Schema[資料庫中的Schema]

Schema[資料庫中的Schema]

Schema,即XML Schema,XSD (XML Schema Definition)是W3C於2001年5月發布的推薦標準,指出如何形式描述XML文檔的元素。XSD是許多XML Schema 語言中的一支。XSD是首先分離於XML本身的schema語言,故獲取W3C的推薦地位。

基本信息

簡介

Schema,即 XML SchemaXSD (XML Schema Definition)是W3C於2001年5月發布的推薦標準,指出如何形式描述XML文檔的元素。XSD是許多XML Schema 語言中的一支。XSD是首先分離於XML本身的schema語言,故獲取W3C的推薦地位。

像所有XML Schema 語言一樣,XSD用來描述一組規則──一個XML檔案必須遵守這些規則,才能根據該schema‘合法(Valid)’。

然而,與其他XML Schema 語言不同,XSD意圖設計為在確認一個文檔的有效性時,將會產生滿足特定數據類型的一個信息集合。這種後驗證的XML信息集可用來開發XML檔案處理軟體。

XSD名稱的來源

因為有其他XML schema 語言存在,故在引用這W3C建議的語言時,使用XML Schema或W3C XML Schema,Schema永遠前綴大寫。

“XML Schema”在2001年5月成為W3C推薦標準。由於“XML Schema”作為一種W3C的推薦標準的名字與廣義的XML Schema 語言存在名稱上的混淆,用戶社區的一部分人採用了“WXS”來稱呼它, 用戶社區的另一部分人採用“ XSD”( XML Schema Definition首字母縮略字)來稱呼它。W3C發布的1.1標準採用了“ XSD”作為官方稱呼。

歷史

在官方文檔的參考附錄里,XSD標準承認受到[檔案類型描述|DTD]]和其他早期XML schema 語言的影響,如DDML、SOX、XML-Data、以及XDR。XSD從中吸收了一些特性,然而也在這些特性中有所折衷。這些早期schema 語言中的XDR與SOX在XML Schema發布後仍繼續使用了一段時間。不少微軟的產品支持XDR直到2006年十二月MSXML6.0的發布(MSXML 6.0拋棄了XDR改用XSD)[1]。Commerce One, Inc支持它自己的SOX schema 語言直到該公司於2004年末破產。2004年十二月,Novell, Inc.購買了該公司,包括那些與SOX相關的專利,據報導是盡力防止被某些不相關的、以打專利相關官司為生的公司剝削圖利[2]。

著名的XSD建議的內容但在XML自己的DTD中不可用的特性是名字空間感知(namespace awareness)與數據類型。

2012年4月, XSD 1.1成為W3C推薦標準。April 2012

Schema與schema文檔

技術上說 schema是元數據的一個抽象集合,包含一套 schema component: 主要是元素與屬性的聲明、複雜與簡單數據類型的定義。這些schema component通常是在處理一批 schema document時被創建。schema文檔包含著schema component的源語言定義。在日常使用中,一個schema文檔常被稱作一個schema。

Schema文檔通過名字空間組織起來:所有的被命名的schema component屬於一個目標名字空間;這個目標名字空間是schema文檔作為整體的一個屬性。schema文檔可以包含進來(include)使用同一名字空間的其它schema文檔,也可以導入(import)使用不同名字空間的schema文檔。

當一個實例文檔針對一個schema來驗證有效性時(這一過程稱為 assessment),用來驗證有效性的schema可以作為參數提供過驗證器,也可以在實例文檔中作為兩種特殊屬性之一直接提供:

•xsi:schemaLocation

•xsi:noNamespaceSchemaLocation.這種機制要求客戶啟動驗證以充分相信這個文檔,知道文檔對正確的schema是有效的。

"xsi"是名字空間"http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"的傳統前綴。

XML Schema Documents通常有檔案擴展名".xsd". XSD還沒有專門的網際網路媒體類型,因此按照 RFC 3023使用"application/xml"或"text/xml" .

Schema component

主要的schema component有:

•元素聲明(Element declaration), 定義了元素的性質。包括:元素名字、目標名字空間;一個非常重要的性質是元素的類型,它限制了元素包含哪些屬性與子元素。在XSD 1.1標準中,可以根據屬性的值來有條件定義元素類型。一個元素可以屬於一個替換群(substitution group),如果元素E在元素H的替換群中,那么schema許可H出現的地方E都可以出現。元素可以有完整性(integrity)約束:唯一性(uniqueness)約束確定特定值在該元素為根的子樹中是獨一無二的;引用(referential)約束確定值必須匹配一些其它元素的標識符。元素聲明可以是全局的或局部的,允許同一個名字被用於一個實例文檔的不同部分的不相關的元素。

•屬性聲明(Attribute declaration),定義了屬性的性質。包括:屬性名字、目標名字空間,屬性類型限制了屬性可以取哪些值,也可以指出屬性的預設值或固定值(fixed value,即屬性只能取這個值)。

•簡單與複雜數據類型(Simple and complex type).詳見下節

•模型群(model group)與屬性群(attribute group)定義。這實際上是宏(macro):被命名的元素的群與屬性的群,可在許多數據類型定義中被重用。

•屬性使用(attribute use)表示複雜數據類型與屬性聲明的關係,指出屬性是必需的還是可選的,在什麼時候使用這種數據類型。

•元素粒子(element particle)類似於表示複雜類型與元素的關係,指出元素在上下文中出現的最大與最小次數。類似於元素粒子,內容模型可以包括模型群粒子,在語法上相當於非終結符:定義了允許的元素序列的選擇與重複的單位。此外,通配符粒子表示了一套元素或元素序列。

其它更專門的schema component包括annotations, assertions, notations, 以及包含了schema整體信息的 schema component.

數據類型

簡單數據類型(simple type)包含了可以出現在元素或屬性的文本值。這是XSD與DTD的最大區別。

XSD提供了一套19個基本數據類型:

•anyURI

•base64Binary

•boolean

•date

•dateTime

•decimal

•double

•duration

•float

•hexBinary

•gDay

•gMonth

•gMonthDay

•gYear

•gYearMonth

•NOTATION

•QName

•string

•time).

可以從這些基本數據類型通過三種機制構建三種數據類型:

•restriction (減少值集的範圍),

•list (允許一個值的序列),

•union (允許從幾個數據類型中選擇值).

XSD規範定義了25個導出數據類型。用戶可以在schema中進一步定義自己的導出類型。

Restriction機制包括指出最大最小值、正則表達式、限制字元串的長度、限制十進制數的位數等。XSD 1.1又增加了assertions, 即通過一個[XPath 2.0]]表達式給出任意約束的能力。

複雜數據類型描述了一個元素的許可內容。包括這個元素、屬性、子元素的許可內容。複雜類型定義由一套屬性使用與一個內容模型組成。內容模型可以是:

•只有元素的內容(element-only content), 不允許有文本(但可以有空白符或者子元素可以有文本);

•簡單內容(simple content), 允許有文本,不允許有子元素;

•空內容(empty content), 文本與子元素都不被允許;

•混合內容(mixed content), 文本與子元素都可以有.

複雜數據類型可以從別的複雜類型導出:

•restriction方法,不允許基類型允許的一些元素、屬性或者值

•extension方法,允許額外的屬性或元素出現。

XSD 1.1又增加了assertion方法來約束複雜類型, 即通過一個[XPath 2.0]]表達式必須求值為真

後Schema驗證信息集

經過XML Schema為基的驗證後,可以依照驗證所隱含的數據模型來表達文檔的結構與內容。XML Schema數據模型包括:

•字彙(元素與屬性名稱集)

•內容模型(關係與結構)

•數據類型

這些訊息集成又叫後Schema驗證信息集(Post-Schema-Validation Infoset (PSVI))。PSVI賦予合法XML檔案它的"類型"並促進以對象般處理檔案,如使用面向對象程式設計(OOP)變化型般操作。

這種對XML數據訪問的特別的面向對象程式設計實現主要為微軟──對XML Schema發展的主要貢獻者──所倡導。轉換一份XML檔案到自行數據類型感知對象在某些軟體設計部分相當有利。然而批評家爭論這同時暗中破壞了開放性──XML的主要特徵──並且它偏向於兼容原生於微軟偏好的程式語言的資源類型[3]。

另,從XML Schema數據類型繼承出去的(以及肇因於XML Schema數據類型的)限制、這些數據類型與其他XML Schema間受限的搭配、以及在其他W3C規格里這些數據類型的相依性,是許多XML軟體發展師的爭論焦點[4]。

XML Schema的次要用途

XML Schema的主要用途是形式描述XML文檔,然而最終的schema除了簡單驗證文檔外還有許多其他用途。

代碼生成

Schema可用於生成代碼,這稱作{[tsl|en|XML Data Binding}}。這些代碼允許XML文檔的內容作為編程環境中的對象。

XML檔案結構文檔的生成

Schema可用於產生人可讀的文檔來描述一個XML檔案的結構。這在作者利用了標記元素(annotation element)時非常有用。

批評

雖然XML Schema獲取了廣泛的成功套用,但也受到了大量嚴厲的批評,遠超出其他W3C推薦標準。下述研究者很好地總結了這些批評:James Clark,Anders Møller與Michael Schwartzbach,Rick Jelliffe,David Webber.

一般問題

•推薦標準數百頁,語句非常技術化,對於非專業的用戶來說過於複雜難讀。很多人發現W3Cs XML Schema Primer更易於理解.

•XSD缺少形式化數學規範,這使得關於schema的自動推理很困難,例如證明一個修改過的schema是向後兼容的。

•語言中有很多例外,如元素的限制(restriction)不同於屬性的限制。

表達能力的實踐限制

•XSD對無序內容提供了極少支持

•XSD不能要求提供root element(因而要求額外的信息來驗證即使最簡單的文檔).

•在描述mixed content, 沒有任何方式約束字元內容(甚至沒辦法指定一個有效字元集).

•內容與屬性聲明不能依賴於元素或屬性上下文(這也是DTD的一個大問題).

•不是100%自描述(上一點就是個例子), 即使有這樣的初始設計需求.

•默認不能被獨立於聲明被指定(這使其不能給出一族schema盡在默認值上不同);元素默認只能是字元數據(不包含markup).

技術問題

•雖然從技術上遵從名字空間,但看起來並不追隨名字空間的精神原則。(例如 "unqualified locals").

•XSD 1.0不提供機制,使得一個屬性的值或者存在依賴於另一個屬性的值或存在(被稱為co-occurrence constraints). XSD 1.1解決了這個問題.

•XSD數據類型的範圍非常隨意.

•驗證與擴增(augmentation,增加類型信息與默認值)應該保持分離。

參見

•RELAX NG- 另一種XML綱要語言(ISO國際標準)通常用在XML Schema數據類型上

•XML信息集

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們