Jena RDF API
1. jena 简单使用
RDF可以用简单的图示：包括节点以及连接节点的带有箭头的线段来理解。
这个例子中，资源 http://.../JohnSmith 表示一个人。这个人的全名是 John Smith，即 vcard:FN（fullname） 属性的属性值是 John Smith。在 Jena 中，资源用 Resource 类来表示，其属性用 Property 类来表示。而整体模型用Model 类来表示，即上图就是一个Model。一个 Model 对象可以包含多个资源。
1. import com.hp.hpl.jena.rdf.model.Model;
2. import com.hp.hpl.jena.rdf.model.ModelFactory;
3. import com.hp.hpl.jena.rdf.model.Resource;
4. import com.hp.hpl.jena.vocabulary.VCARD;
5.
6. public class Introduction {
7. static String personURI = "http://somewhere/JohnSmith";
8. static String fullName = "John Smith";
9.
10. public static void main(String[] args){
11. // create an empty Model
12. Model model = ModelFactory.createDefaultModel();
13.
14. // create the resource
15. Resource johnSmith = model.createResource(personURI);
16.
17. // add the property
18. johnSmith.addProperty(VCARD.FN, fullName); //（属性，属性值）
19. }
20. }
其中， ModelFactory 类是一个Model 工厂，用于创建model 对象。我们可以使用 Model 的createResource 方法在model 中创建一个资源，并可以使用资源的 addProperty 方法添加属性。
2. jena 的 Statement
Model 的每个箭头都是一个陈述（Statement）。Statement 由三部分组成，分别是主语、谓语和客体。
- 主语：图示中箭头出发的位置。代表资源。
- 谓语：图示中的箭头。代表资源的属性。
- 客体：图示中箭头指向的位置。代表属性的值。它可以是文本（比如：John Smith），也可以是一个资源（比如：VCARD：N指向的空节点）。
下图表示一个Model：
它的每一个箭头都代表一个Statement。如资源http://.../JohnSmith 有一个vCard:FN 属性，其值是文本"John Smith ”。这个资源还有一个 vCard:N 属性，这个属性的值是另一个无名资源。该无名资源有两个属性，分别是 vCard:Given 和 vCard:Family。其值分别是文本的"John" 和 "Smith"。
vcard:N属性对应的值是一个资源。另外：椭圆这个节点没有对应的URI，这种节点被称为blank Node。
我们可以用Jena API 来解析这个RDF 的Statement：
Model 类的listStatements 将返回一个 Statement 的Iterator。Statement 的主语、谓语、客体分别用 getSubject、getPredicate、getObject 来返回。其类型分别是 Resource、Property和RDFNode。对应着资源、属性、属性值，其中客体 object 类型可以是资源或者文本。
1. public class StatementDemo {
2. public static void main(String[] args){
3.
4. //Introduction
5. String personURI = "http://somewhere/JohnSmith";
6. String givenName = "John";
7. String familyName = "Smith";
8. String fullName = givenName + " " + familyName;
9. Model model = ModelFactory.createDefaultModel();
10.
11. Resource johnSmith = model.createResource(personURI);
12. johnSmith.addProperty(VCARD.FN, fullName);
13. johnSmith.addProperty(VCARD.N,
14. model.createResource()
15. .addProperty(VCARD.Given, givenName)
16. .addProperty(VCARD.Family, familyName));
17.
18. //Statement
19. StmtIterator iter = model.listStatements();
20. //遍历statement
21. while(iter.hasNext()){
22. Statement stmt = iter.nextStatement();
23. Resource subject = stmt.getSubject(); //资源
24. Property predicate = stmt.getPredicate(); //属性
25. RDFNode object = stmt.getObject(); //属性值
26.
27. System.out.print(subject.toString());
28. System.out.print(" "+predicate.toString());
29. if(object instanceof Resource){
30. System.out.print(object.toString());
31. }else{
32. System.out.print("\"" + object.toString() + "\"");
33. }
34.
35. System.out.println(" .");
36. }
37. }
该程序的输出如下：
1. http://somewhere/JohnSmith http://www.w3.org/2001/vcard-rdf/3.0#N-1e19b4fe:13bd0803952:-7fff . //指向空节点resource，可以看到属性值是一串字符
2. http://somewhere/JohnSmith http://www.w3.org/2001/vcard-rdf/3.0#FN"John Smith" .
3. -1e19b4fe:13bd0803952:-7fff http://www.w3.org/2001/vcard-rdf/3.0#Family"Smith" . //空节点所指向的属性和属性值，可以看到resource是一串字符
4. -1e19b4fe:13bd0803952:-7fff http://www.w3.org/2001/vcard-rdf/3.0#Given"John" .
这四条分别代表了四个Statement，也即上面图中的四个箭头。
3. 输出RDF
1、model.write(OutputStream) : 也可以用model.write(OutputStream, null) 代替。默认的输出格式。
2、model.write(OutputStream, "RDF/XML-ABBREV"): 使用XML 缩略语法输出RDF。
3、model.write(OutputStream, "N-TRIPLE"): 输出n 元组的格式。
1. import com.hp.hpl.jena.rdf.model.Model;
2. import com.hp.hpl.jena.rdf.model.ModelFactory;
3. import com.hp.hpl.jena.rdf.model.Resource;
4. import com.hp.hpl.jena.vocabulary.VCARD;
5.
6.
7. public class RDFWriting {
8. public static void main(String[] args){
9.
10. //Introduction
11. String personURI = "http://somewhere/JohnSmith";
12. String givenName = "John";
13. String familyName = "Smith";
14. String fullName = givenName + " " + familyName;
15. Model model = ModelFactory.createDefaultModel();
16.
17. Resource johnSmith = model.createResource(personURI);
18. johnSmith.addProperty(VCARD.FN, fullName);
19. johnSmith.addProperty(VCARD.N,
20. model.createResource()
21. .addProperty(VCARD.Given, givenName)
22. .addProperty(VCARD.Family, familyName));
23.
24. //Model write
25. model.write(System.out);
26. System.out.println();
27. model.write(System.out, "RDF/XML-ABBREV");
28. System.out.println();
29. model.write(System.out, "N-TRIPLE");
30. }
31. }
通过 Model 的write 方法将其model 中内容写入一个输出流，输出如下：
1. <rdf:RDF
2. xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
3. xmlns:vcard="http://www.w3.org/2001/vcard-rdf/3.0#" >
4. <rdf:Description rdf:about="http://somewhere/JohnSmith">
5. <vcard:N rdf:nodeID="A0"/>
6. <vcard:FN>John Smith</vcard:FN>
7. </rdf:Description>
8. <rdf:Description rdf:nodeID="A0">
9. <vcard:Family>Smith</vcard:Family>
10. <vcard:Given>John</vcard:Given>
11. </rdf:Description>
12. </rdf:RDF>
13.
14. <rdf:RDF
15. xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
16. xmlns:vcard="http://www.w3.org/2001/vcard-rdf/3.0#">
17. <rdf:Description rdf:about="http://somewhere/JohnSmith">
18. <vcard:N rdf:parseType="Resource">
19. <vcard:Family>Smith</vcard:Family>
20. <vcard:Given>John</vcard:Given>
21. </vcard:N>
22. <vcard:FN>John Smith</vcard:FN>
23. </rdf:Description>
24. </rdf:RDF>
25.
26. <http://somewhere/JohnSmith> <http://www.w3.org/2001/vcard-rdf/3.0#N> _:AX2dX498ae941X3aX13bd08e9fe5X3aXX2dX7fff .
27. <http://somewhere/JohnSmith> <http://www.w3.org/2001/vcard-rdf/3.0#FN> "John Smith" .
28. _:AX2dX498ae941X3aX13bd08e9fe5X3aXX2dX7fff <http://www.w3.org/2001/vcard-rdf/3.0#Family> "Smith" .
29. _:AX2dX498ae941X3aX13bd08e9fe5X3aXX2dX7fff <http://www.w3.org/2001/vcard-rdf/3.0#Given> "John" .
4. 输入RDF
读取一个rdf 文件resources.rdf。文件内容如下：
1. <rdf:RDF
2. xmlns:rdf='http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#'
3. xmlns:vcard='http://www.w3.org/2001/vcard-rdf/3.0#'
4. >
5. <rdf:Description rdf:nodeID="A0">
6. <vcard:Family>Smith</vcard:Family>
7. <vcard:Given>John</vcard:Given>
8. </rdf:Description>
9. <rdf:Description rdf:about='http://somewhere/JohnSmith/'>
10. <vcard:FN>John Smith</vcard:FN>
11. <vcard:N rdf:nodeID="A0"/>
12. </rdf:Description>
13. <rdf:Description rdf:about='http://somewhere/SarahJones/'>
14. <vcard:FN>Sarah Jones</vcard:FN>
15. <vcard:N rdf:nodeID="A1"/>
16. </rdf:Description>
17. <rdf:Description rdf:about='http://somewhere/MattJones/'>
18. <vcard:FN>Matt Jones</vcard:FN>
19. <vcard:N rdf:nodeID="A2"/>
20. </rdf:Description>
21. <rdf:Description rdf:nodeID="A3">
22. <vcard:Family>Smith</vcard:Family>
23. <vcard:Given>Rebecca</vcard:Given>
24. </rdf:Description>
25. <rdf:Description rdf:nodeID="A1">
26. <vcard:Family>Jones</vcard:Family>
27. <vcard:Given>Sarah</vcard:Given>
28. </rdf:Description>
29. <rdf:Description rdf:nodeID="A2">
30. <vcard:Family>Jones</vcard:Family>
31. <vcard:Given>Matthew</vcard:Given>
32. </rdf:Description>
33. <rdf:Description rdf:about='http://somewhere/RebeccaSmith/'>
34. <vcard:FN>Becky Smith</vcard:FN>
35. <vcard:N rdf:nodeID="A3"/>
36. </rdf:Description>
37. </rdf:RDF>
它包含有四个People 资源。下面的程序将读取该rdf 文件并再将内容输出：
1. import java.io.InputStream;
2.
3. import com.hp.hpl.jena.rdf.model.Model;
4. import com.hp.hpl.jena.rdf.model.ModelFactory;
5. import com.hp.hpl.jena.util.FileManager;
6.
7. public class RDFReading {
8. public static String inputFileName = "resources.rdf";
9.
10. public static void main(String[] args){
11. Model model = ModelFactory.createDefaultModel();
12.
13. // 使用 FileManager 查找文件
14. InputStream in = FileManager.get().open( inputFileName );
15. if (in == null) {
16. throw new IllegalArgumentException(
17. "File: " + inputFileName + " not found");
18. }
19.
20. // 读取RDF/XML 文件
21. model.read(in, null);
22.
23. model.write(System.out);
24. }
25. }
Model 的read 方法可以读取RDF 输入到model 中。第二个参数可以指定格式。
5. 设置Namespace 前缀
1. import com.hp.hpl.jena.rdf.model.Model;
2. import com.hp.hpl.jena.rdf.model.ModelFactory;
3. import com.hp.hpl.jena.rdf.model.Property;
4. import com.hp.hpl.jena.rdf.model.Resource;
5.
6.
7. public class NSPrefix {
8. public static void main(String[] args){
9. Model m = ModelFactory.createDefaultModel();
10. String nsA = "http://somewhere/else#";
11. String nsB = "http://nowhere/else#";
12.
13. //创建Resource 和 Property
14. Resource root = m.createResource( nsA + "root" );
15. Property P = m.createProperty( nsA + "P" );
16. Property Q = m.createProperty( nsB + "Q" );
17. Resource x = m.createResource( nsA + "x" );
18. Resource y = m.createResource( nsA + "y" );
19. Resource z = m.createResource( nsA + "z" );
20.
21. //层叠增加三个Statement
22. m.add( root, P, x ).add( root, P, y ).add( y, Q, z );
23. System.out.println( "# -- no special prefixes defined" );
24. m.write( System.out );
25. System.out.println( "# -- nsA defined" );
26.
27. //设置Namespace nsA 的前缀为“nsA”
28. m.setNsPrefix( "nsA", nsA );
29. m.write( System.out );
30. System.out.println( "# -- nsA and cat defined" );
31.
32. //设置Namespace nsB 的前缀为“cat”
33. m.setNsPrefix( "cat", nsB );
34. m.write( System.out );
35. }
36. }
该程序首先调用 Model 的createProperty 和createResource 生成属性和资源。然后调用Model.add 想model 中增加3个Statement。add 的三个参数分别是三元组的主语、谓语和客体。向Model 中增加内容实际上就是增加三元组。
Model 的 setNsPrefix 函数用于设置名字空间前缀。该程序的输出如下：
1. # -- no special prefixes defined （原版）
2. <rdf:RDF
3. xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
4. xmlns:j.0="http://nowhere/else#"
5. xmlns:j.1="http://somewhere/else#" >
6. <rdf:Description rdf:about="http://somewhere/else#y">
7. <j.0:Q rdf:resource="http://somewhere/else#z"/>
8. </rdf:Description>
9. <rdf:Description rdf:about="http://somewhere/else#root">
10. <j.1:P rdf:resource="http://somewhere/else#y"/>
11. <j.1:P rdf:resource="http://somewhere/else#x"/>
12. </rdf:Description>
13. </rdf:RDF>
14. # -- nsA defined （原版前缀j.1变成nsA）
15. <rdf:RDF
16. xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
17. xmlns:j.0="http://nowhere/else#"
18. xmlns:nsA="http://somewhere/else#" >
19. <rdf:Description rdf:about="http://somewhere/else#y">
20. <j.0:Q rdf:resource="http://somewhere/else#z"/>
21. </rdf:Description>
22. <rdf:Description rdf:about="http://somewhere/else#root">
23. <nsA:P rdf:resource="http://somewhere/else#y"/>
24. <nsA:P rdf:resource="http://somewhere/else#x"/>
25. </rdf:Description>
26. </rdf:RDF>
27. # -- nsA and cat defined （原版前缀j.0变成cat）
28. <rdf:RDF
29. xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
30. xmlns:cat="http://nowhere/else#"
31. xmlns:nsA="http://somewhere/else#" >
32. <rdf:Description rdf:about="http://somewhere/else#y">
33. <cat:Q rdf:resource="http://somewhere/else#z"/>
34. </rdf:Description>
35. <rdf:Description rdf:about="http://somewhere/else#root">
36. <nsA:P rdf:resource="http://somewhere/else#y"/>
37. <nsA:P rdf:resource="http://somewhere/else#x"/>
38. </rdf:Description>
39. </rdf:RDF>
6. jena 的 Model 访问
上面介绍了jena 用来创建、读、写 RDF Model，本部分将主要用来访问RDF Model 的信息，对Model 的内容进行操作。
1. import com.hp.hpl.jena.rdf.model.Model;
2. import com.hp.hpl.jena.rdf.model.ModelFactory;
3. import com.hp.hpl.jena.rdf.model.Resource;
4. import com.hp.hpl.jena.rdf.model.StmtIterator;
5. import com.hp.hpl.jena.vocabulary.VCARD;
6.
7. public class ModelAccess {
8. public static void main(String[] args){
9. String personURI = "http://somewhere/JohnSmith";
10. String givenName = "John";
11. String familyName = "Smith";
12. String fullName = givenName + " " + familyName;
13. Model model = ModelFactory.createDefaultModel();
14.
15. Resource johnSmith = model.createResource(personURI);
16. johnSmith.addProperty(VCARD.FN, fullName);
17. johnSmith.addProperty(VCARD.N,
18. model.createResource()
19. .addProperty(VCARD.Given, givenName)
20. .addProperty(VCARD.Family, familyName));
21.
22. // 从 Model 获取资源
23. Resource vcard = model.getResource(personURI);
24.
25. /*
26. // 获取N 属性的值（用属性的 getObject()方法）
27. Resource name = (Resource) vcard.getProperty(VCARD.N)
28. .getObject();
29. */
30.
31. // 如果知道属性的值是资源，可以使用属性的getResource 方法
32. Resource name = vcard.getProperty(VCARD.N)
33. .getResource();
34.
35. // 属性的值若是 literal（文本），则使用 getString 方法
36. fullName = vcard.getProperty(VCARD.FN)
37. .getString();
38.
39. // 增加两个 NICKNAME 属性
40. vcard.addProperty(VCARD.NICKNAME, "Smithy")
41. .addProperty(VCARD.NICKNAME, "Adman");
42.
43. System.out.println("The nicknames of \""
44. + fullName + "\" are:");
45.
46. // 列出两个NICKNAME 属性，使用资源的 listProperties 方法
47. StmtIterator iter = vcard.listProperties(VCARD.NICKNAME);
48. while (iter.hasNext()) {
49. System.out.println(" " + iter.nextStatement()
50. .getObject()
51. .toString());
52. }
53. }
54. }
本例子中主要使用了以下内容
- Model 的 getResource 方法：该方法根据参数返回一个资源对象。
- Resource 的 getProperty 方法：根据参数返回一个属性对象。
- Property 的 getObject 方法：返回属性值。使用时根据实际类型是 Resource 还是 literal 进行强制转换。
- Property 的 getResource 方法：返回属性值的资源。如果属性值不是Resource，则报错。
- Property 的 getString 方法：返回属性值的文本内容。如果属性值不是文本，则报错。
- Resource 的 listProperties 方法：列出所找到符合条件的属性。
7. 对 Model 的查询
Jena 和核心 API 仅支持有限的查询操作。我们这里进行简单介绍。
- Model.listStatements(): 列出Model 所有的Statements。
- Model.listSubjects(): 列出所有具有属性的资源。
- Model.listSubjectsWithProperty(Property p, RDFNode o): 列出所有具有属性p 且其值为 o 的资源。
上面所述的几种查询都是对 Model.listStatements(Selector s) 进行了一些包装得到的。如
- Selector selector = new SimpleSelector(subject, predicate, object). 这个选择器选择所有主语符合 subject、谓语符合 predicate、客体符合 object 的Statement。
下面分别使用两种方式查询具有 fullName (VCARD.FN)属性的资源。
1. 使用 Model.listSubjectsWithProperty 查询：
1. public class RDFQuery {
2. public static String inputFileName = "resources.rdf";
3.
4. public static void main(String[] args){
5. Model model = ModelFactory.createDefaultModel();
6.
7. InputStream in = FileManager.get().open( inputFileName );
8. if (in == null) {
9. throw new IllegalArgumentException(
10. "File: " + inputFileName + " not found");
11. }
12.
13. model.read(in, null);
14.
15. //使用 listResourcesWithProperty
16. ResIterator iter = model.listResourcesWithProperty(VCARD.FN);
17. if(iter.hasNext()){
18. System.out.println("The database contains vcard for:");
19. while(iter.hasNext()){
20. System.out.println(" "+iter.nextResource().getProperty(VCARD.FN).getString());
21. }
22. }else{
23. System.out.println("No vcards were found in the database");
24. }
25. }
26. }
本例中使用上面用到的resources.rdf 资源。输出为：
1. The database contains vcard for:
2. Becky Smith
3. Matt Jones
4. Sarah Jones
5. John Smith
<!-- 这些fullname在上面第6页的例子中 -->
8. 对Model 的增删操作
我们知道，对数据库的操作主要包括增、删、改、查等。对RDF 我们同样可以实现这几种操作。查询操作我们已经介绍过，本节将介绍RDF Model 的增删操作。我们可以对一个RDF 增加或者删除 Statement。由于 RDF Model完全是由 Statements 构成的，因此我们可以据此实现资源和属性等的增删。改动操作可以通过删除后再添加来实现。
1. public class AddDelete {
2. public static void main(String[] args){
3. String personURI = "http://somewhere/JohnSmith";
4. String givenName = "John";
5. String familyName = "Smith";
6. String fullName = givenName + " " + familyName;
7. Model model = ModelFactory.createDefaultModel();
8.
9. Resource johnSmith = model.createResource(personURI);
10. johnSmith.addProperty(VCARD.FN, fullName);
11. johnSmith.addProperty(VCARD.N,
12. model.createResource()
13. .addProperty(VCARD.Given, givenName)
14. .addProperty(VCARD.Family, familyName));
15.
16. System.out.println("原始内容：");
17. model.write(System.out);
18. // 删除 Statement
19. model.remove(model.listStatements(null, VCARD.N, (RDFNode)null));
20. model.removeAll(null, VCARD.Given, (RDFNode)null);
21. model.removeAll(null, VCARD.Family, (RDFNode)null);
22.
23. System.out.println("\n删除后的内容：");
24. model.write(System.out);
25.
26. //增加 Statement
27. model.add(johnSmith, VCARD.N, model.createResource()
28. .addProperty(VCARD.Given, givenName)
29. .addProperty(VCARD.Family, familyName));
30. System.out.println("\n重新增加后的内容：");
31. model.write(System.out);
32. }
33. }
在此例中，我们首先生成一个Model ，然后使用 Model.remove 方法删除几个statement 条目，然后使用Model.add 又增加了回来。
Model.remove 方法可以实现statement 的删除操作，Model.add 可以实现statement 的增加。
除了直接使用 Model 的方法外，对Model 中的Resource（资源）或Property（属性，实际上也继承自Resource）进行增删操作也可以达到更改 Model 的目的。
9 .Model 的合并操作
Model 的合并主要分为 交、并、补三种操作。
这两个图分别代表一个Model。它们的名字相同，且具有相同的属性 vcard:FN ，值为John Smith。因此，我们对这两个Model 进行“并”（union）操作。所得到的Model 的图形表示如下：
其中重复的 vcard:FN 值只出现一个。
这三种操作的方法分别为：
1、Model.intersection(Model model): 交操作。创建一个新Model ，新Model 中包含之前两个Model 中都有的部分。
2、Model.union(Model model): 并操作。创建一个新Model，新 Model 中包含之前两个Model 中某一个具有的部分。
3、Model.difference(Model model): 补操作。创建一个新Model，新Model 中包含本Model 中有单在参数所示 Model 中没有的部分。
附录：
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