XML基础知识

当你使用Web Service、SOAP 传递或接受数据进行通讯时，

当你使用Spring、Struts、Maven 等当今流行框架及工具进行搭建配置时，

当你开发中需要解析Html、xls、PDF、Access 等文件时，

你会发现Xml将是这些领域中一项不可或缺的技术。可是你真正的研究过其中的奥秘么？如果一直以来只是一知半解的话，那么接下来就跟我一起扫扫盲吧。

一、XML与XSD(XML Schema Definition)

<?xmlversion="1.0"encoding="UTF-8"?>
<itnanxmlns="http://www.it-nan.com/schema/libs"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://www.it-nan.com/schema/libs../xsd/libs.xsd">
<info>IT男'sblog</info>
<url>http://www.it-nan.com</url></itnan>

上面这行代码是一个简单的xml格式文档。下面我们来逐一了解其中的含义：

第一行：xml标签，指明这是一个xml文档；version是版本号（指明xml的版本）；encoding是编码规则（指明当前文档采用的编码格式 ）。

第二行：xmlns是默认命名空间,声明url为“http://www.it-nan.com/schema/libs”的是默认的命名空间（如果后面有:xxx 则表明是定义为xxx的命名空间，如：xmlns:xsi）；itnan是默认命名空间中定义的根节点标签（如果前面有类似于xxx: 的前缀，则表明该标签是从xxx命名空间中定义的标签，如：xsi:schemaLocation）。

第三行：这行是声明url为“http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance”的命名空间，由前缀xsi代表。“http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance”这个地址为xml的基础空间，所有的基础属性的定义都来自于这里，如：下面用到的schemaLocation属性，xsi是开发人员约定的一个名字，不是固定的，可以随意定义。

第四行：这行是用于指定命名空间与定义标签结构的XSD（XML Schema Definition）文件的对应关系。schemaLocation属性的值由多个URI引用对组成，两个URI之间以空白符分隔。第奇数个URI是命名空间的名字，第偶数个URI给出模式文档的位置（可以是url地址，也可以是相对路径），编辑器将从这个位置读取XSD文件，并与他的命名空间匹配来限制该空间下的标签结构。

第五、六行：这个是在定义itnan下的标签，而这个标签的结构是根据默认命名空间下的xsd文件定义出来的。下面就让我们看看xsd文件是如何定义的。

<?xmlversion="1.0"encoding="UTF-8"?><schemaxmlns="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"targetNamespace="http://www.it-nan.com/schema/libs"elementFormDefault="qualified">
	<elementname="itnan">
	<complexType>
	<sequence>
<elementname="info"type="string"/>
<elementname="url"type="string"/>
	</sequence>
	</complexType>
	</element></schema>

上面这行代码是一个简单的xsd文档。下面我们来逐一了解其中的含义：

第一行：由于xsd文档也是符合xml规范的，所以也要在第一行声明这是一个xml文档；version是版本号（指明xml的版本）；encoding是编码规则（指明当前文档采用的编码格式 ）。

第二行：xmlns也同上面xml文档的一样表示默认的命名空间；而“http://www.w3.org/2001/XMLSchema”这个地址为xsd的基础命名空间，所有的基础属性的定义都来自于这里，如：下面用到的targetNamespace、elementFormDefault、element等。

第三行：由于这个xml文档里的“http://www.w3.org/2001/XMLSchema”为默认命名空间，而targetNamespace就是这个命名空间所定义的属性，所以targetNamespace属性不用加前缀修饰。这个属性是用于定义下面所规定的标签结构服务于哪个命名空间,所以这个值是与引用这个xsd文件的xml文档中声明的schemaLocation属性的命名空间必须要一致。（而这里表示下面的这些定义都是用于“http://www.it-nan.com/schema/libs”命名空间下的标签）

第四行：elementFormDefault有两个值“qualified”和“unqualified”。“qualified”表示：下面定义的所用标签都为targetNamespace设置的命名空间服务，而“unqualified”表示：除了全局元素或者类型将归于目标命名空间外，局部元素将归于无名命空间。（这个属性大部分都设置为“qualified”）

第五行之后：这些就都是xsd用来定义xml文档标签结构的代码，下面统一介绍。

二、常用的Schema文档教程

1. 最简单的Schema文档

如何写一个最简单的XML Schema文档呢？

首先，我们写出一个最简单的XML文档。

hello.xml：

<?xmlversion="1.0"?><greeting>HelloWorld!!</greeting><!--一个根元素：greeting；且这个元素不含属性，无子元素，内容是字符串。-->

hello.xsd：

<?xmlversion="1.0"?><xsd:schemaxmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"><xsd:elementname="greeting"type="xsd:string"/></xsd:schema>

XML Schema文档后缀名是.xsd，完全符合XML语法，根元素是schema，命名空间xmlns:xsd=”http://www.w3.org/2001/XMLSchema，用元素定义实例文档中的元素，如greeting。

2. 含子元素的Schema文档

假设实例文档是如下的：

customer.xml：

<customer>
<name>teiki</name>
<address>No.237,RoadWaitan,Shanghai</address></customer>

则可以写出以下的XML Schema文档：

customer.xsd：

<?xmlversion="1.0"?><xsd:schemaxmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
<xsd:elementname="customer">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:elementname="name"type="xsd:string"/>
<xsd:elementname="address"type="xsd:string"/>
</xsd:sequence>
</xsd:complexType>
</xsd:element></xsd:schema>

实例文档customer.xml中，元素含有两个子元素，所以我们在Schema文档中采用ComplexType来定义该元素。sequence表示子元素依次出现的顺序。

3. 含子元素和孙元素的Schema文档

这次我们给出一个更加复杂一些的文档：

customer.xml：

<customer>
<name>Teiki</name>
<address>
<!--address追加一个地址子元素-->
<prefecture>Zhejiang</prefecture>
<city>Hangzhou</city>
<street>XiluRoad,No.121,7F</street>
</address></customer>

为此，我们需要一个更加复杂一点的Schema文档：

address.xsd：

<?xmlversion="1.0"?><xsd:schemaxmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"><xsd:elementname="customer">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:elementname="name"type="xsd:string"/>
<!--追加子元素address-->
<xsd:elementname="address">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:elementname="prefecture"type="xsd:string"/>
<xsd:elementname="city"type="xsd:string"/>
<xsd:elementname="street"type="xsd:string"/>
</xsd:sequence>
</xsd:complexType>
</xsd:element>
</xsd:sequence>
</xsd:complexType>
</xsd:element></xsd:schema>

不过，我们还可以采用ref元素来重新编写这个Schema文档：

address2.xsd：

<?xmlversion="1.0"?><xsd:schemaxmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"><xsd:elementname="customer">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:elementname="name"type="xsd:string"/>
<xsd:elementref="address"/>
</xsd:sequence>
</xsd:complexType></xsd:element><xsd:elementname="address">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:elementname="prefecture"type="xsd:string"/>
<xsd:elementname="city"type="xsd:string"/>
<xsd:elementname="street"type="xsd:string"/>
</xsd:sequence>
</xsd:complexType></xsd:element></xsd:schema>

使用ref元素可以直接将其指向另一个模块，使文档更加具有可读性。

4. 定义相同子元素的数量

先看这个简单的订购数据实例文档：

order.xml:

<order><orderItem>AccountingBook</orderItem><orderItem>TaxationBook</orderItem></order>

假设元素，即每次的订购书目不能超过10种，那该怎么写这个Schema文档呢？这里要用到的maxOccurs属性。

order.xsd:

<?xmlversion="1.0"?><xsd:schemaxmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"><xsd:elementname="order">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:elementname="orderItem"type="xsd:string"maxOccurs="10"/>
</xsd:sequence>
</xsd:complexType></xsd:element></xsd:schema>

第7行中的maxOccurs属性为10，代表orderItem元素可以最大有10个。如果，不设定元素个数，则可以用maxOccurs=”unbounded”来定义。

类似，如果要定义最小值，可以使用minOccurs，比如下面这句：

<xsd:elementname="orderItem"type="xsd:string"minOccurs="5"maxOccurs="10"/>

这两个属性缺省值都是1。

5. 定义可选项的子元素

假如上面的订书数据中，可以用书名或者书号任一一种订购，则实例文档可能如下：

order2.xml:

<order>
<orderItem>
<!--书名订购-->
<name>AccountingBook</name>
</orderItem>
<orderItem>
<!--书号订购-->
<id>7-5058-3496-7</id>
</orderItem></order>

这时书写Schema文档还需要使用choice元素。

order2.xsd:

<?xmlversion="1.0"?><xsd:schemaxmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"><xsd:elementname="order">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:elementref="orderItem"maxOccurs="10"/>
</xsd:sequence>
</xsd:complexType></xsd:element><xsd:elementname="orderItem">
<xsd:complexType>
<xsd:choice>
<xsd:elementname="name"type="xsd:string"/>
<xsd:elementname="id"type="xsd:string"/>
</xsd:choice>
</xsd:complexType></xsd:element></xsd:schema>

稍微更复杂的可选项子元素

再稍微修改一下订书数据的实例文档：

order3.xml:

<order>
<orderItem>
<name>AccountingBook</name>
<quantity>2</quantity>
</orderItem>
<orderItem>
<id>7-5058-3496-7</id>
</orderItem></order>

这里假定值为1时，缺省。

如何修改Schema文档呢？

order3.xsd:

<?xmlversion="1.0"?><xsd:schemaxmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"><xsd:elementname="order">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:elementref="orderItem"maxOccurs="10"/>
</xsd:sequence>
</xsd:complexType></xsd:element><xsd:elementname="orderItem">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:choice>
<xsd:elementname="name"type="xsd:string"/>
<xsd:elementname="id"type="xsd:string"/>
</xsd:choice>
<xsd:elementname="quantity"type="xsd:string"minOccurs="0"/>
</xsd:sequence>
</xsd:complexType></xsd:element></xsd:schema>

文档中的quantity最少出现值为0，也就是可以有，也可以没有。
当然，也可以直接在元素中，包含quantity,然后定义它的minOccurs。

6. 内置简单类型

具有简单类型的元素只能包含字符数据，不能包含子元素，也不能有属性。XML Schema推荐标准内置了44种简单类型，如例中的xs:string、xs:integer等，这些简单类型可以直接引用。XML Schema内置的数据类型的层次结构如下图所示。

xsd-simpleType

XML Schema支持类型的派生，这和面向对象语言中对象的继承有些类似，但又不完全相同。XML Schema类型的派生分为限制（restriction）和扩展（extension），通过限制派生的新类型的值范围是原类型值范围的子集，通过扩展则可以为现有类型添加新的元素和属性。

对于简单类型，只有限制派生而没有扩展派生，我们只能通过限制一个现有的简单类型（内置的简单类型或派生于内置简单类型的简单类型）来派生一个新的简单类型。那如何对现有的简单类型进行限制呢？XML Schema给我们提供了12个面（facet），用于指定一个值的有效范围、约束值的长度和精度、枚举一系列的有效值，或者指定有效值必须匹配的正则表达式。

面与类型的关系就好像棱镜的面与棱镜的关系，透过不同的面，你看到的景观（内容）是不同的。在XML Schema中，面相当于是对一个现有的简单类型添加某些约束（限制），约束不同，得到的结果就不同。也就是说，你可以把面（facet）看成是对数据类型的约束，目的是为了让它的值限制在一定的范围内。实际上，这些面就是http://www.w3.org/2001/XMLSchema名称空间中的一些元素，只不过这些元素是用来对现有类型的值进行约束的，因而称为面。

要定义新的简单类型，使用xs:simpleType元素，要对现有的基类型进行限制，使用xs:restriction元素，并在该元素的内部使用限制值范围的面（facet）。例如，我们定义一个雇员年龄的类型，雇员年龄要求在18~60岁之间，我们可以从内置的xs:integer类型派生一个新的简单类型ageType，然后使用xs:minInclusive和xs:maxInclusive面来限制年龄值的范围。

例如这个实力文档：

<xs:simpleTypename="ageType">
<xs:restrictionbase="xs:integer">
<xs:minInclusivevalue="18"/>
<xs:maxInclusivevalue="60"/>
</xs:restriction></xs:simpleType>

7. 自定义简单类型

如果内置简单类型的44种还不能满足要求，怎么办呢？下面学习自定义简单类型。(XML的扩展性充分体现在这里)

例如这个实例文档：

order4.xml:

<order>
<orderItem>
<id>7-5058-3496-7</id>
<quantity>5</quantity>
</orderItem></order>

ID是一个标准的ISBN编码，我们怎么定义这个ISBN编码呢？

<xsd:simpleTypename="idType">
<xsd:restrictionbase="xsd:string">
<xsd:patternvalue="d{1}-d{4}-d{4}-d{1}"/>
</xsd:restriction></xsd:simpleType>

idType是一个自定义的简单类型。

我们对它做了限制：

<xsd:restriction base=”xsd:string”>代表它是基于一个字符串类型。再用pattern元素来描述该字符串的形式。

value=”d{1}-d{4}-d{4}-d{1}”这是一个正则表达式，关于正则表达式，以后再介绍。嘻嘻！

利用这个自定义的简单类型，我们可以重新写Schema文档：

order4.xsd:

<?xmlversion="1.0"?><xsd:schemaxmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"><xsd:elementname="order">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:elementref="orderItem"maxOccurs="10"/>
</xsd:sequence>
</xsd:complexType></xsd:element><xsd:elementname="orderItem">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:elementname="id"type="idType"/>
<xsd:elementname="quantity"type="xsd:integer"/>
</xsd:sequence>
</xsd:complexType></xsd:element><xsd:simpleTypename="idType">
<xsd:restrictionbase="xsd:string">
<xsd:patternvalue="d{1}-d{4}-d{4}-d{1}"/>
</xsd:restriction></xsd:simpleType></xsd:schema>

假如我们事先确定好ID只有3个，即只有3个ISBN是可选的，那怎么办？我们可以用enumeration元素来进行列举。

<xsd:simpleTypename="idType">
<xsd:restrictionbase="xsd:string">
<xsd:enumerationvalue="7-5058-3496-7"/>
<xsd:enumerationvalue="7-5005-6450-3"/>
<xsd:enumerationvalue="7-3020-6069-7"/>
</xsd:restriction></xsd:simpleType>

再来看订购量quantity的值，如果我们设定其值必须在1－10之间，该怎么办呢？可以这些自定义一个简单类型。

<xsd:simpleTypename="quantityType">
<xsd:restrictionbase="xsd:integer">
<xsd:minInclusivevalue="1"/>
<xsd:maxInclusivevalue="10"/>
</xsd:restriction></xsd:simpleType>

其中，minInclusive,maxInclusive分别代表该类型的取值范围。

所以最终修改后的Schema文档如下：

order4-1.xsd:

<?xmlversion="1.0"?><xsd:schemaxmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"><xsd:elementname="order">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:elementref="orderItem"maxOccurs="10"/>
</xsd:sequence>
</xsd:complexType></xsd:element><xsd:elementname="orderItem">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:elementname="id"type="idType"/>
<xsd:elementname="quantity"type="quantityType"/>
</xsd:sequence>
</xsd:complexType></xsd:element><xsd:simpleTypename="idType">
<xsd:restrictionbase="xsd:string">
<xsd:enumerationvalue="7-5058-3496-7"/>
<xsd:enumerationvalue="7-5005-6450-3"/>
<xsd:enumerationvalue="7-3020-6069-7"/>
</xsd:restriction></xsd:simpleType><xsd:simpleTypename="quantityType">
<xsd:restrictionbase="xsd:integer">
<xsd:minInclusivevalue="1"/>
<xsd:maxInclusivevalue="10"/>
</xsd:restriction>
</xsd:simpleType></xsd:schema>

8. 定义属性

最后，我们再来讲讲元素的属性如何在Schema文档中定义。

比如上面的order.xml实例文档中：

<order>
<orderItemid="7-5058-3496-7"/></order>

对此，我们在Schema文档中采用一个attribute来定义：

order.xsd:

<xsd:elementname="orderItem">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>　　←空元素</xsd:sequence>　
<!--定义该元素属性-->
<xsd:attributename="id"type="xsd:string"/>
</xsd:complexType></xsd:element>

那么，实例文档中该属性值是必须的还是可有可无的呢？我们可以这样限制：

<xsd:attributename="id"type="idType"use="required"/>

这里我们讲id属性类型作为一种自定义数据类型idType。
而且，用attribute元素的use属性来定义是否是必须的属性。
required是必须值，optional是可选值，prohibited是无属性值。

那么对于属性的缺省值，我们怎么定义呢？
比如：

<order>
<orderItemid="4-8443-1780-6"quantity="3"/></order>

我们还可以用attribute元素的另一个属性default来定义：

<xsd:attributename="quantity"type="xsd:integer"default="1"/>

所以，我们可以重新写出一个Schema文档：

order2.xsd:

<xsd:elementname="orderItem">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence></xsd:sequence>
<xsd:attributename="id"type="idType"use="required"/>
<xsd:attributename="quantity"type="xsd:integer"default="1"/>
</xsd:complexType></xsd:element>

上面的属性我们定义我们还可以采用属性组的办法来重新改写Schema文档。

order3.xsd:

<xsd:elementname="orderItem">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence></xsd:sequence>
<xsd:attributeGroupref="orderItemAttributes"/>
</xsd:complexType></xsd:element><xsd:attributeGroupname="orderItemAttributes">
<xsd:attributename="id"type="idType"use="required"/>
<xsd:attributename="quantity"type="xsd:integer"default="1"/></xsd:attributeGroup>

这个属性组就不详细解释了，不过，大家一看就清楚了吧。

9.最后，我们写一个完整的订书order.xml的Schema文档。

<?xmlversion="1.0"?><xsd:schemaxmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
<xsd:elementname="order">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:elementref="orderItem"maxOccurs="10"/>
</xsd:sequence>
</xsd:complexType></xsd:element><xsd:elementname="orderItem">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence></xsd:sequence>
<xsd:attributeGroupref="orderItemAttributes"/>
</xsd:complexType></xsd:element><xsd:attributeGroupname="orderItemAttributes">
<xsd:attributename="id"type="idType"use="required"/>
<xsd:attributename="quantity"type="xsd:integer"default="1"/></xsd:attributeGroup><xsd:simpleTypename="idType">
<xsd:restrictionbase="xsd:string">
<xsd:patternvalue="d{1}-d{4}-d{4}-d{1}"/>
</xsd:restriction></xsd:simpleType></xsd:schema>

（编辑：李大同）

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