JAXB und Anpassungen des JAXB Bindings

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JAXB – Java Architecture for XML Binding – (http://jaxb.java.net/) wird eingesetzt um ein Mapping zwischen XML und Java-Klassen herzustellen und aus einer XSD-Schema-Datei Java-Klassen zu generieren. Hierfür kann das Programm xjc verwendet werden, dass seit Java 6 Bestandteil vom Java SE JDK ist.

Im nun folgenden Beispiel sollen die Daten eines Benutzers von XML in ein Java-Objekt konvertiert werden (marshalling). Auch der Umgekehrte Weg – also das Umwandeln eines Java-Objektes in XML (unmarshalling) – soll möglich sein. Ein Benutzer hat verschiedene Eigenschaften, wie z.B. Vor- und Nachname, die beim Konvertieren berücksichtigt werden sollen. Außerdem soll ein Benutzer beliebig viele Adress-Informationen besitzen können.

Zunächst wird ein Maven-Projekt erstellt. Die Beschreibung der Benutzer-Eigenschaften wird in der Schema-Datei src/main/resources/user.xsd hinterlegt. Die Definition sieht wie folgt aus:

<xs:schema xmlns:xs=“http://www.w3.org/2001/XMLSchema“
targetNamespace=“http://www.mz.de/user/schema“
xmlns=“http://www.mz.de/user/schema“
elementFormDefault=“qualified“
attributeFormDefault=“unqualified“>

<xs:element name=“user“ type=“UserType“ />

<xs:complexType name=“UserType“>
<xs:sequence>
<xs:element name=“forename“ type=“xs:string“ minOccurs=“0″ />
<xs:element name=“lastname“ type=“xs:string“ minOccurs=“0″ />
<xs:element name=“title“ type=“xs:string“ minOccurs=“0″ />
<xs:element name=“phonenumber“ type=“xs:string“ minOccurs=“0″ />
<xs:element name=“mail“ type=“xs:string“ minOccurs=“0″ />
<xs:element name=“age“ type=“xs:int“ minOccurs=“0″ />
<xs:element name=“addresses“ type=“AddressType“ minOccurs=“0″ maxOccurs=“unbounded“ />
</xs:sequence>
</xs:complexType>

<xs:complexType name=“AddressType“>
<xs:sequence>
<xs:element name=“street“ type=“xs:string“ minOccurs=“0″ />
<xs:element name=“housenumber“ type=“xs:string“ minOccurs=“0″ />
<xs:element name=“citycode“ type=“xs:string“ minOccurs=“0″ />
<xs:element name=“country“ type=“xs:string“ minOccurs=“0″ />
</xs:sequence>
</xs:complexType>
</xs:schema>

Eine XML-Datei die zu obigem Schema passen würde, sähe folgendermaßen aus:

<user xmlns=“http://www.mz.de/user/schema“>
<forename>Max</forename>
<lastname>Mustermann</lastname>
<addresses>
<street>Musterweg</street>
<citycode>50123</citycode>
</addresses>
<addresses>
<street>Musterstrasse</street>
<citycode>50123</citycode>
</addresses>
</user>

Aus der Schema-Datei lassen sich auch ohne Maven die entsprechenden Java-Klassen generieren. Hierfür führt man im Projekt-Verzeichnis xjc mit folgenden Parametern aus:

xjc -d generated-sources/xjc src/main/resources/user.xsd

Sofern in der Projekt-Struktur die Verzeichnisse generated-sources/xjc existieren, werden hier nun folgende Dateien erzeugt:

  • AddressType
  • ObjectFactory
  • package-info
  • UserType

Die Klassen UserType und AddressType ergeben sich aus der XSD-Beschreibung. Die ObjectFactory wird mit Methoden zum Erstellen der automatisch generierten Klassen versehen und bietet zudem die Möglichkeit alle Elemente, die auf nicht anonyme komplexe Typen verweisen – das name-Attribut muss gesetzt sein – zu JAXBElementen zu transformieren. In diesem Beispiel trifft das also auf das Element UserType zu.

Statt xjc nach jeder Änderung der XSD-Datei manuell auszuführen, kann alternativ Maven zum Bauen des Projektes und zur Generierung der Java-Klassen eingesetzt werden. Hierfür kommt das Maven JAXB2 Plugin (http://java.net/projects/maven-jaxb2-plugin/) zum Einsatz, wofür der build-Eintrag der pom.xml-Datei ergänzt werden muss:

<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.jvnet.jaxb2.maven2</groupId>
<artifactId>maven-jaxb2-plugin</artifactId>
<version>0.8.0</version>
<executions>
<execution>
<goals>
<goal>generate</goal>
</goals>
</execution>
</executions>
</plugin>
</plugins>
</build>

Wie bei Maven üblich, werden die gebauten Klassen im target-Verzeichnis abgelegt. Die von xjc generierten Klassen sind hier unter generated-sources/xjc zu finden, wobei das Verzeichnis automatisch einen ClassPathEntry erhält und die hier liegenden Klassen somit im Projekt direkt verwendet werden können. Sollte dies in der Eclipse IDE einmal nicht der Fall sein, so reicht es Maven – Update Project Configuration auszuführen.

Nun wird der oben aufgeführte XML-Inhalt in der Datei src/main/resources/user.xml gespeichert, die anschließend unmarshallt werden soll.

JAXBContext jaxbContext = JAXBContext.newInstance(UserType.class);
Unmarshaller unmarshaller = jaxbContext.createUnmarshaller();
UserType user = (UserType) unmarshaller.unmarshal(getClass().getResourceAsStream(„/user.xml“));

Das Root-Element der XML-Datei ist vom Typ UserType, daher wird zunächst eine JAXBContext-Instanz für dieses Objekt erstellt. Anschließend wird auf dieser Instanz ein Unmarshaller erstellt, der den Inhalt der XML-Datei in Form eines InputStreams unmarshallen soll. Hierbei kommt es jedoch zu einer Exception, deren Ursache im StackTrace nicht direkt ersichtlich ist:

Exception in thread „Main“ javax.xml.bind.UnmarshalException: unexpected element (uri:“http://www.mz.de/user/schema“, local:“user“). Expected elements are (none) at com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.UnmarshallingContext.handleEvent(UnmarshallingContext.java:631)

Ursache für diesen Fehler ist die fehlende Annotation XmlRootElement in der Klasse UserType. Klassen die mit JAXB unmarshallt werden sollen (Root-Elemente), müssen diese Annotation besitzen. Im Fall der Klasse UserType sähe die korrekte Annotation so aus:

@XmlRootElement(name = „UserType“)

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um xjc dazu zu bewegen, die Klasse UserType wie gewünscht zu annotieren.
Eine Möglichkeit ist es, die XSD-Datei anzupassen:

<xs:element name=“UserType“>
<xs:complexType>
<xs:sequence>
<xs:element name=“forename“ type=“xs:string“ minOccurs=“0″ />
<xs:element name=“lastname“ type=“xs:string“ minOccurs=“0″ />
<xs:element name=“title“ type=“xs:string“ minOccurs=“0″ />
<xs:element name=“phonenumber“ type=“xs:string“ minOccurs=“0″ />
<xs:element name=“mail“ type=“xs:string“ minOccurs=“0″ />
<xs:element name=“age“ type=“xs:int“ minOccurs=“0″ />
<xs:element name=“addresses“ type=“AddressType“ minOccurs=“0″ maxOccurs=“unbounded“ />
</xs:sequence>
</xs:complexType>
</xs:element>

Hintergrund ist, dass das Element UserType nun einen anonymen complexType beinhaltet. Damit ist gewährleistet, dass der complexType nicht nur nicht in dieser XSD-Datei, sondern auch in keiner anderen referenziert werden kann. Damit ist der complexType zwangsläufig ein Root-Element und wird auch als solches von xjc erkannt und annotiert.

Bevor die obige XML-Datei unmarshallt werden kann, muss für diese Lösung noch das Root-Element von User auf UserType unbenannt werden:

<UserType xmlns=“http://www.mz.de/user/schema“>
<lastname>Mustermann</lastname>

</UserType>

Nun kann die XML-Datei unmarshallt werden und deren Inhalt steht im Objekt UserType zur Verfügung.

Die Lösung hat allerdings einen Nachteil. Da der complexType des UserType-Elementes annonym ist, erhält die ObjectFactory keine Methode zum Transformieren des UserTypes in ein JAXBElement. Sofern das Unmarshallen von XML-Inhalt in Java Objekte ausreicht, kann das vernachlässigt werden. Ist der umgekehrte Weg ebenfalls gewünscht – Java Objekt in XML marshallen – muss eine andere Lösung gefunden werden.

So gibt es die Möglichkeit das Standardverhalten des JAXB Bindings anzupassen, wofür die Datei src/main/resources/jxbBindings.xjb mit folgendem Inhalt erstellt wird:

<jxb:bindings version=“1.0″
xmlns:jxb=“http://java.sun.com/xml/ns/jaxb“
xmlns:xs=“http://www.w3.org/2001/XMLSchema“
xmlns:xsi=“http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance“
xmlns:xjc=“http://java.sun.com/xml/ns/jaxb/xjc“
xmlns:annox=“http://annox.dev.java.net“
xsi:schemaLocation=“http://java.sun.com/xml/ns/jaxb http://java.sun.com/xml/ns/jaxb/bindingschema_2_0.xsd“
jxb:extensionBindingPrefixes=“xjc“>

<jxb:bindings schemaLocation=“user.xsd“ node=“/xs:schema/xs:complexType[@name = ‚UserType‘]“>
<annox:annotate>
<annox:annotate annox:class=“javax.xml.bind.annotation.XmlRootElement“ name=“user“/>
</annox:annotate>
</jxb:bindings>

</jxb:bindings>

Die schemaLocation des jxb:binding bestimmt für welches Schema Anpassungen vorgenommen werden sollen, in diesem Fall also für die XSD-Datei user.xsd. Das Attribut node definiert mittels XPath, welche XSD-Einträge anzupassen sind. Der gewählte XPath Ausdruck matched auf alle complexType-Einträge, die sich direkt unterhalb des Schemas befinden. Da dies auch den AddressType betreffen würde, muss zusätzlich mit dem name-Attribut gearbeitet werden, welches den Wert UserType besitzt.

Über annox:annotate wird letztendlich bestimmt, was an den zuvor ausgewählten XSD-Einträgen modifiziert werden soll. Die Klasse UserType erhält die Annotation XmlRootElement mit dem name-Attribut user:

@XmlRootElement(name = „user“)

Der Anschließende Maven-Build wird allerdings fehlschlagen, da weitere Anpassungen an der build-Einstellung in der pom.xml-Datei vorzunehmen sind:

<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.jvnet.jaxb2.maven2</groupId>
<artifactId>maven-jaxb2-plugin</artifactId>
<version>0.8.0</version>
<configuration>
<strict>false</strict>
<extension>true</extension>
<args>
<arg>-Xannotate</arg>
</args>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.jvnet.jaxb2_commons</groupId>
<artifactId>jaxb2-basics</artifactId>
<version>0.8.0</version>
</plugin>
<plugin>
<groupId>org.jvnet.jaxb2_commons</groupId>
<artifactId>jaxb2-basics-annotate</artifactId>
<version>0.8.0</version>
</plugin>
</plugins>
</configuration>
<executions>
<execution>
<goals>
<goal>generate</goal>
</goals>
</execution>
</executions>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>javax.activation</groupId>
<artifactId>activation</artifactId>
<version>1.1</version>
</dependency>
</dependencies>
</plugin>
</plugins>
</build>

Zunächst muss eine Konfiguration hinzugefügt werden. Damit komplexe Typen als Root-Element behandelt werden, auf die theoretisch von anderen XSD-Dateien verwiesen werden könnte, darf nicht der strict-Mode zum Einsatz kommen. Weiterhin müssen Extensions von Fremd-Anbietern zugelassen werden, da andernfalls die annotate-Anweisung nicht verwendet werden darf. Für diese Library ist außerdem der Argument-Eintrag Xannotate nötigt. Außerdem werden die Plugins jaxb2-basics und jaxb2-basics-annotate und die Dependency activation benötigt, damit der Build-Prozess wie gewünscht durchläuft.

Als Ergebnis ist die Klasse UserType korrekt annotiert und die ObjectFactory bietet nun wieder die Möglichkeit Objekte vom Typ UserType zu JAXBElementen zu transformieren. Damit ist auch die Möglichkeit gegeben, Java-Objekte zu marshallen und so in XML-Inhalt umzuwandeln. Hierzu wird das entsprechende Java-Objekt über die ObjectFactory erstellt:

ObjectFactory factory = new ObjectFactory();
UserType userType = factory.createUserType();
userType.setForename(„Max“);
userType.setLastname(„Mustermann“);

AddressType addressType = factory.createAddressType();
addressType.setCitycode(„50123“);
addressType.setStreet(„Musterweg“);
userType.getAddresses().add(addressType);

addressType = factory.createAddressType();
addressType.setCitycode(„50123“);
addressType.setStreet(„Musterstrasse“);
userType.getAddresses().add(addressType);

Nun kann der UserType in ein JAXBElement umgewandelt werden:

JAXBElement<UserType> jaxbElement = factory.createUser(userType);

Das marshallen ähnelt dem unmarshallen aus obigem Beispiel. Es wird zunächst der JAXBContext für die Klasse UserType und im Anschluss der entsprechende Marshaller erzeugt. Dieser erhält das JAXBElement zum marshallen und einen OutputStream in den der XML-Inhalt geschrieben wird:

JAXBContext jaxbContext = JAXBContext.newInstance(UserType.class);
Marshaller marshaller = jaxbContext.createMarshaller();
marshaller.marshal(jaxbElement, outputStream);

Benötigt man den XML-Inhalt in einer Datei, so kann dem Marshaller statt dem OutputStream auch ein File übergeben werden.

Weiter Information zur Anpassung des JAXB Bindinings sind auf der Oracle Webseite zu finden:

http://docs.oracle.com/cd/E17802_01/webservices/webservices/docs/2.0/tutorial/doc/JAXBUsing4.html