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W3C XML Schema 与文档类型定义_a

发布时间:2020-01-16 16:22:05

许多开发者都期待着 XML 模式能够很快取代 DTD 用于指定 XML 文档类型。尽管 David Mertz 相信 XML 模式在开发者宝库中是一种无价工具,但他对该模式将替代 DTD 持怀疑态度。“XML 问题”专栏的这一部分逐步尝试对模式和 DTD 进行比较,并阐明在 XML 模式世界中发生的事件。

虽然 W3C XML Schema在许多场合中胜过 DTD,但仍然还有一些 DTD更胜一筹的领域。开发者要不断地进行艰难的选择(这在 XML世界中是司空见惯的事)。让我们开始对其中一些选项进行区分。

目前形势

将 XML用作数据表示格式的主要原因是有可能指定文档的结构化需求:确定究竟什么类型的内容和子元素可以出现在元素中的一些规则(以及以什么顺序和基数性等)。在传统SGML 派系中,文档规则的表示曾经是 DTD ―― W3C XML 1.0建议书的正式规范确实明确提供了 DTD.不过,有一些 DTD无法实现的相当常见的约束;DTD的主要限制在于它们缺乏数据类型的表达(可以指定一个元素必须包含PCDATA,但无法指定它必须包含例如 nonNegativeInteger )。 还有一个次要问题,即 DTD无法简化子元素基数性的规范(可以简洁地指定“一个或多个”子元素,但即使可能,指定“七到十二之间”也会过分冗长,甚至完全曲解)。

为了对付 DTD的各种限制,一些 XML用户曾呼吁一些指定文档规则的替代方法。总是有可能从编程上检查 XML文档中的条件,但从本质上说,往往更需要施加更严格的标准,即“一个不满足一组正式规则的文档就是 无效文档”。W3C XML Schema是满足这些要求的一个主要答案(但不是这里唯一可供选择的模式)。StevenHolzner 在 XML 内幕中将 XML模式归纳为具有以下特征,值得在这里重申:

随着时间的推移,许多人都向 W3C 抱怨 DTD太复杂,并要求使用一些更简单的方法。W3C听取并指定了一个委员会来解决这一问题,然后拿出了一个比以往任何 DTD都复杂得多的解决方案 (p.199)。 Holzner 继续道 ―― 几乎所有XML 程序员都同意(包括我自己)―― 如果不考虑其复杂性,W3C XML Schema还是提供了许多重要能力,并值得用于许多确认规则类。

至少有两个基本的和概念性的缺陷存在于所有“到处模式”的目标中。第一个问题是刚刚于2000 年 12 月 15 日结束其复审阶段的 W3C XML Schema CandidateRecommendation,不包含任何实体;通过扩展,它可以包括参数实体。第二个问题是,尽管存在增强的表达方式,仍然有许多文档规则不能用XML 模式表示(一些建议提议利用 XSLT来增强确认表达,但也可能存在和使用其它方法)。换句话说,模式无法执行DTD长期以来能够执行的所有操作,而从另一方面来讲,模式也无法表达人们希望对文档施加的进一步规则的完整。从更实际的角度来说,用于XML 模式的工具不如用于 DTD的工具来得成熟(特别在确认方面,这是核心问题)。

XML文档确认规则整体上仍处于混乱状态。不幸的是,我无法预言每件事的最终结果将会怎样。(有关何时使用 DTD 可能比较有意义的摘要,请参阅侧栏“ 何时使用DTD.”)同时,让我们看看 DTD 和 XML模式能够表达哪些内容的一些具体细节。

丰富的类型

W3CXMLSchema真正出色的地方是在表达属性值和元素内容的类型约束上。而这恰恰是DTD最薄弱的地方。除了提供非常丰富的一组内置simpleType以外,XML模式还允许您使用类似规则表达式的语法派生出新的simpleType。内置类型包括您在使用编程语言时遇到的:string、int、float、unsignedLong、byte等等;但它们还包括大多数编程语言生来不具备的一些类型:timeInstant(即日期/时间)、recurringDate(年中的天)、uriReference、language、nonNegativeInteger。

例如,使用DTD时,将有类似于清单1中的声明:

清单1:DTD"item"元素定义

<!ELEMENTitem(prodName+,USPrice,shipDate?)

<!ATTLISTitempartNumCDATA>

<!ELEMENTprodName(#PCDATA)>

<!ELEMENTUSPrice(#PCDATA)>

<!ELEMENTshipDate(#PCDATA)>

使用W3CXMLSchema时,声明可以更具体(对W3CSchema的最初规定稍有修改):

清单2:XML模式"item"元素定义

<xsd:elementname="item">

<xsd:complexType>

<xsd:sequence>

<xsd:elementname="prodName"type="xsd:string"maxOccurs="5"/>

<xsd:elementname="USPrice"type="xsd:decimal"/>

<xsd:elementname="shipDate"type="xsd:date"minOccurs="0"/>

</xsd:sequence>

<xsd:attributename="partNum"type="SKU"/>

</xsd:complexType>

</xsd:element>

<!--StockKeepingUnit,acodeforidentifyingproducts-->

<xsd:simpleTypename="SKU">

<xsd:restrictionbase="xsd:string">

<xsd:patternvalue="\d{3}-[A-Z]{2}"/>

</xsd:restriction>

</xsd:simpleType>

何时使用DTD

遇到以下情况时,DTD 仍然是您的首选:

文档规则的简洁表示很重要。

希望下游用户能够通过内部参数集覆盖并将类型专门化。

您的文档规则主要考虑元素的嵌套而不是内容的语义约束(如同使用散文标记)。

惯常使用的工具支持 DTD 胜于支持模式。

从表面上看,这些元素定义中有两个显著特性。首先是模式本身是格式完整的 XML 实例,其标记使用 xsd 名称空间(实际上,DTD也是这样,但它只有处理指令,而没有这样的内容);其次(根据第一点的结论)是模式远比DTD 繁琐。

除了语义方面的准确性以外,还可以看到模式示例能够执行一些DTD 不可能完成的操作。 prodName 类型在定义之间基本上是相同的,但模式中的 USPrice 和 shipDate 规范分别是 decimal 和 date 类型。 作为文本文件,具有这些元素的 XML实例在元素内部包含一些 ASCII(或Unicode)字符;不过,具有模式意识的确认器可以在 decimal 和 date 元素内部要求更具体的字符格式(其它类型也是一样)。 更有趣的是属性 partNum ,它属于派生的专门类型。类型 SKU 不是内置类型,而是跟在 "SKU"声明中给定模式后的一系列字符(具体来说,它必须有三位:一个连线和两个大写字母,按这样的顺序)。也有可能将 SKU 用于元素类型;它在这种情况下定义属性只是一种巧合。

在元素定义的 DTD版本中,所有这些有趣的(如果是专门的,也可能相当复杂)类型一定简单地称之为 PCDATA ,至于字符数据是什么样没有更多说明(在属性情况中是 CDATA )。

在类型丰富的元素/属性值中,模式巧妙地从描述 XML实例的语法渐变到描述其语义。语法分析纯化论者可能会就我的描述提出异议:“内置模式类型是从语法上定义的,因此构建在这些内置类型上的模式在形式上也是符合语法的。”但在实际情况中,当声明一个给定的元素必须是 date 时,您实际上希望的是让元素包含一个日期。当然,表达语义信息不是件坏事,但有人会争论说最好同样将它限制在应用程序级别,而不是格式声明。毕竟有一些语义特性 ―― 即使是简单的特性 ――避开了模式,但在应用程序中和模式所表达的内容一样重要。 例如,当然"stock-keeping unit" 必须类似于"999-AA";但可能您还提供在十三以内的小装置。 integer 被13 整除性不能使用 XML 模式表达(因此您仍然无法在这一级别上为 widgetquantity提供所需的约束)。这里的重点是说,即使有模式(胜过DTD)的额外能力,仍可能需要在应用程序级别上执行后确认来确定 XML文档是否 在功能上有效。

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