什么是 XML Schema，它与 DTD 有什么区别？

XML Schema（XSD）是一种用于定义 XML 文档结构和内容的语言，它是 DTD（文档类型定义）的现代化替代方案。XML Schema 提供了更强大、更灵活的数据验证机制。

XML Schema 的主要特点

1. 基于 XML 的语法：Schema 本身也是 XML 文档，易于理解和处理
2. 丰富的数据类型：支持字符串、整数、日期、布尔值等多种内置数据类型
3. 自定义类型：可以定义复杂类型和简单类型
4. 命名空间支持：原生支持 XML 命名空间
5. 继承和扩展：支持类型的继承和扩展机制
6. 精确的约束：可以定义元素的基数、取值范围、格式等约束

XML Schema 与 DTD 的区别

特性	XML Schema	DTD
语法	基于 XML	独特的 DTD 语法
数据类型	丰富的内置类型	只有字符串类型
命名空间	原生支持	不支持
继承	支持类型继承	不支持
扩展性	可以扩展和重用	难以重用
验证能力	强大的验证能力	有限的验证能力

XML Schema 基本结构

xml
<?xml version="1.0"?>
<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
           targetNamespace="http://www.example.com/books"
           xmlns="http://www.example.com/books"
           elementFormDefault="qualified">
    
    <!-- 定义元素 -->
    <xs:element name="book" type="BookType"/>
    
    <!-- 定义复杂类型 -->
    <xs:complexType name="BookType">
        <xs:sequence>
            <xs:element name="title" type="xs:string"/>
            <xs:element name="author" type="xs:string"/>
            <xs:element name="price" type="xs:decimal"/>
            <xs:element name="publishDate" type="xs:date"/>
        </xs:sequence>
        <xs:attribute name="id" type="xs:string" use="required"/>
    </xs:complexType>
    
</xs:schema>

常用的 Schema 元素

1. element：定义 XML 元素
2. complexType：定义复杂类型（包含子元素或属性）
3. simpleType：定义简单类型（只包含文本内容）
4. attribute：定义元素属性
5. sequence：指定子元素必须按顺序出现
6. choice：指定子元素中只能出现一个
7. all：指定子元素可以以任意顺序出现

约束定义

xml
<!-- 基数约束 -->
<xs:element name="phone" minOccurs="0" maxOccurs="unbounded"/>

<!-- 取值范围约束 -->
<xs:simpleType name="AgeType">
    <xs:restriction base="xs:integer">
        <xs:minInclusive value="0"/>
        <xs:maxInclusive value="120"/>
    </xs:restriction>
</xs:simpleType>

<!-- 模式约束 -->
<xs:simpleType name="EmailType">
    <xs:restriction base="xs:string">
        <xs:pattern value="[a-zA-Z0-9._%+-]+@[a-zA-Z0-9.-]+\.[a-zA-Z]{2,}"/>
    </xs:restriction>
</xs:simpleType>

<!-- 枚举约束 -->
<xs:simpleType name="GenderType">
    <xs:restriction base="xs:string">
        <xs:enumeration value="male"/>
        <xs:enumeration value="female"/>
    </xs:restriction>
</xs:simpleType>

在 XML 文档中引用 Schema

xml
<?xml version="1.0"?>
<book xmlns="http://www.example.com/books"
      xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
      xsi:schemaLocation="http://www.example.com/books books.xsd">
    <title>XML Programming</title>
    <author>John Doe</author>
    <price>49.99</price>
    <publishDate>2024-01-15</publishDate>
</book>

实际应用场景

• Web 服务中的消息格式定义（如 WSDL）
• 配置文件的结构验证
• 数据交换格式的标准化
• 文档格式的定义和验证

XML Schema 提供了强大而灵活的 XML 文档验证机制，是现代 XML 应用开发中不可或缺的工具。