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【XML】学习笔记第四章-schema

2023-11-09

Schema

读音：/ˈskiːmə/

元素 element :/ˈelɪmənt/

概述

Schema重要特征：由XML编写

作用

定义可出现在文档中的元素
定义出现

与DTD相比Schema的优势

  • XML Schema可以针对未来的需求进行扩展
  • Schema更加完善、功能也更强大
  • XML Schema是基于XML进行编写
  • XML Schema支持数据类型
  • XML Schema支持命名空间

补充：
最强大的地方：对数据类型的支持
Schema符合XML规范、DTD不符合XML规范

基础命名空间：

  • 一个是用于Schema文档的Schema URI，即 http://www.w3.org/2001/XMLSchema 。通常使用xs来代表该命名空间。
  • 另一个用于XML文档，即 http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance ，通常使用xsi来代表该命名空间。更多关于这两个命名空间的作用

模式

文档通常以单独的文件形式存在，文件扩展名为.xsd。

引用方法

当XML引入XML Schema时，根据XML文档的元素是否属于某个特定命名空间的，可以按照如下两种方式引入：

  • 不属于特定的命名空间，通过属性xsi:noNamespaceSchemaLocation引入
  • 属于某个特定的命名空间，通过属性xsi:shemaLocation引入
通过xsi:noNamespaceSchemaLocation引入

如果被引入的Schema文件需要约束XML文件中不属于任何特定的命名空间元素，使用xsi:noNamespaceSchemaLocation属性引入。
具体语法如下：

<根元素名称 xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:noNamespaceSchemaLocation="XML Schema">

xsi:noNamespaceSchemaLocation ：属性值为一个Schema文件的URI。该属性值只能是一个Schema文件URI，即只能使用一个Schema文件。

通过xsi:shemaLocation引入

如果被引入的Schema文件需要约束XML文件中属于某个任何特定的命名空间元素，则通过xsi:schemaLocation属性引入。具体语法如下：

<根元素名称 [xmlns:命名空间别名="命名空间URI" ]+ xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  • xsi:schemaLocation="[命名空间URI Schema文件路径]+">
  • xsi:schemaLocation="[命名空间URI Schema文件路径]+" ：该属性值比较灵活，可以同时引入多个Schema文件。每一个Schema的引入都需要一个命名空间URI和Schema文件路径，命名空间URI和Schema文件路径中间使用空格间隔。

Schema的语法结构

XML Schema是扩展名为”.xsd”的文本文件，使用XML语法编写。基本的语法结构为：

<?xml version="1.0" encoding="gb2312"?>
<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
......[元素、属性、注释、数据类型、schema的复用]
</xs:schema>

除此之外还可以为该元素指定两个属性：

  • elementFormDefault:该属性值可以是qualified或unqualified，用于指定XML文档使用该Schema中定义的局部元素时是否必须用命名空间限定。
  • attributeFormDefault:该属性值可以是qualified或unqualified，用于指定XML文档使用该Schema中定义的局部属性时是否必须用命名空间限定。

定义元素的主要语法：

语法1：
<element name=”元素名称” type=”数据类型” [default=”默认值”] [minOccurs=”最少出现的次数” ]  [maxOccurs=”最多出现的次数”]/>
语法2：
<element name=”元素名称” [default=”默认值”] [minOccurs=”最少出现的次数”]  [maxOccurs=”最多出现的次数”]>
  Element type
</element>
语法3：
<element ref=”引用元素名称” [default=”默认值”] [minOccurs=”最少出现的次数” ]  [maxOccurs=”最多出现的次数”]/>

定义属性的语法格式：

属性说明：

  • name ：由程序员指定，元素的名字
  • type ：元素的数据类型
  • default ：该元素的默认值，该属性是可选的。
  • minOccurs ：指定该元素出现的最少次数，默认值为1。该属性是可选的。如果属性值为0则表示该元素是可选的；如果大于0，则该元素是强制出现的。如果minOccurs没有与maxOccurs同时出现，则该属性值只能为0或1。
  • maxOccurs ：该元素出现的最大次数，默认值为1。该属性是可选的。如果指定该元素可以出现任意多次，则属性值为”unbounded”；如果minOccurs没有与maxOccurs同时出现，则该属性值不能为0。
  • ref ：引用的元素名称。
语法1：
<xs:attribute name="属性名" type="属性类型" [default="默认值"]| [fixed="固定值"] >
</xs:attribute>
语法2：
<xs:attribute ref="属性名" >
</xs:attribute>

注释的具体方法：

  1. XML语法中的注释。
  2. 通过标记 来增加注释，该方式具有更好的可读性。
  • <annotation.../>`：通常放在各种Schema组件定义的开始部分，用于说明该Schema组件的作用。内部可以出现多个<documentation.../>和<appinfo.../>而且顺序和出现次数没有限制。
  • <documentation> ：该子元素的注释主要供人来阅读使用。
  • <appinfo> ：该子元素的注释主要供其它程序来使用

XSD数据类型

  • 简单类型
    • 内置的数据类型(built-in data types)
      • 基本的数据类型
      • 扩展的数据类型
        *用户自定义数据类型(通过simpleType定义)
      • 限制
      • 联合
      • 扩展
  • 复杂类型(通过complexType定义)
    • 包含子元素
    • 包含属性
    • 包含属性+子元素

内置数据类型是被预先定义好的，这些数据类型全部位于命名空间http://www.w3.org/2001/XMLSchema下，所有的内置数据类型都是简单类型

[锚点标记]

img.png

上图中，任意类型包括两种：

  • anyType：表示该元素为任意类型，与DTD的ANY类似。此类型对于元素的内容没有任何约束。
  • anysimpletype：表示该元素为任意简单类型。即定义为该类型的元素除不能包含子元素和属性外，没有任何其它的约束。

内置基本数据类型

最常用的简单数据类型

  • xs:string
  • xs:decimal
  • xs:integer
  • xs:boolean
  • xs:date
  • xs:time
字符串及其相关类型
数据类型 描述
string 表示字符串，原封不动保留所有空白
Qname 表示一个包含XML命名空间在内的名称
数值类型
数据类型 描述
decimal 表示特定精度的数字
float 单精度32位浮点数，支持科学计数法
double 双精度64位浮点数，支持科学技术法
hexBinary 表示十六进制数
日期类型
数据类型 描述
date 表示日期YYYY-MM-DD格式的时间
gYearMonth 表示年月YYYY-MM格式的时间
gYear 表示年YYYY格式的时间
gMonthDay 表示月日- -MM-DD格式的时间
getDay 表示日期-DD格式的时间
getMonth 表示月份-MM格式的时间
时间类型
数据类型 描述
duration 表示持续时间PnYnMnDTnHnMnS，P起始定界符，T分隔符，s前面的n可以是小数(最多可显示三位小数，即支持到毫秒级)
dateTime 表示特定的时间YYYY-MM-DDThh：mm：ss：sss，sss表示毫秒数
time 表示特定的时间hh：mm：ss：sss，sss表示毫秒数
二进制数据类型
数据类型 描述
base64Binary 表示任意base64编码的二进制数
hexBinary 表示任意16进制编码的二进制数
其他类型
boolean类型

boolean：布尔型,只能接受true,false,0,1

anyURI类型

anyURI ：表示一个URI，用来定位文件

Notation类型

NOTATION：表示XML中的NOTAITION类型,不能在模式中直接出现的抽象类型,只能用于派生其它类型。

内置扩展数据类型

  • String类型派生出来用于约束属性的类型及其描述
数据类型 描述
NMTOKEN 必须是合法的XML名称，只能由字母、数字、“_”、“-”、“.”、“:”组成
NMTOKENS 多个NMTOKEN，空格为分隔符
ID 标识符
IDREF 引用另一个ID
IDREFS 引用多个已有的ID，空格为分隔符
ENTITY 外部实体
ENTITIES 多个外部实体，空格为分隔符
  • tring类型派生出来的类型及其描述
数据类型 描述
normalizedString 将字符串内容包含的换行、制表符和回车符都替换成空白
token 将字符串内容包含的换行、制表符和回车符都替换成空白，自动删除字符串前后的空白，如果字符串中间包含多个连续的空白，则会被压缩为一个空白
language 定义合法的语言代码
Name 含有一个有效的XML名称的字符串
NCName 省略或不带有命名空间前缀的XML名称字符串，不含冒号
  • decimal类型派生出来的类型及其描述

数据类型 描述 最小值 最大值
integer 无限制整数类型 无限制 无限制
nonNegativeInteger 无限制的非负整数 0 无限制
nonPositiveInteger 无限制的非正整数 无限制 0
long 64位的有符号整数 -263 263-1
positiveInteger 无限制的正整数 1 无限制
negativeInteger 无限制的负整数 无限制 -1
unsignedLong 64位的无符号整数 0 264-1
int 32位的有符号整数 -231 231-1
unsignedInt 32位的无符号整数 0 232-1
short 16位有符号整数 -215 215-1
unsignedShort 16位无符号整数 0 216-1
byte 8位有符号整数 -27 27-1
unsignedByte 8位无符号整数 0 28-1

自定义数据类型

<xs:simpleType name=“自定义数据类型的名称”>
       <xs:restriction base=“内置数据类型”>
        自定义数据类型的内容模式
       </xs:restriction>
</xs:simpleType>

** 用户自定义类型按位置可以分为全局类型和局部类型。 **

  • 全局类型是直接在schema标记内定义的类型，该类型可以被所有元素使用。
  • 局部类型是定义在某个元素内部的类型，该类型只能被定义该类型的元素所引用

用户自定义类型还可以按照复杂程度划分，分为简单类型和复杂类型。

自定义简单数据类型

自定义简单类型是在内置数据类型的基础上通过限制、列表和联合中一种或几种方式形成的新数据类型。简单数据类型的定义语法：

  • 【全局】<xs:simpleType [name="自定义类型名称"]>
    • [限制、列表、联合一种或几种方式]
  • 【局部】</xs:simpleType>
    • name属性:自定义的数据类型名称。当定义的简单数据类型为全局数据类型，即直接在 标记中定义，必须写出该属性。如果为局部数据类型，则没有该属性。
限制

如果通过限制方式产生自定义类型，需要使用的标记为restriction。语法格式如下：

<xs:simpleType [name="自定义类型名称"]>
		<xs:restriction base="基类型" >
　　[约束特征]+
		</xs:restriction>
</xs:simpleType>

约束特征有

  • xs:whiteSpace value="collspace" 去掉前后空白
列表

Schema中定义列表类型使用<list.../>元素，它可以由单个数据类型扩展出列表类型，因此使用该元素时必须指出列表元素的类型，为 元素指定列表元素类型有两种方式：

  • 为<list.../>元素的itemType属性指定列表元素的数据类型： 
    • <xs:simpleType [name="自定义类型名称"]>
        <xs:list itemType="列表元素类型" ></xs:list >
</xs:simpleType>
  • 为<list.../>元素增加<simpleType.../>子元素来指定列表元素的数据类型： 
    • <xs:simpleType [name="自定义类型名称"]>
        <xs:list>
                <simpleType.../>
           </xs:list >
</xs:simpleType>
联合

Schema使用<union.../>元素将多个简单类型联合成新的类型，为<union.../>元素指定简单类型有两种方式：

  • 为<union.../>元素的memeberTypes属性指定一个或多个简单类型，多个简单类型之间以空格隔开 
    • <xs:simpleType [name="自定义类型名称"]>
        <xs:union memeberTypes="[列表元素类型]+" ></xs:union>
</xs:simpleType>
  • 为<union.../>元素增加一个或多个<simpleType.../>子元素，每个<simpleType.../>子元素指定一个简单类型。 
    • <xs:simpleType [name="自定义类型名称"]>
      <xs:union>
               [<simpleType.../>]+
         </xs:union>
</xs:simpleType>

复杂数据类型

复杂数据类型包含其他元素、属性和混合内容，复杂数据类型的声明语法如下：

<xs:complexType name=“数据类型的名称”>
  内容模型定义(包括子元素和属性的声明)
</xs:complexType>

复杂类型所约束的内容可能包含属性、子元素或同时包含子元素和属性。复杂元素也有可能在包含子元素的同时还包含字符内容，这样的元素被称为混合内容。定义复杂元素的语法格式如下所示：

<xs:complexType [name=”自定义元素名称”] [mixed=”true|false”]>
	[顺序、选择、无序、简单内容、复杂内容]+
</xs:complexType>
  • name属性:自定义的数据类型名称。当定义的简单数据类型为全局数据类型，即直接在 标记中定义，必须写出该属性。 如果为局部数据类型，则没有该属性。
  • mixed属性：如果mixed属性值设置为true，则表示该元素的内容为混合内容。该属性默认值为false。
顺序<xs:sequence>

使用该元素定义的数据类型用于设定子元素的顺序，表示该元素的子元素是有序的。使用该元素的语法格式如下：

<xs:complexType name="mytype">
	<xs:sequence [maxOccurs="最多出现的次数"] [minOccurs="最少出现的次数"]>
		[<xs:element name="test" type="xs:string" minOccurs="最少出现的次数" maxOccurs="最多出现的次数" ></xs:element>]+
	</xs:sequence>
</xs:complexType>
  • maxOccurs属性：最多出现的次数，通常为一个固定的数字。可以作为sequence的属性，也可以作为element的属性。当最多次数没有限制时该值为unbounded。
  • minOccurs属性：最少出现的次数，为一个固定的数字。可以作为sequence的属性，也可以作为element的属性。
复杂内容<complexContent/>

使用该元素有点类似于编程语言的继承，相当于在某一基类型的基础上进行扩展或限制。如果元素包含子元素(是否包含属性不限制)，则可以使用该元素对元素内容进行定义。

  • 限制<xs:restriction base="基类型"></xs:restriction>：基类型为一个已经定义好的复杂数据类型，在基类型的基础上增加限制。
  • 扩展<xs:extension base="基类型"></xs:extension>：基类型为一个已经定义好的复杂数据类型。在基类型的基础上扩展，可以既可以增加子元素，也可以增加属性。
简单内容<simpleContent/>

如果元素只包含属性，不包含子元素，则可以使用该元素定义元素内容。具体的内容方式包括在基类型上扩展和限制两种方式：

  • 限制<xs:restriction base="基类型"></xs:restriction> ：基类型必须为一个仅包含属性的简单类型。该标记中可以嵌套基于restriction元素内的所有特征元素，对当前的基类型进行限制。
  • 扩展<xs:extension base="基类型"></xs:extension> ：基类型必须为一个简单类型，该元素内可以包含属性的定义，在简单内容的基础上增加属性。
选择 <xs:choice>

使用该元素定义的数据类型用于设定子元素的选择关系，表示该元素的子元素可以根据实际需要从子元素中选择一个使用。使用该元素的语法格式如下

<xs:complexType name="mytype">
	<xs:choice [maxOccurs="最多出现的次数"] [minOccurs="最少出现的次数"]>
		[<xs:element name="test" type="xs:string" minOccurs="最少出现的次数" maxOccurs="最多出现的次数" ></xs:element>]+
	</xs:choice>
</xs:complexType>
  • maxOccurs属性：最多出现的次数，通常为一个固定的数字。可以作为choice 的属性，也可以作为element的属性。当最多次数没有限制时该值为unbounded。
  • minOccurs属性：最少出现的次数，为一个固定的数字。可以作为choice 的属性，也可以作为element的属性。
无序<xs:all>

使用<xs:all>元素定义的数据类型用于设定子元素是没有顺序的，表示该元素的子元素是无序的。但是该元素设定中有一些约束子元素数量不能被设定，只能是一个；也不能增加属性；不能与<xs:sequence>或<xs:choice>同时出现；只能作为<complexContent>或<complextType>的顶级元素。使用该元素的语法格式如下：

<xs:complexType name="mytype">
	<xs:all minOccurs="0|1" maxOccurs="1">
		[<xs:element minOccurs="0|1" maxOccurs="0|1" default=""></xs:element>]+
　　</xs:all>
</xs:complexType>
  • maxOccurs属性：最多出现的次数，通常为一个固定的数字。可以作为all的属性，此时该值只能为1，也可以作为element的属性，此时该值可以为0或1。
  • minOccurs属性：最少出现的次数，为一个固定的数字。可以作为all的属性，也可以作为element的属性，该值只能为0或1。

XSD下限定/Facets

XSD属性

属性： 简单元素无法拥有属性。假如某个元素拥有属性，它就会被当作某种复杂数据类型。但是属性本身总是作为简单类型被声明的。

定义属性的语法：

<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，这里是简单数据类型。

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"/>

当没有其他的值被规定时，默认值就会自动分配给属性。

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

固定值同样会自动分配给属性，并且您无法规定另外的值。

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

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"/>

XSD中的元素

XML Schema中定义的元素可分为简单元素和复杂元素。

  • 简单元素 ： 一个元素中如果仅仅包含数字、字符串或其他数据，不包含子元素和属性，这种元素被称为简单元素。这类元素使用简单数据类型进行定义。
  • 复杂元素 ： 包含属性和子元素的元素称为复杂元素。这类元素使用复杂数据类型进行定义。

简单元素

简单元素指那些只包含文本的元素。它不包含任何其他的元素或属性。

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。

简单元素的语法：
<xs:element name="xxx" type="yyy"/>

此处 xxx 指元素的名称，yyy 指元素的数据类型，这里是简单数据类型。

简单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。

<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。

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

学习

Java

前端

javascript

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