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XML Schema (XSD)XML Schema (XSD)

http://www.w3.org/TR/xmlschema-0

Was ist XML Schema?Was ist XML Schema?

• XML Schema ist eine XML basierte Alternative für ein DTD.

• Ein XML Schema beschreibt die Struktur eines XML Dokuments.Dokuments.

• XML Schema ist eine W3C Recommendation

• Statt XML Schema wird oft die Abkürzung XSD (XML Schema Definition) benutzt.

Ein XML Schema definiertEin XML Schema definiert

• die Elemente, welche im Dokument vorkommen dürfen

• die Attribute, welche vorkommen dürfen• welche Elemente Kindelemente sind• die Reihenfolge der Elemente• die Reihenfolge der Elemente• die Anzahl der Kindelemente• ob ein Element leer ist oder Text enthalten kann• Datentypen für Elemente und Attribute• Default Werte und feste Werte für Elemente und

Attribute

Die Vorteile von XSDDie Vorteile von XSD

• XML Schema unterstützt Datentypen

• XML Schema benutzt XML Syntax

• XML Schemas sind erweiterbar

Beispiel einer DTDBeispiel einer DTD



<!ELEMENT person (name,profession*)>

<!ATTLIST person born CDATA #IMPLIED

died CDATA #IMPLIED>died CDATA #IMPLIED>

<!ELEMENT name (first_name,last_name)>

<!ELEMENT first_name (#PCDATA)>

<!ELEMENT last_name (#PCDATA)>

<!ELEMENT profession (#PCDATA)>

Ein BeispielEin Beispiel

<?xml version="1.0"?><xs:schema

xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"targetNamespace="http://www.note.org"elementFormDefault="qualified">

<xs:element name="note"><xs:complexType><xs:complexType>

<xs:sequence><xs:element name="to" type="xs:string"/><xs:element name="from" type="xs:string"/><xs:element name="heading" type="xs:string"/><xs:element name="body" type="xs:string"/>

</xs:sequence></xs:complexType>

</xs:element></xs:schema>

InstanzInstanz--Dokument zum SchemaDokument zum Schema

<?xml version="1.0"?>

<note

xmlns="http://www.note.org"

xmlns:xsdi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

xsdi:schemaLocation="http://www.note.org note.xsd">

<to> Bill </to><to> Bill </to>

<from> Jani </from>

<heading> Reminder </heading>

<body>

Don't forget the book!

</body>

</note>

Die Teile eine SchemasDie Teile eine Schemas

Schema

Deklaration Definition

Element

Attribut

einfacher Typ

komplexer Typ

Deklaration / DefinitionDeklaration / Definition

Eine DeklarationDeklaration beschreibt ein Element oder Attribut, welches im Instanzdokument vorkommen darf:

<xs:element name="age" type="xs:short"/>

<xs:element name="product">. . .. . .

</xs:element>

Eine DefinitionDefinition definiert einen Typ, welcher dann in einer Element- oder Attributdeklaration verwendet werden kann.

<xs:complexType name="productType">. . .

</xs:complexType>

type Attribut type Attribut �� complexTypecomplexType

Eine Element Deklaration kann entweder ein type Attribut haben, oder eine anonyme Typdefinition enthalten. Aber nicht beides gleichzeitig!

<xs:element name="note" type="nameType">

<xs:complexType>

…

</xs:complexType>

</xs:element>

Das TypsystemDas Typsystem

anyType

einfacher Typeinfacher Typ

komplexer Typ

atomar list

sequence choice

builtin

all

union

Einfache TypenEinfache Typen

Deklaration von einfachen ElementenDeklaration von einfachen Elementen

Beispiele von einfachen Elementen mit atomaren Typen

<lastName>Schmid</lastName>

<age>34</age>

<born>1968-03-27</born>

Die entsprechenden Deklarationen:

<xs:element name="lastName" type="xs:string"/>

<xs:element name="age" type="xs:short"/>

<xs:element name="born" type="xs:date"/>

Einfache ElementeEinfache Elemente

Die allgemeine Syntax für einfache Elemente

<xs:element name="Elementname"

type="Elementtyp"type="Elementtyp"

minOccurs="min"

maxOccurs="max"

default/fixed="Vorgabe" />

Vordefinierte primitive Typen

anySimpleType

date time boolean double floatdurationdateTime

anyURI QName

gDaydecimal

string

gMonth

gYearMonth

gYear

gMonthDay

String Typen

numerische Typen

Abgeleitete String Typen

normalizedString

string

token

Name

NCName

IDREF

IDREFS

NMTOKEN

languageNMTOKENS

ENTITY

ENTITIES

ID

Abgeleitete Numerische Typen

integer

long nonNegativeInteger

nonPositiveInteger

decimal

int

short

byte

positiveInteger

nonPositiveInteger

negativeInteger

unsignedLong

unsignedInt

unsignedShort

unsignedByte

minOccurs/maxOccursminOccurs/maxOccurs

Die Anzahl möglicher Wiederholungen eines Elementes wird mit den Attributen minOccurs und maxOccurs angegeben:

<xs:complexType name="familyType"><xs:complexType name="familyType">

<xs:sequence>


<xs:element name="childName" type="xs:string"

maxOccurs="10" minOccurs="0"/>

</xs:sequence>

</xs:complexType>

Deklaration von AttributenDeklaration von Attributen

Attribute haben einen einfachen einfachen Typ.

Nur komplexe Elemente können Attribute enthalten.

Ein Beispiel<person gender="male">Peter Muster</person>

die Attribut-Deklaration:<xs:attribute name="gender" type="xs:string"/>

Attribut DeklarationenAttribut Deklarationen

Attribut mit Default Wert:<xs:attribute name="lang" type="xs:string" default="EN"/>

Attribut mit fixem Wert:<xs:attribute name="lang" type="xs:string" fixed="EN"/><xs:attribute name="lang" type="xs:string" fixed="EN"/>

optionales Attribut: <xs:attribute name="lang" type="xs:string" use="optional"/>

Attribut muss vorhanden sein:<xs:attribute name="lang" type="xs:string" use="required"/>

Vorsicht! Attribute sind nur obligatorisch mit use=“required“

ListList--TypenTypen

Ein List-Typ definiert eine Liste von einfachen Typen:

Beispiel: Liste von ganzen Zahlen<xs:simpleType name="regNumberType"><xs:simpleType name="regNumberType"><xs:list itemType="xs:int"/>

</xs:simpleType>

UnionUnion--TypenTypen

Ein Union-Typ ist eine Vereinigung von einfachen Typen:

<xs:simpleType name="UnoType">

<xs:union memberTypes="xs:int xs:boolean"/><xs:union memberTypes="xs:int xs:boolean"/>

</xs:simpleType>

Komplexe TypenKomplexe Typen

Verschiedene Komplexe ElementeVerschiedene Komplexe Elemente

Elemente mit komplexe Typen können andere Elemente und/oder Attribute enthalten.

Es gibt vier Arten von komplexen Elementen• leere Elemente (die nur Attribute enthalten),• leere Elemente (die nur Attribute enthalten),• Elemente, welche nur andere Elemente enthalten,• gemischte Elemente enthalten sowohl andere

Elemente als auch Text.• Elemente mit beliebigem Inhalt

Leere ElementeLeere Elemente

Ein leeres ElementEin leeres Element

<product productId="1345" />

Mögliches XML Schema:Mögliches XML Schema:Mögliches XML Schema:Mögliches XML Schema:

<xs:complexType name="productType"><xs:attribute name="productId"

type="xs:positiveInteger"/></xs:complexType>

<xs:element name="product" type="productType"/>

Element mit Text und Attribut: simpleContentElement mit Text und Attribut: simpleContent

<shoeSize country="france">35</shoeSize>

Ein XML SchemaEin XML Schema

<xs:complexType name="shoeSizeType" >

<xs:simpleContent><xs:simpleContent>

<xs:extension base="xs:positiveInteger">

<xs:attribute name="country"

type="xs:string"/>

</xs:extension>

</xs:simpleContent>

</xs:complexType>

Element mit Kind Elementen: sequenceElement mit Kind Elementen: sequence

<person>

<firstName>John</firstName>

<lastName>Smith</lastName>

</person>

Ein XML SchemaEin XML SchemaEin XML SchemaEin XML Schema

<xs:complexType name="personType">

<xs:sequence>

<xs:element name="firstName" type="xs:string"/>


</xs:sequence>

</xs:complexType>

Komplexer Typ mit AttributKomplexer Typ mit Attribut

<person gender="male"><firstName>John</firstName><lastName>Smith</lastName>

</person>

Das XML SchemaDas XML SchemaDas XML SchemaDas XML Schema

<xs:complexType name="personType"><xs:sequence><xs:element name="firstName" type="xs:string"/><xs:element name="lastName" type="xs:string"/>

</xs:sequence><xs:attribute name="gender" type="xs:string"/>

</xs:complexType>

Element mit Kind Elementen: allElement mit Kind Elementen: all

Der all Indikator gibt an, dass die Kindknoten in beliebiger Reihenfolge:


<xs:all><xs:all>

<xs:element name="firstName" type="xs:string"/>


</xs:all>

</xs:complexType>

Element mit Kind Elementen: choiceElement mit Kind Elementen: choice

Der Choice Indikator bestimmt, dass entweder das eine oder das andere Kind vorkommen soll:

<xs:complexType name="personType" >

<xs:choice><xs:choice>

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

<xs:element name="member" type="memberType"/>

</xs:choice>

</xs:complexType>

Elemente mit gemischtem InhaltElemente mit gemischtem Inhalt

<letter> Dear Mr.<name>J. Smith</name>. Your order <orderid>1032</orderId> will be shipped on <shipDate>2001-07-13</shipdate>.

</letter>

XML SchemaXML Schema<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>

Spezielle Schema ElementeSpezielle Schema Elemente

FacettenFacetten

Einschränken dienen zur besseren Kontrolle von (akzeptierbaren) Werten von XML Elementen oder Attributen. Solche Einschränkungen nennt man Facetten (facets).

Facetten für Strings:Facetten für Strings:length, maxLength, minLength

Facetten für numerische Werte:totalDigits, fractionDigits, maxExclusive, minExclusive, maxInclusive, minInclusive

Facetten für Zeit-Typen:maxExclusive, minExclusive, maxInclusive, minInclusive

Für alle Typen:enumeration, pattern, whiteSpace

enumeration Definiert eine Liste von möglichen Werten

fractionDigits Spezifiziert die maximal erlaubte Anzahl Dezimalstellen (grösser oder gleich null)

length Spezifiziert die (exakte!) Anzahl Buchstaben oder Listenelemente (grösser oder gleich null)

maxExclusive Spezifiziert eine obere Schranke für numerische Werte (Werte sind kleiner!)

maxInclusive Spezifiziert eine obere Schranke für numerische Werte (kleiner oder gleich)

maxLength Spezifiziert die maximal erlaubte Anzahl Buchstaben oder Listenelemente (grösser oder

gleich null)

minExclusive Spezifiziert eine untere Schranke für numerische Werte (Werte sind grösser!)

minInclusive Spezifiziert eine untere Schranke für numerische Werte (grösser oder gleich)

minLength Spezifiziert die minimale Anzahl Buchstaben oder Listenelemente (grösser oder gleich null)

pattern Definiert ein Muster für die erlaubten Werte

totalDigits Spezifiziert die maximale Anzahl Ziffern (grösser oder gleich null)

whiteSpace Spezifiziert, wie Whitespaces (newlines, tabs, ...) behandelt werden sollen

Beispiele von FacettenBeispiele von Facetten

Erlaubte Wochentage sind Montag, Mittwoch und Samstag.

<xs:simpleType name="weekDayType"><xs:restriction base="xs:string"><xs:restriction base="xs:string">

<xs:enumeration value="Montag"/><xs:enumeration value="Mittwoch"/><xs:enumeration value="Samstag"/>

</xs:restriction></xs:simpleType>


Eine Publisher ID ist entweder von der Form P-ABC:

<xs:simpleType name="publisherIdType"><xs:restriction base="xs:string"><xs:restriction base="xs:string">

<xs:pattern value="P-[A-Z]+"/><xs:length value="5"/>



Eine Publisher ID ist entweder von der Form P-ABC oder von der Form P-321:

<xs:simpleType name="publisherIdType"><xs:simpleType name="publisherIdType"><xs:restriction base="xs:string">

<xs:pattern value="P-[A-Z]+"/><xs:pattern value="P-[0-9]+"/><xs:length value="5"/>


Regläre AusdrückeRegläre Ausdrücke

\ Escape. Ein beliebiges Zeichen (ausser newline)X Eine Instanz von x^x Jedes Zeichen ausser x[x] Alle Zeichen in diesem Bereich () Gruppierung| Auswahl {x} x fache Wiederholung{x,} mindestens x Mal {x,y} mindestens x Mal und höchstens y Mal? Abkürzung für {0,1} * Abkürzung für {0, }+ Abkürzung für {1, }\d Abkürzung für [0-9] (digits) \D alles ausser Ziffern\s Whitespace (spaces, tabs, newlines, ...) \S alles ausser Whitespace

Weitere Beispiele von FacettenWeitere Beispiele von Facetten

<xs:simpleType name="threeInitialsType"><xs:restriction base="xs:string"><xs:pattern value="[a-zA-Z][a-zA-Z][a-zA-Z]"/></xs:restriction>

</xs:simpleType>

<xs:simpleType name="myStringType"><xs:restriction base="xs:string"><xs:pattern value="([a-z0-9])*"/><xs:length value="6"/>


Weitere Beispiele von FacettenWeitere Beispiele von Facetten

<xs:restriction base="xs:string"><xs:pattern value="[A-Z]([a-z])+"/>

</xs:restriction>

<xs:restriction base="xs:string"><xs:restriction base="xs:string"><xs:pattern value="\D+"/>

</xs:restriction>


<xs:simpleType name="addressType"><xs:restriction base="xs:string"><xs:length value="8"/><xs:whiteSpace value="preserve"/>


<xs:simpleType name="ageType"><xs:restriction base="xs:int">

<xs:minExclusive value="0"/><xs:maxInclusive value="100"/>


AssertionsAssertions

ZusicherungenZusicherungen

((ab ab Schema Schema Version 1.1)Version 1.1)

ZusicherungenZusicherungen

• Mittels xs:assert können weitere Einschränkungen an Element- oder Attribut-Werte definiert werden.

• Mit Zusicherungen können verschiedene Werte in Beziehung gesetzt oder verglichen werden.

• xs:assertion erlaubt komplexe Bedingungen an (einzelne) Werte (simple Type)

Zusicherungen: verschiedene NamenZusicherungen: verschiedene Namen

<xs:complexType name="nameType">

<xs:sequence>

<xs:element name="first_name" type="xs:string"/>

<xs:element name="last_name" type="xs:string"/>

</xs:sequence>

<xs:assert test="first_name != last_name"/>

</xs:complexType>

Zusicherung: Zusicherung: Start Datum nach End DatumStart Datum nach End Datum


<xs:sequence>

<xs:element name="name" type="nameType"/>

<xs:element name="address" type="addressType"/>

</xs:sequence>

<xs:attribute name="startDate" type="xs:date" /><xs:attribute name="startDate" type="xs:date" />

<xs:attribute name="endDate" type="xs:date" />

<xs:assert test="@startDate > @endDate"/>

</xs:complexType>

Zusicherungen: Zusicherungen: Anzahl EigenschaftenAnzahl Eigenschaften

<xs:complexType name="personType"><xs:sequence><xs:element name="name" type="nameType"/><xs:element maxOccurs="9" name="profession" type="xs:string"/><xs:element maxOccurs="9" name="hobby" type="xs:string"/>

</xs:sequence><xs:attribute name="properties" type="xs:int"/><xs:attribute name="properties" type="xs:int"/><xs:assert test="@properties eq count(profession | hobby)"/>

</xs:complexType><person properties="3">

<name>

<first_name>Leonhard</first_name>

<last_name>Euler</last_name>

</name>

<profession>physicist</profession>

gesamt höchstens 3 <profession>mathematician</profession>

<hobby>astronomy</hobby>

</person>

Zusicherungen: Zusicherungen: Spezieller simple TypeSpezieller simple Type

Einfacher Typ mit speziellen Anforderungenxs: assertion

<xs:simpleType name="spezType">

<xs:restriction base="xs:int">

<xs:assertion test="($value < 1800 or $value > 1900)

and $value != 0"/>and $value != 0"/>

</xs:restriction>

</xs:simpleType>

Nur ungerade Zahlen<xs:simpleType name="oddType">

<xs:restriction base="xs:int">

<xs:assertion test="($value mod 2 != 0)"/>

</xs:restriction>

</xs:simpleType>

Schlüssel und ReferenzenSchlüssel und Referenzen

SchlüsselSchlüssel

Mittels key können Elemente oder Attribute als Schlüssel definiert und damit die Eindeutigkeit innerhalb eines Instanzdokuments garantiert werden

<xs:key name="departmentID"><xs:selector xpath="department"/><xs:selector xpath="department"/><xs:field xpath="@id"/>

</xs:key>

<xs:unique name="uniqueProfession"><xs:selector xpath="profession"/><xs:field xpath="."/>

</xs:unique>

Referenzen auf SchlüsselReferenzen auf Schlüssel

Mittels keyref können Referenzen auf Schlüssel definiert werden

<xs:keyref name="departmentRef" refer=" departmentID"><xs:keyref name="departmentRef" refer=" departmentID">

<xs:selector xpath="employee/department"/>

<xs:field xpath="@ref"/>

</xs:keyref>

Beispiel key / keyrefBeispiel key / keyref

<xs:element name="people">

<xs:complexType>

...

</xs:complexType>

<xs:key name="addressID">

<xs:selector xpath="address"/><xs:selector xpath="address"/>

<xs:field xpath="@id"/>

</xs:key>

<xs:keyref name="bornRef" refer="addressID">

<xs:selector xpath="person/born"/>

<xs:field xpath="@addressRef"/>

</xs:keyref>...

</xs:element>

Beispiel key / keyrefBeispiel key / keyref

<person><name>

<firstName>Alan</firstName><lastName>Turing</lastName>

</name><born date="1912" addressRef="gbl"/> 

<died date="1954" addressRef="gbc"/> 

. . . . . . </person>

<address id="gbl"> 

<country>Great Britain</country><city>London</city>

</address><address id="gbc"> 

<country>Great Britain</country><city>Cambridge</city>

</address>

Schlüssel / UniqueSchlüssel / Unique

Mittels key können Elemente oder Attribute als Schlüssel definiert und damit die Eindeutigkeit innerhalb eines Instanzdokuments garantiert werden

<xs:key name="departmentID"><xs:selector xpath="department"/><xs:selector xpath="department"/><xs:field xpath="@id"/>

</xs:key>

<xs:unique name="uniqueProfession"><xs:selector xpath="profession"/><xs:field xpath="."/>

</xs:unique>

AnmerkungenAnmerkungen

Anmerkungen (xs:annotation) enthalten Informationen für den Benutzer (xs:documentation) oder für eine Applikation (xs:appinfo)

<xs:annotation>

<xs:documentation xml:lang="en">

This is a schema for address books

</xs:documentation>

</xs:annotation>

Einfügen von SchematasEinfügen von Schematas

Mittels include kann ein anderes Schema eingefügt werden, welches denselben Target-Namespace hat:

<xs:include schemaLocation="address.xsd"/>

Mittels import kann ein Schema eingefügt werden, welches einen andern Target-Namespace hat:

<xs:import

namespace="http://www.example.org/address"

schemaLocation="address.xsd"/>

Überschreiben von SchemataÜberschreiben von Schemata--TypenTypen

Ab Schema Version 1.1 können (einzelne) Schema Typen in einem anderen Schema überschrieben und dadurch neu definiert werden.

<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"xmlns:vc="http://www.w3.org/2007/XMLSchema-versioning"

vc:minVersion="1.1"><xs:override schemaLocation="OverrideBase.xsd"><xs:override schemaLocation="OverrideBase.xsd"><xs:simpleType name="DressSizeType"><xs:restriction base="xs:integer"><xs:minInclusive value="2"/><xs:maxInclusive value="16"/>


</xs:override><xs:element name="newSize" type="DressSizeType"/>

</xs:schema>

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