Efficient XML Interchangeとは？わかりやすく解説

Efficient XML Interchange
拡張子	.exi
MIMEタイプ	application/exi
タイプコード	APPL
マジック; ナンバー	24 45 58 49 (“$EXI”)
開発者	World Wide Web Consortium
初版	2007年7月16日
最新版	1.0; (2014-02-11)
種別	可逆圧縮形式
派生元	XML
ウェブサイト	Efficient XML Interchange (EXI) Format 1.0

Efficient XML Interchange (EXI^{[注釈 1]}、日: 高効率XML交換^[4]^{[注釈 2]}) とは、処理速度と計算機資源の利用を同時に最適化することを目指す^[1]拡張可能なマーク付け言語符号化規約のW3C勧告である。

背景

拡張可能なマーク付け言語 (XML) 文書は可読性・拡張性に優れる反面、冗長性が高く容量が肥大化しがちである^[6]^:53。これを解決する手段として、XML文書に汎用の（可逆）圧縮を施すことが考えられる。実際、オフィス文書のためのオープン文書形式 (OpenDocument) や変倍ベクタ図形 (SVG) はDeflate算法に基づく圧縮形式に対応している^[7]^[8]。

しかし、整形式のXML文書は、その構造的特性を利用して^{[注釈 3]}汎用の方法より高い効率で圧縮が行える^[10]。更に、繰り返し登場する似通った文字列を集中的に処理することでも、高効率な圧縮が期待できる^[10]。EXIはそのような実装の一つである^[6]^:53。

概要

原則

EXIは次の五原則を掲げている^[1]^(2節)^[11]。

汎用: 多くの機器がXML情報を通信し合うことを目的とする。特定の用途に向けた特殊な最適化は避ける。
最小: 小規模な携帯機器及び組込み機器でも利用できるように、単純で洗練された手法であるべき。
効率: EXIの利用が望まれる環境に於いて、手作業で最適化されたバイナリ形式の小ささに匹敵せねばならない。
柔軟: 多様なスキーマやその拡張などに対して柔軟で効率の良い処理をする必要がある。スキーマからの逸脱で符号化に失敗してはならない。
相互運用可能: 既存のXML関連技術と上手く統合し、それらの変更を最小限に抑えるべきである

形式

大きく二種類の符号化方式を提供している。

組込み文法^[6]^:53 (英: Built-In Grammar): 要素や属性の名前を事前に把握できないため、EXIストリームにそれらの情報を格納しなくてはならない。故にファイル容量が大きくなり、また文法を学習的に解釈するので、実装時のメモリ使用量を予測しずらい問題がある^[12]^:55。
スキーマ由来文法^[6]^:53 (英: Schema-Informed Grammar): 要素や属性の名前を事前に把握できるため、EXIストリームにそれらの情報を格納しなくてよい。故にファイル容量が小さくなり、また特にstrictモードでは、与えられたスキーマで解釈できる情報以外を復号しないため、解釈する文法は成長しない。よって実装時のメモリ使用量は固定される^[13]^:55。

評価

利点

省メモリ: 特にスキーマ由来文法を用いる方式は省メモリである^[14]^:2。

批判・欠点

EXIの活用が想定される省メモリ環境においては、XMLの構文解析自体が負担である。EXIは（その小さい容量によって）確かに通信量を軽減するものの、結局復号して尋常のXML（単なる文字列ではなくDOM, SAX, StAX相当の抽象化された構造情報）として扱わねばならないので、少メモリ環境に於けるXML利用に際しての問題点を半分しか解決しない^[13]^:55。

また、仕様が複雑である為に実装が巨大になりがちである^[14]^:6。

実装

OpenEXI - NagasenaはEXI標準の完全な実装であり、Java及び.NETで利用できる。アパッチ利用許諾第2.0版。
EXIficient - EXI実装の一つ。EXI4JSON（JSON向けEXI）用のプログラムも提供している。MIT利用許諾。

脚注

注釈

^ 読み方はエクシィ^[3]^:2
^ または「効率的なXML交換形式」^[5]^:107とも。
^ 例えば終了タグは開始タグにおける要素型とマッチするので^[9]^:9情報量としては「終了タグが存在する」ことだけを言えば良く、終了タグの内容を取り扱う必要はない。

出典

^ ^a ^b ^c ^d w3c 2014.
^ “Efficient XML Interchange (EXI) Format 1.0”. W3C. 2019年8月12日閲覧。
^ 上谷 2009.
^ 落合, 土井 & 江崎 2013.
^ DLM 2013.
^ ^a ^b ^c ^d 米澤 & 土井 2015.
^ JISX4401 2014.
^ JISX4197 2012.
^ JISX4159 2005.
^ ^a ^b 丸山 2009.
^ d0i 2013.
^ 佐藤, 土井 & 寺本 2012.
^ ^a ^b 佐藤 2012.
^ ^a ^b 土井, 佐藤 & 寺本 2013.

参考文献

“CA-EXI：運用コンテキストとEXI符号化を用いたIEEE1888メッセージ圧縮手法 (PDF)” (2013年10月). 2019年8月2日閲覧。
DLMフォーラム財団 (2013年3月25日). “コアサービス及びプラグインモジュール (PDF)”. 2019年8月2日閲覧。
上谷卓己 (2009年5月12日). “EXIについて (PDF)”. 2019年8月2日閲覧。
佐藤弓子、土井裕介、寺本圭一「XML-Less EXIを搭載した家電用通信アダプタの試作および評価」『情報処理学会論文誌コンシューマ・デバイス＆システム (CDS)』第2巻第2号、2012年7月26日、 54-62頁、 ISSN 2186-5728、2019年8月2日閲覧。
米澤祐紀、土井裕介「IoT機器に対するEXI利用時のスキーマ簡約によるROM必要量最適化」『情報処理学会論文誌コンシューマ・デバイス＆システム (CDS)』第5巻第4号、2015年10月3日、 52-60頁、 ISSN 2186-5728、2019年8月2日閲覧。
土井裕介、佐藤弓子、寺本圭一「XMPPのSchema-Informed EXI利用における課題と解決」『研究報告インターネットと運用技術 (IOT)』2013-IOT-20第25号、2013年3月7日、 1-6頁、 NCID BA79996686、2019年8月2日閲覧。
丸山宏 (2009年12月26日). “XMLはバイナリ化するか”. 2019年8月2日閲覧。
富士通株式会社 (2012年7月11日). “EXI (Efficient XML Interchange) ご紹介 (PDF)”. 2019年8月2日閲覧。
d0i (2013年5月19日). “EXIとは何か？（準備編）”. 2019年8月2日閲覧。
“Efficient XML Interchange (EXI) Primer”. W3C (2014年4月27日). 2019年8月2日閲覧。
“Efficient XML Interchange Evaluation”. W3C (2009年4月7日). 2019年8月2日閲覧。

諸規格

“Efficient XML Interchange (EXI) Format 1.0 (Second Edition)”. W3C (2014年2月11日). 2019年8月10日閲覧。
JIS X 4159:2005「拡張可能なマーク付け言語 (XML) 1.0」
JIS X 4401:2014「オフィス文書のためのオープン文書形式 (OpenDocument) v1.1」
JIS X 4197:2012「変倍ベクタグラフィックス」

外部リンク

Efficient XML Interchange (EXI) Format 1.0 (Second Edition) - EXIのW3C勧告。
EXI for JSON - W3C作業部会が覚書として公開している、JSONに対するEXI。

[4] 読み方はエクシィ^[3]^:2

[7] または「効率的なXML交換形式」^[5]^:107とも。

[12] 例えば終了タグは開始タグにおける要素型とマッチするので^[9]^:9情報量としては「終了タグが存在する」ことだけを言えば良く、終了タグの内容を取り扱う必要はない。

[FOOTNOTEw3c2014-1] w3c 2014.

[2] “Efficient XML Interchange (EXI) Format 1.0”. W3C. 2019年8月12日閲覧。

[FOOTNOTE上谷2009-3] 上谷 2009.

[FOOTNOTE落合土井江崎2013-5] 落合, 土井 & 江崎 2013.

[FOOTNOTEDLM2013-6] DLM 2013.

[FOOTNOTE米澤土井2015-8] 米澤 & 土井 2015.

[FOOTNOTEJISX44012014-9] JISX4401 2014.

[FOOTNOTEJISX41972012-10] JISX4197 2012.

[FOOTNOTEJISX41592005-11] JISX4159 2005.

[FOOTNOTE丸山2009-13] 丸山 2009.

[FOOTNOTEd0i2013-14] 0i 2013.

[FOOTNOTE佐藤土井寺本2012-15] 佐藤, 土井 & 寺本 2012.

[FOOTNOTE佐藤2012-16] 佐藤 2012.

[FOOTNOTE土井佐藤寺本2013-17] 土井, 佐藤 & 寺本 2013.

[1]

[2]

[注釈 1]

[4]

[注釈 2]

[6]

[7]

[8]

[注釈 3]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[3]

[5]

[9]

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