Структура XML документа. XML схемы

Показывать лекцию целиком

XML документ можно представить в виде древовидной структуры, которая начинается с "корня" и заканчивается "листьями".

Ниже приведен пример XML документа:

<?xml version="1.0" encoding="Windows-1251"?>
<mail>
<to>user1@domain.ru</to>
<from>user2@domain.ru </from>
<subject>Встреча</subject>
<body>Позвони мне завтра утром</body>
</mail>

В первой строке помещена XML декларация, описывающая версию XML и используемую кодировку

В следующей строке описан корневой элемент документа.

В последующих четырех строках описаны 4 дочерних элемента относительно корневого: ( to, from, subject и body ).

И в последней строке указывается конец корневого элемента.

XML документ должен содержать корневой элемент, который является родительским для всех остальных элементов. Любой элемент (кроме находящихся на самом нижнем уровне дерева) может иметь вложенные элементы (дочерние элементы).

С помощью терминов родитель, дочерний и потомок описываются отношения между элементами в дереве XML документа. Родители содержат дочерние элементы, а дочерние элементы одного уровня называются потомками (братьями или сестрами).

Элементы могут иметь текстовое содержимое и атрибуты.

Ниже приведена схема, показывающая отношения между элементами и атрибутами этого документа:

Кроме того в XML документе следует выполнять еще несколько несложных правил:

Каждый XML элемент иметь закрывающий тэг.

XML тэги чувствительны к регистру.

Должны соблюдаться правила вложенности элементов.

XML документы должны иметь корневой элемент, который является родительским для всех других элементов.

Значения XML атрибутов должны заключаться в двойные кавычки.

Некоторые из символов (их всего 5) имеют специальное значение в XML. Для их обозначения используются альтернативные сочетания:


замена	символ
lt;	<
gt;	>
amp;
apos;	'
quot;	"

Комментарии в XML выделяются также как и в HTML:

<!-- Это комментарий -->

В отличие от HTML, который игнорирует повторы пробелов, XML сохраняет полную длину строки из пробелов.

XML документы, оформленные в соответствии с приведенными выше правилами, называются "правильно оформленными". Если при этом они еще и соответствуют правилам DTD (Document Type Definition), то они являются и "действительными".

Действительные XML документы содержат ссылку на DTD файл, например:

<!DOCTYPE note SYSTEM "mail.dtd">

DTD схема предназначена для определения структуры XML документа путем задания списка допустимых элементов, например

<!DOCTYPE mail [
  <!ELEMENT note (to,from,subject,body)>
  <!ELEMENT to      (#PCDATA)>
  <!ELEMENT from    (#PCDATA)>
  <!ELEMENT subject (#PCDATA)>
  <!ELEMENT body    (#PCDATA)>
]>

Консорциум W3C поддерживает альтернативную к DTD, основанную на XML схему, называемую как " XML Schema ":

<xs:element name="mail">
<xs:complexType>
  <xs:sequence>
    <xs:element name="to"      type="xs:string"/>
    <xs:element name="from"    type="xs:string"/>
    <xs:element name="subject" type="xs:string"/>
    <xs:element name="body"    type="xs:string"/>
  </xs:sequence>
</xs:complexType>
</xs:element>

Для проверки действительности XML документа можно использовать специальные валидаторы, например W3C валидатор (http://validator.w3.org/). Для проверки схем также существуют специальные валидаторы, например XML Schema валидатор (http://www.w3.org/2001/03/webdata/xsv).

Согласно спецификации W3C XML программа должна прекратить обработку XML документа, как только будет обнаружена ошибка в этом документе.

DTD схема

DTD (Document Type Definition) определяет допустимые строительные блоки XML документа, путем указания списка допустимых элементотв и атрибутов.

DTD может описываться как внутри XML документа, так и с помощью внешней ссылки.

Пример внутреннего описания:

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE note [
  <!ELEMENT mail (to,from,subject,body)>
  <!ELEMENT to      (#PCDATA)>
  <!ELEMENT from    (#PCDATA)>
  <!ELEMENT subject (#PCDATA)>
  <!ELEMENT body    (#PCDATA)>
]>
<note>
  <to>user1@domain.ru</to>
  <from>user2@domain.ru</from>
  <heading>Встреча</heading>
  <body> Позвони мне завтра утром </body>
</note>

В данном примере:

!DOCTYPE mail определяет корневой элемент документа mail.

!ELEMENT note определяет элемент note,который содержит четыре элемента:

" to, from, subject, body ".

!ELEMENT to определяет элемент to типа "#PCDATA".

!ELEMENT from определяет элемент from типа "#PCDATA".

!ELEMENT subject определяет элемент subject типа "#PCDATA".

!ELEMENT body определяет элемент body типа "#PCDATA".

Пример внешнего описания:

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE note SYSTEM "mail.dtd">
<note>
  <to>user1@domain.ru</to>
  <from>user2@domain.ru</from>
  <heading>Встреча</heading>
  <body> Позвони мне завтра утром </body>
</note>

Для чего необходимо использование DTD?

С помощью DTD XML файлы могут содержать описание собственного формата.

Независимые группы людей могут обмениваться данными.

DTD-схема может быть использована для проверки действительности, как документов получаемых извне, так и собственных документов.

С точки зрения DTD все XML документы (HTML документы) строятся из следующих строительных блоков:

Элементы (Elements). Элементы могут содержать текст, другие элементы или быть пустыми.

Атрибуты Attributes). Атрибуты всегда размещаются внутри открывающего тэга элемента. Атрибуты всегда записываются в виде пары имя/значение.

Entities.

PCDATA. Означает структурированные символьные данные. Подлежит анализу с помощью парсера на наличие специальных символов (entities) и элементов разметки.

CDATA. Означает текст, содержимое которого не рассматривается анализатором.

При описании структуры элементов, содержащих вложенные элементы можно использовать специальные операторы, задающие множественность их вхождения:

' + ': один и более раз, например, <!ELEMENT note (message+)>

' * ': ноль и более раз, например, <!ELEMENT note (message*)>

' ?': ноль и один раз, например, <!ELEMENT note (message?)>

Объявление вида <!ELEMENT note (message|body)> указывает на возможность вхождения в элемент note другого элемента: message ИЛИ body.

Атрибуты элементов описываются в форме:

<!ATTLIST element-name attribute-name attribute-type default-value>

например:

<!ATTLIST payment type CDATA "check">

Соответствует XML коду:

<payment type="check" />.

Тип атрибута может принимать одно из значений:


Тип	Описание
CDATA	Символьные данные
( en1 \| en2 \|..)	Значение из списка
ID	Уникальный id
IDREF	id другого элемента
IDREFS	Список других id
NMTOKEN	Допустимое XML имя
NMTOKENS	Список допустимых XML имен
ENTITY	Специальные символы
ENTITIES	Список специальных символов
NOTATION	Имя нотации
xml:	Предопределенное XML имя

Значение по умолчанию может быть одним из следующих:


Значение	Интерпретация
#REQUIRED	Обязательно
#IMPLIED	Не обязательно
#FIXED value	Значение фиксировано

XML Schema

Так же как DTD схема XML Schema определяет допустимые строительные блоки XML документа.

XML Schema:

элементы, входящие в документ

атрибуты, допустимые в документе

дочерние элементы

порядок дочерних элементов

количество дочерних элементов

может ли элемент быть пустым или может содержать текст

типы элементов и атрибутов

фиксированные и значения по умолчанию элементов и атрибутов

Предполагается, что в перспективе DTD схемы будут замещены XML Schema в большинстве веб-приложений поскольку XML Schema:

Расширяема для будущих добавлений.

Более богатые и мощные выразительные возможности.

Является реализацией XML.

Поддерживает типы данных.

Поддерживают пространства имен.

XML Schema стала W3C рекомендацией в 2001 году.

Рассмотрим в качестве примера XML документ:

<?xml version="1.0" encoding="Windows-1251"?>
<mail>
<to>user1@domain.ru</to>
<from>user2@domain.ru </from>
<subject>Встреча</subject>
<body>Позвони мне завтра утром</body>
</mail>

Структура данного документа может быть рассмотрена с помощью следующей XML Schema:

<?xml version="1.0"?>
<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
targetNamespace="http://www.myhp.edu"
xmlns=" http://www.myhp.edu"
elementFormDefault="qualified">
<xs:element name="mail">
    <xs:complexType>
      <xs:sequence>
	<xs:element name="to" type="xs:string"/>
	<xs:element name="from" type="xs:string"/>
	<xs:element name="subject" type="xs:string"/>
	<xs:element name="body" type="xs:string"/>
      </xs:sequence>
    </xs:complexType>
</xs:element>
</xs:schema>

В данном примере элемент mail имеет тип complexType, поскольку содержит другие элементы. Другие элементы документа имеют простой тип, поскольку не включают других элементов.

Ссылка на схему в XML документе выглядит следующим образом:

<?xml version="1.0"?>
<mail 
xmlns="http:// www.myhp.edu "
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://www.myhp.edu mail.xsd">
<to>user1@domain.ru</to>
<from>user2@domain.ru </from>
<subject>Встреча</subject>
<body>Позвони мне завтра утром</body>
</mail>

Элемент <schema> является корневым элементом любой схемы XML Schema.

Данный элемент может содержать несколько атрибутов, например:

<?xml version="1.0"?>
<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
targetNamespace="http://www.myhp.edu"
xmlns="http://www.myhp.edu"
elementFormDefault="qualified">
...
...
</xs:schema>

Следующий фрагмент:

xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"

указывает на то, что элементы и типы данных, используемые в схеме входят в пространство http://www.w3.org/2001/XMLSchema. Причем, все элементы и типы данных из этого пространства имен должны иметь префикс xs.

Фрагмент:

targetNamespace="http://www.myhp.edu"

указывает на то, что элементы, определяемые в схеме входят в пространство "http://www.myhp.edu".

Во фрагменте:

xmlns="http://www.myhp.edu"

указывается, что пространством имен по умолчанию является "http://www.myhp.edu"

Следующий фрагмент:

elementFormDefault="qualified"

указывает на то, что любые элементы, объявленные в схеме, должны принадлежать пространству имен.

Ссылка на внешнюю схему может выглядеть следующим образом:

<?xml version="1.0"?>
<mail xmlns=" http://www.myhp.edu "
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation=" http://www.myhp.edu mail.xsd">
<to>user1@domain.ru</to>
<from>user2@domain.ru </from>
<subject>Встреча</subject>
<body>Позвони мне завтра утром</body>
</mail>

Здесь строка

xsi:schemaLocation=" http://www.myhp.edu mail.xsd">

указывает на местоположение файла схемы.

Определение простых элементов

Синтаксис для определения простого элемента:

<xs:element name="xxx" type="yyy"/>

где xxx – имя элемента и yyy тип данных элемента.

Встроенными типами данных элементов являются следующие:

xs:string

xs:decimal

xs:integer

xs:boolean

xs:date

xs:time

Например, фрагмент XML документа:

<lastname>Refsnes</lastname>
<age>36</age>
<dateborn>1970-03-27</dateborn>

описывается в схеме следующим образом:

<xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
<xs:element name="age" type="xs:integer"/>
<xs:element name="dateborn" type="xs:date"/>

Следующие фрагменты:

<xs:element name="color" type="xs:string" default="red"/>

<xs:element name="color" type="xs:string" fixed="red"/>

описывают значение элемента по умолчанию и фиксированное значения соответственно.

Все атрибуты описываются простыми типами данных.

Простые элементы не могут иметь атрибутов. Если элемент имеет атрибуты, он рассматривается как имеющий сложный тип. Сам атрибут рассматривается всегда как имеющий простой тип.

Описание атрибута обычно дается следующим образом:

<xs:attribute name="xxx" type="yyy"/>

где xxx – имя атрибута, а yyy - определяет тип данных атрибута.

Встроенными типами данных для атрибутов являются соледующие:

xs:string

xs:decimal

xs:integer

xs:boolean

xs:date

xs:time

Например, XML элемент с атрибутом:

<lastname lang="EN">Smith</lastname>

описывается соответствующей схемой:

<xs:attribute name="lang" type="xs:string"/>

Значение по умолчанию и фиксированное значение атрибута описываются следующим образом:

<xs:attribute name="lang" type="xs:string" default="EN"/>

<xs:attribute name="lang" type="xs:string" fixed="EN"/>

соответственно.

Для описания обязательных атрибутов (по умолчанию все атрибуты являются необязательными) используется следующая нотация:

<xs:attribute name="lang" type="xs:string" use="required"/>

Ограничения на содержимое

Для задания допустимых значений величин XML элементов и атрибутов можно использовать ограничения. Ограничения на значения XML элементов называются фасетами.

Список возможных ограничений приводится ниже:


Ограничение	Описание
`enumeration`	Определяет список допустимых значений
`fractionDigits`	Указывет максимальное число десятичных позиций. Должно быть неотрицательным
`length`	Указывает точное число символов или элементов в списке. Должно быть неотрицательным
`maxExclusive`	Указывает верхнюю границу числовых значений
`maxInclusive`	Указывает верхнюю границу числовых значений
`maxLength`	Указывает максимальное число символов или элементов в списке. Должно быть неотрицательным
`minExclusive`	Указывает нижнюю невключаемую границу числовых значений
`minInclusive`	Указывает нижнюю включаемую границу числовых значений
`minLength`	Указывает минимальное число символов или элементов в списке. Должно быть неотрицательным
`pattern`	Определяет точно последовательность символов (шаблон), которая допустима
`totalDigits`	Определяет точное число цифр. Должно быть неотрицательным
`whiteSpace`	Указывает как обрабатывать неотображаемые символы (пробел, табуляция и др.)

Примеры ограничения:

<xs:element name="age">
<xs:simpleType>
  <xs:restriction base="xs:integer">
    <xs:minInclusive value="0"/>
    <xs:maxInclusive value="120"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>
</xs:element>

<xs:element name="password">
<xs:simpleType>
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:pattern value="[a-zA-Z0-9]{8}"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>
</xs:element>

Описание сложных элементов

При описании документов, имеющих сложную иерархическую структуру, можно сначала определить все элементы и атрибуты, а затем ссылаться на них.

Рассмотрим следующий пример:

<employee>
<firstname>John</firstname>
<lastname>Smith</lastname>
</employee>

Сложный элемент в схеме можно определить следующим образом:

<example><xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
<xs:element name="lastname" type="xs:string"/>

<xs:element name="employee">
 <xs:complexType>
  <xs:sequence>
   <xs:element ref="firstname"/>
   <xs:element ref="lastname"/>
  </xs:sequence>
 </xs:complexType>
</xs:element>

Другой подход заключается в повторном использовании именованных элементов.

Элемент " employee " element может быть объявлен непосредственно по имени:

<xs:element name="employee">
  <xs:complexType>
    <xs:sequence>
      <xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
      <xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
    </xs:sequence>
  </xs:complexType>
</xs:element>

Поскольку дочерние элементы " firstname " и " lastname " окружены индикатором <sequence>, то они должны в документе появляться именно в этой последовательности.

Элемент " employee " может иметь атрибут типа, ссылающийся на имя сложного типа:

<xs:element name="employee" type="personinfo"/>

<xs:complexType name="personinfo">
  <xs:sequence>
    <xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
    <xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
  </xs:sequence>
</xs:complexType>

Несколько элементов могут ссылаться на тот же самый сложный тип:

<xs:element name="employee" type="personinfo"/>
<xs:element name="student" type="personinfo"/>
<xs:element name="member" type="personinfo"/>

<xs:complexType name="personinfo">
  <xs:sequence>
    <xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
    <xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
  </xs:sequence>
</xs:complexType>

Также можно строить сложный элемент на базе существующего сложного элемента с добавлением нескольких элементов:

<xs:element name="employee" type="fullpersoninfo"/>

<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>

Пустой сложный элемент не может иметь содержимого, только атрибуты.

С помощью специальных индикаторов можно указывать, как элементы могут использоваться в документах.

Всего используется семь индикаторов:

Индикатор порядка ( Order ):

All

Choice

Sequence

Индикатор вхождения ( Occurrence ):

maxOccurs

minOccurs

Групповые ( Group ) индикаторы:

Group name

attributeGroup name

Пример:

<xs:element name="person">
  <xs:complexType>
    <xs:sequence>
      <xs:element name="full_name" type="xs:string"/>
      <xs:element name="child_name" type="xs:string" maxOccurs="10"/>
    </xs:sequence>
  </xs:complexType>
</xs:element>

Порядок выполнения лабораторной работы

1.Описание структуры XML-документа с помощью DTD-схемы.

Создание XML-документа timetable.xml. Содержимое документа приведено ниже.

<?xml version="1.0"?>
<timetable>
<day dayOfWeek="Monday">
 <lesson type="practical">
      <timeFrom>08.00</timeFrom>
      <timeTo>09.30</timeTo>
      <subject>Deutsch</subject>
      <teacher>Borisova</teacher>
      <room>216</room>
    </lesson>
    <lesson type="lecture">
      <timeFrom>09.40</timeFrom>
      <timeTo>11.10</timeTo>
      <subject>SAP Administration</subject>
      <teacher>Egorov</teacher>
      <room>384</room>
    </lesson>
    <lesson  type="practical">
      <timeFrom>11.20</timeFrom>
      <timeTo>12.50</timeTo>
      <subject>SAP Administration</subject>
      <teacher>Petrov</teacher>
      <room>384</room>
    </lesson>
</day>
</timetable>

Загрузите этот файл в браузере. Обратите внимание на иерархическую структуру документа.

Добавьте в начало файла внутреннюю DTD-схему:

<?xml version="1.0"?>

<!DOCTYPE timetable[
<!ELEMENT timetable (day*)>
<!ELEMENT day (lesson+)>
<!ELEMENT lesson (timeFrom, timeTo, subject, teacher, room?)>
<!ELEMENT timeFrom (#PCDATA)>
<!ELEMENT timeTo (#PCDATA)>
<!ELEMENT subject (#PCDATA)>
<!ELEMENT teacher (#PCDATA)>
<!ELEMENT room (#PCDATA)>
<!ATTLIST day
	dayOfWeek CDATA #REQUIRED>
<!ATTLIST lesson
	type CDATA #REQUIRED>
]>

Сохраните файл и проверьте его на правильность с помощью программы-валидатора, например, по адресу: http://validator.w3.org. Попробуйте удалить какой-либо элемент или атрибут, проверьте документ снова с помощью валидатора.

Вынесите схему во внешний файл с размещением на него ссылки внутри XML-документа. Проверьте, как будет загружаться XML-документ.

2.Описание структуры XML-документа с помощью XML Schema.

Создание XML-документа timetable2.xml. Содержимое документа приведено ниже.

<?xml version="1.0"?>

<timetable xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 
xsi:noNamespaceSchemaLocation="timetable.xsd">

<day dayOfWeek="Monday">
 <lesson type="practical">
      <timeFrom>08.00</timeFrom>
      <timeTo>09.30</timeTo>
      <subject>Deutsch</subject>
      <teacher>Borisova</teacher>
      <room>216</room>
    </lesson>
    <lesson type="lecture">
      <timeFrom>09.40</timeFrom>
      <timeTo>11.10</timeTo>
      <subject>SAP Administration</subject>
      <teacher>Egorov</teacher>
      <room>384</room>
    </lesson>
    <lesson  type="practical">
      <timeFrom>11.20</timeFrom>
      <timeTo>12.50</timeTo>
      <subject>SAP Administration</subject>
      <teacher>Petrov</teacher>
      <room>384</room>
    </lesson>
</day>
</timetable>

Создание файла timetable.xsd, содержащего XML Schema:

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1" ?>
<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">

	<xs:element name = "timetable">
		<xs:complexType>
			<xs:sequence>
				<xs:element ref = "day" minOccurs = "0" maxOccurs = "unbounded"/>
			</xs:sequence>
		</xs:complexType>
	</xs:element>
	<xs:element name = "day">
		<xs:complexType>
			<xs:sequence>
				<xs:element ref = "lesson" maxOccurs = "unbounded"/>
			</xs:sequence>
			<xs:attribute name = "dayofWeek" use = "required" type = "xs:string"/>
		</xs:complexType>
	</xs:element>
	<xs:element name = "lesson">
		<xs:complexType>
			<xs:sequence>
				<xs:element ref = "timeFrom"/>
				<xs:element ref = "timeTo"/>
				<xs:element ref = "subject"/>
				<xs:element ref = "teacher"/>
				<xs:element ref = "room" minOccurs = "0"/>
			</xs:sequence>
		</xs:complexType>
	</xs:element>
	<xs:element name = "timeFrom" type = "xs:string"/>
	<xs:element name = "timeTo" type = "xs:string"/>
	<xs:element name = "subject" type = "xs:string"/>
	<xs:element name = "teacher" type = "xs:string"/>
	<xs:element name = "room" type = "xs:string"/>

</xs:schema>

Проверьте схему на правильность с помощью программы-валидатора, например, по адресу: http://www.w3.org/2001/03/webdata/xsv.

Контрольное задание

В приведенном ниже XML документе описана экзаменационная ведомость:

<gradeReport id="120851">
<date>10-06-2008</date>
<subject>Computer Science Fundamentals</subject>
<examiner>prof.Litvinov</examiner>
   <gradeList>
	<gradeRecord id="1">
	   <student>Ivanov</student>
	   <grade>4</grade>
	</gradeRecord>
	<gradeRecord id="2">
	   <student>Petrov</student>
	   <grade>3</grade>
	</gradeRecord>
	<gradeRecord id="3">
	   <student>Sidorov</student>
	   <grade>5</grade>
	</gradeRecord>
   </gradeList>
</gradeReport>

Опишите структуру данного документа с помощью DTD схемы и XML Schema. Проверьте обе схемы с помощью соответствующих программ-валидаторов.

Занятие пройдено

Предыдущее занятие Занятие пройдено Следующее занятие

Вернуться к учебному плану

Структура XML документа. XML схемы

DTD схема

XML Schema

Определение простых элементов

Ограничения на содержимое

Описание сложных элементов

Порядок выполнения лабораторной работы

Контрольное задание

Купить дополнительную попытку

Вы действительно хотите купить ещё одну попытку для прохождения тестирования?

Успешно!

Напишите нам, если у вас есть вопросы

Уважаемые пользователи ИНТУИТ!

Уважаемые пользователи ИНТУИТ!

Добро пожаловать на обновлённый сайт НОУ «ИНТУИТ»!