XML Schema介绍

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）。

什么是 XML Schema？

XML Schema 的作用是定义 XML 文档的合法构建模块，类似 DTD。

XML Schema:

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

XML Schema 是 DTD 的继任者

我们认为 XML Schema 很快会在大部分网络应用程序中取代 DTD。

理由如下：

XML Schema 可针对未来的需求进行扩展
XML Schema 更完善，功能更强大
XML Schema 基于 XML 编写
XML Schema 支持数据类型
XML Schema 支持命名空间

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

编者注：数据约束，或称 facets，是 XML Schema 原型中的一个术语，中文可译为“面”，用来约束数据类型的容许值。

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

简单例子：

XML 文档可对 DTD 或 XML Schema 进行引用。

一个简单的 XML 文档：

请看这个名为 "note.xml" 的 XML 文档：

<?xml version="1.0"?>

<note>

<to>George</to>

<heading>Reminder</heading>

<body>Don't forget the meeting this weekend!</body>

</note>

DTD 文件

下面这个例子是名为 "note.dtd" 的 DTD 文件，它对上面那个 XML 文档的元素进行了定义：

<!ELEMENT note (to, from, heading, body)>

<!ELEMENT to (#PCDATA)>

<!ELEMENT from (#PCDATA)>

<!ELEMENT heading (#PCDATA)>

<!ELEMENT body (#PCDATA)>

第 1 行定义 note 元素有四个子元素："to, from, heading, body"。

第 2-5 行定义了 to, from, heading, body 元素的类型是 "#PCDATA"。

XML Schema

下面这个例子是一个名为 "note.xsd" 的 XML Schema 文件，它定义了上面那个 XML 文档的元素：

<?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:element>

<xs:complexType>

<xs:sequence>

<xs:element/>

</xs:sequence>

</xs:complexType>

</xs:element>

</xs:schema>

note 元素是一个复合类型，因为它包含其他的子元素。其他元素 (to, from, heading, body) 是简易类型，因为它们没有包含其他元素。您将在下面的章节学习更多有关复合类型和简易类型的知识。

对 DTD 的引用

此文件包含对 DTD 的引用：

<?xml version="1.0"?>

<!DOCTYPE note SYSTEM "http://www.w3school.com.cn/dtd/note.dtd">

<note>

<to>George</to>

<heading>Reminder</heading>

<body>Don't forget the meeting this weekend!</body>

</note>

对 XML Schema 的引用

此文件包含对 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>

<heading>Reminder</heading>

<body>Don't forget the meeting this weekend!</body>

</note>

具体语法：

<?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>

<heading>Reminder</heading>

<body>Don't forget the meeting this weekend!</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"

定义简易元素

定义简易元素的语法：

<xs:element/>

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

定义属性的语法是：

<xs:attribute/>

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

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 use="required"/>

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>

<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>

<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/>

<xs:simpleType>

<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>

<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>

<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>

<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>

<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>

<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>

<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>

<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>

<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>

<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>

<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>

<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>

<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>

<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>

<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。
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。
minInclusiv	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

复合元素的例子

复合元素，"product"，是空的：

复合元素，"employee"，仅包含其他元素：

<lastname>Smith</lastname>

</employee>

复合元素，"food"，仅包含文本：

<food>Ice cream</food>

复合元素，"description"，包含元素和文本：

It happened on <date lang="norwegian">03.03.99</date> ....

</description>

如何定义复合元素？

请看这个复合 XML 元素，"employee"，仅包含其他元素：

<lastname>Smith</lastname>

</employee>

在 XML Schema 中，我们有两种方式来定义复合元素：

1. 通过命名此元素，可直接对"employee"元素进行声明，就像这样：

<xs:element>

<xs:complexType>

<xs:sequence>

<xs:element/>

</xs:sequence>

</xs:complexType>

</xs:element>

假如您使用上面所描述的方法，那么仅有 "employee" 可使用所规定的复合类型。请注意其子元素，"firstname" 以及 "lastname"，被包围在指示器 <sequence>中。这意味着子元素必须以它们被声明的次序出现。您会在 XSD 指示器这一节学习更多有关指示器的知识。

2. "employee" 元素可以使用 type 属性，这个属性的作用是引用要使用的复合类型的名称：

<xs:element type="personinfo"/>

<xs:complexType name="personinfo">

<xs:sequence>

<xs:element/>

</xs:sequence>

</xs:complexType>

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：

<xs:element/>

<xs:complexType>

<xs:sequence>

<xs:element/>

</xs:sequence>

</xs:complexType>

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：

<xs:element/>

<xs:complexType>

<xs:sequence>

<xs:element/>

</xs:sequence>

</xs:complexType>

<xs:complexType>

<xs:complexContent>

<xs:extension base="personinfo">

<xs:sequence>

<xs:element/>

</xs:sequence>

</xs:extension>

</xs:complexContent>

</xs:complexType>

复合空元素：

一个空的 XML 元素：

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>

<xs:complexType>

<xs:complexContent>

<xs:restriction base="xs:integer">

<xs:attribute/>

</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>

<xs:complexType>

<xs:attribute/>

</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/>

<xs:complexType>

<xs:attribute/>

</xs:complexType>

“仅含元素”的复合类型含有一个仅包含其他元素的元素。

复合类型仅包含元素

XML 元素，"person"，仅包含其他的元素：

<lastname>Smith</lastname>

</person>

您可在 schema 中这样定义 "person" 元素：

<xs:element>

<xs:complexType>

<xs:sequence>

<xs:element/>

</xs:sequence>

</xs:complexType>

</xs:element>

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/>

<xs:complexType>

<xs:sequence>

<xs:element/>

</xs:sequence>

</xs:complexType>

仅含文本的复合元素可包含文本和属性。

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:elementLINE-HEIGHT: 150%; FONT-FAMILY: 宋体; COLOR: black; FONT-SIZE: 12pt; mso-bidi-font-family: 宋体; mso-font-kerning: 0pt">某个名称">

<xs:complexType>

<xs:simpleContent>

<xs:extension base="basetype">

....

</xs:extension>

</xs:simpleContent>

</xs:complexType>

</xs:element>

或者：

<xs:elementLINE-HEIGHT: 150%; FONT-FAMILY: 宋体; COLOR: black; FONT-SIZE: 12pt; mso-bidi-font-family: 宋体; mso-font-kerning: 0pt">某个名称">

<xs:complexType>

<xs:simpleContent>

<xs:restriction base="basetype">

....

</xs:restriction>

</xs:simpleContent>

</xs:complexType>

</xs:element>

提示：请使用 extension 或 restriction 元素来扩展或限制元素的基本简易类型。

这里有一个 XML 元素的例子，"shoesize"，其中仅包含文本：

下面这个例子声明了一个复合类型，其内容被定义为整数值，并且 "shoesize" 元素含有名为 "country" 的属性：

<xs:element>

<xs:complexType>

<xs:simpleContent>

<xs:extension base="xs:integer">

<xs:attribute />

</xs:extension>

</xs:simpleContent>

</xs:complexType>

</xs:element>

我们也可为 complexType 元素设定一个名称，并让 "shoesize" 元素的 type 属性来引用此名称（通过使用此方法，若干元素均可引用相同的复合类型）：

<xs:element/>

<xs:complexType>

<xs:simpleContent>

<xs:extension base="xs:integer">

<xs:attribute />

</xs:extension>

</xs:simpleContent>

</xs:complexType>

混合的复合类型可包含属性、元素以及文本。

带有混合内容的复合类型

XML 元素，"letter"，含有文本以及其他元素：

Dear Mr.<name>John Smith</name>.

Your order <orderid>1032</orderid>

will be shipped on <shipdate>2001-07-13</shipdate>.

</letter>

下面这个 schema 声明了这个 "letter" 元素：

<xs:element>

<xs:complexType mixed="true">

<xs:sequence>

<xs:element/>

</xs:sequence>

</xs:complexType>

</xs:element>

注释：为了使字符数据可以出现在 "letter" 的子元素之间，mixed 属性必须被设置为 "true"。<xs:sequence> 标签 (name、orderid 以及 shipdate ) 意味着被定义的元素必须依次出现在 "letter" 元素内部。

我们也可以为 complexType 元素起一个名字，并让 "letter" 元素的 type 属性引用 complexType 的这个名称（通过这个方法，若干元素均可引用同一个复合类型）：

<xs:element/>

<xs:complexType mixed="true">

<xs:sequence>

<xs:element/>

</xs:sequence>

</xs:complexType>