使用W3C XML Schema
Author: 姜曉東
W3C XML Schema 定義語(yǔ)言是描述和約束XML文檔內容的XML語(yǔ)言，W3C推薦使用W3C XML Schema。
本文介紹了如何使用W3C XML Schema，還包括了對Schema數據類(lèi)型和結構的完整參考。
第一個(gè)Schema
讓我們從一個(gè)描述一本書(shū)的簡(jiǎn)單文檔開(kāi)始：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<book isbn="0836217462">
<title>
Being a Dog Is a Full-Time Job
</title>
<author>Charles M. Schulz</author>
<character>
<name>Snoopy</name>
<friend-of>Peppermint Patty</friend-of>
<since>1950-10-04</since>
<qualification>
extroverted beagle
</qualification>
</character>
<character>
<name>Peppermint Patty</name>
<since>1966-08-22</since>
<qualification>bold, brash and tomboyish</qualification>
</character>
</book>
要為這份文檔寫(xiě)一份scheme，可以從它的結構和定義我們看到的每個(gè)元素開(kāi)始，我們現在從xs:schema元素開(kāi)始：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<xs:schema
xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
.../...
</xs:schema>
定義從schema 元素開(kāi)始，它也包括了目標名稱(chēng)空間的定義和幾個(gè)默認選項，我們會(huì )在下面章節中看到它們。
為了匹配book 元素標簽，我們定義一個(gè)叫做book的元素。這個(gè)元素具有屬性而無(wú)文字子節點(diǎn)，因此我們認為它是一個(gè)complexType （因為另一個(gè)數據類(lèi)型simpleType 是只包括數據值而沒(méi)有子節點(diǎn)或者屬性），book元素的子節點(diǎn)使用sequence 元素進(jìn)行定義：
<xs:element name="book">
<xs:complexType>
<xs:sequence>
.../...
</xs:sequence>
.../...
</xs:complexType>
</xs:element>
sequence 定義了順序的子元素，接下來(lái)的章節還會(huì )探討另外兩個(gè)同樣的元素：choice和all。
現在，我們來(lái)定義title和author元素為簡(jiǎn)單類(lèi)型——因為它們沒(méi)有包含屬性和非文本元素，并且可以在一個(gè)退化的元素element 內部直接描述。類(lèi)型（xs:string）是被預先加了XML scheme相關(guān)的名稱(chēng)空間前綴，表示為預定義的XML scheme數據類(lèi)型：
<xs:element name="title" type="xs:string"/>
<xs:element name="author" type="xs:string"/>
現在，我們必須來(lái)處理character 元素了，它是一個(gè)復雜類(lèi)型，注意它的基數（cardinality ）是如何定義的：
<xs:element name="character" minOccurs="0" maxOccurs="unbounded">
<xs:complexType>
<xs:sequence>
.../...
</xs:sequence>
</xs:complexType>
</xs:element>
不像其他的scheme定義語(yǔ)言，W3C XML Schema 允許我們定義一個(gè)元素的精密基數（例如：可能的數目），我們可以一起指定minOccurs（最小可能）和maxOccurs （最大可能），這里maxOccurs 設置為unbounded 意思是該節點(diǎn)無(wú)最大數目限制，可以任意多。
我們使用同樣的方式指定所有的子節點(diǎn)：
<xs:element name="name" type="xs:string"/>
<xs:element name="friend-of" type="xs:string" minOccurs="0" maxOccurs="unbounded"/>
<xs:element name="since" type="xs:date"/>
<xs:element name="qualification" type="xs:string"/>
我們現在可以聲明元素的屬性了，一般在最后這樣做。似乎并沒(méi)有什么特別的理由這樣做，但是W3C XML Schema工作組已經(jīng)認為在一種復雜的類(lèi)型內把一項有關(guān)的命令強加到元素列表和屬性的定義更簡(jiǎn)單，并且在元素之后定義屬性是更自然的。
<xs:attribute name="isbn" type="xs:string"/>
就是這樣！第一次的設計，有時(shí)也被稱(chēng)為“俄羅斯玩偶設計”，緊隨我們示例文檔的結構。
其中這樣的設計的一個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)是定義一個(gè)上下文中的每個(gè)元素和屬性，并允許多個(gè)事件的同一元素的名稱(chēng)，進(jìn)行不同的定義。
本例的完整scheme定義如下：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
<xs:element name="book">
<xs:complexType>
<xs:sequence>
<xs:element name="title" type="xs:string"/>
<xs:element name="author" type="xs:string"/>
<xs:element name="character" minOccurs="0" maxOccurs="unbounded">
<xs:complexType>
<xs:sequence>
<xs:element name="name" type="xs:string"/>
<xs:element name="friend-of" type="xs:string" minOccurs="0"
maxOccurs="unbounded"/>
<xs:element name="since" type="xs:date"/>
<xs:element name="qualification" type="xs:string"/>
</xs:sequence>
</xs:complexType>
</xs:element>
</xs:sequence>
<xs:attribute name="isbn" type="xs:string"/>
</xs:complexType>
</xs:element>
</xs:schema>
下面的章節探討了如何細分模式設計，以使它們更具可讀性和可維護性。
分層 Schema
因為以往的設計方法很簡(jiǎn)單，它會(huì )導致內嵌設計變得深奧，使之難以可讀并且當文件復雜的時(shí)候難以維護。另外一個(gè)不利的地方是，XML和DTD在結構上差別很大，給人和機器在想將DTD轉換到XML Scheme的時(shí)候造成了很大的麻煩，甚至在兩種技術(shù)上無(wú)法使用同一個(gè)設計指導。
第二種設計基于一個(gè)所有在實(shí)例文檔中可用元素的目錄，包括其中的每個(gè)元素，例如子元素和屬性的列表。這種作用是通過(guò)使用元素參考和必須符合范圍的參考的屬性定義，實(shí)現了簡(jiǎn)單設計：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
<!-- definition of simple type elements -->
<xs:element name="title" type="xs:string"/>
<xs:element name="author" type="xs:string"/>
<xs:element name="name" type="xs:string"/>
<xs:element name="friend-of" type="xs:string"/>
<xs:element name="since" type="xs:date"/>
<xs:element name="qualification" type="xs:string"/>
<!-- definition of attributes -->
<xs:attribute name="isbn" type="xs:string"/>
<!-- definition of complex type elements -->
<xs:element name="character">
<xs:complexType>
<xs:sequence>
<xs:element ref="name"/>
<xs:element ref="friend-of" minOccurs="0" maxOccurs="unbounded"/>
<xs:element ref="since"/>
<xs:element ref="qualification"/>
<!-- the simple type elements are referenced using
the "ref" attribute -->
<!-- the definition of the cardinality is done
when the elements are referenced -->
</xs:sequence>
</xs:complexType>
</xs:element>
<xs:element name="book">
<xs:complexType>
<xs:sequence>
<xs:element ref="title"/>
<xs:element ref="author"/>
<xs:element ref="character" minOccurs="0" maxOccurs="unbounded"/>
</xs:sequence>
<xs:attribute ref="isbn"/>
</xs:complexType>
</xs:element>
</xs:schema>
使用元素或屬性的引用某種程度上好克隆一個(gè)對象相似。元素或者屬性首先被定義，然后在該文檔的其他地方可以通過(guò)引用機制被復制，同樣對象也可以被克隆。這兩個(gè)元素（或屬性）那么就是同一個(gè)類(lèi)的兩個(gè)實(shí)例。
下面的章節我們將講述怎樣定義“types”這種類(lèi)，它允許我們復用元素定義。
定義命名類(lèi)型
我們已經(jīng)看到，當我們需要他們時(shí)，我們可以定義元素和屬性，首先創(chuàng )建并引用它們（目錄）。 W3C XML Schema 給我們第3 個(gè)機制， 將確定數據類(lèi)型（用于PCDATA元素的簡(jiǎn)單類(lèi)型或者屬性或者僅用于元素的復雜類(lèi)型）使用這種類(lèi)型去定義我們的屬性和元素。
這是通過(guò)給simpleType 和complexType 元素命名實(shí)現的，并且在元素和屬性定義之外定位它們。我們也會(huì )借此機會(huì )，以顯示我們如何通過(guò)在數據類(lèi)型上定義約束新建一個(gè)數據類(lèi)型。
例如，要定義一個(gè)名為nameType的數據類(lèi)型，其為最大32個(gè)字符的字符串，我們會(huì )這樣寫(xiě)：
<xs:simpleType name="nameType">
<xs:restriction base="xs:string">
<xs:maxLength value="32"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
simpleType 元素中的name屬性值為新數據類(lèi)型的名稱(chēng)。restriction 元素表示通過(guò)應用一個(gè)約束，該數據類(lèi)型源自于W3C XML Schema 名稱(chēng)空間（基礎屬性）的數據類(lèi)型。例如，通過(guò)現在可能值的數字。這個(gè)maxLength 元素，即所謂的facet，說(shuō)明這個(gè)約束是一個(gè)最大長(cháng)度為32字符的約束條件。
另外一個(gè)功能強大的facet是pattern元素，它定義了一個(gè)必須匹配的正則表達式。例如，如果我們不關(guān)心“-”字符，我們可以定義ISBN數據類(lèi)型為10個(gè)數字，因此：
<xs:simpleType name="isbnType">
<xs:restriction base="xs:string">
<xs:pattern value="[0-9]{10}"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
Facets，以及另外兩種方式生成一個(gè)數據類(lèi)型（list和union）將在下面的章節介紹。
復雜類(lèi)型就像我們之前看到的那樣被定義，僅僅給一個(gè)名稱(chēng)。
定義并且使用命名的數據類(lèi)型與定義一個(gè)類(lèi)兵器使用它實(shí)例化一個(gè)對象相似。一種數據類(lèi)型是一個(gè)抽象的概念，可用于定義一個(gè)屬性或勻速。datatype和屬性以及元素的關(guān)系類(lèi)似于類(lèi)和對象的關(guān)系。
完整清單：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
<!-- definition of simple types -->
<xs:simpleType name="nameType">
<xs:restriction base="xs:string">
<xs:maxLength value="32"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
<xs:simpleType name="sinceType">
<xs:restriction base="xs:date"/>
</xs:simpleType>
<xs:simpleType name="descType">
<xs:restriction base="xs:string"/>
</xs:simpleType>
<xs:simpleType name="isbnType">
<xs:restriction base="xs:string">
<xs:pattern value="[0-9]{10}"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
<!-- definition of complex types -->
<xs:complexType name="characterType">
<xs:sequence>
<xs:element name="name" type="nameType"/>
<xs:element name="friend-of" type="nameType" minOccurs="0"
maxOccurs="unbounded"/>
<xs:element name="since" type="sinceType"/>
<xs:element name="qualification" type="descType"/>
</xs:sequence>
</xs:complexType>
<xs:complexType name="bookType">
<xs:sequence>
<xs:element name="title" type="nameType"/>
<xs:element name="author" type="nameType"/>
<xs:element name="character" type="characterType" minOccurs="0"/>
<!-- the definition of the "character" element is
using the "characterType" complex type -->
</xs:sequence>
<xs:attribute name="isbn" type="isbnType" use="required"/>
</xs:complexType>
<!-- Reference to "bookType" to define the
"book" element -->
<xs:element name="book" type="bookType"/>
</xs:schema>
下面講的是分組、排序以及衍生如何用來(lái)實(shí)現進(jìn)一步的復用以及介紹scheme的結構。
分組，排序和派生
分組
W3C XML Schema 亦允許元素和屬性的分組定義。
<!-- definition of an element group -->
<xs:group name="mainBookElements">
<xs:sequence>
<xs:element name="title" type="nameType"/>
<xs:element name="author" type="nameType"/>
</xs:sequence>
</xs:group>
<!-- definition of an attribute group -->
<xs:attributeGroup name="bookAttributes">
<xs:attribute name="isbn" type="isbnType" use="required"/>
<xs:attribute name="available" type="xs:string"/>
</xs:attributeGroup>
這些分組可以被用于復雜類(lèi)型的定義，如下：
<xs:complexType name="bookType">
<xs:sequence>
<xs:group ref="mainBookElements"/>
<xs:element name="character" type="characterType"
minOccurs="0" maxOccurs="unbounded"/>
</xs:sequence>
<xs:attributeGroup ref="bookAttributes"/>
</xs:complexType>
這些分組不是數據類(lèi)型，而是包含一組元素或屬性的容器，在整體復用上提供了方便。
排序（Compositors）
到目前為止，我們已經(jīng)看到了xs:sequence排序元素，它定義了有序的元素組。W3C XML Schema支持另外兩種排序元素， 它們可以被混合使用以支持各種組合形式。每個(gè)排序元素都擁有minOccurs 和maxOccurs 屬性，來(lái)定義它們的基數。
xs:choice表示幾種可能的元素中的一個(gè)選擇，或者多組元素中的一個(gè)選擇。以下的組——排序可以在組內出現、復雜類(lèi)型或者其他的排序，將會(huì )接受單一的name元素或者一系列的firstName、可選的middleName以及l(fā)astName：
<xs:group name="nameTypes">
<xs:choice>
<xs:element name="name" type="xs:string"/>
<xs:sequence>
<xs:element name="firstName" type="xs:string"/>
<xs:element name="middleName" type="xs:string" minOccurs="0"/>
<xs:element name="lastName" type="xs:string"/>
</xs:sequence>
</xs:choice>
</xs:group>
xs:all 定義了一組無(wú)序的元素。下面的復雜類(lèi)型定義允許其包含的元素以任意順序排列：
<xs:complexType name="bookType">
<xs:all>
<xs:element name="title" type="xs:string"/>
<xs:element name="author" type="xs:string"/>
<xs:element name="character" type="characterType" minOccurs="0"
maxOccurs="unbounded"/>
</xs:all>
<xs:attribute name="isbn" type="isbnType" use="required"/>
</xs:complexType>
為了避免組合變得復雜和模糊，而無(wú)法被W3C XML Schema工具所處理，一組約束被加到了xs:all：
- 在內容模型上子節點(diǎn)必須唯一
- 并且其子節點(diǎn)只能為xs:element定義或references，并且基數不能大于1
簡(jiǎn)單類(lèi)型的派生
簡(jiǎn)單的數據類(lèi)型都是派生于其他的數據類(lèi)型，要么是被W3C XML Schema 名稱(chēng)空間預定義或標識的，要么是在你自己的schema定義的。
我們之前看到了簡(jiǎn)單類(lèi)型使用約束派生的例子（使用xs:restriction 元素）?？梢詰玫牟煌?lèi)別的約束稱(chēng)為切面（facet）。除了xs:pattern（使用正則表達式語(yǔ)法）和xs:maxLength這兩個(gè)切面看過(guò)外，許多切面允許在數據長(cháng)度、值列表、最小和最大值、精確和可變等上面進(jìn)行控制。
另外兩個(gè)派生方法已經(jīng)可用了，可以允許定義列表中分隔的空白和組合的數據類(lèi)型。下面的定義使用xs:union擴展了我們的isbn類(lèi)型，用了接受數據TDB和NA：
<xs:simpleType name="isbnType">
<xs:union>
<xs:simpleType>
<xs:restriction base="xs:string">
<xs:pattern value="[0-9]{10}"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
<xs:simpleType>
<xs:restriction base="xs:NMTOKEN">
<xs:enumeration value="TBD"/>
<xs:enumeration value="NA"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
</xs:union>
</xs:simpleType>
union元素被應用到兩個(gè)內嵌的簡(jiǎn)單類(lèi)型上以允許兩個(gè)數據類(lèi)型的值數據，新類(lèi)型現在將接受來(lái)自于一個(gè)枚舉的兩個(gè)可能值（TBD和NA）。
下面的例子，類(lèi)型（isbnTypes）使用xs:list去定義一個(gè)ISBN數據的空白分隔的列表。它也是派生自一個(gè)類(lèi)型(isbnTypes10)使用xs:restriction接受1到10的數據值，以空白分隔。
<xs:simpleType name="isbnTypes">
<xs:list itemType="isbnType"/>
</xs:simpleType>
<xs:simpleType name="isbnTypes10">
<xs:restriction base="isbnTypes">
<xs:minLength value="1"/>
<xs:maxLength value="10"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
內容類(lèi)型
在文章的第一部分，我們檢查了默認的內容類(lèi)型行為，在面向數據的文檔后建模，發(fā)現復雜類(lèi)型的元素只是元素和屬性，并且簡(jiǎn)單類(lèi)型的元素是沒(méi)有屬性的字符數據。
W3C XML Schema 定義語(yǔ)言也支持定義空白內容元素，以及具有屬性的簡(jiǎn)單內容（它們只包含字符串數據）。
空白內容元素使用xs:complexType結構并有意的忽略定義子元素。下列結構定義一個(gè)空白book元素并接受一個(gè)isbn屬性。
<xs:element name="book">
<xs:complexType>
<xs:attribute name="isbn" type="isbnType"/>
</xs:complexType>
</xs:element>
簡(jiǎn)單的內容元素，例如，具有屬性的字符串數據元素，可以使用xs:simpleContent從簡(jiǎn)單類(lèi)型派生。上面定義的book元素因此被擴展成可以接受一個(gè)文本數據：
<xs:element name="book">
<xs:complexType>
<xs:simpleContent>
<xs:extension base="xs:string">
<xs:attribute name="isbn" type="isbnType"/>
</xs:extension>
</xs:simpleContent>
</xs:complexType>
</xs:element>
注意屬性定義的位置，顯示擴展點(diǎn)是通過(guò)擴展屬性完成的。這個(gè)定義將會(huì )接受下面的XML元素：
<book isbn="0836217462">
Funny book by Charles M. Schulz.
Its title (Being a Dog Is a Full-Time Job) says it all !
</book>
W3C XML Schema在 xs:complexType 元素中通過(guò)混合屬性支持混合的內容?？紤]下：
<xs:element name="book">
<xs:complexType mixed="true">
<xs:all>
<xs:element name="title" type="xs:string"/>
<xs:element name="author" type="xs:string"/>
</xs:all>
<xs:attribute name="isbn" type="xs:string"/>
</xs:complexType>
</xs:element>
將驗證這樣的XML文件，如下：
<book isbn="0836217462">
Funny book by <author>Charles M. Schulz</author>.
Its title (<title>Being a Dog Is a Full-Time Job</title>) says it all !
</book>
不像DTD那樣，W3C XML Schema 混合內容不修改子元素的約束，簡(jiǎn)單內容模型可以使用相同的方式表示。雖然這是較XML 1.0 DTD重要的改進(jìn)，但注意字符數據值以及其相對子元素的位置，其不能應用約束。
約束
Unique
W3C XML Schema 提供了幾種靈活的基于XPath的特性，其描述了唯一性約束和一致性引用約束。首先，一個(gè)簡(jiǎn)單的唯一性聲明，使用xs:unique元素進(jìn)行聲明。下面的聲明建立在我們的book元素的名稱(chēng)必須唯一的前提下：
<xs:unique name="charName">
<xs:selector xpath="character"/>
<xs:field xpath="name"/>
</xs:unique>
xs:unique 元素在schema中的位置，給出了內容節點(diǎn)，其中包括了約束?？吭赽ook元素插入xs:unique，我們指定了在全文中此book名稱(chēng)必須唯一。
唯一性約束中定義的兩個(gè)XPath 相對符合內容節點(diǎn)。第一個(gè)使用selector元素定義，目的是定義擁有該唯一性約束的元素——selector指向的節點(diǎn)必須是一個(gè)元素節點(diǎn)。
第二個(gè)路徑，在xs:field元素中定義的，是相對于xs:selector所標識的元素，其可以是一個(gè)元素或者一個(gè)屬性節點(diǎn)。這就是一個(gè)其值將會(huì )被檢查唯一性的節點(diǎn)。組合值可以通過(guò)在xs:unique中添加另外的xs:field元素來(lái)實(shí)現。
Key
第二個(gè)結構，xs:key，和xs:unique類(lèi)似，除了其值不能為null（注意xs:unique和xs:key都可以被引用）。要使用一個(gè)字符串名稱(chēng)作為一個(gè)key，我們可以通過(guò)使用xs:key替換xs:unique實(shí)現。
<xs:key name="charName">
<xs:selector xpath="character"/>
<xs:field xpath="name"/>
</xs:key>
Keyref
第三個(gè)結構，xs:keyref，允許我們的那個(gè)有一個(gè)到xs:key或xs:unique的引用。要顯示它的用法，我們將介紹friend-of 元素，將會(huì )針對字符串使用。
<character>
<name>Snoopy</name>
<friend-of>Peppermint Patty</friend-of>
<since>1950-10-04</since>
<qualification>
extroverted beagle
</qualification>
</character>
為了顯示friend-of需要從同一本書(shū)參考一個(gè)字符，我們將會(huì )寫(xiě)，在同一個(gè)層次我們定義一個(gè)key約束，如下：
<xs:keyref name="charNameRef" refer="charName">
<xs:selector xpath="character"/>
<xs:field xpath="friend-of"/>
</xs:keyref>
這些功能基本獨立于schema中的其他特性。它們從數據類(lèi)型的定義中斷開(kāi)。唯一固定它們到schema的是它們被定義的位置，其中確定唯一性約束的范圍。
創(chuàng )建可用——并且可復用的Schema
或許編寫(xiě)可復用的schema的第一步是文檔化它們。W3C XML Schema 提供了一個(gè)XML注釋?zhuān)嫦蛉说模┑奶娲?，以及處理說(shuō)明（面向機器），可能為支持工具更易于處理。
人類(lèi)可讀的文檔可以用xs:documentation元素定義，而針對應用程序則必須包括在xs:appinfo元素內。它們都必須包含在xs:annotation元素內，并且接受可選的xml:lang以及source屬性和任意的內容類(lèi)型。source屬性是一個(gè)URI引用，可被用來(lái)說(shuō)明說(shuō)明注釋文檔的目的或應用程序信息。
xs:annotation元素可以被添加到大多數schema結構的開(kāi)始處，就如下面的例子那樣。appinfo部分演示了如何自定義名稱(chēng)空間和schema可能允許在schema內部一個(gè)元素綁定到一個(gè)Java類(lèi)。
<xs:element name="book">
<xs:annotation>
<xs:documentation xml:lang="en">
Top level element.
</xs:documentation>
<xs:documentation xml:lang="fr">
Element racine.
</xs:documentation>
<xs:appinfo source="http://example.com/foo/">
<bind xmlns="http://example.com/bar/">
<class name="Book"/>
</bind>
</xs:appinfo>
</xs:annotation>
從多個(gè)文件組合Schema
對那些希望將一個(gè)schema定義在多個(gè)文檔的人來(lái)說(shuō)——要么切分一個(gè)大的schema，要么使用schema代碼段的庫——W3C XML Schema 提供兩種機制來(lái)包含外部的schema。
第一種包含機制，xs:include類(lèi)似于復制并粘貼包含的schema的定義。它是一個(gè)包含文件并且它不允許覆蓋被包含schema的定義。它可以這樣使用：
<xs:include schemaLocation="character.xsd"/>
第二種包含機制，xs:redefine，類(lèi)似于xs:include，除了它會(huì )要求你從包含的schema中重新定義聲明。
<xs:redefine schemaLocation="character12.xsd">
<xs:simpleType name="nameType">
<xs:restriction base="xs:string">
<xs:maxLength value="40"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
</xs:redefine>
注意，被重定義的聲明必須放在xs:redefine元素中。
我們已經(jīng)看到了很多特性，它們可以被一起使用，通過(guò)xs:include和xs:redefine去創(chuàng )建schema的庫。我們看到了如何引用之前定義好的元素，如何通過(guò)派生定義數據類(lèi)型并使用它們，如何定義并使用屬性組，我們還看到元素好對象的對比、數據類(lèi)型和類(lèi)的對比。這里還有另外一個(gè)從面向對象設計借過(guò)來(lái)的特性，就是可以創(chuàng )建可復用的schema。
抽象類(lèi)型
這些特性中的第一個(gè)，從面向對象設計演變而來(lái)的，是替代組。不像我們迄今看到的那些特性，一個(gè)替代組不是通過(guò)W3C XML Schema元素明確定義的，而是通過(guò)引用一個(gè)公用的元素（稱(chēng)為head）使用substitutionGroup。
頭元素并不包含任何特定的聲明，但必須為全局的。所有的元素在一個(gè)替代組內需要有一個(gè)類(lèi)型，要么和頭元素同一個(gè)類(lèi)型或者可以從它派生。那么，他們都可以代替頭元素使用。在下面的例子中，surname元素可以在name元素被定義的任何地方使用。
<xs:element name="name" type="xs:string"/>
<xs:element name="surname" type="xs:string"
substitutionGroup="name" />
現在，我們也可以定義一個(gè)一般的name-elt 元素，它為一個(gè)替代組的頭元素，其不應直接被使用，而應該使用其的一個(gè)派生形式。這是通過(guò)聲明該元素為抽象的實(shí)現的，類(lèi)似于面向對象語(yǔ)言中的一個(gè)抽象類(lèi)。下面的例子定義了name-elt為抽象元素，它應該被在引用的地方使用name或surname替代。
<xs:element name="name-elt" type="xs:string" abstract="true"/>
<xs:element name="name" type="xs:string"
substitutionGroup="name-elt"/>
<xs:element name="surname" type="xs:string"
substitutionGroup="name-elt"/>
最終類(lèi)型
我們可以，或者另一個(gè)方面，希望控制數據類(lèi)型上的派生。 W3C XML Schema 通過(guò)xs:complexType、xs:simpleType或者xs:element上的final屬性支持這點(diǎn)。這個(gè)屬性的值范圍為：restriction, extension 以及#al，通過(guò)約束現在擴展或派生。下面的片段代碼，舉例說(shuō)明，禁止從characterType 復雜類(lèi)型的任何派生。
<xs:complexType name="characterType" final="#all">
<xs:sequence>
<xs:element name="name" type="nameType"/>
<xs:element name="since" type="sinceType"/>
<xs:element name="qualification" type="descType"/>
</xs:sequence>
</xs:complexType>
除final外，一個(gè)更細粒度的機制是控制簡(jiǎn)單類(lèi)型的派生，作用在每個(gè)切面（facet）上。這里，這個(gè)屬性叫做fixed，當它的值設為true的時(shí)候，切面（facet）不能進(jìn)行修改（但其他的切換仍可被增加和修改）。下面的例子防止類(lèi)型nameType被重定義：
<xs:simpleType name="nameType">
<xs:restriction base="xs:string">
<xs:maxLength value="32" fixed="true"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
名稱(chēng)空間
在W3C XML Schema里的Namespaces 支持是靈活而簡(jiǎn)單的。它不但允許在實(shí)例文檔（不像DTD）中使用任何前綴，而且允許你打開(kāi)Schemas從已知或未知命名空間接受未知的元素和屬性。
每個(gè)W3C XML Schema文檔都通過(guò)targetNamespace 屬性，綁定到一個(gè)特定的名稱(chēng)空間，或者缺少名稱(chēng)空間是因為缺少這樣一個(gè)屬性。每個(gè)我們想要定義的命名空間至少需要一個(gè)Schema文檔（元素和屬性沒(méi)有名稱(chēng)空間也可以被定義）。
截至目前，我們忽略了targetNamespace這個(gè)屬性，意思就是我們并沒(méi)有使用名稱(chēng)空間。 要涉足命名空間，先讓我們假設我們的例子屬于一個(gè)簡(jiǎn)單的名稱(chēng)空間：
<book isbn="0836217462" xmlns="http://example.org/ns/books/">
.../...
</book>
侵入性最小的方式，就是改寫(xiě)我們的schema，增加一些屬性到xs:schema元素：
<xs:schema targetNamespace="http://example.org/ns/books/"
xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
xmlns:bk="http://example.org/ns/books/"
elementFormDefault="qualified"
attributeFormDefault="unqualified">
.../...
</xs:schema> 名稱(chēng)空間的聲明扮演著(zhù)一個(gè)很重要的角色。首先（xmlns:xs=http://www.w3.org/2001/XMLSchema）說(shuō)明下，我們不但選擇使用前綴去標識元素以遵守W3C XML Schema的約定，而且我們在目前為止的所有例子中為W3C XML Schema預定義的數據類(lèi)型都加上了xs前綴。要知道我們可以選擇任何其他前綴代替xs。我們甚至可以在這個(gè)例子中使用http://www.w3.org/2001/XMLSchema 為我們默認的名稱(chēng)空間，我們本不會(huì )為W3C XML Schema元素或者數據類(lèi)型增加前綴的。
既然我們工作于http://example.org/ns/books/名稱(chēng)空間，我們就用它定義（使用bk做前綴）。這意味著(zhù)我們現在將要對引用加前綴使之成為“對象”（數據類(lèi)型、元素、屬性，……）屬于bk：名稱(chēng)空間。再者，我們本可以選擇任何的前綴來(lái)標識這個(gè)名稱(chēng)空間，或者甚至使用我們默認的名稱(chēng)空間（注意xs:unique, xs:key 以及xs:keyref中使用的 XPath表達式不使用默認名稱(chēng)空間）。
targetNamespace 屬性允許你定義獨立于名稱(chēng)空間的聲明，它的名稱(chēng)空間在本schema中描述。如果你需要引用這個(gè)名稱(chēng)空間的對象，這是個(gè)很常見(jiàn)的例子，除了targetNamespace之外你還需要提供一個(gè)名稱(chēng)空間聲明。
最后的兩個(gè)屬性（elementFormDefault 和attributeFormDefault）是在一個(gè)單一的schema中，W3C XML Schema提供的控制設施，無(wú)論屬性和元素被默認為是否合法的（在一個(gè)名稱(chēng)空間內）。合法和非法之間的區別可以通過(guò)指定默認值顯示，正如上面所述，而且當定義元素和屬性時(shí)，加入一個(gè)form屬性，其值為qualified或unqualified。
但必須注意的是只有本地元素和屬性可被指定為unqualified。所有全局定義的元素和屬性必須總是合法（qualified）。
從外部名稱(chēng)空間導入定義
W3C XML Schema不像XSLT和XPath，在一些屬性值中使用名稱(chēng)空間前綴來(lái)標識數據類(lèi)型、元素、屬性的名稱(chēng)空間。舉例來(lái)說(shuō)，我們已經(jīng)在示例中通篇使用了這個(gè)特性來(lái)標識W3C XML Schema 的預定義數據類(lèi)型。這種機制可以被擴展以從任何其他的名稱(chēng)空間導入定義并在我們的schema中進(jìn)行復用。
通過(guò)三步流程可實(shí)現從其他名稱(chēng)空間復用定義。為了聲明xml:lang這樣的屬性，即使對于XML 1.0名稱(chēng)空間這個(gè)過(guò)程也需要這樣完成。首先，必須像往常一樣定義名稱(chēng)空間。
<xs:schema targetNamespace="http://example.org/ns/books/"
xmlns:xml="http://www.w3.org/XML/1998/namespace"
xmlns:bk="http://example.org/ns/books/"
xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
elementFormDefault="qualified"
attributeFormDefault="qualified">
.../...
</xs:schema> 下一步，W3C XML Schema 需要知道符合該名稱(chēng)空間的schema所在位置?？梢酝ㄟ^(guò)xs:import來(lái)實(shí)現。
<xs:import namespace="http://www.w3.org/XML/1998/namespace"
schemaLocation="myxml.xsd"/> W3C XML Schema現在知道它應該從myxml.xsd嘗試尋找任何屬于該XML名稱(chēng)空間的引用。我們現在就可以使用外部定義了。
<xs:element name="title">
<xs:complexType>
<xs:simpleContent>
<xs:extension base="xs:string">
<xs:attribute ref="xml:lang"/>
</xs:extension>
</xs:simpleContent>
</xs:complexType>
</xs:element> 你可能感覺(jué)奇怪，為什么我們選擇從XML名稱(chēng)空間引用xml:lang屬性，而不是創(chuàng )建一個(gè)xml:lang，我們這樣做是因為，引用一個(gè)屬性（或元素）和引用一個(gè)數據類(lèi)型在關(guān)系到名稱(chēng)空間時(shí)存在重大區別。
- 引用一個(gè)元素或屬性導入了全部?jì)热莅Q(chēng)和名稱(chēng)空間。
- 引用一個(gè)數據類(lèi)型僅僅導入其定義，而為你正定義的元素和屬性命名，以及使用目標名稱(chēng)空間（如果你的屬性或元素為unqualified的話(huà)則沒(méi)有名稱(chēng)空間）的事都要留給你自己去做。
包含未知的元素
要完成這個(gè)關(guān)于名稱(chēng)空間的部分，我們需要知道我們的schema如何對未知元素開(kāi)發(fā)，沮洳在介紹中約定的那樣。這個(gè)特性是通過(guò)xs:any 和xs:anyAttribute來(lái)完成的，它允許分別的包含元素或屬性。
舉例來(lái)說(shuō)，如果我們希望擴展我們的描述類(lèi)型為任意的XHTML標簽，我們可以這樣聲明：
<xs:complexType name="descType" mixed="true">
<xs:sequence>
<xs:any namespace="http://www.w3.org/1999/xhtml"
processContents="skip" minOccurs="0"
maxOccurs="unbounded"/>
</xs:sequence>
</xs:complexType>
xs:anyAttribute 給予了屬性相同的功能。
descType 類(lèi)型現在和內容混合了，并且接受一個(gè)任意數字或
http://www.w3.org/1999/xhtml 名稱(chēng)空間中的任何元素。
processContents 屬性設為了skip表示告知W3C XML Schema 處理器不進(jìn)行校驗那些本該嘗試校驗的元素。其他可能的值為，
strict 要求校驗這些元素，或者lax要求需要時(shí)才進(jìn)行校驗。
namespace 屬性接受一個(gè)空格分隔的URI列表，并且特殊的值
##local（非合格元素）和##targetNamespace（目標名稱(chēng)空間） 可以包含在該列表中，##other（除了目標以外的其他名稱(chēng)空間） 和##any （任何名稱(chēng)空間）則可以替代這個(gè)URI列表。除了這些提到的值以外不需要任何其他值。
W3C XML Schema和實(shí)例文檔
我們目前已經(jīng)涵蓋了幾乎所有的W3C XML Schema的特性，但我們仍需要看一看一些在你的實(shí)際工作中可以使用的擴展。為了區別這些另外的特性，一個(gè)單獨的名稱(chēng)空間 http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance，通常使用前綴xsi。
xsi:noNamespaceSchemaLocation 和xsi:schemaLocation屬性允許你將文檔綁定到它的W3C XML Schema上面。連接并不是強制的，并且在合法性校驗時(shí)亦會(huì )給出其他的建議，但是這確實(shí)有助于W3C XML Schema工具定位一個(gè)schema所在位置。
依賴(lài)于使用名稱(chēng)空間，連接可能是：
<book isbn="0836217462"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:noNamespaceSchemaLocation="file:library.xsd"> 或者，類(lèi)似下面這樣（注意具有URL的名稱(chēng)空間的語(yǔ)法以及schema中的URL，在相同的屬性中使用空格分隔）：
<book isbn="0836217462"
xmlns="http://example.org/ns/books/"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation=
"http://example.org/ns/books/ file:library.xsd"> 其他關(guān)于xsi 屬性的用法是提供如何將一個(gè)元素對應到一個(gè)schema的信息。這些屬性為xsi:type，它允許你定義元素的簡(jiǎn)單或復雜類(lèi)型；以及xsi:nil，允許將nil（null）值賦給一個(gè)元素（前提是必須在schema中使用nillable=true屬性）。在你的W3C XML Schema中你不需要聲明這些屬性就可以使用它們。
本文譯自：http://www.xml.com/pub/a/2000/11/29/schemas/part1.html?page=1
譯者：姜曉東（http://blog.csdn.net/abigfrog/）
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翻譯開(kāi)始結束時(shí)間：2008-3-30 ~ 2008-4-1
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