??? XFilter首次利用基于有限狀態(tài)自動機FSM(Finite State Machine)的方法來過濾XML文檔，它對每一個路徑查詢使用一個單獨的FSM，并在文檔處理的過程中，同時運行所有的FSM。YFilter在XFilter的基礎(chǔ)上進行了改進，它將所有的XPath查詢合并成一個單獨的非確定有限自動機NFA(Non-deterministic Finite Automaton)[6]，并共享所有查詢的公共前綴，YFilter主要考慮了謂詞中的AND謂詞查詢，采用后置處理的方式，這種方式產(chǎn)生大量中間結(jié)果影響系統(tǒng)性能。
　　XEBT(XPath Evaluation Based on Tree automata)[7]利用樹自動機技術(shù)作為查詢處理器，它基于表達能力豐富的樹自動機，無須附加中間狀態(tài)或保存中間結(jié)果，就能處理支持{[]}操作符的XPath，所以能較高效地處理XPath查詢。在優(yōu)化策略上，主要包括基于DTD的XPath查詢自動機的構(gòu)造、在空間代價有限增加的情況下采用局部確定化減少并發(fā)執(zhí)行的狀態(tài)、采用自上而下和自下而上相結(jié)合的查詢處理策略等。
　　其他處理XML流的方法主要有基于索引（Index-Filter）的方法[2]、基于Bloom Filter[3]的方法以及FiST[5]方法。Index-Filter[2]采用基于索引的技術(shù)處理XML流數(shù)據(jù)，利用XML文檔流的文檔標記動態(tài)地建立XML文檔的索引，從而避免處理一部分文檔。在Index-Filter的方法中，建立索引要花費一定的時間，而且不能單遍處理XML文檔。基于Bloom Filter的XML包過濾器具一種近似查詢方法，利用Bloom Filter方法，將XPath表達式作為字符串，將XPath與XML包之間的匹配轉(zhuǎn)換為字符串之間的匹配，從而提高查詢性能，但它只是用來處理簡單的XPath表達式且有一定的失誤率。FiST方法針對Twig Pattern提出的一種有別于YFilter的方法，將一組Twig Pattern轉(zhuǎn)換為prufer序列，并對一組Twig Pattern與XML流數(shù)據(jù)進行整體性匹配。
2 GBRender模型
2.1 GBRender相關(guān)定義
　　當XML以流的形式進行處理時，在邏輯上實際是以先序遍歷的形式對XML樹中的結(jié)點進行訪問，通常采用基于事件的SAX模型來進行解析。這樣，在對XML結(jié)構(gòu)未知的情況下，可以根據(jù)接收的元素信息來分析其結(jié)構(gòu)，并根據(jù)得到的結(jié)構(gòu)信息為后續(xù)服務(wù)。
??? 為了用來更好地描述GBRender查詢模型，下面介紹幾個定義：
??? 定義1(組)：XML的任何一個元素都有一個從根開始的標簽路徑，但很多元素都會有相同標簽路徑，即1個標簽路徑可以表示1組對應(yīng)的元素。這里把XML文檔中每一個不同的標簽路徑稱為組。如圖2所示，root/person/name即為一個組。

??? 定義2(組樹)：組樹是在處理XML數(shù)據(jù)流過程中，記錄組、組之間關(guān)系的樹形結(jié)構(gòu)。其組織結(jié)構(gòu)如圖3所示。組樹中，各組有指向其子組的鏈接，每個組有指向父組的鏈接，同時，同一層的組串接起來以便于處理時的需要。
　　定義3(終結(jié)元素)：XPath表達式對應(yīng)的最后一個路徑元素，稱為終結(jié)元素，它表示XPath請求所需的結(jié)果。如//A/B//C，C即終結(jié)元素。
　　定義4(著色)：尋找每一個組的標簽路徑處于XPath表達式中的哪個位置，即當前XML元素的路徑與XPath路徑的關(guān)系并標記該組，這個過程稱為著色過程。例如，組root/person/name對應(yīng)XPath表達式//name的終結(jié)元素name，則可以標記該組為該XPath的終結(jié)組。
2.2 GBRender結(jié)構(gòu)模型
　　目前的XML數(shù)據(jù)流XPath查詢處理，基本結(jié)構(gòu)模型如圖4所示，以XML數(shù)據(jù)流作為XPath分析器的輸入，分析器可能有多個，也可能合并為1個。對XPath查詢包含的索引信息有2種：一是傳輸之前的索引信息；二是接收端進行處理形成的索引信息。

　　GBRender查詢模型如圖5所示，采用基于著色的方式來處理查詢，當某個組首次出現(xiàn)時，通過著色器對其與XPath的關(guān)系進行著色。著色之后，再次遇到該組時不再依賴于XPath而只依賴其記錄的組著色信息，尤其在單枝查詢的情況下，可以直接對查詢進行回應(yīng)。在GBRender模型中，組著色的過程，實際上相當于XPath確定化的過程。例如，對于圖2的文檔進行//name查詢，當首次出現(xiàn)name時，其組標簽路徑為root/person/name，即是對//祖孫關(guān)系在此文檔上進行的確認化，而且當name出現(xiàn)在另一組時，會再一次進行確認化且不會相互影響。而常采用的DTD優(yōu)化策略通常也是完成確認化的工作，當遇到2個不同組均存在name標簽時，//就需要特殊處理了。

??? 為了同時響應(yīng)多個XPath查詢，本文引入了著色序列的定義。
　　定義5(著色序列)：根據(jù)XPath請求序列，對同一組生成對應(yīng)的著色信息序列，此序列即稱為著色序列。因為不同的XPath有不同的著色信息，因此也稱XPath著色序列。
??? 每組均有著色序列，其組樹中組的結(jié)構(gòu)如圖6所示。

2.3 GBRender處理模型
??? 基于組樹的動態(tài)建立與組著色機制，GBRender的任意組，僅當首次出現(xiàn)時進行XPath著色處理，之后則根據(jù)著色情況進行處理。
　　GBRender的查詢處理，其數(shù)據(jù)輸入是XML的SAX解析事件流，包括startDocument、endDocument、startElement、endElement和Text事件，這里只給出GBRender處理模型在每一類事件的響應(yīng)動作，而不討論數(shù)據(jù)緩存處理。
　　startDocument： initiate the GroupTree GT and context?? //初始化組樹GT
　　StartElement(element)?? 　　　　　// element為新接收元素
　　If(not existsGroup(element))InsertGroupAndDrawXpathColor(element)；??

　　　　　　　　　　　　　　?? 　　　//如果不存在該組，則生成該組并進行著色產(chǎn)生著色序列
　　setCurrentElement(element)；　　 //置element為當前元素
??? Text (value)??? 　　　　　　　　　// 當前元素的值
?????? Add value into currentElement.currentValue；
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?// 增加到當前元素值
　　? EndElement(element)??
?????? ProcessXPathColor(element)；?? // 根據(jù)當前元素的著色序列信息進行處理
?????? setCurrentElement(element.parentGroup)； //
??? EndDocument?
?????? cleanUp( )；???? 　　　　　　　// 處理全部結(jié)束，清理
2.4 GBRender查詢模型的主要特征
　　? GBRender查詢模型處理的操作方向與目前主要的查詢處理不同，分析器并不是與XPath綁定，而是綁定到XML文檔結(jié)構(gòu)上，它對XPath只在組首次出現(xiàn)時進行著色的處理，之后則根據(jù)著色情況來進行處理。這種模型具有較強的靈活性，主要特點如下：
??? (1)對XML文檔結(jié)構(gòu)無需任何考慮。因為以接收的流數(shù)據(jù)為依據(jù)來動態(tài)建立組樹。根據(jù)XML流數(shù)據(jù)的順序性與元素之間關(guān)系的局部性，組樹的訪問總是發(fā)生在相鄰元素之間，因此效率很高。
??? (2)無需依賴XPath分析器。一旦著色，相當于就對該組進行了確定化。同時，對于簡單的XPath表達式在當前組即可直接判定作出處理。
??? (3)可以方便地利用現(xiàn)有的其他XPath查詢處理機制，如自動機模型。因為在某種程度上，著色類似確定化XPath，當處理復雜謂詞時，其著色信息處理可以方便地吸收自動機模型的思想。
??? (4)非常容易擴展XPath查詢數(shù)目，著色序列長度的增加對效率影響很小。
??? (5)方便進行類似關(guān)鍵詞查詢的流數(shù)據(jù)處理。如不考慮數(shù)據(jù)來源的結(jié)構(gòu)，用戶只關(guān)心信息中的author或name的信息。本文模型可以很容易且高效的去完成處理，僅需傳入//author、//name的XPath表達式串，就可以應(yīng)用于任意的XML流數(shù)據(jù)源。
3 GBRender的主要算法
　　以單枝查詢?yōu)槔喴榻BGBRender查詢模型中的著色算法與處理算法。
　　在單一分枝的查詢中，由于XPath表達式中僅有//與/關(guān)系，組標簽對于XPath路徑中的元素只存在3種關(guān)系，即無、中間元素或終結(jié)元素，而本文關(guān)心的正是那些終結(jié)元素且此處暫不需考慮緩存，為了便于描述，用Color.Empty、Color.Mid以及Color.End來表示2種著色狀態(tài)。
??? (1)單一分枝下的組著色算法：
??? GroupRendering(G， XPaths)
??? 輸入：組G是當前元素所在組，表達式串XPaths是XPath表達式集合
??? {
??? 　　Foreach(xpath in XPaths)
??? 　　{
??? 　　? If(G.tagPath not satisfy part xpath)?? //未發(fā)現(xiàn)匹配，e.tagPath為標簽路徑
??? 　　　　　? G.XPathColorList.add(Color.Empty)；
　　??? 　 If(G.tagPath satisfy part xpath)?? 　　//有匹配
　　　??????? If(G.tagPath is 終結(jié)元素)?? 　　　　//是終結(jié)元素
???????????? G.XPathColorList.add(Color.End)；
????????? else???? 　　　　　　　　　　　　　　　　//不是終結(jié)匹配但匹配中間元素
????????????? G.XPathColorList.add(Color.Mid)；
??? 　　}
??? }
??? (2)endElement時根據(jù)組著色情況對元素進行處理的算法：
??? ProcessXPathColor (G)
??? 輸入：組G是當前元素所在組
??? {
???? 　　Foreach(color in G.XPathColorList)
???? 　　{? //單枝查詢情況下只需要對Color.End元素進行處理
　　??????? Costomeri ++；? // XPath逐個對應(yīng)
　　??????? If(color is Color.End)
　　??????? {
　　?????????? ToCustomer(Customeri，G.currentElement.Value)； // 輸出結(jié)果
　　??????? }
　　??? }
??? }
4 實驗
　　本文實現(xiàn)了GBRender查詢模型并應(yīng)用在單枝查詢上，軟件環(huán)境是Windows xp+eclipse3.3+jdk1.5。硬件環(huán)境是：聯(lián)想旭日410M筆記本電腦，配置為：CPU雙核T2080，內(nèi)存1 GB，硬盤120 GB。
??? 在實驗中，綜合了文檔大小與查詢數(shù)目的多少并與YFilter和Index-Filter作比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當文檔相對較大時查詢數(shù)量無論多少，GBRender都顯得非常有效；當文檔相對較小而查詢數(shù)量較大時，GBRender與YFilter較為有效。實驗結(jié)果如圖7所示。