什么是schema:
- XML Schema 是基于 XML 的 DTD 替代者。
- XML Schema 描述 XML 文档的结构。
- XML Schema 语言也称作 XML Schema 定义(XML Schema Definition,XSD)。
XML Schema 支持数据类型
- XML Schema 最重要的能力之一就是对数据类型的支持。
通过对数据类型的支持:
- 可更容易地描述允许的文档内容
- 可更容易地验证数据的正确性
- 可更容易地与来自数据库的数据一并工作
- 可更容易地定义数据约束(data facets)
- 可更容易地定义数据模型(或称数据格式)
- 可更容易地在不同的数据类型间转换数据
XML Schema 使用 XML 语法
另一个关于 XML Schema 的重要特性是,它们由 XML 编写。
由 XML 编写 XML Schema 有很多好处:
- 不必学习新的语言
- 可使用 XML 编辑器来编辑 Schema 文件
- 可使用 XML 解析器来解析 Schema 文件
- 可通过 XML DOM 来处理 Schema
- 可通过 XSLT 来转换 Schema
我们把符合 XML 语法的文档称为形式良好的 XML 文档,比如:
- 它必须以 XML 声明开头
- 它必须拥有唯一的根元素
- 开始标签必须与结束标签相匹配
- 元素对大小写敏感
- 所有的元素都必须关闭
- 所有的元素都必须正确地嵌套
- 必须对特殊字符使用实体
编写schema的核心的语法
让我们看看这个名为 "shiporder.xml" 的 XML 文档:
这是这个名为 "shiporder.xsd" 的 schema 文件的文档清单:
分割 Schema
前面的设计方法非常容易,但当文档很复杂时却难以阅读和维护。
接下来介绍的设计方法基于首先对所有元素和属性的定义,然后再使用 ref 属性来引用它们。
这是用新方法设计的 schema 文件:
使用指定的类型(Named Types)
第三种设计方法定义了类或者类型,这样使我们有能力重复使用元素的定义。具体的方式是:首先对简易元素和复合元素进行命名,然后通过元素的 type 属性来指向它们。
这是利用第三种方法设计的 schema 文件 ("shiporder.xsd"):
下面则是schema中一些常用的概念
1:对 XML Schema 的引用
2:schema元素
<schema> 元素
<schema> 元素是每一个 XML Schema 的根元素:
<?xml version="1.0"?> <xs:schema> ... ... </xs:schema>
<schema> 元素可包含属性。一个 schema 声明往往看上去类似这样:
<?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:
下面的片断:
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:
这个片断:
targetNamespace="http://www.w3school.com.cn"
显示被此 schema 定义的元素 (note, to, from, heading, body) 来自命名空间: "http://www.w3school.com.cn"。
这个片断:
xmlns="http://www.w3school.com.cn"
指出默认的命名空间是 "http://www.w3school.com.cn"。
这个片断:
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。
在 XML 文档中引用 Schema
此 XML 文档含有对 XML Schema 的引用:
<?xml version="1.0"?> <note xmlns="http://www.w3school.com.cn" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://www.w3school.com.cn note.xsd"> <to>George</to> <from>John</from> <heading>Reminder</heading> <body>Don't forget the meeting!</body> </note>
代码解释:
下面的片断:
xmlns="http://www.w3school.com.cn"
规定了默认命名空间的声明。此声明会告知 schema 验证器,在此 XML 文档中使用的所有元素都被声明于 "http://www.w3school.com.cn" 这个命名空间。
一旦您拥有了可用的 XML Schema 实例命名空间:
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
您就可以使用 schemaLocation 属性了。此属性有两个值。第一个值是需要使用的命名空间。第二个值是供命名空间使用的 XML schema 的位置:
xsi:schemaLocation=http://www.w3school.com.cn note.xsd
3:定义简易元素
什么是简易元素?
简易元素指那些仅包含文本的元素。它不会包含任何其他的元素或属性。
不过,“仅包含文本”这个限定却很容易造成误解。文本有很多类型。它可以是 XML Schema 定义中包括的类型中的一种(布尔、字符串、数据等等),或者它也可以是您自行定义的定制类型。
您也可向数据类型添加限定(即 facets),以此来限制它的内容,或者您可以要求数据匹配某种特定的模式。
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
例子:
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"/>
4:属性定义
什么是属性?
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。
如何声明属性?
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。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
实例
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"/>
对内容的限定
当 XML 元素或属性拥有被定义的数据类型时,就会向元素或属性的内容添加限定。
假如 XML 元素的类型是 "xs:date",而其包含的内容是类似 "Hello World" 的字符串,元素将不会(通过)验证。
通过 XML schema,您也可向您的 XML 元素及属性添加自己的限定。这些限定被称为 facet(编者注:意为(多面体的)面,可译为限定面)。您会在下一节了解到更多有关 facet 的知识。
5:内容限定
对值的限定
下面的例子定义了带有一个限定且名为 "age" 的元素。age 的值不能低于 0 或者高于 120:
<xs:element name="age">
<xs:simpleType>
<xs:restriction base="xs:integer">
<xs:minInclusive value="0"/>
<xs:maxInclusive value="120"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
</xs:element>
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>
上面的例子也可以被写为:
<xs:element name="car" type="carType"
/>
<xs:simpleType name="carType"
>
<xs:restriction base="xs:string">
<xs:enumeration value="Audi"/>
<xs:enumeration value="Golf"/>
<xs:enumeration value="BMW"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
注释:在这种情况下,类型 "carType" 可被其他元素使用,因为它不是 "car" 元素的组成部分。
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>
下一个例子也定义了带有一个限定的名为 "initials" 的元素。可接受的值是大写或小写字母 a - z 其中的三个:
<xs:element name="initials">
<xs:simpleType>
<xs:restriction base="xs:string">
<xs:pattern value="[a-zA-Z][a-zA-Z][a-zA-Z]"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
</xs:element>
下一个例子定义了带有一个限定的名为 "choice 的元素。可接受的值是字母 x, y 或 z 中的一个:
<xs:element name="choice">
<xs:simpleType>
<xs:restriction base="xs:string">
<xs:pattern value="[xyz]"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
</xs:element>
下一个例子定义了带有一个限定的名为 "prodid" 的元素。可接受的值是五个阿拉伯数字的一个序列,且每个数字的范围是 0-9:
<xs:element name="prodid">
<xs:simpleType>
<xs:restriction base="xs:integer">
<xs:pattern value="[0-9][0-9][0-9][0-9][0-9]"/>
</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>
下面的例子定义了带有一个限定的名为 "letter" 的元素。可接受的值是一对或多对字母,每对字母由一个小写字母后跟一个大写字母组成。举个例子,"sToP"将会通过这种模式的验证,但是 "Stop"、"STOP" 或者 "stop" 无法通过验证:
<xs:element name="letter">
<xs:simpleType>
<xs:restriction base="xs:string">
<xs:pattern value="([a-z][A-Z])+"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
</xs:element>
下面的例子定义了带有一个限定的名为 "gender" 的元素。可接受的值是 male 或者 female:
<xs:element name="gender">
<xs:simpleType>
<xs:restriction base="xs:string">
<xs:pattern value="male|female"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
</xs:element>
下面的例子定义了带有一个限定的名为 "password" 的元素。可接受的值是由 8 个字符组成的一行字符,这些字符必须是大写或小写字母 a - z 亦或数字 0 - 9:
<xs:element name="password">
<xs:simpleType>
<xs:restriction base="xs:string">
<xs:pattern value="[a-zA-Z0-9]{8}"/>
</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。
本例定义了带有一个限定且名为 "password" 的元素。其值必须精确到 8 个字符:
<xs:element name="password">
<xs:simpleType>
<xs:restriction base="xs:string">
<xs:length value="8"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
</xs:element>
这个例子也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>
数据类型的限定
限定 | 描述 |
---|---|
enumeration | 定义可接受值的一个列表 |
fractionDigits | 定义所允许的最大的小数位数。必须大于等于0。 |
length | 定义所允许的字符或者列表项目的精确数目。必须大于或等于0。 |
maxExclusive | 定义数值的上限。所允许的值必须小于此值。 |
maxInclusive | 定义数值的上限。所允许的值必须小于或等于此值。 |
maxLength | 定义所允许的字符或者列表项目的最大数目。必须大于或等于0。 |
minExclusive | 定义数值的下限。所允许的值必需大于此值。 |
minInclusive | 定义数值的下限。所允许的值必需大于或等于此值。 |
minLength | 定义所允许的字符或者列表项目的最小数目。必须大于或等于0。 |
pattern | 定义可接受的字符的精确序列。 |
totalDigits | 定义所允许的阿拉伯数字的精确位数。必须大于0。 |
whiteSpace | 定义空白字符(换行、回车、空格以及制表符)的处理方式。 |
什么是复合元素?
复合元素指包含其他元素及/或属性的 XML 元素。
有四种类型的复合元素:
- 空元素
- 包含其他元素的元素
- 仅包含文本的元素
- 包含元素和文本的元素
注释:上述元素均可包含属性!
四种类型的复合元素实例:
如果您使用了上面所描述的方法,那么若干元素均可以使用相同的复合类型,比如这样:
您也可以在已有的复合元素之上以某个复合元素为基础,然后添加一些元素,就像这样:
复合空元素:
一个空的 XML 元素:
<product prodid="1345" />
上面的 "product" 元素根本没有内容。为了定义无内容的类型,我们就必须声明一个在其内容中只能包含元素的类型,但是实际上我们并不会声明任何元素,比如这样:
<xs:element name="product">
<xs:complexType>
<xs:complexContent>
<xs:restriction base="xs:integer">
<xs:attribute name="prodid" type="xs:positiveInteger"/>
</xs:restriction>
</xs:complexContent>
</xs:complexType>
</xs:element>
在上面的例子中,我们定义了一个带有复合内容的复合类型。complexContent 元素给出的信号是,我们打算限定或者拓展某个复合类型的内容模型,而 integer 限定则声明了一个属性但不会引入任何的元素内容。
不过,也可以更加紧凑地声明此 "product" 元素:
<xs:element name="product">
<xs:complexType>
<xs:attribute name="prodid" type="xs:positiveInteger"/>
</xs:complexType>
</xs:element>
或者您可以为一个 complexType 元素起一个名字,然后为 "product" 元素设置一个 type 属性并引用这个 complexType 名称(通过使用此方法,若干个元素均可引用相同的复合类型):
<xs:element name="product" type="prodtype"/>
<xs:complexType name="prodtype">
<xs:attribute name="prodid" type="xs:positiveInteger"/>
</xs:complexType>
复合类型仅包含元素
XML 元素,"person",仅包含其他的元素:
<person>
<firstname>John</firstname>
<lastname>Smith</lastname>
</person>
您可在 schema 中这样定义 "person" 元素:
<xs:element name="person">
<xs:complexType>
<xs:sequence>
<xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
<xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
</xs:sequence>
</xs:complexType>
</xs:element>
注意:这个里面的元素是不含属性的简单类型;
请留意这个 <xs:sequence>。它意味着被定义的元素必须按上面的次序出现在 "person" 元素中。
或者您可以为 complexType 元素设定一个名称,并让 "person" 元素的 type 属性来引用此名称(如使用此方法,若干元素均可引用相同的复合类型):
<xs:element name="person" type="persontype"/>
<xs:complexType name="persontype">
<xs:sequence>
<xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
<xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
</xs:sequence>
</xs:complexType>
仅含文本的复合元素
此类型仅包含简易的内容(文本和属性),因此我们要向此内容添加 simpleContent 元素。当使用简易内容时,我们就必须在 simpleContent 元素内定义扩展或限定,就像这样:
<xs:element name="某个名称">
<xs:complexType>
<xs:simpleContent>
<xs:extension base="basetype">
....
....
</xs:extension>
</xs:simpleContent>
</xs:complexType>
</xs:element>
如果是以下元素:
则
<person sex="man">
<name language="chinese">ccz</name>
<age>198X</age>
</person>
则:
<xs:complexType name="persontype">
<xs:sequence>
<xs:element name="firstname" type="xs:string">
<xs:complexType>
<xs:simpleContent>
<xs:extendion base="">
<xs:attribute name="language"/>
</xs:extendion>
</xs:simpleContent>
</xs:complexType>
<xs:element>
<!--简单元素 -->
<xs:element name="age" type="xs:string"/>
</xs:sequence>
<!--属性必须放在元素定义之后 -->
<xs:attribute name="sex" />
</xs:complexType>
复合元素的例子
复合元素,"product",是空的:
<product pid="1345"/>
复合元素,"employee",仅包含其他元素:
<employee> <firstname>John</firstname> <lastname>Smith</lastname> </employee>
复合元素,"food",仅包含文本:
<food type="dessert">Ice cream</food>
复合元素,"description",包含元素和文本:
<description> It happened on <date lang="norwegian">03.03.99</date> .... </description>
1)含子元素的复合元素如何定义:
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。