XQuery語言的部分求值技術(shù).pdf

1、XQuery是W3C組織提出的一種功能強(qiáng)大的XML數(shù)據(jù)查詢語言。隨著XML數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用，XML日益成為Internet上數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式，導(dǎo)致XML格式數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量和查詢計(jì)算復(fù)雜性的增加，提高XQuery語言的查詢效率的需求日益迫切，而部分求值技術(shù)是用于提高程序運(yùn)行效率的一種程序變換技術(shù)，對(duì)XQuery查詢程序進(jìn)行部分求值處理能夠有助于提高該程序的運(yùn)行效率，緩解XML數(shù)據(jù)查詢處理日益復(fù)雜與提高性能要求之間的矛盾。因此，研

2、究針對(duì)于XQuery查詢語言的部分求值技術(shù)不僅擴(kuò)大了部分求值技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)于XML數(shù)據(jù)庫技術(shù)、XQuery語言查詢技術(shù)的發(fā)展在程序理論和實(shí)際應(yīng)用上都有著重要的意義。 xQuery語言部分求值技術(shù)的研究主要包括引用敏感性分析、綁定時(shí)間分析和程序例化技術(shù)等三個(gè)方面。 在XQuery程序部分求值過程中，由于XQuery的語言特征和處理對(duì)象XML數(shù)據(jù)的特殊性，基于節(jié)點(diǎn)重構(gòu)的XQuery語言部分求值方法在進(jìn)行XML數(shù)據(jù)的常量折

3、疊時(shí)會(huì)帶來語義丟失，為此本文提出了一種新穎的程序分析技術(shù)——引用敏感性分析。通過使用引用敏感性分析，使得XQuery語言部分求值中能夠有效地避免因?qū)@種常量折疊所帶來的副作用，保證了XQuery語言部分求值的精度。 由于引用敏感性分析的引入，使得要判斷出一個(gè)表達(dá)式是否能夠被例化或滯留就不能夠僅僅憑借靜態(tài)參數(shù)的指定信息和程序本身的靜態(tài)不變量，還必須參考引用敏感性分析提供的相關(guān)信息。因此，與傳統(tǒng)的部分求值不同，需要在XQuery語言

4、部分求值中的綁定時(shí)間分析中參考引用敏感性分析的結(jié)果來重新確認(rèn)其最終的綁定時(shí)間狀態(tài)以保證其能夠在例化階段中進(jìn)行正確的處理。 XQuery程序例化技術(shù)的研究主要包括程序例化實(shí)現(xiàn)方法的研究以及面向不同應(yīng)用環(huán)境的編譯時(shí)刻例化和運(yùn)行時(shí)刻例化兩種例化方式的研究。針對(duì)XQuery語言不同于一般函數(shù)式語言的語言結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型，研究了各種控制結(jié)構(gòu)和XML操作的程序例化方法。同時(shí)，考慮到XQuery語言應(yīng)用中，普遍采用動(dòng)態(tài)生成數(shù)據(jù)查詢命令的特點(diǎn)，在

5、實(shí)現(xiàn)了編譯時(shí)刻程序例化的基礎(chǔ)上，發(fā)展了運(yùn)行時(shí)刻程序例化技術(shù)，使得使用者有可能依據(jù)程序執(zhí)行中不變量進(jìn)行程序自動(dòng)例化，產(chǎn)生高性能的查詢程序。 基于上述的研究，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)XQuery語言的部分求值系統(tǒng)——XQPE。XQPE系統(tǒng)是目前第一個(gè)針對(duì)于XQuery程序的自動(dòng)化部分求值系統(tǒng)，擴(kuò)展了部分求值技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。此外，本文研究了相應(yīng)的XQuery部分求值技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)，包括有：基于XQuery語言部分求值的動(dòng)態(tài)編譯技術(shù)和XQJ應(yīng)用框架。

6、這使得XQuery語言部分求值技術(shù)能夠直接應(yīng)用于實(shí)用的編程環(huán)境中，提高XQuery程序的執(zhí)行效率，并且對(duì)XQuery語言部分求值技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展也有推動(dòng)作用。 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新性成果如下： 1)提出了一種引用敏感性分析，用于發(fā)現(xiàn)和標(biāo)記可能導(dǎo)致語義丟失的表達(dá)式，從而正確地判斷出針對(duì)哪些表達(dá)式的計(jì)算結(jié)果可以采用XML文檔重構(gòu)的常量折疊方法，從而保證基于已知信息的、不涉及反向軸等特定運(yùn)算的表達(dá)式計(jì)算都可以在部分求值階段完成；進(jìn)而

7、擴(kuò)展了傳統(tǒng)上的綁定時(shí)間分析，使其不僅根據(jù)程序不變量等其它靜態(tài)信息來標(biāo)記表達(dá)式，而且參考引用敏感分析的結(jié)果來最終確定表達(dá)式的綁定時(shí)間狀態(tài)，從而提高綁定時(shí)間分析的精度，擴(kuò)大程序中部分求值的范圍。 2)提出了一種XQuery語言的程序例化方法，擴(kuò)展了傳統(tǒng)的函數(shù)式語言程序例化方法；針對(duì)FLWOR表達(dá)式、XML文檔對(duì)象模型和xQuery數(shù)據(jù)模型等語言結(jié)構(gòu)，提供專用的程序例化策略；采用4種函數(shù)例化模式來控制備個(gè)函數(shù)調(diào)用表達(dá)式的例化方式；并且

8、針對(duì)不用應(yīng)用需求設(shè)計(jì)了兩種例化方式：編譯時(shí)刻例化和運(yùn)行時(shí)刻例化，擴(kuò)大了XQuery語言部分求值技術(shù)的應(yīng)用范圍。 3)基于上述XQuery語言的部分求值技術(shù)，研制了第一個(gè)支持XQuery程序自動(dòng)例化的部分求值系統(tǒng)——XQPE，它支持XQuery程序編譯時(shí)刻例化和運(yùn)行時(shí)程序例化兩種例化方式，拓展了部分求值技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。 4)面向基于XQJ接口的XQuery查詢程序，發(fā)展了一種新型的基于xQuery語言部分求值的動(dòng)態(tài)編譯機(jī)制