Schema简单教程
XML SCHEMA简单教程
1 介绍
本教程是笔者学习W3C的《XML Schema Tutorial》的笔记。如果你对原教程感兴趣，可以浏览http://www.w3schools.com/schema/default.asp。
XML Schema是W3C制定的基于XML格式的XML文档结构描述标准。作为一种文档描述语言，通常我们将其简写为XSD（XML Schema Define）。XSD作为DTD（文档类型定义）的替代者，已经广泛地应用到各种商业应用。使用XSD，我们不仅可以描述XML文档的结构以便颁布业务标准，而且可以使用支持XSD的通用化XML解析器对XML文档进行解析并自动地检查其是否满足给定的业务标准。应用XSD校验XML文档的结构后，我们不仅验证了XML文档的有效性（Well-Formed Document），还验证了XML文档的合法性，甚至验证了XML文档各域的值合法性（数据类型与编码值），而且这些验证工作不必我们编写任何代码，只需使用支持XSD的通用化XML文档解析器即可完成。这就给应用软件带来了巨大的灵活性，以前需要借助数据库或配置文件才能完成的参数化管理，现在只需按照新的业务需求发布新的XML Schema即可。
XML：
<?xml version="1.0"?> <note xmlns="http://www.w3schools.com" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://www.w3schools.com note.xsd"> <to>Tove</to> <from>Jani</from> <heading>Reminder</heading> <body>Don't forget me this weekend!</body> </note>
XSD：
<?xml version="1.0"?> （1）
<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" （2）
targetNamespace="http://www.w3schools.com"
xmlns="http://www.w3schools.com"
elementFormDefault="qualified">
<xs:element name="note"> （3）
<xs:complexType> （4）
<xs:sequence> （5）
<xs:element name="to" type="xs:string"/> （6）
<xs:element name="from" type="xs:string"/> （7）
<xs:element name="heading" type="xs:string"/> （8）
<xs:element name="body" type="xs:string"/> （9）
</xs:sequence>
</xs:complexType>
</xs:element>
</xs:schema>
说明如下：
（1）<?xml version="1.0" ncoding="UTF-8"?>
XML文档定义，描述本文档使用的XML标准版本及文档编码标准。
（2）<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
targetNamespace="http://www.w3schools.com"
xmlns="http://www.w3schools.com"
elementFormDefault="qualified">
xs:schema 是所有XSD文档的根元素，其属性描述文档的名空间及文档引用；
xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" 指示使用xs:作前缀的元素、属性、类型等名称是属于http://www.w3.org/2001/XMLSchema名空间的。
targetNamespace="http://www.w3schools.com" 指示本文档定义的元素、属性、类型等名称属于http://www.w3schools.com名空间；
xmlns="http://www.w3schools.com" 指示缺省的名空间是http://www. w3schools.com，即没有前缀的元素、属性、类型等名称是属于该名空间的。
elementFormDefault="qualified" 指示使用本XSD定义的XML文档所使用的元素必须在本文档中定义且使用名空间前缀。
（3）<xs:element name="note">
定义一个元素，该元素的名称是note，即XML中的<note>；
（4）<xs:complexType>
<note>元素的类型是复杂类型，具体格式由子元素定义；
（5）<xs:sequence>
<note>元素的子元素必须按顺序出现。具体的顺序由子元素的定义顺序决定；
（6）<xs:element name="to" type="xs:string"/>
定义一个元素<to>，其类型是string，且其是<note>的第1个子元素；
（7）<xs:element name="from" type="xs:string"/>
定义一个元素<from>，其类型是string，且其是<note>的第2个子元素；
（8）<xs:element name="heading" type="xs:string"/>
定义一个元素<heading>，其类型是string，且其是<note>的第3个子元素；
（9）<xs:element name="body" type="xs:string"/>
定义一个元素<body>，其类型是string，且其是<note>的第4个子元素；
上面的说明可以看出我们描述的XML文档应满足这些要求：根元素是<note>；<note>可以包含四个子元素，分别是<to>、<from>、<heading>、<body>，且必须按<to>、<from>、<heading>、<body>的顺序出现；四个子元素都是string类型的。
2 格式良好文档
满足下列要求的XML文档，称为格式良好的文档（Well-Formed Document）：
（1） 使用XML定义打头，如：<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>；
（2） 文档仅包含一个唯一的根元素；
（3） 起始标记(<xxx>)必须与结束标记(</xxx>)匹配；
（4） 大小写敏感；
（5） 所有元素是闭合的(<必须与>配套)；
（6） 所有元素嵌套是正确的；
（7） 所有属性使用""或’’；
（8） 特殊字符必须使用实体；应注意到，满足上述要求的文档只能算是有效的文档，但不能算是合法的文档。例如，业务标准要求文档中必须包含5个<SEG>元素，如果文档中仅包含了4个，它仍是格式良好的文档，但不满足业务标准要求，是一个非法的文档。
3 XSD应用的场合
（1） 定义文档中可以出现的元素；
（2） 定义文档中可以出现的属性；
（3） 定义元素包含哪些子元素；
（4） 定义元素出现的顺序；
（5） 定义元素出现的次数；
（6） 定义哪些元素是空或可以包含text；
（7） 定义元素与属性的数据类型；
（8） 定义元素与属性的缺省值或固定值或值范围、值列表。
4 XSD相对于 DTD的优势
（1）XSD支持数据类型；
易于描述许可的文档组成；
易于校验数据的合法性;
易于使用数据库中的数据；
易于定义数据的约束；
易于定义数据的模式；
易于在不同数据类型间进行格式转换（2）XSD使用XML语法；
（3）XSD使数据交换更安全，因为它描述了数据的格式，避免了歧义；
（4）XSD可以扩展，支持类型的扩展和结构的扩展。
5 文档引用
XSD支持名空间（NameSpace）和文档引用。通过名空间，可以避免文档引用中可能导致的名称重复问题。W3C规定XSD的名空间使用URI作为名称。以前面的XML为例：
<note xmlns="http://www.w3schools.com"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://www.w3schools.com note.xsd">
xmlns="http://www.w3schools.com" 指示本文档缺省的名空间，即没有前缀的所有的元素应在该空间中定义；
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 指示本文档要引用http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance名空间定义的名称，其前缀是xsi；
xsi:schemaLocation="http://www.w3schools.com note.xsd" 指示本文档要引用的http://www.w3schools.com 名空间的XSD文档是note.xsd。如果要引用多个名空间的XSD文档，则使用空格分隔多个‘Namespace xsd’对。例如：http://www.acom.com a.xsd http://www.bcom.com b.xsd...。如果XSD文档没有使用名空间，则使用xsi:noNamespaceSchemaLocation="note.xsd"代替xsi:schemaLocation。
6 简单元素描述
简单元素指只包含text的XML元素，它没有任何子元素或属性，如：<sex>男</sex>。简单元素可以附加地定义其缺省值或固定值。XSD定义简单元素的格式是：<xs:element name="xxx" type="ttt" [default="defval"] [fixed="fixedval"]>。其中ttt使用XSD标准定义的基本类型，即：xs:string、xs:decimal、xs:integer、xs:boolean、xs:date、 xs:time等。例如：<xs:element name=”sex” type=”xs:string” default=”男”>。
使用上述方式定义的简单元素只能限定元素的数据类型、缺省值、固定值。如果希望限定该简单元素的取值范围等约束，则应使用简单类型定义，并在简单类型中嵌套值约束子元素。如：<xs:element name="sex"> <xs:simpleType> <xs:restriction base="xs:string"> <xs:enumeration value="男"/> <xs:enumeration value="女"/> </xs:restriction> </xs:simpleType> </xs:element>其中，约束的定义方式参考第7节。
7 复杂元素描述
复杂元素指包含属性或子元素的XML元素，如：<student name=”Li” sex=”男”>，主要包括下列五类：
（1）空元素：只包含属性的元素。如：
<student name=”li” />（2）只包含属性与子元素的元素。如：<name type=”realname”> <firstname>Jack</firstname> <lastname>Tom</lastname> </name>（3）只包含属性与text的元素。如：<name type=”firstname”>Jack</name>（4）只包含属性、text和子元素的元素。如：<name type=”realname”> Your name is: <firstname>xxx</firstname> <lastname>xxx</lastname> </name>（5）只包含子元素的元素。如
<name> <firstname>Jack</firstname> <lastname>Tom</lastname> </name>复杂元素是一种复杂类型，可以使用下面两种描述方式，一是复合结构，二是分离结构。复合结构，则直接将复杂类型定义为复杂元素的子元素；分离结构则是将复杂类型定义在外部，由复杂元素引用。
复合结构
<xs:element name="xxx"> <xs:complexType> ... </xs:complexType> </xs:element>分离结构
<xs:element name="xxx" type=”yyy” /> <xs:complexType name=”yyy”> ... </xs:complexType>这两种描述结构也适合于属性、简单元素的描述。如果XSD元素中存在大量可复用的自定义数据类型时，建议使用分离式的定义结构。
7.1 数据类型
XSD的数据类型包括基本数据类型、简单数据类型、复杂数据类型三类。基本数据类型指W3C标准定义的数据类型，主要包括xs:integer、xs:string、xs:date、xs:boolean等。简单数据类型是基本数据类型的扩展，对取值进行约束；复杂数据类型则是一个复杂的数据结构，通常包含了属性或子元素定义。
（1） 简单类型
简单类型扩展基本数据类型，并对值施加一定的约束。如：
<xs:simpleType name="XSDSimpleType"> <xs:restriction base="dateTime"> <xs:enumeration value="value1" /> <xs:enumeration value="value2" /> <xs:enumeration value="value3" /> </xs:restriction> </xs:simpleType>或<xs:simpleType name="XSDSimpleType"> <xs:list itemType="dateTime"> <xs:enumeration value="value1" /> <xs:enumeration value="value2" /> <xs:enumeration value="value3" /> </xs:list> </xs:simpleType>或<xs:simpleType name="XSDSimpleType"> <xs:union memberTypes="dateTime"> <xs:enumeration value="value1" /> <xs:enumeration value="value2" /> <xs:enumeration value="value3" /> </xs:union> </xs:simpleType>（2） 复杂类型
复杂类型通常是复杂元素的数据类型或复杂元素的子元素，描述复杂元素的子元素、属性以及子元素与属性的类型。参看后续各小节的描述。
7.2 约束
约束指对简单类型的元素或属性施加的值约束条件，主要包含范围约束、长度约束、枚举值、模式匹配、空白处理等，是XSD元素或属性值限制的基础。
（1） 范围约束
范围约束主要施加到数值型、日期型等类型，限制取值的范围。如：
<xs:restriction base="xs:integer"> <xs:minInclusive value="0"/> <xs:maxInclusive value="120"/> </xs:restriction>上述范围约束限定的取值范围是：0<=值<=120。
其他的值范围约束元素主要包括：
fractionDigits 设置最大小数位数
totalDigits 指定精确的数值位数
maxExclusive 设置数值型的最大值(val < xxx)
maxInclusive 设置数值型的最大值(val <= xxx)
minExclusive 设置数值型的最小值(val > xxx)
minInclusive 设置数值型的最小值(val >= xxx)（2） 长度约束
长度约束施加到任何类型上限制值的长度，包括<xs:length>固定长度、<xs:maxLength>最大长度、<xs:minLength>最小长度三个限定元素。如：
<xs:restriction base="xs:string"> <xs:length value="8"/> </xs:restriction> <xs:restriction base="xs:string"> <xs:minLength value="5"/> <xs:maxLength value="8"/> </xs:restriction>（3） 枚举值约束
枚举值约束限制元素或属性的值只能在给定的值列表中取值，并使用base属性指示值的数据类型。如：
<xs:restriction base="xs:string"> <xs:enumeration value="CNY"/> <xs:enumeration value="USD"/> <xs:enumeration value="JPY"/> </xs:restriction>（4） 模式匹配约束
模式匹配约束限制元素或属性的值应满足给定的模式要求，并使用base属性指示值的数据类型。如：
<xs:restriction base="xs:string"> <xs:pattern value="[a-z]"/> </xs:restriction>以下是些模式匹配的示例：
[a-z] a-z间的单个字符；
[A-Z][A-Z] 两个字符，每个字符都在A－Z间；
[a-zA-Z] a-z或A-Z间的单个字符；
[abc] 单个字符 a或b或c；
([a-z])* 零个或任意个字符a-z；
([a-z][A-Z])+ 一个或任意个字符对，每对字符大小写间隔出现；
"a"|"b" 值只能是a或b，与枚举类似；
[a-zA-Z0-9]{8} 精确的八个a-z或A-Z或0-9间的字符。（5） 空白处理约束
空白处理约束限制XML文档解析器如何处理值的组成空白字符，使用<xs:whitespace>限定元素指示。如：
<xs:restriction base="xs:string"> <xs:whiteSpace value="replace"/> </xs:restriction>value可能的取值包括：
replace 删除内容中的全部空白；
preserve 保留内容中的全部空白；
collapse 删除前导、后导空白，替换内容中的一个或多个空白为一个空格；7.3 属性
属性本身总是定义为简单类型的。属性可以指定缺省值、固定值、强制项、约束等属性。属性定义格式是：<xs:attribute name="xxx" type="ttt" [default="ddd"] [fixed="fff"] [use="required"] >。
如：
<xs:attribute name="orderid" type="xs:string" use="required"/>或
<xs:attribute name="orderid" > <xs:simpleType name="orderIdType"> <xs:restriction base="string"> <xs:pattern value="[A-Z]"d{8}" /> </xs:restriction> </xs:simpleType> </xs:attribute>或
<xs:attribute name="orderid" type="orderIdType" /> <xs:simpleType name=" orderIdType"> <xs:restriction base="string"> <xs:pattern value="[A-Z]"d{8}" /> </xs:restriction> </xs:simpleType>7.4 空元素描述
空元素通常使用<xs:complexType>描述：
<xs:element name="product"> <xs:complexType> <xs:attribute name="prodid" type="xs:positiveInteger"/> </xs:complexType> </xs:element>或使用<xs:simpleContent>描述，这种格式通常在元素包含属性和文本时使用。
<xs:element name="product"> <xs:complexType> <xs:simpleContent> <xs:restriction base="xs:integer"> <xs:attribute name="prodid" type="xs:positiveInteger"/> </xs:restriction> </xs:simpleContent> </xs:complexType> </xs:element>或者使用分离结构描述。7.5 只包含子元素的元素描述
<xs:element name="name"> <xs:complexType> <xs:sequence> <xs:element name="firstname" type="xs:string"/> <xs:element name="lastname" type="xs:string"/> </xs:sequence> </xs:complexType> </xs:element>或使用分离结构描述。7.6 只包含text的元素描述
Text总是基本类型或简单类型的，因此其描述使用扩展基本类型。
使用<xs:extension>扩展基本类型<xs:element name="somename"> <xs:complexType> <xs:simpleContent> <xs:extension base="basetype"> ... </xs:extension> </xs:simpleContent> </xs:complexType> </xs:element>或使用 <xs:restriction>扩展类型：<xs:element name="somename"> <xs:complexType> <xs:simpleContent> <xs:restriction base="basetype"> ... </xs:restriction> </xs:simpleContent> </xs:complexType> </xs:element>如果元素包含属性和文本，则描述格式如下：
<xs:element name="shoesize"> <xs:complexType> <xs:simpleContent> <xs:extension base="xs:integer"> <xs:attribute name="country" type="xs:string" /> </xs:extension> </xs:simpleContent> </xs:complexType> </xs:element>7.7 混合结构的元素描述
如果子元素间夹杂了text，则text总被认为是xs:string的，因此只需描述子元素的组成，并使用mixed="true"指示本元素是混合结构的元素。如下列描述：
.xml
<letter> Dear Mr.<name>John Smith</name>: Your order <orderid>1032</orderid>will be shipped on <shipdate>2001-07-13</shipdate>. Thanks. </letter>.xsd
<xs:element name="letter"> <xs:complexType mixed="true"> <xs:sequence> <xs:element name="name" type="xs:string"/> <xs:element name="orderid" type="xs:positiveInteger"/> <xs:element name="shipdate" type="xs:date"/> </xs:sequence> </xs:complexType> </xs:element>7.8 类型扩展
XSD使用<xs:extension>扩展一个基本类型、简单类型或复杂类型。扩展简单类型主要是增加附加的一些约束，扩展复杂类型则可以增加新的组成元素或属性。如：
（1）基本类型扩展
<xs:complexType> <xs:simpleContent> <xs:extension base="xs:integer"> <xs:attribute name="country" type="xs:string" /> </xs:extension> </xs:simpleContent> </xs:complexType>（2）复杂类型扩展
<xs:complexType name="personinfo"> <xs:sequence> <xs:element name="firstname" type="xs:string"/> <xs:element name="lastname" type="xs:string"/> </xs:sequence> </xs:complexType> <xs:complexType name="fullpersoninfo"> <xs:complexContent> <xs:extension base="personinfo"> <xs:sequence> <xs:element name="address" type="xs:string"/> <xs:element name="city" type="xs:string"/> <xs:element name="country" type="xs:string"/> </xs:sequence> </xs:extension> </xs:complexContent> </xs:complexType>对复杂类型进行扩展，使用<xs:complexContent>，对简单类型进行扩展使用<xs:simpleContent>。7.9 复杂类型指令
复杂类型指令控制子元素如何在复杂元素中使用，包括三类指令：顺序、次数、分组。
（1） 顺序
顺序指令控制子元素是否按顺序出现，包含三种类型：
<xs:all>
指示这些子元素最多出现一次，且顺序无关（minOccurs=0,maxOccurs=1）。<xs:complexType name="fullpersoninfo"> <xs:all> <xs:element name="address" type="xs:string"/> <xs:element name="city" type="xs:string"/> <xs:element name="country" type="xs:string"/> </xs:all> </xs:complexType><xs:sequencs>指示这些子元素必须按顺序出现。<xs:complexType name="fullpersoninfo"> <xs:sequencs> <xs:element name="address" type="xs:string"/> <xs:element name="city" type="xs:string"/> <xs:element name="country" type="xs:string"/> </xs:sequence> </xs:complexType><xs:choice>指示这些子元素只能出现其中一个。
<xs:complexType name="fullpersoninfo"> <xs:choice> <xs:element name="address" type="xs:string"/> <xs:element name="city" type="xs:string"/> <xs:element name="country" type="xs:string"/> </xs:choice> </xs:complexType>（2） 次数
次数指令作为元素的属性，控制元素可以出现的次数，包含两个指令：minOccurs、maxOccurs。如：
<element name="B2C" type="string" minOccurs="3" maxOccurs="4"></element>（3） 组
组指令指示一个元素或属性集合。
元素组使用<xs:group name="xxx">嵌套一个all、choice、sequence指令；定义后，使用<xs:group ref="name">引用元素组。
属性组使用<xs:attributeGroup name="xxx">嵌套多个<attribute>属性定义。定义后，使用<xs:attributeGroup ref="name">引用属性组。
复杂类型还可以使用一些特殊的标记扩展文档。
<xs:any minOccurs = "0" > 指示可以在此位置包含任何其他元素；（这些元素也必须在Schema文档中进行定义）
<xs:anyAttribute> 指示可以在此位置包含任何其他的属性。（这些属性也必须在Schema文档中进行定义）7.10 置换组
置换组可以根据用户需要选择使用一组元素，其实际的效果相当于给一个元素取了一个别名。如：
<xs:element name="name" type="xs:string"/> <xs:element name="navn" substitutionGroup="name"/>navn是name的置换，因此文档中使用<name>的位置均可以使用<navn>且<navn>的类型和<name>类型一致。
如果想禁止置换某个元素，可以在定义元素时使用 block="substitution" 属性。
置换元素和被置换元素必须是全局元素。所谓全局元素就是<xs:schema>元素的直接子元素。嵌套在全局元素中的元素称为本地元素。（因此，复杂类型定义中总是使用<xs:element ref="name"/>的形式引用全局元素）7.11 最佳实践
（1）将可能被共享的元素创建为全局基本元素；（或将全部元素创建为全局元素）；
（2）根据各元素的类型创建全局的类型，并设置必要的约束；
（3）组合（引用）全局基本元素形成元素集合（复杂类型）；
（4）组合复杂类型为最终的模型。
使用这种模式，适合大型项目，可以共享大量的元素定义，但缺点是由于共享大量的元素定义，可能导致模型比较复杂。
8 实例
下面我们对给定的xml建模其xsd文档，使用的工具是myEclipse。
.xml
<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?> <shiporder orderid="889923" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:noNamespaceSchemaLocation="shiporder.xsd"> <orderperson>John Smith</orderperson> <shipto> <name>Ola Nordmann</name> <address>Langgt 23</address> <city>4000 Stavanger</city> <country>Norway</country> </shipto> <item> <title>Empire Burlesque</title> <note>Special Edition</note> <quantity>1</quantity> <price>10.90</price> </item> <item> <title>Hide your heart</title> <quantity>1</quantity> <price>9.90</price> </item> </shiporder>（1） 整理文档的基本格式要求：
没有使用名空间；
根元素是shiporder；
shiporder有一个属性orderid，类型是整型的；
shiporder有三个子元素：
orderperson 是字符串型的；
shipto是个复杂类型的，且只能出现一次；
item是复杂类型的，可以出现1次或多次；
shipto有四个子元素：
name是字符串型的；
address是字符串型的；
city是字符串型的；
country是字符串型的；
item有三个子元素：
title是字符串型的；
quantity是整型的；
price是数值型的。
（2） 创建全部元素、属性为全局元素
（3）创建各自定义类型的描述；由于我们将全部元素均创建为全局元素，因此在创建类型的组成元素时，我们均创建为对全局元素的引用。另外，注意指定组成元素的出现次数。
（4） 修改xsd的名空间；
（5） 最终形成的文档如下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <xsd:schema elementFormDefault="qualified" xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"> <!-- 元素建模 --> <xsd:element name="shiporder" type="shiporderType"></xsd:element> <xsd:element name="orderperson" type="xsd:string"></xsd:element> <xsd:element name="shipto" type="shiptoType"></xsd:element> <xsd:element name="name" type="xsd:string"></xsd:element> <xsd:element name="address" type="xsd:string"></xsd:element> <xsd:element name="city" type="xsd:string"></xsd:element> <xsd:element name="country" type="xsd:string"></xsd:element> <xsd:element name="title" type="xsd:string"></xsd:element> <xsd:element name="quantity" type="xsd:int"></xsd:element> <xsd:element name="price" type="xsd:decimal"></xsd:element> <xsd:element name="item" type="itemType"></xsd:element> <!-- 属性建模 --> <xsd:attribute name="orderid" type="xsd:long"></xsd:attribute> <!-- 类型建模 --> <xsd:complexType name="shiporderType"> <xsd:sequence> <xsd:element ref="orderperson"></xsd:element> <xsd:element ref="shipto" minOccurs="1" maxOccurs="1"></xsd:element> <xsd:element ref="item" minOccurs="1" maxOccurs="unbounded"></xsd:element> </xsd:sequence> <xsd:attribute ref="orderid"></xsd:attribute> </xsd:complexType> <xsd:complexType name="shiptoType"> <xsd:sequence> <xsd:element ref="name"></xsd:element> <xsd:element ref="address"></xsd:element> <xsd:element ref="city"></xsd:element> <xsd:element ref="country"></xsd:element> </xsd:sequence> </xsd:complexType> <xsd:complexType name="itemType"> <xsd:sequence> <xsd:element ref="title"></xsd:element> <xsd:element ref="quantity"></xsd:element> <xsd:element ref="price"></xsd:element> </xsd:sequence> </xsd:complexType> </xsd:schema>注意：xsd中，xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"指示全部引用XSD标准定义的名称使用xsd作为前缀，而前面文章描述中我们使用的前缀是xs，这个差异是工具形成的，都是合法的，甚至我们可以定义前缀是任何我们想要的，换句话说xs并非强制要求的前缀。