W3C XML Schema 与文档类型定义

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集合。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

W3C XML Schema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

<!ELEMENT item (prodName+,USPrice,shipDate?)
<!ATTLIST item partNum CDATA>
<!ELEMENT prodName (#PCDATA)>
<!ELEMENT USPrice (#PCDATA)>
<!ELEMENT shipDate (#PCDATA)>

使用 W3C XML Schema时，声明可以更具体（对 W3C Schema 的最初规定稍有修改）：

清单 2：XML 模式 "item"元素定义

<xsd:element name="item">
<xsd:complexType>
<xsd:sequence>
<xsd:element name="prodName" type="xsd:string" maxOccurs="5"/>
<xsd:element name="USPrice" type="xsd:decimal"/>
<xsd:element name="shipDate" type="xsd:date" minOccurs="0"/>
</xsd:sequence>
<xsd:attribute name="partNum" type="SKU"/>
</xsd:complexType>
</xsd:element>


<xsd:simpleType name="SKU">
<xsd:restriction base="xsd:string">
<xsd:pattern value="\d{3}-[A-Z]{2}"/>
&

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