XML（3）——Schema

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XML Schema

概念

XML Schema(模式或架构)是用于定义XML文档的结构和内容的文档。
其作用与DTD文档一样。
使用Schema定义XML文档结构，并且以用它来验证XML文档的正确性，用来判断实例是否符合模式中所描述的所有约束。

主要检验如下内容：
验证数据的格式是否正确及是否超出值的范围
验证所有必需的信息是否都存在
为元素和属性添加默认值和固定值

和DTD相比：
DTD是用一种与 XML不同的语法编写的，而XML模式使用的是一种类XML的语言。
Schema支持丰富的数据类型。
Schema支持命名空间机制。

XML Schema语言有两种模型：
Microsoft开发的Microsoft XML Schema和W3C开发的W3C XML Schema。
Microsoft XML Schema已经开发成熟并运用到实际，而最为正式的XML Schema语言是由W3C指定的XML Schema规范，简称为xsd(XML Schema Definition)。xsd也提供了数据类型的支持和结构定义的方法。

基本结构

1.Microsoft XML Schema模式
Schema文件由一组元素组成，其根元素是Schema，其文件结构为：

<Schema name=“schema-name” xmlns=“namespace”>
	……
</Schema>

一般命名空间为

xmlns="urn:schemas-microsoft-com:xml-data"
Xmlns:dt=“urn:schemas-microsoft-com:datatypes”

例子：

<?xml version="1.0" ?>
<Schema  xmlns="urn:schemas-microsoft-com:xml-data" >
	<ElementType name="姓名" content="textOnly" model="closed"/>
	<ElementType name="性别" content="textOnly" model="closed"/>
	<ElementType name="出生日期" content="textOnly" model="closed"/>
	<ElementType name="员工" content="mixed" model="closed" order=“seq">
		<element type="姓名"/>
		<element type="性别"/>
		<element type="出生日期"/>
	</ElementType>
</Schema>

====>>

<?xml version="1.0" ?>
<员工 xmlns="x-schema:4-1.xml">
  <姓名>李亮</姓名>
  <性别>男</性别>
  <出生日期>1985.2.5</出生日期>
</员工>

2.W3C XML Schema模式
文档后缀名为.xsd ,其根元素是Schema，其文件结构为：

<Schema xmlns:xsd=“namespace”>
	……
</Schema>

命名空间为

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

例子：

<?xml version="1.0"?>
<xsd:schema xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
      <xsd:element name="员工">
		<xsd:complexType>
			<xsd:sequence>
				<xsd:element name="姓名" type="xsd:string"/>
				<xsd:element name="性别" type="xsd:string"/>
				<xsd:element name="出生日期" type="xsd:date"/>
			</xsd:sequence>
		</xsd:complexType>
      </xsd:element>
</xsd:schema>

====>>

<?xml version="1.0" ?>
<员工 xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:noNamespaceSchemaLocation="4-3.xsd">
  <姓名>李亮</姓名>
  <性别>男</性别>
  <出生日期>1985-02-05</出生日期>
</员工>

MS XML Schema的数据类型

<Schema name=“mySchema”
xmlns=“urn:schemas-microsoft-com:xml-data”
xmlns:dt=“urn:schemas-microsoft-com:datatypes”>
……
</Schema>

Schema文件清单:
<?xml version="1.0" ?>
<Schema xmlns="urn:schemas-microsoft-com:xml-data"
	xmlns:dt="urn:schemas-microsoft-com:datatypes">
	<ElementType name="职员" content="eltOnly" model="closed">
		<AttributeType name="ID" dt:type="int"/>
		<attribute type="ID"/>
		<element type="姓名"/>
		<element type="性别"/>
		<element type="出生日期"/>
		<element type="婚姻"/>
		<element type="部门"/>
	</ElementType>
	<ElementType name="姓名" content="textOnly" model="closed" dt:type="string"/>
	<ElementType name="性别" content="textOnly" model="closed" dt:type="string"/>
	<ElementType name="出生日期" content="textOnly" dt:type="date"/>
	<ElementType name="婚姻" content="textOnly" dt:type="boolean"/>
	<ElementType name="部门" content="textOnly" dt:type="enumeration" dt:values="技术部 营销部 生产部"/>
</Schema>

====>>

<?xml version="1.0" ?>
<职员 xmlns="x-schema:4-5.xml" ID="001002">
	<姓名>刘婷</姓名>
	<性别>女</性别>
	<出生日期>1982-05-08</出生日期>
	<婚姻>false</婚姻>
	<部门>营销部</部门>
</职员>

W3C XML Schema的数据类型

简单类型
元素中仅包含文本数据，且不包含属性。语法结构如下:

<xsd:simpleType  name=名称 id=ID>
		<xsd:restriction|xsd:list|xsd:union>
            ……
</xsd:simpleType>

原子类型
可以使用xsd:restriction限制现有的简单类型

<xsd:element name="membership_ID">
	<xsd:simpleType>
		<xsd:restriction base="xsd:string">
			<xsd:pattern value="\d{5}(-\d{4})?"/>
		</xsd:restriction>
	</xsd:simpleType>
</xsd:element>
<xsd:element name=“number” type=“MyInteger”/>
<xsd:simpleType name=“MyInteger“>
	<xsd:restriction  base=“xsd:integer“> 
         <xsd:minInclusive value=“10000“/> 
         <xsd:maxInclusive value=“99999“/>
    </xsd:restriction> 
</xsd:simpleType>

对应的有效的XML片段：
<number>10001</number>

类似的有：
minExclusive
maxExclusive

列表类型

形式：<xsd:list itemType=“元素类型”>

<xsd:element name=“score” type=“listofNumber”/>
<xsd:simpleType name=‘listofNumber’>
      <xsd:list itemType=“xsd:decimal”>
</xsd:simpleType>

例：
<score>20 30 40 50</score>

联合类型

形式：<xsd:union memberType=“元素类型 元素类型” >


<xsd:simpleType name=“成绩”>
      <xsd:union memberType=“学生 分数”>
</xsd:simpleType>

枚举类型

<xs:simpleType name=“gender">
   <xs:restriction base="xs:string">
     <xs:enumeration value="男"></xs:enumeration>
     <xs:enumeration value="女"></xs:enumeration>
   </xs:restriction>
</xs:simpleType> 

复杂类型
有四种复杂类型的元素：
第一种类型是“只含元素”类型，它只能含有子元素或属性，而不能含有文本。
第二种类型是“只含文本”类型，它只能含有文本和属性，而不能含有子元素。
第三种类型是“空元素”类型，它可以有属性，但不能含有子元素或文本。
第四种类型是“混合内容”类型，它可以包含元素，属性和文本的组合。
用complextType进行说明。

<?xml version="1.0"?>
<xsd:schema xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
   <xsd:element name="图书">
       <xsd:complexType>
			<xsd:sequence>
				<xsd:element name="书名" type="xsd:string"/>
				<xsd:element name="作者" type="xsd:string"/>
				<xsd:element name="售价" type="xsd:decimal"/>
				<xsd:element name="简介" type="xsd:string"/>
				<xsd:element name="出版信息" minOccurs="0" maxOccurs=“1">
					<xsd:complexType>
					    <xsd:sequence>
					        <xsd:element name="出版社" type="xsd:string"/>
					        <xsd:element name="版次" type="xsd:date"/>
					     </xsd:sequence>
		             </xsd:complexType>
				</xsd:element>
			  </xsd:sequence>
	          <xsd:attribute name="isbn" type="xsd:string"/>
      </xsd:complexType>
    </xsd:element>
</xsd:schema>

====>>

<?xml version="1.0" ?>
<图书 isbn="7-111-10288-6">
	<书名>C#技术内幕</书名>
	<作者>Joseph Mayo</作者>
	<售价>59.00</售价>
	<简介>
     	  这是一本关于C#编程语言的指南和参考书。 
  	</简介>
	<出版信息>
		<出版社>清华大学出版社</出版社>
		<版次>2003年1月</版次>
	</出版信息>
</图书>

“只含文本”元素的声明
用simpleContent 。
simpleContent 元素包含对 complexType 元素（它以字符数据或 simpleType 元素为内容）的扩展或限制并且不包含任何子元素。
语法格式：

<xsd:simpleContent >
       <xsd:restriction|xsd:extension>
        ……
</xsd:simpleContent>

例：
<xsd:element name=“member” type=“member_details_type”/>
<xsd:complexType name=“member_details_type”>
	<xsd:simpleContent>
		<xsd:extension base=“xsd:string”>
		    <xsd:attribute name=“family_name” type=“xsd:string”/>
		</xsd:extension>
	</xsd:simpleContent>
</xsd:complexType>
对应的XML片段：
<member family_name=“zhang”>san</member>

“空元素”的声明

例：
<xsd:element name="price"> 
    <xsd:complexType>        
        <xsd:attribute name="curr" type="xsd:string"/>          
        <xsd:attribute name="val" type="xsd:decimal"/> 
    </xsd:complexType> 
</xsd:element>
 

对应的XML片段：
<price curr=“USD“ val=“69.95“ />

complexContent
可以从一个复杂类型派生出新的复杂类型，适用于包含属性和子元素。
语法格式：

<xsd:complexContent>
       <xsd:restriction|xsd:extension>
        ……
</xsd:complexContent>

例：
<xs:element name="employee" type="fullpersoninfo"/>
<xs:complexType name="personinfo">
  <xs:sequence>
    <xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
    <xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
  </xs:sequence>
</xs:complexType>
<xs:complexType name="fullpersoninfo">
  <xs:complexContent>
    <xs:extension base="personinfo">
      <xs:sequence>
        <xs:element name="address" type="xs:string"/>
        <xs:element name="city" type="xs:string"/>
        <xs:element name="country" type="xs:string"/>
      </xs:sequence>
    </xs:extension>
  </xs:complexContent>
</xs:complexType>

group、all、choice、sequence
（1）group 元素用于定义在复杂类型定义中使用的元素组。
语法格式：

<group    name=名称    ref=组名    maxOccurs=数值   minOccurs=数值>
<all|choice|sequence>
</group>

<?xml version="1.0"?>
<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
<xs:group name="custGroup">
 <xs:sequence>
  <xs:element name="customer" type="xs:string"/>
  <xs:element name="orderdetails" type="xs:string"/>
  <xs:element name="billto" type="xs:string"/>
  <xs:element name="shipto" type="xs:string"/>
 </xs:sequence>
</xs:group>

<xs:element name="order" type="ordertype"/>
<xs:complexType name="ordertype">
  <xs:group ref="custGroup"/>
  <xs:attribute name="status" type="xs:string"/>
</xs:complexType>
</xs:schema>

（2）all 元素规定子元素能够以任意顺序出现。

<xs:element name="person">
  <xs:complexType>
    <xs:all minOccurs="0">
      <xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
      <xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
    </xs:all>
  </xs:complexType>
</xs:element>

（3）choice 仅允许包含在 声明中的元素之一出现在包含元素中 。

<xs:element name="person">
  <xs:complexType>
    <xs:choice>
      <xs:element name="employee" type="employee"/>
      <xs:element name="member" type="member"/>
    </xs:choice>
  </xs:complexType>
</xs:element>

（4）sequence 要求组中的元素以指定的顺序出现在包含元素中。每个子元素只能出现1次。

<xs:element name="personinfo">
  <xs:complexType>
    <xs:sequence>
      <xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
      <xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
      <xs:element name="address" type="xs:string"/>
      <xs:element name="city" type="xs:string"/>
      <xs:element name="country" type="xs:string"/>
    </xs:sequence>
  </xs:complexType>
</xs:element>

批注 语法：

<annotation id=ID any attributes >
    <appinfo|documentation>*
</annotation>

<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
<xs:annotation>
    <xs:appinfo>W3School Note</xs:appinfo>
    <xs:documentation >
      This Schema defines a W3School note!
    </xs:documentation>
</xs:annotation>
.

</xs:schema>

元素类型声明格式如下：

<ElementType name=“” content=“textOnly|eltOnly|mixed|empty” model=“open|closed”  order=“one|seq|many” dt:type=“string|int|…”>
     <attribute|AttributeType|element>……
</ElementType>

<?xml version="1.0" ?>
<Schema name="4-28.xml" xmlns="urn:schemas-microsoft-com:xml-data"
		xmlns:dt="urn:schemas-microsoft-com:datatypes">
	<ElementType name="班级" content="eltOnly" order="many" model="closed">
		<element type="教师" minOccurs="1" maxOccurs="*"/>
		<element type="学生" minOccurs="1" maxOccurs="*"/>
	</ElementType>
	<ElementType name ="教师" content ="eltOnly" order="seq" model="closed">
		<AttributeType name="教师号" dt:type="id" required="yes"/>
		<attribute type="教师号"/>
		<element type="教师姓名"/>
	</ElementType>
	<ElementType name="教师姓名" content="textOnly" model="closed" dt:type="string"/>
	<ElementType name ="学生" content="eltOnly" order="seq" model="closed">
		<AttributeType name="班主任" dt:type="idref"/>
		<attribute type="班主任"/>
		<element type="学生姓名"/>
		<element type="学号"/>
		<element type="性别"/>
		<element type="出生日期" minOccurs="0" maxOccurs="1"/>
		<element type="系别"/>
	</ElementType>
...

元素声明格式如下：

<element name|type|ref|maxOccurs|minOccurs|fixed|…>……
    <complexType|simpleType|annotation|……>
</element>

<xs:element name="note">
    <xs:complexType>
      <xs:sequence>
	         <xs:element name="to" type="xs:string"/>
	          <xs:element name="from" type="xs:string"/>
	          <xs:element name="heading" type="xs:string"/>
	          <xs:element name="body" type="xs:string"/>
        </xs:sequence>
    </xs:complexType>
</xs:element>

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<xsd:schema xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
	<xsd:element name="班级">
	      <xsd:complexType>
		<xsd:sequence>
		     <xsd:element name="教师" maxOccurs="unbounded">
		        <xsd:complexType>
		           <xsd:sequence>
			   <xsd:element name="姓名"   type="xsd:string"/>
		           </xsd:sequence> 
                                                    <xsd:attribute name="教师号"  type="xsd:string"   use="required"/>
		         </xsd:complexType>
		      </xsd:element>
		     <xsd:element name="学生" maxOccurs="unbounded">
			<xsd:complexType>
			        <xsd:sequence>
				 <xsd:element name="姓名"  type="xsd:string"/>
				  <xsd:element name=“学号“  type="xsd:unsignedShort"/>
				  <xsd:element name="性别"   type="xsd:string"/>
				<xsd:element name="出生日期" type="xsd:date“   minOccurs="0"/>
				<xsd:element name="系别"    type="系别列表"/>
			       </xsd:sequence>
			      <xsd:attribute name="班主任"  type="xsd:string" use="required"/>
			</xsd:complexType>
		</xsd:element>
		</xsd:sequence>
	</xsd:complexType>
           </xsd:element>
</xsd:schema>

空元素声明格式如下：

<xs:element name="product">
  <xs:complexType>
    <xs:simpleContent>
      <xs:restriction base="xs:integer">
        <xs:attribute name="prodid" type="xs:positiveInteger"/>
      </xs:restriction>
    </xs:simpleContent>
  </xs:complexType>
</xs:element>         

简单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。

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

元素引用：
引用是利用element标记符的ref属性实现的。主要适用于避免在文档中多次定义同一个元素，应当将经常使用的元素定义为根元素的子元素，以便在文档的任何地方引用它。

<xsd:schema xmlns:xsd=”http://www.w3.org/2001/XMLSchema”>
    <xsd:element name=”user” type=”xsd:string” />
    <xsd:element name=”name”>
        <xsd:complexType>
            <xsd:sequence>
                <xsd:element ref=”user” />
                   ……
            </xsd:sequence>
        </xsd:complexType>
    </xsd:element>
</xsd:schema>

元素引用：
element元素的substitutionGroup属性为某个定义元素起一个别名

<xsd:schema xmlns:xsd=”http://www.w3.org/2001/XMLSchema”>
    <xsd:element name=”yonghu” type=”xsd:string” substitutionGroup=”user” />
    <xsd:element name=”user” type=”xsd:string” />
    <xsd:element name=”name”>
        <xsd:complexType>
            <xsd:sequence>
                <xsd:element ref=”user” />
            </xsd:sequence>
        </xsd:complexType> 
    </xsd:element>
</xsd:schema>

对应的XML文档

<?xml version=”1.0”?>
<name>
    <user>string</user>
</name>
或者：
<?xml version=”1.0”?>
<name>
    <yonghu>string</yonghu>
</name>

用元素AttributeType进行属性声明，而要指定某个元素拥有一个AttributeType元素，则应使用元素attribute。语法格式如下：

< AttributeType
	name=“属性名”
	dt:type=“属性类型”
	dt:value=“枚举值列表”  />
<attribute type=“属性名”
	default=“缺省值”
required=“{yes|no}”/>

<AttributeType name="等级"  dt:type="char" required="yes"/>
<AttributeType  name="编号" dt:type="id" required="yes"/>
<ElementType name="商品" content="eltonly">
	<attribute type="等级" default="A"/>
	<attribute type="编号"/>
</ElementType>

用attribute 元素定义一个属性。语法格式如下：

<attribute default=string fixed=string form=qualified|unqualified 
id=ID name=NCName ref=QName type=QName 
use=optional|prohibited|required any attributes >
 (annotation?,(simpleType?)) 
</attribute> 

<xs:attribute name="code">
  <xs:simpleType>
    <xs:restriction base="xs:string">
      <xs:pattern value="[A-Z][A-Z]"/>
    </xs:restriction>
  </xs:simpleType>
</xs:attribute>
<xs:complexType name="someComplexType">
  <xs:attribute ref="code"/>
</xs:complexType>

引用 Microsoft XML Schema：
<根元素名 xmlns=“x-schema:schema文档名” />

引用 W3C XML Schema：

(1). Schema文档中未定义目标命名空间(targetNamespace)
<员工 xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsd:noNamespaceSchemaLocation="4-3.xsd">
……
</员工>

(2). 如果Schema文档中已经定义目标命名空间(targetNamespace)
<员工 xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:SchemaLocation=“http://127.0.0.1/xml  4-3.xsd"
……
     xmlns=“http://127.0.0.1/xml”>
……
</员工>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<xs:schema
  xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
  targetNamespace="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope" xmlns="http://schemas.microsoft.com/dynamics/2006/02/documents/Customers"
  xmlns:soap="http://www.w3.org/2003/05/soap-envelope"
  elementFormDefault="qualified">

  <xs:import namespace="http://schemas.microsoft.com/dynamics/2006/02/documents/Customers"
    schemaLocation="create_customer_response1.xsd"/>

  <xs:element name="Body">
    <xs:complexType>
      <xs:sequence>
        <xs:element ref="createCustomersResponse"/>
      </xs:sequence>
    </xs:complexType>
  </xs:element>
  <xs:element name="Envelope">
    <xs:complexType>
      <xs:sequence>
        <xs:element ref="soap:Body"/>
      </xs:sequence>
    </xs:complexType>
  </xs:element>
</xs:schema>

文件二(create_customer_response1.xsd)：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<xs:schema
  xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
targetNamespace="http://schemas.microsoft.com/dynamics/2006/02/documents/Customers"  xmlns="http://schemas.microsoft.com/dynamics/2006/02/documents/EntityKey"
  elementFormDefault="qualified">
<xs:element name="createCustomersResponse">
  <xs:complexType>
   <xs:sequence>
    <xs:element ref="EntityKey"/>
   </xs:sequence>
  </xs:complexType>
 </xs:element>
</xs:schema>