基于趋势的XPath综合基准测试

### 基于趋势的XPath综合基准测试 #### 一、XML文档生成器的控制因素 在XML文档生成过程中，有多个控制因素会影响生成文档的结构和内容，下面为大家详细介绍： 1. **分支度（Bushiness）**：指每个元素节点的子元素数量，用于控制生成树的宽度。 2. **属性数量（Number of attributes）**：控制每个元素可拥有的属性数量。 3. **密度（Density）**：表示生成节点数量相对于完整树节点数量的百分比。例如，密度为50%时，生成的树的节点数量是相同深度、分支度和根节点子节点数的完整树的一半。 4. **魔法级别（Magic level）**：是树中魔法节点出现的层级。区分魔法节点和普通节点可控制查询结果的大小。例如，将魔法级别设置为5，会生成一些‘EMagic’节点（具体数量取决于选择性）；设置为0时，所有层级都会插入魔法节点。 5. **选择性（Selectivity）**：指在魔法级别控制因素指定的层级中，魔法节点所占的百分比。例如，选择性为20意味着该层级中20%的节点（随机选择）将是魔法节点。 6. **魔法位置（Magic Positions）**：XPath查询不仅可以定位元素节点，还能定位属性和文本节点。此控制因素指定魔法节点的位置，有四个选项：元素名称、属性名称、属性值和文本。 7. **魔法长度（Magic length）**：默认情况下，元素和属性名称长度为单个字符，魔法节点会附加字符串“Magic”。该控制因素为魔法节点添加指定长度的后缀，有助于评估匹配长字符串和短字符串的影响。 8. **文本长度（Text length）**：控制文档中文本节点的长度，长度范围从0（表示无文本节点）到任意选定长度。 9. **随机名称（Random name）**：默认情况下，同一层级的非魔法元素名称相同。该控制因素增加元素名称的多样性，选择该因素时，会在常规名称末尾附加一个随机数，使节点名称不同，这会影响元素索引。 #### 二、基准测试 由于XML文档生成器的控制因素众多，且每个因素有广泛的设置范围，全面测试所有组合不可行。因此，设计了一套小而有代表性的测试用例，每个测试用例旨在评估一个控制因素对XPath查询性能的影响。采用趋势测试，可比较系统处理XML文档或XPath查询特定属性的能力。 基准测试有15个测试用例，分为三组： 1. **树形状组（Tree Shape Group）**：关注改变树结构形状的方面，如树的深度和宽度。 - **胖而扁平的树（文本值）（Fat, flat tree (text value)）**：改变根节点子节点数量，创建“宽肩膀”的树，查询访问树叶子节点的文本值。 - **胖而扁平的树（属性值）（Fat, flat tree (attribute value)）**：改变根节点子节点数量，创建“宽肩膀”的树，查询访问叶子元素的属性值。 - **树深度（Tree depth）**：改变XML文档树的深度。 - **树宽度（Tree width）**：改变树的宽度。 2. **树数据组（Tree Data Group）**：关注与XML文档内容相关的方面，如魔法级别、选择性和文本长度。 - **魔法级别（Magic level）**：改变魔法节点的放置层级，查询通过魔法节点进行。 - **选择性（Selectivity）**：改变魔法节点的百分比，控制查询选择的节点数量。 - **文本长度（Text length）**：改变文档中文本值的长度。 - **随机名称（Random name）**：对具有随机元素名称和固定元素名称的文档运行相同查询。 - **属性数量（Number of attributes）**：改变每个元素的属性数量，查询选择这些属性。 - **魔法长度（Magic length）**：改变后缀长度，创建长名称的元素。 - **魔法位置（Magic position）**：改变魔法节点的位置（元素名称、属性名称、属性值和文本/元素值），查询针对定位魔法节点进行定制。 3. **XPath属性组（XPath Property Group）**：关注XPath提供的不同定位路径和函数。 - **XPath查询类型（XPath query type）**：测试不同轴的XPath查询。 - **短路评估（Short-circuit eval.）**：测试查询引擎在谓词中是否进行短路评估。 - **步骤与谓词（Steps vs. predicates）**：比较步骤和谓词的效率。 - **字符串函数（String function）**：测试各种XPath字符串函数的效率。 具体测试用例的名称、描述及控制因素设置如下表所示： |测试用例组|测试用例名称|描述| | ---- | ---- | ---- | |树形状组|胖而扁平的树（文本值）|改变根节点子节点数量，创建“宽肩膀”的树，查询访问树叶子节点的文本值| |树形状组|胖而扁平的树（属性值）|改变根节点子节点数量，创建“宽肩膀”的树，查询访问叶子元素的属性值| |树形状组|树深度|改变XML文档树的深度| |树形状组|树宽度|改变树的宽度| |树数据组|魔法级别|改变魔法节点的放置层级，查询通过魔法节点进行| |树数据组|选择性|改变魔法节点的百分比，控制查询选择的节点数量| |树数据组|文本长度|改变文档中文本值的长度| |树数据组|随机名称|对具有随机元素名称和固定元素名称的文档运行相同查询| |树数据组|属性数量|改变每个元素的属性数量，查询选择这些属性| |树数据组|魔法长度|改变后缀长度，创建长名称的元素| |树数据组|魔法位置|改变魔法节点的位置（元素名称、属性名称、属性值和文本/元素值），查询针对定位魔法节点进行定制| |XPath属性组|XPath查询类型|测试不同轴的XPath查询| |XPath属性组|短路评估|测试查询引擎在谓词中是否进行短路评估| |XPath属性组|步骤与谓词|比较步骤和谓词的效率| |XPath属性组|字符串函数|测试各种XPath字符串函数的效率| |测试用例组|根节点数量|深度|分支度|属性数量|魔法级别|选择性|魔法位置|魔法长度|文本长度|随机名称|XPath| | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | |树形状组 - 胖而扁平的树（文本值）测试|Vary|2|5|0|1|1%|T|3|10|No|Desc.| |树形状组 - 胖而扁平的树（属性值）测试|Vary|1|1|5|1|1%|AV|10|0|No|Desc.