详解XML中的模式Schema

文档定义模型为XML文档提供了规范，DTD的引入虽然解决了XML文档的规范化问题，但它文件格式类型和XML文件格式类型不一致，同时DTD提供的数据类型有限有时候无法满足行业的需求，所以引入了Schema。Schema模式可以确定XML文档的元素和属性的结构、元素的顺序、元素和属性的数据值，根据范围、枚举以及样式匹配等。

一、Schema初识

XML Schema语言也被称为XML Schema Definition (XSD)，它的作用是定义一份XML文档的合法组件群（XML文档的结构），就像DTD的作用一样。 XML Schema以XML语言作为基础，也可以说XML Schema自身就是XML的一种应用。

1、Schema作用

XML Schema和DTD的作用一样，都是用来定义一个XML文档的结构的模式，那么为什么有了DTD还要有XML Schema呢？ 因为，XML Schema比DTD作用更加强大。

Xml Schema 比 DTD的优越性：
（1）模式是可扩展的
（2）模式比 DTD 功能更丰富且更有用
（3）模式是用 XML 编写的
（4）模式支持数据类型
（5）模式支持名称空间
（6）不需要在学习其他的语言
（7）可以直接使用XML编辑器来编写XML Schema
（8）可以直接使用XML解析器来解析XML Schema
（9）可以使用XML DOM来灵活的操作XML Schema
（10）可以使用XSLT技术来转换XML Schema

2、对比学习

1.1 作用上

两者相同，都是定义了一个XML文档的结构的模式。

1.2 用法上

两者作用相同，但是语法上有些区别。Schema是DTD的扩展，同样支持元素和属性的定义，并且定义的语法相似，但Schema可以给元素和属性添加相应的数据类型，同时还引入了全局和局部元素声明的语法，另外根据元素和属性的数据内容引入了简单类型和复杂类型。
所谓的简单类型(SimpleType)和复杂类型(ComplexType)，它们本身并不是具体的数据类型，它们只是对节点或者自定义类型的类型作一个抽象的说明。

也就是说Schema的引入使得模式的声明更加类似于我们使用的编程语言。

二、实例详解

2.1 Schema实例

清单1：User.xml文档结构

1. <?xml version="1.0"？>     
2. <用户列表>     
3.     <用户>     
4.          <用户名>xx</用户名>     
5.          <密码>123456</密码>     
6.          <用户类型>1</用户类型>     
7.    </用户>     
8. </用户列表>    

清单2：使用全局组件形式来定义Schema，User.xsd

1. <!-- 使用全局组件形式定义 -->     
2. <?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>     
3. <xs:schema xmlns:xs='http://www.w3.org/2001/XMLSchema' elementFormDefault='qualified' attributeFormDefualt='unqualified'>     
4.  <xs:element name='用户列表' type='userlist'/>     
5.  <xs:complexType name='userlist'><!-- 使用complexType声明该类型为复合类型的元素 -->     
6.   <xs:sequence><!-- 使用sequence说明下面的元素必须按顺序在XML文档中显示 -->     
7.    <xs:element name='用户' type='user'/>     
8.   </xs:sequence>     
9.  </xs:complexType>     
10.  <xs:complexType name='user'>     
11.   <xs:sequence>     
12.    <xs:element name='用户名' type='user'/>     
13.    <xs:element name='密码' type='user'/>     
14.    <xs:element name='用户类型' type='user'/>     
15.   </xs:sequence>     
16.  </xs:complexType>     
17. </xs:schema>    

清单3：使用局部形式定义Schema，User.xsd

1. <!-- 使用局部形式定义 -->     
2. <?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>     
3. <xs:schema xmlns:xs='http://www.nishishui.org/2000/XML Schema' elementFormDefault='qualified' attributeFormDefualt='unqualified'>     
4.  <xs:element name='用户列表'>     
5.   <xs:complexType>     
6.    <xs:sequence>     
7.     <xs:element name='用户'>     
8.      <xs:complexType>     
9.       <xs:sequence>     
10.        <xs:element name='用户名' type='xs:string'/>     
11.        <xs:element name='密码' type='xs:string'/>     
12.        <xs:element name='用户类型' type='xs:integer'/>     
13.       </xs:sequence>     
14.      </xs:complexType>     
15.     </xs:element>     
16.    </xs:sequence>     
17.   </xs:complexType>     
18.  </xs:element>     
19. </xs:schema>    

清单2和清单3的都定义了User.xsd，它们的作用是相同的，都是为了验证XML文档的合法性，但定义的方法不同，清单2是使用全局组件的形式定义，而清单3使用的局部形式定义，具体的区别请看下文。

2.2 基本用法

上文中我们分别从作用和用法上对Schema和DTD进行了对比分析，Schema和DTD最大的区别在于Schema引入了数据类型，其它的如元素和属性的声明等类似于DTD，在下面讨论时就不再详述。

Schema基本内容导图：

2.2.1 引用语法
当一个模式文件建立好以后，可以用它来验证某一个XML文档的有效性，也就是说检验某个XML文档是否遵循了模式文件的定义。 那么，XML文档怎么来引用一个模式文档呢？
Schema模型的引用更类似于前面所说的命名空间的应用方法，具体实例如下：

1. <?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>     
2. <用户列表 xmlns:xsi=http://www.nishishui.org/2000/XMLSchema xsi:noNamespaceSchemaLocation='user.xsd'><!-- 引用user.xsd -->     
3.  <用户>     
4.   <用户名>我是谁</用户名>     
5.   <密码>123456</密码>     
6.   <用户类型>1</用户类型>     
7.  </用户>     
8. </用户列表>    

2.2.2 元素类型
（1）按照内容的不同分为简单和复杂元素，分别使用simpleType和complexType标示。
简单元素：元素中内容只能是文本，不包含其它的元素和属性。

1. <?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>     
2. <xs:schema xmlns:xs='http://www.nishishui.org/2000/XML Schema' elementFormDefault='qualified' attributeFormDefualt='unqualified'>     
3.     <xs:element name='age'>     
4.         <xs:simpleType><!-- 使用关键字simpleType声明简单元素 -->     
5.             <!--restriction关键字结合minInclusive和maxInclusive控制了XML中元素可接受的值范围为0~100-->     
6.             <xs:restriction base="xs:integer">     
7.                 <xs:minInclusive value='0'/>     
8.                 <xs:maxInclusive value='100'/>     
9.             </xs:restriction>     
10.         </xs:simpleType>     
11.     </xs:element>     
12. </xs:schema>   

复杂元素：元素中包含其它的元素和属性。它有四种类型，分别是空元素、只包含其他元素、只包含正文、包含正文又包含其他元素。

1. <?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>     
2. <xs:schema xmlns:xs='http://www.nishishui.org/2000/XML Schema' elementFormDefault='qualified' attributeFormDefualt='unqualified'>     
3.     <xs:element name='age'>     
4.         <xs:complexType><!-- 使用关键字complexType声明复杂元素 -->     
5.             <!--sequence控制XML内容中元素出现的顺序-->     
6.             <xs:sequence>     
7.                 <!-- 定义具体的元素，这些都是简单元素-->     
8.                 <xs:element name='firstname' type='xs:string'/>     
9.                 <xs:element name='lastname' type='xs:string'/>     
10.             </xs:sequence>     
11.         </xs:complexType>     
12.     </xs:element>     
13. </xs:schema>    

（2）按照定义位置可分为局部和全局元素。
全局元素：<element>元素的父元素必须是<schema>；
局部元素：局部元素声明只能出现在复杂类型（<complexType>元素）定义内部。即<element>元素的父元素只能是<all>、<choice>或<sequence>元素。

1. <?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>     
2. <xs:schema xmlns:xs='http://www.nishishui.org/2000/XML Schema' elementFormDefault='qualified' attributeFormDefualt='unqualified'>     
3.     <xs:element name='用户' type='user'/><!-- 全局元素 -->     
4.     <xs:element name='用户名' type='xs:string'/><!-- 全局元素 -->     
5.     <xs:element name='密码' type='xs:string'><!-- 全局元素 -->     
6.         <xs:complexType name='user'>     
7.             <!--sequence控制XML内容中元素出现的顺序-->     
8.             <xs:sequence>     
9.                 <!-- 定义具体的元素，这些都是简单元素-->     
10.                 <!-- 定义局部元素，使用ref关键字引用，并使用minOccurs和maxOccurs制定元素出现的最少和最多的次数-->     
11.                 <xs:element ref='用户名' minOccurs='0' maxOccurs='1'/><!-- 局部元素-->     
12.                 <xs:element ref='密码' minOccurs='0' maxOccurs='1'/><!-- 局部元素-->     
13.             </xs:sequence>     
14.         </xs:complexType>     
15.     </xs:element>     
16. </xs:schema>