发布的日期（如果曾经修订过或者改正过某个输入错误，或许也有一个上次更新的日期），并且每篇文章有自己唯一的URL。
Atom聚合格式被设计成可以包含所有这些信息的标准格式。我的博客无论在设计，主题还是读者上都与CNN.com大不相同，但是它们的基本结构是相同的。CNN.com能做的事情，我的博客也能做…
每一个Atom订阅都共享着一个_根元素_：即在名字空间`http://www.w3.org/2005/Atom`中的元素`feed`。
1. `http://www.w3.org/2005/Atom`表示名字空间Atom。
2. 每一个元素都可以包含`xml:lang`属性，它用来声明该元素及其子元素使用的语言。在当前样例中，`xml:lang`在根元素中被声明了一次，也就意味着，整个feed都使用英文。
描述Atom feed自身的一些信息在根元素`feed`的子元素中被声明。
```
<feed xmlns='http://www.w3.org/2005/Atom' xml:lang='en'>
```
1. 该行表示这个feed的标题为`dive into mark`。
2. 这一行表示子标题为`currently between addictions`。
3. 每一个feed都要有一个全局唯一标识符(globally unique identifier)。想要知道如何创建它，请查阅[RFC 4151](http://www.ietf.org/rfc/rfc4151.txt)。
4. 表示当前feed上次更新的时间为March 27, 2009, at 21:56 GMT。通常来说，它与最近一篇文章最后一次被修改的时间是一样的。
5. 事情开始变得有趣了…`link`元素没有文本内容，但是它有三个属性：`rel`，`type`和`href`。`rel`元素的值能告诉我们链接的类型；`rel='alternate'`表示这个链接指向当前feed的另外一个版本。`type='text/html'`表示链接的目标是一个HTML页面。然后目标地址在`href`属性中指出。
现在我们知道这个feed上一更新是在on March 27, 2009，它是为一个叫做“dive into mark”的站点准备的，并且站点的地址为[`http://diveintomark.org/`](http://diveintomark.org/)。
> ☞在有一些XML文档中，元素的排列顺序是有意义的，但是Atom feed中不需要这样做。
feed级的元数据后边就是最近文章的列表了。单独的一篇文章就像这样：
```
<entry>
<name>Mark</name>
<uri>http://diveintomark.org/</uri>
</author>
href='http://diveintomark.org/archives/2009/03/27/dive-into-history-2009-edition'/>
<published>2009-03-27T17:20:42Z</published>
<category scheme='http://diveintomark.org' term='docbook'/>
<category scheme='http://diveintomark.org' term='html'/>
bloated, but consider this &mdash; my longest chapter so far
would be 75 printed pages, and it loads in under 5 seconds&hellip;
On dialup.</summary>
```
1. `author`元素指示文章的作者：一个叫做Mark的伙计，并且我们可以在`http://diveintomark.org/`找到他的事迹。（这就像是feed元素里的备用链接，但是没有规定一定要这样。许多网络日志由多个作者完成，他们都有自己的个人主页。）* `title`元素给出这篇文章的标题，即“Dive into history, 2009 edition”。
2. `如`feed`元素中的备用链接一样，`link`元素给出这篇文章的HTML`版本地址。
3. 每个条目也像feed一样，需要一个唯一的标识。
4. 每个条目有两个日期与其相关：第一次发布日期(`published`)和上次修改日期(`updated`)。
5. 条目可以属于任意多个类别。这篇文章被归类到`diveintopython`，`docbook`，和`html`。
6. `summary`元素中有这篇文章的概要性描述。（还有一个元素这里没有展示出来，即`content`，我们可以把整篇文章的内容都放在里边。）当前样例中，`summary`元素含有一个Atom特有的`type='html'`属性，它用来告知这份概要为HTML格式，而非纯文本。这非常重要，因为概要内容中包含了HTML中特有的实体（`—`和`…`），它们不应该以纯文本直接显示，正确的形式应该为“—”和“…”。
7. 最后就是`entry`元素的结束标记了，它指示文章元数据的结尾。
## 解析XML
Python可以使用几种不同的方式解析XML文档。它包含了[DOM](http://en.wikipedia.org/wiki/XML#DOM)和[SAX](http://en.wikipedia.org/wiki/Simple_API_for_XML)解析器，但是我们焦点将放在另外一个叫做ElementTree的库上边。
```
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}feed at cd1eb0>
```
1. ElementTree属于Python标准库的一部分，它的位置为`xml.etree.ElementTree`。
2. `parse()`函数是ElementTree库的主要入口，它使用文件名或者[流对象](files.html#file-like-objects)作为参数。`parse()`函数会立即解析完整个文档。如果内存资源紧张，也可以[增量式地解析XML文档](http://effbot.org/zone/element-iterparse.htm)
3. `parse()`函数会返回一个能代表整篇文档的对象。这_不是_根元素。要获得根元素的引用可以调用`getroot()`方法。
4. 如预期的那样，根元素即`http://www.w3.org/2005/Atom`名字空间中的`feed`。该字符串表示再次重申了非常重要的一点：XML元素由名字空间和标签名（也称作_本地名(local name)_）组成。这篇文档中的每个元素都在名字空间Atom中，所以根元素被表示为`{http://www.w3.org/2005/Atom}feed`。
> ☞ElementTree使用`{`namespace`}`localname``来表达XML元素。我们将会在ElementTree的API中多次见到这种形式。
### 元素即列表
在ElementTree API中，元素的行为就像列表一样。列表中的项即该元素的子元素。
```
# continued from the previous example
'{http://www.w3.org/2005/Atom}feed'
8
...
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}title at e2b5d0>
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}subtitle at e2b4e0>
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}id at e2b6c0>
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}updated at e2b6f0>
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}link at e2b4b0>
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}entry at e2b720>
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}entry at e2b510>
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}entry at e2b750>
```
1. 紧接前一例子，根元素为`{http://www.w3.org/2005/Atom}feed`。
2. 根元素的“长度”即子元素的个数。
3. 我们可以像使用迭代器一样来遍历其子元素。
4. 从输出可以看到，根元素总共有8个子元素：所有feed级的元数据（`title`，`subtitle`，`id`，`updated`和`link`），还有紧接着的三个`entry`元素。
也许你已经注意到了，但我还是想要指出来：该列表只包含_直接_子元素。每一个`entry`元素都有其子元素，但是并没有包括在这个列表中。这些子元素本可以包括在`entry`元素的列表中，但是确实不属于`feed`的子元素。但是，无论这些元素嵌套的层次有多深，总是有办法定位到它们的；在这章的后续部分我们会介绍两种方法。
### 属性即字典
XML不只是元素的集合；每一个元素还有其属性集。一旦获取了某个元素的引用，我们可以像操作Python的字典一样轻松获取到其属性。
```
# continuing from the previous example
{'{http://www.w3.org/XML/1998/namespace}lang': 'en'}
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}link at e181b0>
{'href': 'http://diveintomark.org/',
'type': 'text/html',
'rel': 'alternate'}
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}updated at e2b4e0>
{}
```
1. `attrib`是一个代表元素属性的字典。这个地方原来的标记语言是这样描述的：`<feed xmlns='http://www.w3.org/2005/Atom' xml:lang='en'>`。前缀`xml:`指示一个内置的名字空间，每一个XML不需要声明就可以使用它。
2. 第五个子元素 — 以0为起始的列表中即`[4]` — 为元素`link`。
3. `link`元素有三个属性：`href`，`type`，和`rel`。
4. 第四个子元素 — `[3]` — 为`updated`。
5. 元素`updated`没有子元素，所以`.attrib`是一个空的字典对象。
## 在XML文档中查找结点
到目前为止，我们已经“自顶向下“地从根元素开始，一直到其子元素，走完了整个文档。但是许多情况下我们需要找到XML中特定的元素。Etree也能完成这项工作。
```
>>> import xml.etree.ElementTree as etree
>>> tree = etree.parse('examples/feed.xml')
>>> root = tree.getroot()
[<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}entry at e2b4e0>,
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}entry at e2b510>,
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}entry at e2b540>]
>>> root.tag
'{http://www.w3.org/2005/Atom}feed'
[]
[]
```
1. `findfall()`方法查找匹配特定格式的子元素。（关于查询的格式稍后会讲到。）
2. 每个元素 — 包括根元素及其子元素 — 都有`findall()`方法。它会找到所有匹配的子元素。但是为什么没有看到任何结果呢？也许不太明显，这个查询只会搜索其子元素。由于根元素`feed`中不存在任何叫做`feed`的子元素，所以查询的结果为一个空的列表。
3. 这个结果也许也在你的意料之外。[在这篇文档中确实存在`author`元素](#divingin)；事实上总共有三个（每个`entry`元素中都有一个）。但是那些`author`元素不是根元素的_直接子元素_。我们可以在任意嵌套层次中查找`author`元素，但是查询的格式会有些不同。
```
[<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}entry at e2b4e0>,
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}entry at e2b510>,
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}entry at e2b540>]
[]
```
1. 为了方便，对象`tree`（调用`etree.parse()`的返回值）中的一些方法是根元素中这些方法的镜像。在这里，如果调用`tree.getroot().findall()`，则返回值是一样的。
2. 也许有些意外，这个查询请求也没有找到文档中的`author`元素。为什么没有呢？因为它只是`tree.getroot().findall('{http://www.w3.org/2005/Atom}author')`的一种简洁表示，即“查询所有是根元素的子元素的`author`”。因为这些`author`是`entry`元素的子元素，所以查询没有找到任何匹配的。
`find()`方法用来返回第一个匹配到的元素。当我们认为只会有一个匹配，或者有多个匹配但我们只关心第一个的时候，这个方法是很有用的。
```
>>> len(entries)
3
>>> title_element.text
'Dive into history, 2009 edition'
>>> foo_element
>>> type(foo_element)
<class 'NoneType'>
```
1. 在前一样例中已经看到。这一句返回所有的`atom:entry`元素。
2. `find()`方法使用ElementTree作为参数，返回第一个匹配到的元素。
3. 在`entries[0]`中没有叫做`foo`的元素，所以返回值为`None`。
> ☞可逮住你了，在这里`find()`方法非常容易被误解。在布尔上下文中，如果ElementTree元素对象不包含子元素，其值则会被认为是`False`（_即_如果`len(element)`等于0）。这就意味着`if element.find('...')`并非在测试是否`find()`方法找到了匹配项；这条语句是在测试匹配到的元素是否包含子元素！想要测试`find()`方法是否返回了一个元素，则需使用`if element.find('...') is not None`。
也_可以_在所有_派生(descendant)_元素中搜索，_即_任意嵌套层次的子元素，孙子元素等…
```
>>> all_links
[<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}link at e181b0>,
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}link at e2b570>,
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}link at e2b480>,
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}link at e2b5a0>]
{'href': 'http://diveintomark.org/',
'type': 'text/html',
'rel': 'alternate'}
{'href': 'http://diveintomark.org/archives/2009/03/27/dive-into-history-2009-edition',
'type': 'text/html',
'rel': 'alternate'}
>>> all_links[2].attrib
{'href': 'http://diveintomark.org/archives/2009/03/21/accessibility-is-a-harsh-mistress',
'type': 'text/html',
'rel': 'alternate'}
>>> all_links[3].attrib
{'href': 'http://diveintomark.org/archives/2008/12/18/give-part-1-container-formats',
'type': 'text/html',
'rel': 'alternate'}
```
1. `//{http://www.w3.org/2005/Atom}link`与前一样例很相似，除了开头的两条斜线。这两条斜线告诉`findall()`方法“不要只在直接子元素中查找；查找的范围可以是_任意_嵌套层次”。
2. 查询到的第一个结果_是_根元素的直接子元素。从它的属性中可以看出，它是一个指向该feed的HTML版本的备用链接。
3. 其他的三个结果分别是低一级的备用链接。每一个`entry`都有单独一个`link`子元素，由于在查询语句前的两条斜线的作用，我们也能定位到他们。
总的来说，ElementTree的`findall()`方法是其一个非常强大的特性，但是它的查询语言却让人有些出乎意料。官方描述它为“[有限的XPath支持](http://effbot.org/zone/element-xpath.htm)。”[XPath](http://www.w3.org/TR/xpath)是一种用于查询XML文档的W3C标准。对于基础地查询来说，ElementTree与XPath语法上足够相似，但是如果已经会XPath的话，它们之间的差异可能会使你感到不快。现在，我们来看一看另外一个第三方XML库，它扩展了ElementTree的API以提供对XPath的全面支持。
## 深入lxml
[`lxml`](http://codespeak.net/lxml/)是一个开源的第三方库，以流行的[libxml2 解析器](http://www.xmlsoft.org/)为基础开发。提供了与ElementTree完全兼容的API，并且扩展它以提供了对XPath 1.0的全面支持，以及改进了一些其他精巧的细节。提供[Windows的安装程序](http://pypi.python.org/pypi/lxml/)；Linux用户推荐使用特定发行版自带的工具比如`yum`或者`apt-get`从它们的程序库中安装预编译好了的二进制文件。要不然，你就得手工[安装](http://codespeak.net/lxml/installation.html)他们了。
```
[<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}entry at e2b4e0>,
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}entry at e2b510>,
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}entry at e2b540>]
```
1. 导入`lxml`以后，可以发现它与内置的ElementTree库提供相同的API。
2. `parse()`函数：与ElementTree相同。
3. `getroot()`方法：相同。
4. `findall()`方法：完全相同。
对于大型的XML文档，`lxml`明显比内置的ElementTree快了许多。如果现在只用到了ElementTree的API，并且想要使用其最快的实现(implementation)，我们可以尝试导入`lxml`，并且将内置的ElementTree作为备用。
```
try:
from lxml import etree
except ImportError:
import xml.etree.ElementTree as etree
```
但是`lxml`不只是一个更快速的ElementTree。它的`findall()`方法能够支持更加复杂的表达式。
```
>>> tree = lxml.etree.parse('examples/feed.xml')
[<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}link at eeb8a0>,
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}link at eeb990>,
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}link at eeb960>,
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}link at eeb9c0>]
[<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}link at eeb930>]
>>> NS = '{http://www.w3.org/2005/Atom}'
[<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}author at eeba80>,
<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}author at eebba0>]
```
1. 在这个样例中，我使用了`import lxml.etree`（而非`from lxml import etree`），以强调这些特性只限于`lxml`。
2. 这一句在整个文档范围内搜索名字空间Atom中具有`href`属性的所有元素。在查询语句开头的`//`表示“搜索的范围为整个文档（不只是根元素的子元素）。” `{http://www.w3.org/2005/Atom}`指示“搜索范围仅在名字空间Atom中。” `*` 表示“任意本地名(local name)的元素。” `[@href]`表示“含有`href`属性。”
3. 该查询找出所有包含`href`属性并且其值为`http://diveintomark.org/`的Atom元素。
4. 在简单的[字符串格式化](strings.html#formatting-strings)后（要不然这条复合查询语句会变得特别长），它搜索名字空间Atom中包含`uri`元素作为子元素的`author`元素。该条语句只返回了第一个和第二个`entry`元素中的`author`元素。最后一个`entry`元素中的`author`只包含有`name`属性，没有`uri`。
仍然不够用？`lxml`也集成了对任意XPath 1.0表达式的支持。我们不会深入讲解XPath的语法；那可能需要一整本书！但是我会给你展示它是如何集成到`lxml`去的。
```
>>> import lxml.etree
>>> tree = lxml.etree.parse('examples/feed.xml')
... namespaces=NSMAP)
[<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}entry at e2b630>]
>>> entry = entries[0]
['Accessibility is a harsh mistress']
```
1. 要查询名字空间中的元素，首先需要定义一个名字空间前缀映射。它就是一个Python字典对象。
2. 这就是一个XPath查询请求。这个XPath表达式目的在于搜索`category`元素，并且该元素包含有值为`accessibility`的`term`属性。但是那并不是查询的结果。请看查询字符串的尾端；是否注意到了`/..`这一块？它的意思是，“然后返回已经找到的`category`元素的父元素。”所以这条XPath查询语句会找到所有包含`<category term='accessibility'>`作为子元素的条目。
3. `xpath()`函数返回一个ElementTree对象列表。在这篇文档中，只有一个`category`元素，并且它的`term`属性值为`accessibility`。
4. XPath表达式并不总是会返回一个元素列表。技术上说，一个解析了的XML文档的DOM模型并不包含元素；它只包含_结点(node)_。依据它们的类型，结点可以是元素，属性，甚至是文本内容。XPath查询的结果是一个结点列表。当前查询返回一个文本结点列表：`title`元素(`atom:title`)的文本内容(`text()`)，并且`title`元素必须是当前元素的子元素(`./`)。
## 生成XML
Python对XML的支持不只限于解析已存在的文档。我们也可以从头来创建XML文档。
```
>>> import xml.etree.ElementTree as etree
<ns0:feed xmlns:ns0='http://www.w3.org/2005/Atom' xml:lang='en'/>
```
1. 实例化`Element`类来创建一个新元素。可以将元素的名字（名字空间 + 本地名）作为其第一个参数。当前语句在Atom名字空间中创建一个`feed`元素。它将会成为我们文档的根元素。
2. 将属性名和值构成的字典对象传递给`attrib`参数，这样就可以给新创建的元素添加属性。请注意，属性名应该使用标准的ElementTree格式，`{`namespace`}`localname``。
3. 在任何时候，我们可以使用ElementTree的`tostring()`函数序列化任意元素（还有它的子元素）。
这种序列化结果有使你感到意外吗？技术上说，ElementTree使用的序列化方法是精确的，但却不是最理想的。在本章开头给出的XML样例文档中定义了一个_默认名字空间(default namespace)_(`xmlns='http://www.w3.org/2005/Atom'`)。对于每个元素都在同一个名字空间中的文档 — 比如Atom feeds — 定义默认的名字空间非常有用，因为只需要声明一次名字空间，然后在声明每个元素的时候只需要使用其本地名即可(`<feed>`，`<link>`，`<entry>`)。除非想要定义另外一个名字空间中的元素，否则没有必要使用前缀。
对于XML解析器来说，它不会“注意”到使用默认名字空间和使用前缀名字空间的XML文档之间有什么不同。当前序列化结果的DOM为：
```
<ns0:feed xmlns:ns0='http://www.w3.org/2005/Atom' xml:lang='en'/>
```
与下列序列化的DOM是一模一样的：
```
<feed xmlns='http://www.w3.org/2005/Atom' xml:lang='en'/>
```
实际上唯一不同的只是第二个序列化短了几个字符长度。如果我们改动整个样例feed，使每一个起始和结束标签都有一个`ns0:`前缀，这将为每个起始标签增加 4 个字符 × 79 个标签 + 4 个名字空间声明本身用到的字符，总共320个字符。假设我们使用[UTF-8编码](strings.html#byte-arrays)，那将是320个额外的字节。（使用gzip压缩以后，大小可以降到21个字节，但是，21个字节也是字节。）也许对个人来说这算不了什么，但是对于像Atom feed这样的东西，只要稍有改变就有可能被下载上千次，每一个请求节约的几个字节就会迅速累加起来。
内置的ElementTree库没有提供细粒度地对序列化时名字空间内的元素的控制，但是`lxml`有这样的功能。
```
>>> import lxml.etree
<feed xmlns='http://www.w3.org/2005/Atom'/>
>>> print(lxml.etree.tounicode(new_feed))
<feed xmlns='http://www.w3.org/2005/Atom' xml:lang='en'/>
```
1. 首先，定义一个用于名字空间映射的字典对象。其值为名字空间；字典中的键即为所需要的前缀。使用`None`作为前缀来定义默认的名字空间。
2. 现在我们可以在创建元素的时候，给`lxml`专有的`nsmap`参数传值，并且`lxml`会参照我们所定义的名字空间前缀。
3. 如所预期的那样，该序列化使用Atom作为默认的名字空间，并且在声明`feed`元素的时候没有使用名字空间前缀。
4. 啊噢… 我们忘了加上`xml:lang`属性。我们可以使用`set()`方法来随时给元素添加所需属性。该方法使用两个参数：标准ElementTree格式的属性名，然后，属性值。（该方法不是`lxml`特有的。在该样例中，只有`nsmap参数是`lxml`特有的，它用来控制序列化输出时名字空间的前缀。）`
难道每个XML文档只能有一个元素吗？当然不了。我们可以创建子元素。
```
>>> print(lxml.etree.tounicode(new_feed))
<feed xmlns='http://www.w3.org/2005/Atom' xml:lang='en'><title type='html'/></feed>
<feed xmlns='http://www.w3.org/2005/Atom' xml:lang='en'><title type='html'>dive into &hellip;</title></feed>
<feed xmlns='http://www.w3.org/2005/Atom' xml:lang='en'>
<title type='html'>dive into&hellip;</title>
</feed>
```
1. 给已有元素创建子元素，我们需要实例化`SubElement`类。它只要求两个参数，父元素（即该样例中的`new_feed`）和子元素的名字。由于该子元素会从父元素那儿继承名字空间的映射关系，所以这里不需要再声明名字空间前缀。
2. 我们也可以传递属性字典给它。字典的键即属性名；值为属性的值。
3. 如预期的那样，新创建的`title`元素在Atom名字空间中，并且它作为子元素插入到`feed`元素中。由于`title`元素没有文件内容，也没有其子元素，所以`lxml`将其序列化为一个空元素（使用`/>`）。
4. 设定元素的文本内容，只需要设定其`.text`属性。
5. 当前`title`元素序列化的时候就使用了其文本内容。任何包含了`<`或者`&`符号的内容在序列化的时候需要被转义。`lxml`会自动处理转义。
6. 我们也可以在序列化的时候应用“漂亮的输出(pretty printing)”，这会在每个结束标签的末尾，或者含有子元素但没有文本内容的标签的末尾添加换行符。用术语说就是，`lxml`添加“无意义的空白(insignificant whitespace)”以使输出更具可读性。
> ☞你也许也想要看一看[xmlwitch](http://github.com/galvez/xmlwitch/tree/master)，它也是用来生成XML的另外一个第三方库。它大量地使用了[`with`语句](special-method-names.html#context-managers)来使生成的XML代码更具可读性。
## 解析破损的XML
XML规范文档中指出，要求所有遵循XML规范的解析器使用“严厉的(draconian)错误处理”。即，当它们在XML文档中检测到任何编排良好性(wellformedness)错误的时候，应当立即停止解析。编排良好性错误包括不匹配的起始和结束标签，未定义的实体(entity)，非法的Unicode字符，还有一些只有内行才懂的规则(esoteric rules)。这与其他的常见格式，比如HTML，形成了鲜明的对比 — 即使忘记了封闭HTML标签，或者在属性值中忘了转义`&`字符，我们的浏览器也不会停止渲染一个Web页面。（通常大家认为HTML没有错误处理机制，这是一个常见的误解。[HTML的错误处理](http://www.whatwg.org/specs/web-apps/current-work/multipage/syntax.html#parsing)实际上被很好的定义了，但是它比“遇见第一个错误即停止”这种机制要复杂得多。）
一些人（包括我自己）认为XML的设计者强制实行这种严格的错误处理本身是一个失误。请不要误解我；我当然能看到简化错误处理机制的优势。但是在现实中，“编排良好性”这种构想比乍听上去更加复杂，特别是对XML（比如Atom feeds）这种发布在网络上，通过HTTP传播的文档。早在1997年XML就标准化了这种严厉的错误处理，尽管XML已经非常成熟，研究一直表明，网络上相当一部分的Atom feeds仍然存在着编排完整性错误。
所以，从理论上和实际应用两种角度来看，我有理由“不惜任何代价”来解析XML文档，即，当遇到编排良好性错误时，_不会_中断解析操作。如果你认为你也需要这样做，`lxml`可以助你一臂之力。
以下是一个破损的XML文档的片断。其中的编排良好性错误已经被高亮标出来了。
```
<?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>
<feed xmlns='http://www.w3.org/2005/Atom' xml:lang='en'>
<title>dive into <mark>…</mark></title>
...
</feed>
```
因为实体`…`并没有在XML中被定义，所以这算作一个错误。（它在HTML中被定义。）如果我们尝试使用默认的设置来解析该破损的feed，`lxml`会因为这个未定义的实体而停下来。
```
>>> import lxml.etree
>>> tree = lxml.etree.parse('examples/feed-broken.xml')
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "lxml.etree.pyx", line 2693, in lxml.etree.parse (src/lxml/lxml.etree.c:52591)
File "parser.pxi", line 1478, in lxml.etree._parseDocument (src/lxml/lxml.etree.c:75665)
File "parser.pxi", line 1507, in lxml.etree._parseDocumentFromURL (src/lxml/lxml.etree.c:75993)
File "parser.pxi", line 1407, in lxml.etree._parseDocFromFile (src/lxml/lxml.etree.c:75002)
File "parser.pxi", line 965, in lxml.etree._BaseParser._parseDocFromFile (src/lxml/lxml.etree.c:72023)
File "parser.pxi", line 539, in lxml.etree._ParserContext._handleParseResultDoc (src/lxml/lxml.etree.c:67830)
File "parser.pxi", line 625, in lxml.etree._handleParseResult (src/lxml/lxml.etree.c:68877)
File "parser.pxi", line 565, in lxml.etree._raiseParseError (src/lxml/lxml.etree.c:68125)
lxml.etree.XMLSyntaxError: Entity 'hellip' not defined, line 3, column 28
```
为了解析该破损的XML文档，忽略它的编排良好性错误，我们需要创建一个自定义的XML解析器。
```
examples/feed-broken.xml:3:28:FATAL:PARSER:ERR_UNDECLARED_ENTITY: Entity 'hellip' not defined
>>> tree.findall('{http://www.w3.org/2005/Atom}title')
[<Element {http://www.w3.org/2005/Atom}title at ead510>]
>>> title = tree.findall('{http://www.w3.org/2005/Atom}title')[0]
'dive into '
<feed xmlns='http://www.w3.org/2005/Atom' xml:lang='en'>
<title>dive into </title>
.
. [rest of serialization snipped for brevity]
.
```
1. 实例化`lxml.etree.XMLParser`类来创建一个自定义的解析器。它可以使用[许多不同的命名参数](http://codespeak.net/lxml/parsing.html#parser-options)。在此，我们感兴趣的为`recover`参数。当它的值被设为`True`，XML解析器会尽力尝试从编排良好性错误中“恢复”。
2. 为使用自定的解析器来处理XML文档，将对象`parser`作为第二个参数传递给`parse()`函数。注意，`lxml`没有因为那个未定义的`…`实体而抛出异常。
3. 解析器会记录它所遇到的所有编排良好性错误。（无论它是否被设置为需要从错误中恢复，这个记录总会存在。）
4. 由于不知道如果处理该未定义的`…`实体，解析器默认会将其省略掉。`title`元素的文本内容变成了`'dive into '`。
5. 从序列化的结果可以看出，实体`…`并没有被移到其他地方去；它就是被省略了。
在此，必须反复强调，这种“可恢复的”XML解析器没有**互用性(interoperability)保证**。另一个不同的解析器可能就会认为`…`来自HTML，然后将其替换为`&hellip;`。这样“更好”吗？也许吧。这样“更正确”吗？不，两种处理方法都不正确。正确的行为（根据XML规范）应该是终止解析操作。如果你已经决定不按规范来，你得自己负责。
## 进一步阅读
* [维基百科上的词条 XML](http://en.wikipedia.org/wiki/XML)
* [ElementTree的XML API](http://docs.python.org/3.1/library/xml.etree.elementtree.html)
* [元素和树状元素](http://effbot.org/zone/element.htm)
* [ElementTree中对XPath的支持](http://effbot.org/zone/element-xpath.htm)
* [ElementTree的迭代式解析(iterparse)功能](http://effbot.org/zone/element-iterparse.htm)
* [`lxml`](http://codespeak.net/lxml/)
* [使用`lxml`解析XML和HTML with](http://codespeak.net/lxml/1.3/parsing.html)
* [使用`lxml`解析XPath和XSLT](http://codespeak.net/lxml/1.3/xpathxslt.html)
* [xmlwitch](http://github.com/galvez/xmlwitch/tree/master)