對Jena的簡單理解和一個例子

對Jena的簡單理解和一個例子對Jena的簡單理解和一個例子對Jena的簡單理解和一個例子作者茫人/marine02Jena是德國北部的一座城市，有人說那是“一個讓我有歸屬感的地方”。本文簡單介紹Jena（Jena2.4），使用Protégé3.1（不是最新版本）創(chuàng)建一個簡單的生物（Creature）本體，然后參照Jena文檔中的一個例子對本體進行簡單的處理，輸出本體中的Class、Property等信息。本文內容安排如下：Ø介紹JenaØ運行JenaØJenaOntologyAPIØ例子Ø參考資料

、介紹JenaJena由HPLabs()開發(fā)的Java開發(fā)工具包，用于SemanticWeb(語義網)中的應用程序開發(fā)；Jana是開源的，在下載的文檔中有Jena的完整代碼。Jena框架主要包括：以RDF/XML、三元組形式讀寫RDF資源描述框架是(RDF)是描述資源的一項標準(在技術上是W3C的推薦標準)，Jena文檔中有一部分呢詳細介紹了RDF和JenaRDFAPI，其內容包括對JenaRDF包的介紹、RDF模型的創(chuàng)建、讀寫、查詢等操作，以及RDF容器等的討論。RDFS，OWL，DAML+OIL等本體的操作Jena框架包含一個本體子系統(tǒng)(OntologySubsystem)，它提供的API允許處理基于RDF的本體數據，也就是說，它支持OWL，DAML+OIL和RDFS。本體API與推理子系統(tǒng)結合可以從特定本體中提取信息，Jena2還提供文檔管理器(OntDocumentManager)以支持對導入本體的文檔管理。利用數據庫保存數據Jena2允許將數據存儲到硬盤中，或者是OWL文件，或者是關系數據庫中。本文處理的本體就是OWL文件讀入的。d)查詢模型Jena2提供了ARQ查詢引擎，它實現SPARQL查詢語言和RDQL，從而支持對模型的查詢。另外，查詢引擎與關系數據庫相關聯(lián)，這使得查詢存儲在關系數據庫中的本體時能夠達到更高的效率。d)查詢模型e)基于規(guī)則的推理Jena2支持基于規(guī)則的簡單推理，其推理機制支持將推理器(inferencereasoners)導入Jena，創(chuàng)建模型時將推理器與模型關聯(lián)以實現推理。Protégé是一個開源的本體編輯器(目前的版本是Protégé3.2)，用戶可以在GUI環(huán)境下創(chuàng)建本體或者知識庫。有一種說法是：Jena對應用程序就像Protégé對我們——我們使用Protégé操作本體，應用程序則是使用Jena來做同樣的工作。當然這些應用程序還是得由我們來編寫。二、運彳亍Jena可以在Jena的主頁(/downloads.html)下載Jena的最新版本，目前是Jena2.4版本。Jena是JavaAPI，所以需要Java運行環(huán)境。本文使用的是jdk1.5.0_04和Eclipse3.2。將下載的Jena-2.4.zip解壓到任意路徑，解壓之后生成Jena2.4文件夾，將Jena2.4lib下的jar文件全部加入CLASSPATH這樣就可以在任意的Java編輯器中調用JenaAPI了。在解壓目錄下有一個test.bat文件，用于配置的測試。在控制臺運行此程序，如果你的配置正確，測試將順利完成。如果使用Eclipse，則可以通過修改工程的Java創(chuàng)建路徑的方法導入Jenajar文件。在Eclipse下創(chuàng)建Java工程，右健單擊工程名字，選擇“屬性/Properties”，在打開的對話框中選擇“Java創(chuàng)建路徑/JavaBuildPath”，在右邊標簽中選擇“庫/Libraries”,之后選擇“添加外部文件/AddExtenalJARs”，找到Jena2.4lib目錄下的所有jar文件并將其添加到工程。這樣就可以運行Jean文檔中的例子了。三、JenaOntologyAPIJena2.4的OntologyAPI包含在ontology包(com.hp.hpl.jena.ontology)中，可以在目錄Jena-2.4srccomhphpljenaontology下查看所有程序的代碼，Jena本體部分的說明網頁是Jena-2.4docontologyindex.html,本部分內容以及程序的編寫主要參考這兩個文檔。在語義網上有很多表示本體信息的本體語言，其中表達能力最強的是OWL,OWL按復雜程度分為OWLFull、OWLDL和OWLLite三個版本。其他的本體語言還有RDFS、DAML+OILoJenaOntologyAPI為語義網應用程序開發(fā)者提供了一組獨立于具體語言的一致編程接口。Jena提供的接口本質上都是Java程序，也就是.java文件經過javac之后生成的.class文件。顯然，class文件并不能提示本體創(chuàng)建使用的語言。為了區(qū)別于其他的表示方法，每種本體語言都有一個自己的框架(profile)，它列出了這種語言使用的類(概念)和屬性的構建方式和URIo因此，在DAML框架里，對象屬性()的URI是daml:ObjectProperty，而在OWL框架里卻是owl:ObjectProperty°RDFS并沒有定義對象屬性，所以在RDFS框架里，對象屬性的URI是nullo在Jena中，這種框架通過參數的設置在創(chuàng)建時與本體模型(OntologyModel)綁定在一起。本體模型繼承自Jena中的Model類。Model允許訪問RDF數據集合中的陳述(Statements)，OntModel對此進行了擴展，以便支持本體中的各種數據對象：類(classes)＞屬性(properties)、實例(個體individuals)。本部分簡單介紹要用到的幾個java類或者接口。,本體模型OntModel本體模型(OntModel)是對JenaRDF模型的擴展(繼承自RDF模型)，提供了處理本體數據的功能。使用Jena處理本體首先就是要建立一個本體模型，之后就能夠通過本體模型中所定義的方法操作模型，比如導入子模型()、獲取模型中本體的信息、操作本體屬性以及將本體的表示輸出到磁盤文件等等。Jena通過model包中的ModelFactory創(chuàng)建本體模型，ModelFactory是Jena提供用來創(chuàng)建各種模型的類，在類中定義了具體實現模型的成員數據以及創(chuàng)建模型的二十多種方法。一個最簡單的創(chuàng)建本體模型的語句如下：OntModelontModel=ModelFactory.createOntologyModel();該語句不含參數，應用默認設置創(chuàng)建一個本體模型ontModel，也就是說：它使用OWL語言、基于內存，支持RDFS推理?？梢酝ㄟ^創(chuàng)建時應用模型類別(OntModelSpec)參數創(chuàng)建不同的模型，以實現不同語言不同類型不同推理層次的本體操作。例如，下面的語句創(chuàng)建了一個使用DAML語言內存本體模型。直觀地講，內存模型就是只在程序運行時存在的模型，它沒有將數據寫回磁盤文件或者數據庫表。OntModelontModel=ModelFactory.createOntologyModel(OntModelSpec.DAML_MEM);更多類型設置可以參照OntModelSpec類中的數據成員的說明。我們所使用的本體是從OWL文件獲得的，也就是說，是從磁盤讀取的。讀取的方法是調用JenaOntoModel提供的Read方法。例如ontModel.read("file:D:/temp/Creatrue/Creature.owl");就是讀取位于D盤相應目錄下的Creature.owl文件以建立本體模型。Read方法也有很多重載，上面調用的方法以文件的絕對路徑作為參數。其他的方法聲明如下read(Stringurl);read(Readerreader,Stringbase);read(InputStreamreader,Stringbase);read(Stringurl,Stringlang);read(Readerreader,Stringbase,StringLang);read(InputStreamreader,Stringbase,StringLang);.文檔管理器Documentmanager本體文檔管理器(OntDocumentManager)是用來幫助管理本體文檔的類，它包含了導入本體文檔創(chuàng)建本體模型、幫助緩存下載網絡上的本體等功能。每個本體模型都有一個相關聯(lián)的文檔管理器。在創(chuàng)建本體模型時，可以創(chuàng)建獨立的文檔管理器并作為參數傳遞給模型工廠(ModelFactory)。文檔管理器有非常多的配置選項，基本可以滿足應用的需求。首先，每個文檔管理器的參數都可以通過Java代碼來設置(注：OntDocumentManager有五種重載的構造函數)。另外，文檔管理器也可以在創(chuàng)建的時候從一個RDF格式的策略文件讀取相應設定值。下面的例子創(chuàng)建一個文檔管理器并將它與以創(chuàng)建的本體模型關聯(lián)。OntModelm=ModelFactory.createOntologyModel();OntDocumentManagerdm=m.getDocumentManager();,接口OntClass這個接口中定義了本體種與概念(也就是類Class)相關的操作，通過OntModel中的listClasses()便可以返回模型中的所有概念組成的迭代器(Iterator),然后調用OntClass的各種方法具體進行具體操作。OntoClass對概念之間的各種關系都有相應的定義方法，典型的有添加子類、添加約束、創(chuàng)建互斥概念、迭代返回某種類型的概念以及相關的邏輯判斷等等。第四部分的例子主要是應用這個類的方法。4.基本本體類型OntResource所有本體API中用于表示本體的類繼承自OntResource,這樣就可以在OntResource中放置所有類公用的功能，并可以為一般的方法設置通用的返回值。Java接口OntResource擴展了Jena的RDF資源接口，所以任何可以接受資源或者RDFNode的方法都可以接受OntResource，并且也就可以接受任何其他本體值。雖然這個類涵蓋了涉及本體的所有類，在例子中并沒有使用它。從JenaJavaDoc可以獲得它的詳細信息。四、例子本文實現了一個簡單的例子。通過Protégé3.1創(chuàng)建一個Creature本體，并將其存儲到OWL文件Creature.owl，然后使用和Jena通過讀取該文件創(chuàng)建本體模型，實踐Jena中的一些OntologyAPI。本文不涉及如何使用Protégé3.1創(chuàng)建本體，您可以到Protégé的主頁或者是/modules/wordpress/尋找詳細的資料，后者雖然只是一個博客，但確實提供了很多我們需要的資源，比如一個完整的Protégé使用教程。本文例子中對Jena的使用主要參照Jena文檔中Jena-2.4src-examplesjenaexamplesontology下面的describeClass。它讀取food.owl和wine.owl兩個文件建立本體模型，并顯示模型中概念以及相關關系的詳細信息。DescribeClass.java主要負責查詢詳細信息并顯示出來，Main.java只是創(chuàng)建本體模型并調用DescribeClass.java的功能。例子的主要代碼如下列出。//創(chuàng)建使用OWL語言的內存模型OntModelontModel=ModelFactory.createOntologyModel(OntModelSpec.OWL_MEM);ontModel.read("file:./Creature.owl");//讀取當前路徑下的文件，加載模型//定義一個類作為模型中Animal類的等等價類，并添加注釋OntClasscls=ontModel.createClass(":DongwuClass");cls.addComment("theEquivalentClassofAnimal...”,"EN");//通過完整的URI取得模型中的Animal類OntClassoc=ontModel.getOntClass("/marine.owl#Animal");oc.addEquivalentClass(cls);//將先前定義的類添加為Animal的等價類//迭代顯示模型中的類，在迭代過程中完成各種操作for(Iteratori=ontModel.listClasses();i.hasNext();){OntClassc=(OntClass)i.next();//返回類型強制轉換if(!c.isAnon()){//如果不是匿名類，則打印類的名字System.out.print("Class");//獲取類的URI并輸出，在輸出時對URI做了簡化(將命名空間前綴省略)System.out.println(c.getModel().getGraph().getPrefixMapping().shortForm(c.getURI()));//處理Animal類if(c.getLocalName().equals("Animal")){//如果當前類是AnimalSystem.out.println("URI@"+c.getURI());//輸出它的完整URI//取得它的的等價類并打印System.out.print("Animal'sEquivalentClassis"+c.getEquivalentClass());//輸出等價類的注釋System.out.println("[comments:"+c.getEquivalentClass().getComment("EN")+"]”);}//處理Animal結束//迭代顯示當前類的直接父類for(Iteratorit=c.listSuperClasses();it.hasNext();){OntClasssp=(OntClass)it.next();Stringstr=c.getModel().getGraph().getPrefixMapping().shortForm(c.getURI())//獲取URI+"'ssuperClassis";StringstrSP=sp.getURI();try{//另一種簡化處理URI的方法str=str+":"+strSP.substring(strSP.indexOf('#')+1);System.out.println("Class"+str);}catch(Exceptione){}}//superclassends//迭代顯示當前類的直接子類for(Iteratorit=c.listSubClasses();it.hasNext();){System.out.print("Class");OntClasssb=(OntClass)it.next();System.out.println(c.getModel().getGraph().getPrefixMapping().shortForm(c.getURI())+"'ssuberClassissb.getModel().getGraph().getPrefixMapping().shortForm(sb.getURI()));}//suberclassends//迭代顯示與當前類相關的所有屬性for(Iteratoripp=c.listDeclaredProperties();ipp.hasNext();){OntPropertyp=(OntProperty)ipp.next();System.out.println("associatedproperty:"+p.getLoca