橫向對比分析Python解析XML的4種方式

pythontab發表於2017-06-20

在最初學習PYTHON的時候,只知道有DOM和SAX兩種解析方法,但是其效率都不夠理想,由於需要處理的檔案數量太大,這兩種方式耗時太高無法接受。

在網路搜尋後發現,目前應用比較廣泛,且效率相對較高的ElementTree也是一個比較多人推薦的演算法,於是拿這個演算法來實測對比,ElementTree也包括兩種實現,一個是普通ElementTree(ET),一個是ElementTree.iterparse(ET_iter)。

本文將對DOM、SAX、ET、ET_iter四種方式進行橫向對比,透過處理相同檔案比較各個演算法的用時來評估其效率。

程式中將四種解析方法均寫為函式,在主程式中分別呼叫,來評估其解析效率。

解壓後的XML檔案內容示例為:

橫向對比分析Python解析XML的4種方式

主程式函式呼叫部分程式碼為:

  print("檔案計數:%d/%d." % (gz_cnt,paser_num))
  str_s,cnt = dom_parser(gz)
  #str_s,cnt = sax_parser(gz)
  #str_s,cnt = ET_parser(gz)
  #str_s,cnt = ET_parser_iter(gz)
  output.write(str_s)
  vs_cnt += cnt

在最初的函式呼叫中函式返回兩個值,但接收函式呼叫值時用兩個變數分別呼叫,導致每個函式都要執行兩次,之後修改為一次呼叫兩個變數接收返回值,減少了無效呼叫。

1、DOM解析

函式定義程式碼:

def dom_parser(gz):
  import gzip,cStringIO
  import xml.dom.minidom
  
  vs_cnt = 0
  str_s = ''
  file_io = cStringIO.StringIO()
  xm = gzip.open(gz,'rb')
  print("已讀入:%s.\n解析中:" % (os.path.abspath(gz)))
  doc = xml.dom.minidom.parseString(xm.read())
  bulkPmMrDataFile = doc.documentElement
  #讀入子元素
  enbs = bulkPmMrDataFile.getElementsByTagName("eNB")
  measurements = enbs[0].getElementsByTagName("measurement")
  objects = measurements[0].getElementsByTagName("object")
  #寫入csv檔案
  for object in objects:
    vs = object.getElementsByTagName("v")
    vs_cnt += len(vs)
    for v in vs:
      file_io.write(enbs[0].getAttribute("id")+' '+object.getAttribute("id")+' '+\
      object.getAttribute("MmeUeS1apId")+' '+object.getAttribute("MmeGroupId")+' '+object.getAttribute("MmeCode")+' '+\
      object.getAttribute("TimeStamp")+' '+v.childNodes[0].data+'\n') #獲取文字值
  str_s = (((file_io.getvalue().replace(' \n','\r\n')).replace(' ',',')).replace('T',' ')).replace('NIL','')
  xm.close()
  file_io.close()
  return (str_s,vs_cnt)

程式執行結果:

**************************************************

程式處理啟動。

輸入目錄為:/tmcdata/mro2csv/input31/。

輸出目錄為:/tmcdata/mro2csv/output31/。

輸入目錄下.gz檔案個數為:12,本次處理其中的12個。

**************************************************

檔案計數:1/12.

已讀入:/tmcdata/mro2csv/input31/TD-LTE_MRO_NSN_OMC_234598_20160224060000.xml.gz.

解析中:

檔案計數:2/12.

已讀入:/tmcdata/mro2csv/input31/TD-LTE_MRO_NSN_OMC_233798_20160224060000.xml.gz.

解析中:

檔案計數:3/12.

已讀入:/tmcdata/mro2csv/input31/TD-LTE_MRO_NSN_OMC_123798_20160224060000.xml.gz.

解析中:

………………………………………

檔案計數:12/12.

已讀入:/tmcdata/mro2csv/input31/TD-LTE_MRO_NSN_OMC_235598_20160224060000.xml.gz.

解析中:

VS行計數:177849,執行時間:107.077867,每秒處理行數:1660。

已寫入:/tmcdata/mro2csv/output31/mro_0001.csv。

**************************************************

程式處理結束。

由於DOM解析需要將整個檔案讀入記憶體,並建立樹結構,其記憶體消耗和時間消耗都比較高,但其優點在於邏輯簡單,不需要定義回撥函式,便於實現。

2、SAX解析

函式定義程式碼:

def sax_parser(gz):
  import os,gzip,cStringIO
  from xml.parsers.expat import ParserCreate
  #變數宣告
  d_eNB = {}
  d_obj = {}
  s = ''
  global flag 
  flag = False
  file_io = cStringIO.StringIO()
  
  #Sax解析類
  class DefaultSaxHandler(object):
    #處理開始標籤
    def start_element(self, name, attrs):
      global d_eNB
      global d_obj
      global vs_cnt
      if name == 'eNB':
        d_eNB = attrs
      elif name == 'object':
        d_obj = attrs
      elif name == 'v':
        file_io.write(d_eNB['id']+' '+ d_obj['id']+' '+d_obj['MmeUeS1apId']+' '+d_obj['MmeGroupId']+' '+d_obj['MmeCode']+' '+d_obj['TimeStamp']+' ')
        vs_cnt += 1
      else:
        pass
    #處理中間文字
    def char_data(self, text):
      global d_eNB
      global d_obj
      global flag
      if text[0:1].isnumeric():
        file_io.write(text)
      elif text[0:17] == 'MR.LteScPlrULQci1':
        flag = True
        #print(text,flag)
      else:
        pass
    #處理結束標籤
    def end_element(self, name):
      global d_eNB
      global d_obj
      if name == 'v':
        file_io.write('\n')
      else:
        pass
  
  #Sax解析呼叫
  handler = DefaultSaxHandler()
  parser = ParserCreate()
  parser.StartElementHandler = handler.start_element
  parser.EndElementHandler = handler.end_element
  parser.CharacterDataHandler = handler.char_data
  vs_cnt = 0
  str_s = ''
  xm = gzip.open(gz,'rb')
  print("已讀入:%s.\n解析中:" % (os.path.abspath(gz)))
  for line in xm.readlines():
    parser.Parse(line) #解析xml檔案內容
    if flag:
      break
  str_s = file_io.getvalue().replace(' \n','\r\n').replace(' ',',').replace('T',' ').replace('NIL','')  #寫入解析後內容
  xm.close()
  file_io.close()
  return (str_s,vs_cnt)


程式執行結果:

**************************************************

程式處理啟動。

輸入目錄為:/tmcdata/mro2csv/input31/。

輸出目錄為:/tmcdata/mro2csv/output31/。

輸入目錄下.gz檔案個數為:12,本次處理其中的12個。

**************************************************

檔案計數:1/12.

已讀入:/tmcdata/mro2csv/input31/TD-LTE_MRO_NSN_OMC_234598_20160224060000.xml.gz.

解析中:

檔案計數:2/12.

已讀入:/tmcdata/mro2csv/input31/TD-LTE_MRO_NSN_OMC_233798_20160224060000.xml.gz.

解析中:

檔案計數:3/12.

已讀入:/tmcdata/mro2csv/input31/TD-LTE_MRO_NSN_OMC_123798_20160224060000.xml.gz.

解析中:

.........................................

檔案計數:12/12.

已讀入:/tmcdata/mro2csv/input31/TD-LTE_MRO_NSN_OMC_235598_20160224060000.xml.gz.

解析中:

VS行計數:177849,執行時間:14.386779,每秒處理行數:12361。

已寫入:/tmcdata/mro2csv/output31/mro_0001.csv。

**************************************************

程式處理結束。

SAX解析相比DOM解析,執行時間大幅縮短,由於SAX採用逐行解析,對於處理較大檔案其佔用記憶體也少,因此SAX解析是目前應用較多的一種解析方法。其缺點在於需要自己實現回撥函式,邏輯較為複雜。

3、ET解析

函式定義程式碼:

def ET_parser(gz):
  import os,gzip,cStringIO
  import xml.etree.cElementTree as ET
  vs_cnt = 0
  str_s = ''
  file_io = cStringIO.StringIO()
  xm = gzip.open(gz,'rb')
  print("已讀入:%s.\n解析中:" % (os.path.abspath(gz)))
  tree = ET.ElementTree(file=xm)
  root = tree.getroot()
  for elem in root[1][0].findall('object'):
      for v in elem.findall('v'):
          file_io.write(root[1].attrib['id']+' '+elem.attrib['TimeStamp']+' '+elem.attrib['MmeCode']+' '+\
          elem.attrib['id']+' '+ elem.attrib['MmeUeS1apId']+' '+ elem.attrib['MmeGroupId']+' '+ v.text+'\n')
      vs_cnt += 1
  str_s = file_io.getvalue().replace(' \n','\r\n').replace(' ',',').replace('T',' ').replace('NIL','')  #寫入解析後內容
  xm.close()
  file_io.close()
  return (str_s,vs_cnt)

程式執行結果:

**************************************************

程式處理啟動。

輸入目錄為:/tmcdata/mro2csv/input31/。

輸出目錄為:/tmcdata/mro2csv/output31/。

輸入目錄下.gz檔案個數為:12,本次處理其中的12個。

**************************************************

檔案計數:1/12.

已讀入:/tmcdata/mro2csv/input31/TD-LTE_MRO_NSN_OMC_234598_20160224060000.xml.gz.

解析中:

檔案計數:2/12.

已讀入:/tmcdata/mro2csv/input31/TD-LTE_MRO_NSN_OMC_233798_20160224060000.xml.gz.

解析中:

檔案計數:3/12.

已讀入:/tmcdata/mro2csv/input31/TD-LTE_MRO_NSN_OMC_123798_20160224060000.xml.gz.

解析中:

...........................................

檔案計數:12/12.

已讀入:/tmcdata/mro2csv/input31/TD-LTE_MRO_NSN_OMC_235598_20160224060000.xml.gz.

解析中:

VS行計數:177849,執行時間:4.308103,每秒處理行數:41282。

已寫入:/tmcdata/mro2csv/output31/mro_0001.csv。

**************************************************

程式處理結束。

相較於SAX解析,ET解析時間更短,並且函式實現也比較簡單,所以ET具有類似DOM的簡單邏輯實現且匹敵SAX的解析效率,因此ET是目前XML解析的首選。

4、ET_iter解析

函式定義程式碼:

def ET_parser_iter(gz):
  import os,gzip,cStringIO
  import xml.etree.cElementTree as ET
  vs_cnt = 0
  str_s = ''
  file_io = cStringIO.StringIO()
  xm = gzip.open(gz,'rb')
  print("已讀入:%s.\n解析中:" % (os.path.abspath(gz)))
  d_eNB = {}
  d_obj = {}
  i = 0
  for event,elem in ET.iterparse(xm,events=('start','end')):
    if i >= 2:
      break    
    elif event == 'start':
          if elem.tag == 'eNB':
              d_eNB = elem.attrib
          elif elem.tag == 'object':
        d_obj = elem.attrib
      elif event == 'end' and elem.tag == 'smr':
      i += 1
    elif event == 'end' and elem.tag == 'v':
      file_io.write(d_eNB['id']+' '+d_obj['TimeStamp']+' '+d_obj['MmeCode']+' '+d_obj['id']+' '+\
      d_obj['MmeUeS1apId']+' '+ d_obj['MmeGroupId']+' '+str(elem.text)+'\n')
          vs_cnt += 1
      elem.clear()
  str_s = file_io.getvalue().replace(' \n','\r\n').replace(' ',',').replace('T',' ').replace('NIL','')  #寫入解析後內容
  xm.close()
  file_io.close()
  return (str_s,vs_cnt)

程式執行結果:

**************************************************

程式處理啟動。

輸入目錄為:/tmcdata/mro2csv/input31/。

輸出目錄為:/tmcdata/mro2csv/output31/。

輸入目錄下.gz檔案個數為:12,本次處理其中的12個。

**************************************************

檔案計數:1/12.

已讀入:/tmcdata/mro2csv/input31/TD-LTE_MRO_NSN_OMC_234598_20160224060000.xml.gz.

解析中:

檔案計數:2/12.

已讀入:/tmcdata/mro2csv/input31/TD-LTE_MRO_NSN_OMC_233798_20160224060000.xml.gz.

解析中:

檔案計數:3/12.

已讀入:/tmcdata/mro2csv/input31/TD-LTE_MRO_NSN_OMC_123798_20160224060000.xml.gz.

解析中:

...................................................

檔案計數:12/12.

已讀入:/tmcdata/mro2csv/input31/TD-LTE_MRO_NSN_OMC_235598_20160224060000.xml.gz.

解析中:

VS行計數:177849,執行時間:3.043805,每秒處理行數:58429。

已寫入:/tmcdata/mro2csv/output31/mro_0001.csv。

**************************************************

程式處理結束。

在引入了ET_iter解析後,解析效率比ET提升了近50%,而相較於DOM解析更是提升了35倍,在解析效率提升的同時,由於其採用了iterparse這個循序解析的工具,其記憶體佔用也是比較小的。


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