XML Schema

XSD (XML Schema Definition)是W3C于2001年5月發布的推薦標準，指出如何形式描述XML檔案的元素，XSD是許多XML Schema 語言中的一支，XSD是首先分離于XML本身的schema語言，故獲取W3C的推薦地位，

像所有XML Schema 語言一樣，XSD用來描述一組規則──一個XML檔案必須遵守這些規則，才能根據該schema‘合法（Valid）’，

然而，與其他XML Schema 語言不同，XSD意圖設計為在確認一個檔案的有效性時，將會產生滿足特定資料型別的一個資訊集合，這種后驗證的XML資訊集可用來開發XML檔案處理軟體，

XSD名稱的來源

因為有其他XML schema 語言存在，故在參考這W3C建議的語言時，使用XML Schema或W3C XML Schema，Schema永遠前綴大寫，

“XML Schema”在2001年5月成為W3C推薦標準，由于“XML Schema”作為一種W3C的推薦標準的名字與廣義的XML Schema 語言存在名稱上的混淆，用戶社區的一部分人采用了“WXS”來稱呼它，用戶社區的另一部分人采用“XSD”（XML Schema Definition首字母縮略字）來稱呼它，W3C發布的1.1標準采用了“XSD”作為官方稱呼，

歷史

在官方檔案的參考附錄里，XSD標準承認受到[檔案型別描述|DTD]]和其他早期XML schema 語言的影響，如DDML、SOX、XML-Data、以及XDR，XSD從中吸收了一些特性，然而也在這些特性中有所折衷，這些早期schema 語言中的XDR與SOX在XML Schema發布后仍繼續使用了一段時間，不少微軟的產品支持XDR直到2006年十二月MSXML 6.0的發布（MSXML 6.0拋棄了XDR改用XSD）[1] ，Commerce One, Inc支持它自己的SOX schema 語言直到該公司于2004年末破產，2004年十二月，Novell, Inc.購買了該公司，包括那些與SOX相關的專利，據報導是盡力防止被某些不相關的、以打專利相關官司為生的公司剝削圖利[2] ，

著名的XSD建議的內容但在XML自己的DTD中不可用的特性是名字空間感知（namespace awareness）與資料型別，

2012年4月， XSD 1.1成為W3C推薦標準，April 2012

Schema與schema檔案

技術上說schema是元資料的一個抽象集合，包含一套schema component: 主要是元素與屬性的宣告、復雜與簡單資料型別的定義，這些schema component通常是在處理一批schema document時被創建，schema檔案包含著schema component的源語言定義，在日常使用中，一個schema檔案常被稱作一個schema，

Schema檔案通過名字空間組織起來：所有的被命名的schema component屬于一個目標名字空間；這個目標名字空間是schema檔案作為整體的一個屬性，schema檔案可以包含進來（include）使用同一名字空間的其它schema檔案，也可以匯入（import）使用不同名字空間的schema檔案，

當一個實體檔案針對一個schema來驗證有效性時（這一程序稱為assessment），用來驗證有效性的schema可以作為引數提供給驗證器，也可以在實體檔案中作為兩種特殊屬性之一直接提供：

xsi:schemaLocation
xsi:noNamespaceSchemaLocation.這種機制要求客戶啟動驗證以充分相信這個檔案，知道檔案對正確的schema是有效的，

"xsi"是名字空間"http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"的傳統前綴，

XML Schema Documents通常有檔案擴展名".xsd". XSD還沒有專門的互聯網媒體型別，因此按照 RFC 3023使用"application/xml"或"text/xml" .

Schema component

主要的schema component有:

元素宣告（Element declaration）, 定義了元素的性質，包括：元素名字、目標名字空間；一個非常重要的性質是元素的型別，它限制了元素包含哪些屬性與子元素，在XSD 1.1標準中，可以根據屬性的值來有條件定義元素型別，一個元素可以屬于一個替換群（substitution group），如果元素E在元素H的替換群中，那么schema許可H出現的地方E都可以出現，元素可以有完整性（integrity）約束：唯一性（uniqueness）約束確定特定值在該元素為根的子樹中是獨一無二的；參考（referential）約束確定值必須匹配一些其它元素的識別符號，元素宣告可以是全域的或區域的，允許同一個名字被用于一個實體檔案的不同部分的不相關的元素，
屬性宣告（Attribute declaration）,定義了屬性的性質，包括：屬性名字、目標名字空間，屬性型別限制了屬性可以取哪些值，也可以指出屬性的預設值或固定值（fixed value，即屬性只能取這個值），
簡單與復雜資料型別（Simple and complex type）.詳見下節
模型群（model group）與屬性群（attribute group）定義，這實際上是宏（macro）：被命名的元素的群與屬性的群，可在許多資料型別定義中被重用，
屬性使用（attribute use）表示復雜資料型別與屬性宣告的關系，指出屬性是必需的還是可選的，在什么時候使用這種資料型別，
元素粒子（element particle）類似于表示復雜型別與元素的關系，指出元素在背景關系中出現的最大與最小次數，類似于元素粒子，內容模型可以包括模型群粒子，在語法上相當于非終結符：定義了允許的元素序列的選擇與重復的單位，此外，通配符粒子表示了一套元素或元素序列，

其它更專門的schema component包括annotations, assertions, notations, 以及包含了schema整體資訊的schema component.

資料型別

簡單資料型別（simple type）包含了可以出現在元素或屬性的文本值，這是XSD與DTD的最大區別，

XSD提供了一套19個基本資料型別：

anyURI
base64Binary
boolean
date
dateTime
decimal
double
duration
float
hexBinary
gDay
gMonth
gMonthDay
gYear
gYearMonth
NOTATION
QName
string
time).

可以從這些基本資料型別通過三種機制構建三種資料型別：

restriction (減少值集的范圍),
list (允許一個值的序列),
union (允許從幾個資料型別中選擇值).

XSD規范定義了25個匯出資料型別，用戶可以在schema中進一步定義自己的匯出型別，

Restriction機制包括指出最大最小值、正則運算式、限制字串的長度、限制十進制數的位數等，XSD 1.1又增加了assertions, 即通過一個[XPath 2.0]]運算式給出任意約束的能力，

復雜資料型別描述了一個元素的許可內容，包括這個元素、屬性、子元素的許可內容，復雜型別定義由一套屬性使用與一個內容模型組成，內容模型可以是：

只有元素的內容（element-only content）, 不允許有文本（但可以有空白符或者子元素可以有文本）;
簡單內容（simple content）, 允許有文本，不允許有子元素;
空內容（empty content）, 文本與子元素都不被允許;
混合內容（mixed content）, 文本與子元素都可以有.

復雜資料型別可以從別的復雜型別匯出：

restriction方法，不允許基型別允許的一些元素、屬性或者值
extension方法，允許額外的屬性或元素出現，

XSD 1.1又增加了assertion方法來約束復雜型別, 即通過一個[XPath 2.0]]運算式必須求值為真

Schema 既驗資訊集（Post-Schema-Validation Infoset）

基于 Schema 的驗證完成后，可以按照 Schema 所隱含的資料模型來表達檔案的結構與內容，XML Schema 資料模型包括：

詞匯（元素與屬性名稱集）
內容模型（關聯與結構）
資料型別

這些資訊的集合即為 Schema 既驗資訊集（Post-Schema-Validation Infoset （PSVI）），對于有效的 XML，PSVI 給它賦以特定的“型別”，從而便于以物件方式來處理整個檔案，并應用面向物件程式設計（OOP）范式，

XML Schema的次要用途

XML Schema的主要用途是形式描述XML檔案，然而最終的schema除了簡單驗證檔案外還有許多其他用途，

代碼生成

Schema可用于生成代碼，這稱作{[tsl|en|XML Data Binding}}，這些代碼允許XML檔案的內容作為編程環境中的物件，

XML檔案結構檔案的生成

Schema可用于產生人可讀的檔案來描述一個XML檔案的結構，這在作者利用了標記元素（annotation element）時非常有用，

批評

雖然XML Schema獲取了廣泛的成功應用，但也受到了大量嚴厲的批評，遠超出其他W3C推薦標準，下述研究者很好地總結了這些批評：James Clark,^[1] Anders M?ller與Michael Schwartzbach,^[2] Rick Jelliffe^[3]，David Webber.^[4]

一般問題:

推薦標準數百頁，陳述句非常技識訓，對于非專業的用戶來說過于復雜難讀，很多人發現W3Cs XML Schema Primer更易于理解.
XSD缺少形式化數學規范，這使得關于schema的自動推理很困難，例如證明一個修改過的schema是向后兼容的，
語言中有很多例外，如元素的限制（restriction）不同于屬性的限制，

表達能力的實踐限制:

XSD對無序內容提供了極少支持
XSD不能要求提供root element (因而要求額外的資訊來驗證即使最簡單的檔案).
在描述mixed content, 沒有任何方式約束字符內容(甚至沒辦法指定一個有效字符集).
內容與屬性宣告不能依賴于元素或屬性背景關系 (這也是DTD的一個大問題).
不是100%自描述 (上一點就是個例子), 即使有這樣的初始設計需求.
默認不能被獨立于宣告被指定(這使其不能給出一族schema盡在默認值上不同);元素默認只能是字符資料(不包含markup).

技術問題:

雖然從技術上遵從名字空間，但看起來并不追隨名字空間的精神原則，(例如 "unqualified locals").
XSD 1.0不提供機制，使得一個屬性的值或者存在依賴于另一個屬性的值或存在(被稱為co-occurrence constraints). XSD 1.1解決了這個問題.
XSD資料型別的范圍非常隨意.^[5]
驗證與擴增(augmentation，增加型別資訊與默認值)應該保持分離，

示范

一個Schema的簡易示例，描述某個指定的國家，是這樣的：

<xs:schema
 xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
   <xs:element name="country" type="Country">
     <xs:complexType name="Country">
      <xs:sequence>
       <xs:element name="name" type="xs:string"/>
       <xs:element name="population" type="xs:decimal"/>
      </xs:sequence>
     </xs:complexType>
   </xs:element>
</xs:schema>

一份遵從這個視圖的XML檔案：

<country
 xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
 xsi:noNamespaceSchemaLocation="country.xsd">
  <name>France</name>
  <population>59.7</population>
</country>

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目錄

XSD名稱的來源

歷史

Schema與schema檔案

Schema component

資料型別

Schema 既驗資訊集（Post-Schema-Validation Infoset）

XML Schema的次要用途

代碼生成

XML檔案結構檔案的生成

批評

示范