XML约束
本节要点:
- 了解XML的约束模式
- 了解DTD
- 了解Schema
1 了解XML的约束模式
计算机程序在处理XML文档之前,必须能够解析出XML文档的内容中各个元素的相关信息。将解析出来的信息再交给下游程序进行下一步处理。Parser就是用于解析XML文档的解析器程序,Parser可以独立使用,也可以成为编辑软件或浏览器的一部分。
所以XML文档必须严格遵循一定的语法,遵守XMl基本语法规则和规范的XML文档就称为Well-formed XML。一个XML文档必须是格式良好的,并且内容满足某些条件的约束。
约束模式是一套规则,对XML文档中的内容作出限制。约束模式定义了XML文档中允许出现的元素名,元素中的属性,内容类型,及元素间的嵌套关系和出现顺序。约束模式通常都在一个单独的文件中进行定义。约束模式的内容也需要遵循一定的语法规则,使用XML约束模式语言来定义XML约束模式的语法规则,模式文档采用某种约束模式语言编写如:XML DTD、XDR、SOX、XML Schema等,应用最广泛和具有代表意义的是XML DTD和XML Schema。
2 DTD
XML DTD(Document Type Definition 文档类型定义)
- 最早出现的一种XML约束模式语言
- 目前使用最广泛的一种XML约束模式
- 以.dtd为扩展名
- Struts使用较多
有效的XML必须遵循XML 的基本语法规则,且符合为它指定的某个XML约束模式的XML文档。校验是将一个XML文档和它所引用的XML约束模式进行比较分析,看其中的内容是否符合XML约束模式的过程。
2.1 DTD语法
- l DTD(document type definition):文档类型定义
- l 作用:约束XML的书写规范
1. 一个简单例子
book.xml
<?xml version="1.0"encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE books SYSTEM "book.dtd">
<books>
<book>
<author>张三</author>
<title>一本好书</title>
<price>20.00</price>
</book>
</books>
book.dtd
<!ELEMENTbooks (book+)>
<!ELEMENTbook (author,title,price)>
<!ELEMENTauthor (#PCDATA)>
<!ELEMENTtitle (#PCDATA)>
<!ELEMENTprice (#PCDATA)>
注:元素和子元素属性之间有空格分隔,如author (#PCDATA)
1) 元素声明语法
语法格式:
<!ELEMENT 元素名称 使用规则>
使用规则:
定义元素中包含的组成部分,以及每种组成成分出现的次数、次序,还可以是某些成分进行某种关系组合后出现的次数、次序。
元素通配符使用
元字符 |
含义 |
+ |
出现一次或多次 |
* |
出现零次或多次 |
? |
可选,不出现或出现一次 |
( ) |
一组要共同匹配的表达式 |
| |
或(OR) |
元素A, 元素B, 元素C |
元素之间以逗号分割,要求严格遵从顺序要求 |
元素A 元素B 元素C |
元素之间以空格分割,无须遵从顺序要求 |
示例:
(book+)
表示books元素中可以包含一个或多个book元素
(title,author,price)
- 表示book元素中要嵌套title、author、price子元素,并且这些子元素要按顺序依次出现,只能出现一次
- 如果没有“,”隔开,表示各子元素可以任意次序出现,但必须且只能出现一次
- 如果使用“|”隔开,表示只能出现它们之中的任何一个
(#PCDATA)
PCDATA: parse character data
用于表示元素中的内容是普通文本字符串。
2) 属性声明语法
语法格式:
<!ATTLIST 标签名 属性列表 属性类型 出现方式>
“出现方式”设置
设置 |
描述 |
#REQUIRED |
表示这个属性是必须的 |
#IMPLIED |
表示这个属性的值是可选的 |
#FIXED |
表示这个属性有一个固定的不能更改的值 |
默认 |
表示这个属性有一个默认值 |
“属性类型”设置
设置 |
描述 |
CDATA |
文本类型 |
Enumerated |
一个字符串值得枚举,表示可以任选其中一个 |
ID |
表示唯一标示符(注:由ID表示的属性不能以数字开头) |
ENTITY |
一个外部实体(现在的浏览器不支持) |
示例:
books.dtd
1 <!ELEMENT books (book+)> 2 3 <!ELEMENT book ((author,title,price)|comment+)> 4 5 <!ELEMENT author (#PCDATA)> 6 7 <!ELEMENT title (#PCDATA)> 8 9 <!ELEMENT price (#PCDATA)> 10 11 12 13 <!ATTLIST comment 14 15 author CDATA #IMPLIED 16 17 title CDATA #REQUIRED 18 19 price CDATA #IMPLIED 20 21 language CDATA #FIXED "Chinese" 22 23 type (java|.net|oracle) "java" 24 25 id ID #REQUIRED 26 27 >
Books.xml
1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> 2 3 <!DOCTYPE books SYSTEM "books.dtd"> 4 5 <books> 6 7 <book> 8 9 <author>joy</author> 10 11 <title>java core</title> 12 13 <price>100</price> 14 15 </book> 16 17 <book> 18 19 <comment id="S001" author="joy" title="Java" price="20" language="Chinese" /> 20 21 <comment id="S002" author="joy" title="Java" price="20" language="Chinese" /> 22 23 </book> 24 25 </books>
2.2 引入外部DTD文件
使用文档类型声明DOCTYPE语句引入DTD。格式如下:
<!DOCTYPE 文档类型名称 SYSTEM “DTD文件的URL”>
<! DOCTYPE 文档类型名称 PUBLIC “DTD名称” “DTD文件的URL”>
注:
- 文档类型名称由编写者自己定义,通常是使用XML文档的根元素名称作为文档类型名称
- SYSTEM表示XML文档所遵循的是一个本地或者组织内部所编写和使用的DTD文件
- PUBLIC表示XML文档遵循的是一个由权威机构制定的,公开提供给特定行业或公众使用的DTD文件
- “DTD名称”需要使用双引号括起来,应该符合一些标准的规定
- SYSTEM 后面的“DTD文件的URL”可以是相对URL,也可以是绝对URL;PUBLIC 后面的“DTD文件的URL” 指定DTD文件在Internet上的绝对URL
- <!DOCTYPE struts PUBLIC "-//Apache Software Foundation//DTD Struts Configuration 2.3//EN" "http://struts.apache.org/dtds/struts-2.3.dtd">中:
- “-” 表示ISO标准的DTD,“+”被改进的非ISO标准的DTD,“-”未被改进的非ISO标准的DTD
- “Apache Software Foundation”表示 DTD所有者的名称
- “DTD Struts Configuration 2.3”表示DTD所描述的文件的说明
- “EN“表示DTD语言的种类
2.3 嵌入DTD定义语句
可以在XML中嵌入使用DTD。
语法格式:
3 Schema
XML Schema
- 对XML文档内容进行约束的另外一种模式
- 目的是为了克服DTD的局限性,为XML提供丰富的语法结构
- XML Schema已经成为W3C的正式推荐标准
- 以.xsd为扩展名
XML Schema VS DTD:
- XML Schema符合XML语法结构。
- DOM、SAX等XML API很容易解析出XML Schema文档中的内容。
- XML Schema对名称空间支持得非常好。
- XML Schema比XML DTD支持更多的数据类型,并支持用户自定义新的数据类型。
- XML Schema定义约束的能力非常强大,可以对XML实例文档作出细致的语义限制。
- XML Schema不能像DTD一样定义实体,比DTD更复杂,但Xml Schema现在已是w3c组织的标准,它正逐步取代DTD。
schema的基础是数据类型,理解schema的最好方式是将它看成是数据类型的层次结构,在层次结构的底层是内置的不可再划分的数据类型,如:整数、字符串、浮点数、日期等,表示xml文件可能包含的数据的基本单元。通过组合这些简单的数据类型,可以创建出各种不同的复杂数据类型,然后可以使用这些数据类型来定义元素和属性。这样,你将为xml文档的根元素、子元素、一直到最底层的包含文档数据的元素定义数据类型,因此,学习创建xsd schema,大体上就成了一个定义数据类型的过程。
示例:(简单)
1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> 2 3 <schema xmlns="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" targetNamespace="http://www.example.org/fullname" 4 5 xmlns:tns="http://www.example.org/fullname" elementFormDefault="qualified"> 6 7 <!-- xmlns: xml name space 导入一个w3的名称空间,用来支持基础数据类型等 8 9 targetNamespace:可以等同于java里面定义的包名 10 11 xmlns:tns :给命名空间取个别名 12 13 --> 14 15 <element name="fullname" type="tns:fnm"></element> 16 17 <complexType name="fnm"> 18 19 <sequence> 20 21 <element name="first-name" type="string"></element> 22 23 <element name="last-name" type="string"></element> 24 25 </sequence> 26 27 </complexType> 28 29 </schema>
1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> 2 3 <fullname xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 4 5 xmlns="http://www.example.org/fullname" 6 7 xsi:schemaLocation="http://www.example.org/fullname fullname.xsd"> 8 9 <first-name>zhou</first-name> 10 11 <last-name>xiaoxiao</last-name> 12 13 </fullname>
示例:(复杂点)
1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> 2 3 <schema xmlns="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" targetNamespace="http://www.example.org/factory" 4 5 xmlns:pre="http://www.example.org/factory" elementFormDefault="qualified"> 6 7 <element name="factory" type="pre:fac"></element> 8 9 <complexType name="fac"> 10 11 <sequence maxOccurs="unbounded"> 12 13 <element name="worker"> 14 15 <complexType> 16 17 <attribute name="id" type="ID" use="required"></attribute> 18 19 <attribute name="name" type="string"></attribute> 20 21 <attribute name="age"> 22 23 <simpleType> 24 25 <restriction base="unsignedInt"> 26 27 <maxInclusive value="80"></maxInclusive> 28 29 <minInclusive value="1"></minInclusive> 30 31 </restriction> 32 33 </simpleType> 34 35 </attribute> 36 37 <attribute name="sex" > 38 39 <simpleType> 40 41 <restriction base="string"> 42 43 <enumeration value="男"></enumeration> 44 45 <enumeration value="女"></enumeration> 46 47 </restriction> 48 49 </simpleType> 50 51 </attribute> 52 53 </complexType> 54 55 </element> 56 57 </sequence> 58 59 </complexType> 60 61 </schema>
1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> 2 3 <factory xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 4 5 xmlns="http://www.example.org/factory" 6 7 xsi:schemaLocation="http://www.example.org/factory factory.xsd"> 8 9 <worker id="w001" name="jack" age="25" sex="男"/> 10 11 <worker id="w002" name="tom" age="24" sex="男"/> 12 13 <worker id="w003" name="mary" age="26" sex="女"/> 14 15 </factory>
作业:
1.XML文档默认的编码方式是:( )
A. ASCII B. Unicode C. UTF-16 D. UTF-8
2.下列元素定义中正确是:( )
A. <book></Book> B. <BOOK></book>
C. <book></book> D. <Book></bOOK>
3. W3C XML Schema文档中,attribute元素的属性use值为( )表示属性是可选的并且可以具有任何值。
A. optional B. prohibited
C. required D. fixed
4. XML ( )提供了一种避免元素命名冲突的方法。
A.命名空间 B.DTD C.XSD D.XSL
5.描述学校、班级(1-n个班,属性:班级号)、班主任(每个班只有一个)、学生(每个班有多个学生,属性:学号(必须)、姓名(必须)、性别(可选)、生日(可选,必须日期))
6.写出出下面DTD的一个有效的XML
<! ELEMENT 联系人 (姓名,(电话|EMAIL),地址?)>
<! ELEMENT 姓名 (#PCDATA)>
<! ELEMENT 电话 (#PCDATA)>
<! ELEMENT EMAIL (#PCDATA)>
<! ELEMENT 地址 (街道,城市,省份)>
<! ELEMENT 街道 (#PCDATA)>
<! ELEMENT 城市 (#PCDATA)>
<! ELEMENT 省份 (#PCDATA)>