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XPath 完整指南：語法詳解與 Java 實戰應用

編輯：Java 相關知識

前言

XPath (XML Path Language) 是在 XML 文檔中查找信息的語言，提供了強大的節點選擇、條件過濾、軸導航等能力。本文系統整理 XPath 核心語法、七大節點類型、常用運算符、函數庫，並結合 Java javax.xml.xpath 包給出完整實戰代碼，涵蓋命名空間處理、自定義函數/變量解析器等進階主題。

一、XPath 七大節點類型

類型	說明
元素節點	XML 元素，如 `<book>`
屬性節點	元素屬性，如 `lang="eng"`
文本節點	元素內的文本內容
命名空間節點	XMLNS 宣告
處理指令節點	格式指令
註釋節點	<!-- comment -->
文檔節點(根節點)	整個 XML 文檔的頂層容器

二、核心路徑表達式速查表

表達式	含義	示例結果
`nodename`	選擇當前節點的所有子節點	`bookstore` 選所有 bookstore 子節點
`/`	從根節點選擇	`/bookstore` 選根元素 bookstore
`//`	從任意位置選擇匹配節點	`//book` 選文檔中所有 book
`.`	選擇當前節點	-
`..`	選擇父節點	-
`@`	選擇屬性	`//@lang` 選所有 lang 屬性

三、謂語 — 精準過濾節點

用方括號 [] 包裹條件：

/bookstore/book[1] — 第一個 book
/bookstore/book[last()] — 最後一個 book
//title[@lang='eng'] — lang="eng" 的 title
/bookstore/book[price>35.00]/title — 價格>35 的 book 的 title

四、通配符與多路徑選擇

通配符	說明
`*`	匹配任意元素節點
`@*`	匹配任意屬性節點
`node()`	匹配任意類型節點
`\|`	合併多個路徑結果

示例：//book/title | //book/price 同時選取所有 title 和 price。

五、軸 — 樹關係導航

語法：axis::node-test[predicate]。常用軸：

child::book — 子元素 book
attribute::lang — lang 屬性
descendant::book — 所有後代 book
ancestor::book — 所有祖先 book
following::* — 文檔中當前節點結束標籤後的所有節點
preceding-sibling::* — 當前節點前的所有同級節點

六、運算符與函數

支持算術（+ - * div mod）、比較（= != < <= > >=）、邏輯（and or）、節點集合併（|）。內置函數如 count()、contains()、starts-with()、substring()、string-length() 等。

七、Java 中使用 XPath 完整實戰

1. 基礎 API 流程

// 1. 創建 XPath 對象
XPathFactory factory = XPathFactory.newInstance();
XPath xpath = factory.newXPath();

// 2. 編譯表達式
XPathExpression expr = xpath.compile("//name/text()");

// 3. 解析 XML 文檔
DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance();
dbf.setNamespaceAware(false); // 無命名空間時
DocumentBuilder builder = dbf.newDocumentBuilder();
Document doc = builder.parse(new File("test.xml"));

// 4. 執行查詢並指定返回類型
NodeList nodes = (NodeList) expr.evaluate(doc, XPathConstants.NODESET);

// 5. 遍歷結果
for (int i = 0; i < nodes.getLength(); i++) {
    System.out.println(nodes.item(i).getNodeValue());
}

2. XPath 數據類型與 Java 映射

若不指定返回類型，evaluate(obj) 默認返回 String。

3. 命名空間處理 — 關鍵難點

XML 帶命名空間時，XPath 必須通過 NamespaceContext 註冊前綴：

// 自定義 NamespaceContext
class CustomNamespaceContext implements NamespaceContext {
    public String getNamespaceURI(String prefix) {
        if ("ns".equals(prefix)) return "https://www.example.com/ns";
        if ("tg".equals(prefix)) return "https://www.example.com/tg";
        if ("df".equals(prefix)) return "https://www.example.com/default";
        return XMLConstants.NULL_NS_URI;
    }
    public String getPrefix(String uri) { return null; }
    public Iterator getPrefixes(String uri) { return null; }
}

// 使用
XPath xpath = XPathFactory.newInstance().newXPath();
xpath.setNamespaceContext(new CustomNamespaceContext());
XPathExpression expr = xpath.compile("//df:computer"); // 使用註冊前綴
NodeList list = (NodeList) expr.evaluate(doc, XPathConstants.NODESET);

注意：即使元素使用默認命名空間（無前綴），查詢時也必須為其分配一個前綴（如 df），否則無法匹配。

4. 進階：自定義函數解析器與變量解析器

通過實現 XPathFunctionResolver 和 XPathVariableResolver 接口，可在 XPath 表達式中調用 Java 方法或使用外部變量：

xpath.setXPathFunctionResolver(new XPathFunctionResolver() {
    public XPathFunction resolveFunction(QName name, int arity) {
        if ("my:custom-func".equals(name.getLocalPart())) {
            return args -> { /* 自定義邏輯 */ return "result"; };
        }
        return null;
    }
});

xpath.setXPathVariableResolver(new XPathVariableResolver() {
    public Object resolveVariable(QName name) {
        if ("myVar".equals(name.getLocalPart())) return "external-value";
        return null;
    }
});

八、完整示例代碼

import javax.xml.parsers.*;
import javax.xml.xpath.*;
import org.w3c.dom.*;
import org.xml.sax.SAXException;
import java.io.*;

public class XpathCompleteDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 解析 XML
        DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
        factory.setNamespaceAware(true); // 必須開啟以支持命名空間
        Document doc = factory.newDocumentBuilder().parse(new File("books.xml"));

        XPathFactory xf = XPathFactory.newInstance();
        XPath xpath = xf.newXPath();

        // 1. 簡單查詢
        NodeList titles = (NodeList) xpath.evaluate("//book/title/text()", doc, XPathConstants.NODESET);
        for (int i = 0; i < titles.getLength(); i++) {
            System.out.println("Title: " + titles.item(i).getNodeValue());
        }

        // 2. 條件查詢
        Double price = (Double) xpath.evaluate("//book[price>35]/price", doc, XPathConstants.NUMBER);
        System.out.println("First price > 35: " + price);

        // 3. 命名空間查詢（需配合 NamespaceContext）
        // xpath.setNamespaceContext(new CustomNamespaceContext());
        // NodeList nsNodes = (NodeList) xpath.evaluate("//ns:book", doc, XPathConstants.NODESET);
    }
}