XML之Schema约束(1)

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本文介绍XML Schema的基本概念，包括其作为DTD替代品的角色，如何定义XML文档结构，元素和属性的数据类型，以及使用限定和Facets进行值的约束。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

声明：本文大部分内容参考自 http://www.w3school.com.cn/schema/index.asp

一 Schema基本知识

1 XML Schema 是基于 XML 的 DTD 替代者。XML Schema 可描述 XML 文档的结构。

2 XML Schema的作用

定义可出现在文档中的元素
定义可出现在文档中的属性
定义哪个元素是子元素
定义子元素的次序
定义子元素的数目
定义元素是否为空，或者是否可包含文本
定义元素和属性的数据类型
定义元素和属性的默认值以及固定值

二 Schema元素

1 <schema> 元素
<schema> 元素是每一个 XML Schema 的根元素。

<?xml version="1.0"?>

<xs:schema>

...
...

</xs:schema>

2 一个简单的Schema声明

<?xml version="1.0"?>
 
<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
targetNamespace="http://www.w3school.com.cn"
xmlns="http://www.w3school.com.cn"
elementFormDefault="qualified">

...
...
</xs:schema>

代码解释：

xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"

显示 schema 中用到的元素和数据类型来自命名空间 “http://www.w3.org/2001/XMLSchema”。同时它还规定了来自命名空间 “http://www.w3.org/2001/XMLSchema” 的元素和数据类型应该使用前缀 xs：

targetNamespace="http://www.w3school.com.cn"

显示被此 schema 定义的元素来自命名空间： “http://www.w3school.com.cn”。

xmlns="http://www.w3school.com.cn"

指出默认的命名空间是 “http://www.w3school.com.cn”。

elementFormDefault="qualified"

指出任何 XML 实例文档所使用的且在此 schema 中声明过的元素必须被命名空间限定。

三简单类型

1 XSD 简易元素
简易元素指那些只包含文本的元素。它不会包含任何其他的元素或属性。定义简易元素的语法：

<xs:element name="xxx" type="yyy"/>

此处 xxx 指元素的名称，yyy 指元素的数据类型。XML Schema 拥有很多内建的数据类型。

最常用的类型是：

xs:string
xs:decimal
xs:integer
xs:boolean
xs:date
xs:time

这是一些 XML 元素

<lastname>Smith</lastname>
<age>28</age>
<dateborn>1980-03-27</dateborn>

这是相应的简易元素定义：

<xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
<xs:element name="age" type="xs:integer"/>
<xs:element name="dateborn" type="xs:date"/>

简易元素的默认值和固定值：
简易元素可拥有指定的默认值或固定值。当没有其他的值被规定时，默认值就会自动分配给元素。在下面的例子中，缺省值是 “red”：

<xs:element name="color" type="xs:string" default="red"/>

固定值同样会自动分配给元素，并且您无法规定另外一个值。在下面的例子中，固定值是 “red”：

<xs:element name="color" type="xs:string" fixed="red"/>

2 XSD 属性

所有的属性均作为简易类型来声明。简易元素无法拥有属性。假如某个元素拥有属性，它就会被当作某种复合类型。但是属性本身总是作为简易类型被声明的。定义属性的语法是：

<xs:attribute name="xxx" type="yyy"/>

在此处，xxx 指属性名称，yyy 则规定属性的数据类型。

这是带有属性的 XML 元素：

<lastname lang="EN">Smith</lastname>

这是对应的属性定义：

<xs:attribute name="lang" type="xs:string"/>

属性的默认值和固定值：
属性可拥有指定的默认值或固定值。当没有其他的值被规定时，默认值就会自动分配给元素。在下面的例子中，缺省值是 “EN”：

<xs:attribute name="lang" type="xs:string" default="EN"/>

固定值同样会自动分配给元素，并且您无法规定另外的值。在下面的例子中，固定值是 “EN”：

<xs:attribute name="lang" type="xs:string" fixed="EN"/>

可选的和必需的属性：
在缺省的情况下，属性是可选的。如需规定属性为必选，请使用 “use” 属性

<xs:attribute name="lang" type="xs:string" use="required"/>

3 XSD 限定 / Facets

限定（restriction）用于为 XML 元素或者属性定义可接受的值。对 XML 元素的限定被称为 facet。

对一组值的限定：如需把 XML 元素的内容限制为一组可接受的值，我们要使用枚举约束（enumeration constraint）。下面的例子定义了带有一个限定的名为 “car” 的元素。可接受的值只有：Audi, Golf, BMW：

<xs:element name="car">

<xs:simpleType>
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:enumeration value="Audi"/>
    <xs:enumeration value="Golf"/>
    <xs:enumeration value="BMW"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

</xs:element>

对一系列值的限定：如需把 XML 元素的内容限制定义为一系列可使用的数字或字母，我们要使用模式约束（pattern constraint）。下面的例子定义了带有一个限定的名为 “letter” 的元素。可接受的值只有小写字母 a - z 其中的一个：

<xs:element name="letter">

<xs:simpleType>
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:pattern value="[a-z]"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

</xs:element>

下一个例子定义了带有一个限定的名为 “initials” 的元素。可接受的值是大写字母 A - Z 其中的三个：

<xs:element name="initials">

<xs:simpleType>
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:pattern value="[A-Z][A-Z][A-Z]"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

</xs:element>

对一系列值的其他限定：下面的例子定义了带有一个限定的名为 “letter” 的元素。可接受的值是 a - z 中零个或多个字母：

<xs:element name="letter">

<xs:simpleType>
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:pattern value="([a-z])*"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

</xs:element>

对空白字符的限定：如需规定对空白字符（whitespace characters）的处理方式，我们需要使用 whiteSpace 限定。

下面的例子定义了带有一个限定的名为 “address” 的元素。这个 whiteSpace 限定被设置为 “preserve”，这意味着 XML 处理器不会移除任何空白字符：

<xs:element name="address">

<xs:simpleType>
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:whiteSpace value="preserve"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

</xs:element>

这个例子也定义了带有一个限定的名为 “address” 的元素。这个 whiteSpace 限定被设置为 “replace”，这意味着 XML 处理器将移除所有空白字符（换行、回车、空格以及制表符）：

<xs:element name="address">

<xs:simpleType>
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:whiteSpace value="replace"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

</xs:element>

这个例子也定义了带有一个限定的名为 “address” 的元素。这个 whiteSpace 限定被设置为 “collapse”，这意味着 XML 处理器将移除所有空白字符（换行、回车、空格以及制表符会被替换为空格，开头和结尾的空格会被移除，而多个连续的空格会被缩减为一个单一的空格）：

<xs:element name="address">

<xs:simpleType>
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:whiteSpace value="collapse"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

</xs:element>

对长度的限定：如需限制元素中值的长度，我们需要使用 length、maxLength 以及 minLength 限定。这个例子定义了带有一个限定的名为 “password” 的元素。其值最小为 5 个字符，最大为 8 个字符：

<xs:element name="password">

<xs:simpleType>
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:minLength value="5"/>
    <xs:maxLength value="8"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

</xs:element>