Махортов С.Д., Никифорова Н.И. Основы Internet-технологий для математиков. Введение в XML

Подождите немного. Документ загружается.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА УРАВНЕНИЙ В ЧАСТНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ И ТЕОРИИ ВЕРОЯТНОСТЕЙ

Основы Internet-технологий для математиков

Введение в XML

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для студентов 5-6 курсов кафедральной группы специализации

математического факультета

Часть 2

Составители: С .Д . Махортов,

Н .И . Никифорова

Воронеж 2002

Содержание

1. Введение..........................................................................3

2. XML Schema: альтернатива использованию DTD........3

3. Язык определения схем XML.........................................4

3.1. Использование пространства имен XML.................4

3.2. Использование нескольких схем...............................7

3.3. Аннотации ..................................................................8

3.4. Простые типы элементов...........................................9

3.4.1. Грани XML-схем..................................................12

3.5. Сложные типы элементов..........................................14

3.5.1. Виды сложных элементов.....................................16

3.5.2. Ограничения вхождений в схемах.......................19

3.5.3. Порядок следования элементов............................21

3.5.4. Атрибуты ...............................................................22

4. Литература и ссылки в Интернете .................................23

1. Введение

Во второй части методических указаний первоначально планировалось

рассмотреть вопросы , связанные с отображением XML – документов, а также

язык описания математических формул – MathML. Но за прошедшее время

произошли серьезные изменения в технологии создания допустимых XML –

документов, поэтому авторы посчитали необходимым остановиться на этом

вопросе подробнее.

В настоящее время существуют уже два официально признанных

способа описания структуры данных XML: DTD (Document Type Definitions)

– определение типа документа и схемы XML. DTD были подробно

рассмотрены в первой части методических указаний. В 2002 году

консорциумом W3C (www.w3c.org) были приняты рекомендации о языке

описания схем XML Schema. Этот язык мы и рассмотрим в данной части

методических указаний. Предложенные же ранее к рассмотрению вопросы

будут освещены в следующих частях методических указаний по изучению

XML.

2. XML Schema: альтернатива использованию DTD

Язык DTD появился одновременно с XML, и в нем использовался свой

собственный синтаксис для описания документов, что явилось одним из

основных его недостатков. В более новой концепции схем XML

использована идеология DTD, но пишутся они на основе стандартных правил

XML.

Еще один недостаток DTD – отсутствие поддержки пространства имен

(namespace), позволяющего определять контекст документа . При увеличении

степени распределенности информации XML отсутствие пространств имен в

DTD снижает полезность таких описаний и создает дополнительные

проблемы именований.

Следующий недостаток DTD - ограниченность поддержки выделения

классов и наследования, что становится большой проблемой в связи с

распространением объектно -ориентированных технологий.

Еще одним из основных недостатков является отсутствие в DTD типов

данных (кроме PCDATA и CDATA), что было бы полезно при описании

содержимого многих элементов XML.

Схемы описывают структуру и содержание данных в документе XML.

Подобно DTD, схемы позволяют проверить корректность XML. Используя

схемы , приходится переходить на двудокументную модель, то есть иметь

дело с экземпляром документа , который должен быть грамматически

правильным, чтобы его смог обработать анализатор XML, и схемой

документа . XML Schema предоставляет значительно больший контроль над

типами данных и шаблонами , образуя более удобный язык для соблюдения

строгих требований ввода данных.

Несмотря на все это , изучать DTD по -прежнему нужно , так как многие

языки разметки уже были описаны при помощи DTD, и для адаптирования

разметки очень полезно уметь их читать.

3. Язык определения схем XML

Корневым элементом в схеме XML является элемент Schema, который

содержит все остальные элементы в документе схемы .

<?xml version="1.0"?>

<xs:schema>

...

</xs:schema>

В рамках корневого элемента схемы XSD вы создаете пространство имен.

3.1. Использование пространства имен XML

Пространства имен предоставляют разработчику простой механизм

уникальной идентификации элементов и атрибутов с одинаковыми именами

для избежания конфликтов имен. Конфликт имен возникает в том случае,

когда в одном документе представлены дескрипторы с одинаковыми

именами , но относящиеся к различным классам данных.

В соответствии с рекомендацией W3C, для идентификации

объявления пространства имен используется слово xmlns. Значением

определяемого при этом атрибута является идентификатор URI (Unified

Resourse Identifier – Унифицированный идентификатор ресурсов),

определяющий используемое пространство имен. Идентификатор URI – это

просто уникальная последовательность символов, используемая для

различения имен. Совершенно не играет роли то , на что именно указывает

идентификатор URI. Идентификатор URI всего лишь выступает в качестве

«прозвища» имен элементов и атрибутов, которые он характеризует.

Объявления пространств имен могут содержать URI, напоминающие адреса

URL (Unified Resourse Locator – стандартный Internet-адрес) или

универсальные имена ресурсов URN (Unified Resourse Name) – это любой

идентификатор, который не выглядит как адрес URL.

URI: xmlns = “http://www.w3.org/1999/XMLSchema”

URN: xmlns = “urn:schemas-microsoft-com:xml-data”

Поскольку одной из основных целей использования пространства

имен является возможность смешивать имена из различных ресурсов,

полезно определять псевдоним, указывающий на требуемую декларацию и

используемый в документе . Для этого к атрибуту xmlns достаточно добавить

двоеточие и имя псевдонима . Таким образом, наш пример примет вид:

xmlns:xsd = “http://www.w3.org/1999/XMLSchema”

Теперь при помощи префикса xsd можно показать, из какого

пространства имен берется элемент. Например, элемент:

<xsd: element>

говорит нам, что имя element происходит из декларации пространства имен

XML Schema. Префиксы используются как с элементами , так и атрибутами

XML-документов.

У декларации пространства имен имеется область действия. Это важно ,

так как пространства имен не всегда декларируются в начале документа

XML, иногда это делается в последующих его разделах. Декларация

пространства имен применима к элементу, в котором она появляется, а также

к потомкам этого элемента , даже если она не определена там явным образом.

Имя может ссылаться на пространство имен, только если используется в

области действия его декларации. Нам также потребуется смешивать области

действия пространств имен в элементах. В связи с этим определены два

способа декларации области действия – default (по умолчанию) и qualified

(квалифицированный).

Чтобы пространство имен сделать используемым по умолчанию для

некоторой области документа , достаточно опустить декларацию префикса .

Таким образом, пространство имен, объявленное по умолчанию в корневом

элементе , считается пространством по умолчанию для всего документа , и

может быть перекрыто только более специфическим пространством имен,

объявленным внутри документа .

<?xml version=”1.0” encoding=“windows-1251”?>

<DESCRIPTION>книга об XML</DESCRIPTION>

<TITLE>Освой самостоятельно XML</TITLE>

<AUTHOR>Деван Шеперд</AUTHOR>

</ITEM>

<DESCRIPTION>иллюстрации</DESCRIPTION>

<ARTIST>Е. Антони </ARTIST>

</ITEM>

</COLLECTION>

Элементы <ITEM>, <DESCRIPTION>, <TITLE>, <AUTHOR> и

атрибут NUMBER берутся из пространства имен по умолчанию,

определенного в элементе <COLLECTION>. В нем, однако, находятся еще

второй элемент <ITEM> со своими потомками <DESCRIPTION> и

<ARTIST>. Они принадлежат пространству имен, объявленному в этом

элементе <ITEM>. Область действия декларации этого пространства имен

завершается, когда закрывается элемент второй элемент <ITEM>.

Описанный метод работает хорошо, если можно четко разделить

используемые пространства имен. Но иногда бывает необходимо включить в

документ отдельные имена из внешних пространств имен. В этом случае

вместо декларирования пространства имен целой области можно

использовать квалифицированные имена . Объявите нужные вам

пространства имен в начале документа , а затем квалифицируйте их в месте

использования.

<MEASUREMENTS xmlns=“urn:mydecs-science-measurements”

xmlns:units=“urn:mydecs-science-unitssoftmeasure”

xmlns:prop=“urn:mydecs-science-thingsmeasured”>

<prop:VOLUME units:units=“Liters”>120</prop:VOLUME>

<prop:TEMPERATURE units:units=“Celsius”>20</prop:TEMPERATURE>

</FUELTANK>

</MEASUREMENTS>

В корневом элементе MEASUREMENTS объявлены три пространства

имен. Пространство имен по умолчанию связано с элементами

<OUTSIDEAIR>, <FUELTANK> и <MEASUREMENTS>. Однако

необходимо квалифицировать некоторые значения единиц измерения. Это

делается с привлечением пространства имен units и атрибута units:units из

этого пространства имен. Возможность квалифицировать это имя может быть

чрезвычайно полезна , поскольку данный атрибут несколько раз появляется в

документе . Наконец, необходимо определить различия между некоторыми

типами измерений: prop:VOLUME и prop:TEMPERATURE. Хотя можно

было бы определить пространство имен prop в элементе <FUELTANK>,

хотелось бы иметь возможность многократно использовать это пространство ,

для чего достаточно объявить его в начале документа и использовать

квалифицированные имена .

Экземпляр документа XML, который проверяется с помощью схемы ,

также должен содержать объявление пространства имен. Пространство имен

всегда указывается в корневом элементе экземпляра документа XML с

помощью атрибута xmlns:

xmlns:xsi=”http://www.w3.org/2000/10/XMLSchema-instance”

Это пространство имен содержит элементы и атрибуты XML Schema,

которые можно включать в экземпляр документа XML. По общему

соглашению префикс xsi используется для этого пространства имен и

добавляется в начале имен всех элементов и атрибутов, принадлежащих

пространству имен, отделяясь от них двоеточием.

Для связи экземпляра документа XML со схемой чаще всего

используются два атрибута – xsi:schemaLocation и

xsi:noNamespaceSchemaLocation. Эти атрибуты позволяют связать документ

со стандартом XML Schema консорциума W3C. Такое связывание не будет

строго обязательным, можно использовать и другие зависящие от

конкретных приложений механизмы , однако оно позволит поддерживающим

стандарт XML Schema инструментам, таким как синтаксические

анализаторы , быстрее находить схему.

Если документ XSD связывается без пространства имен – например,

полностью определенный идентификатор URI или локальный файл , -

используется атрибут xsi:noNamespaceSchemaLocation:

xsi:noNamespaceSchemaLocation=”имя_файла.xsd”

С другой стороны , пространство имен может быть объявлено вместе с

именем файла, тогда идентификатор URI для пространства имен

идентификатор URI для схемы разделяются пробелами , образуя значение

одного атрибута , как показано ниже:

xsi:schemaLocation=”http://example.org/ns/books/ имя_файла.xsd”

Пробелом разделены такие части значения, как пространство имен

(http://example.org/ns/books/) и имя документа схемы (имя_файла.xsd)

3.2. Использование нескольких XML схем

Схемы и пространства имен можно комбинировать. Это дает

возможность пользователям создавать экземпляры документа на основе

нескольких схем. Проектировщики могут даже использовать другие схемы

для создания своих собственных.

Создавая документ-схему, мы можем определить целевое

пространство имен targetNamespace, которое будет описывать элементы ,

создаваемые пользователем (например, <MEASUREMENTS>,

<FUELTANK>).

Директива schemaLocation позволяет импортировать (import) или

включить (include) одну схему документа в другую . Директива include

используется, когда совпадают целевые пространства имен главного и

включенного документа . Если пространства имен отличаются, то

применяется директива import.

Главная схема (mainSchema.xsd):

<schema targetNamespace=”http://www.helloWord.org”

xmlns=”http://www.w3.org/1999/XMLSchema”>

<import namespace=”urn:some-other-space:foo”

schemaLocation=”http://www.someOther.com/schemas/foo.xsd”/>

</schema>

Включаемая схема (myTypes.xsd) имеет то же самое целевое

пространство имен:

<schema targetNamespace=”http://www.helloWord.org”

xmlns=”http://www.w3.org/1999/XMLSchema”>

</schema>

Импортированная XSD (foo.xsd) использует другое целевое пространство

имен:

<schema targetNamespace=”urn:some-other-space:foo”

xmlns=”http://www.w3.org/1999/XMLSchema”>

</schema>

3.3. Аннотации

Схемы располагают механизмом по предоставлению дополнительных

комментариев или информации по обработке в элементе <ANNOTATION>.

Этот элемент может содержать элементы <INFO>, состоящие из символьных

данных, предназначенных для использования человеком, или элементы

<APPINFO>, делающие то же для процессоров схем. Каждый из этих

элементов может содержать атрибут infoSource со ссылкой URI на источник

дополнительной информации.

<INFO>

О декларации элементов надо помнить следующее:

</INFO>

</ANNOTATION>

</ELEMENT>

3.4. Простые типы элементов

Приведем пример простого XML-документа .

<?xml version=”1.0” encoding=”windows-1251”?>

<NOTE>

<HEADING>Напоминание</HEADING>

<BODY>Приезжаю на этих выходных</BODY>

</NOTE>

Приведем пример XML-схемы , которая задает элементы приведенного

выше XML-документа .

<?xml version=”1.0”>

<xs:schema xmlns:xs=”http://www.w3.org/2001/XMLSchema”>

<xs:element name=”NOTE”>

<xs:complexType>

<xs:sequence>

<xs:element name=”TO” type=”xs:string”/>

<xs:element name=”FROM” type=”xs:string”/>

<xs:element name=”HEADIHG” type=”xs:string”/>

<xs:element name=”BODY” type=”xs:string”/>

</xs:sequence>

</xs:complexType>

</xs:element>

<xs:schema>

В XML-документ необходимо добавить ссылку на XML-схему:

<?xml version=”1.0” encoding=”windows-1251”?>

<NOTE xmlns:xsi=”http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance”

xsi:noNamespaceSchemaLocation=”note.xsd”>

<HEADING>Напоминание</HEADING>

<BODY>Приезжаю на этих выходных</BODY>

</NOTE>

XML-документ может состоять из простых и сложных элементов.

Простые типы служат основой построения блоков схемы . Элемент простого

типа – это XML-элемент, который может содержать только текст, но не

может содержать в себе другие элементы или атрибуты . Текст может быть

одного из типов, включенных в определение XML-схем, а может

принадлежать типу, который вы создали сами . Также вы можете добавить к

типу данных дополнительные ограничения, грани (facets), чтобы данные

находились в определенных пределах. Синтаксис определения элемента

простого типа таков:

<xs:element name=”xxx” type=”yyy”/>, где xxx – имя элемента , yyy – тип

элемента

Вот некоторые XML-элементы :

<LASTNAME >Иванов</LASTNAME>

А вот соответствующие им определения элементов простого типа :

<xs:element name =”LASTNAME” type=”xs:string”/>

<xs:element name=”AGE” type=”xs:unsigned-byte”/>

<xs:element name=”DATEBORN” type=”xs:date”/>

Язык XSD содержит большое количество встроенных простых типов

данных:

Простой тип Описание Пример

string строка «это тестовая строка»

boolean логический true, false, 1, 0

float Одинарная точность 32 разряда с плавающей

точкой

double

Двойная точность

64 разряда с плавающей

точкой

decimal

-43.21, 0, 123.4, 1500.00

timelnstant 1989-07-17Т 11:30:00.000-05:00 17 июля 1989 года 11.30

по европейскому времени