Schema的誕生
XML在某些特殊的應用場合，對數(shù)據(jù)本身、數(shù)據(jù)的類型以及數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系都有一定的限制。這種限制不是由XML語法來規(guī)定的，而是在特殊的環(huán)境中所必須的一種限制。我們需要把這種限制用另外的方式表達出來，然后告訴用戶和計算機。

Schema作為一種新的思想誕生了，Schema通常是一組為了描述某一類XML文檔而定義好的一套規(guī)則。XML Schema與DTD一樣，也是對某一類XML文檔進行約束并確定其結構，包括對元素、屬性、及數(shù)據(jù)類型的完整定義，及某個XML文檔中所使用的元素、實體、元素的屬性、元素與實體之間的關系的特殊約束。XML Schema最初是由微軟提出并使用，后來在W3C的專家們充分討論和論證的基礎上，于1999年2月15日，W3C發(fā)布了一個需求定義，說明了新定義的Schema必須符合的要求。1999年5月6日，W3C完成并發(fā)布了Schema的定義。最終被確定成為一個標準。

Schema的優(yōu)勢
XML Schema文件使用XML語法，在其設計目的方面與DTD類似，但是在功能方面，XML Schema比DTD更完善，并且更容易擴展。相比DTD主要優(yōu)勢有以下幾點：

 （1）一個XML Schema文件同時也是一個XML文檔，

 （2）Schema定義了多種數(shù)據(jù)類型。在XML Schema文件中可以像在其他編程語言那樣來定義數(shù)據(jù)類型，如整型、字符型、浮點型、布爾型、日期型等。

Schema的建立和使用

建立有效的Schema文件

內容編輯完成后，點擊如圖所示的工具欄中帶黃色對勾（）的按鈕驗證文件格式，如果格式良好，將顯示帶黃色對勾（）的標記；反之，將顯示帶紅色叉（X）的標記。點擊圖3-2所示的工具欄中帶綠色對勾（）的按鈕驗證文件有效性，如果文件有效，將顯示帶綠色對勾（）的標記；反之，將顯示帶紅色叉（X）的標記。

Schema簡單類型元素

Schema類型的元素是Schema文件的根元素，每個Schema文件必須包含Schema類型的元素。Schema類型元素的屬性有以下幾種：

簡單類型元素主要有： simpleType類型元素  element類型元素 attribute類型元素 enumeration類型元素 pattern類型元素 union類型元素 list類型元素

 simpleType類型元素
 simpleType類型用于定義一個簡單類型的元素。

 simpleType類型的屬性有“final”、“id”和“name”?！癴inal”屬性指出派生的類型，防止該simpleType元素的指定派生類型，該值可以包含一個列表，該列表是list、union或restriction元素的子集。如下：
<xs:simpleType>        <xs:restriction base="xs:positiveInteger">
  <!--  限制取值范圍 -->      <xs:maxExclusive value="100"/>
 </xs:restriction>
</xs:simpleType>
xs:restriction :限制基類型元素

element類型元素
element用于定義一個普通的元素。一般格式如下：
<element name="name" type="string"></element>
<element name="age" type="int"></element>
<element name="address" type="string"></element>
element元素的屬性有name、abstract、block、default、final、fixed、id、nillable、maxOccurs、minOccurs、substitutionGroup和type

name屬性的值是該element元素的元素名。
type屬性的值是該element元素的數(shù)據(jù)類型
ref屬性的值必須指向一個全局元素。
maxOccurs屬性的值是元素在其父元素中出現(xiàn)的最大次數(shù)，它的取值為大于0或等于0的數(shù)，在默認狀態(tài)下為unbounded
minOccurs屬性的值是元素在其父元素中出現(xiàn)的最小次數(shù)，它的取值為大于0或等于0的數(shù)，在默認狀態(tài)下為1

attribute類型元素
attribute用于聲明一個屬性元素。如：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 <xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
 elementFormDefault="qualified"
 attributeFormDefault="unqualified">
  <xs:attribute name="a"></xs:attribute>
 </xs:schema>
attribute主要有name、default、fixed、id、 ref、type、use幾種屬性
（1）Default：指該attribute類型元素的名稱具有默認值；
（2）fixed：指該attribute類型元素的名稱具有固定的值 ；
（3）use：指示如何使用該attribute類型元素。use屬性的值必須是“optional”、“prohibited”、“required”中的一種?！皁ptional”表示該屬性可以是任何值，并且該屬性是可選的；“prohibited”表示不能使用該屬性；“required”表示該屬性必須出現(xiàn)一次。在默認狀態(tài)下use的值是“optional”。

enumeration類型元素
enumeration類型用于顯示某個元素或屬性的枚舉。enumeration類型元素的屬性有“id”和“value”，id屬性標識該值在枚舉列表中的位置，value表示該enumeration類型元素的值。如下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 <xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
 elementFormDefault="qualified" attributeFormDefault="unqualified">
    <xs:attribute name="address">
     <xs:simpleType>
    <xs:restriction base="xs:string">
     <xs:enumeration value="北京"/>
     <xs:enumeration value="上海"/>
    </xs:restriction>   
     </xs:simpleType>
    </xs:attribute>
 </xs:schema>

pattern類型元素
pattern類型主要用于對某個屬性或元素的值進行約束，pattern類型的屬性有“id”和“value”?！皏alue”屬性的值是被約束元素或屬性的值的形式。如下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 <xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
 elementFormDefault="qualified" attributeFormDefault="unqualified">
  <xs:element name="id" type="mytype">
  </xs:element>
  <xs:simpleType name="mytype">
   <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:pattern value="\d{3}-[A-Z]{2}"/>
   </xs:restriction>
  </xs:simpleType>
 </xs:schema>

union和list類型元素
list類型定義單個simpleType類型元素，而union類型定義多個simpleType類型元素。
list類型有“id”和“itemType”屬性。

“itemType”屬性是指在該元素中定義的內置數(shù)據(jù)類型或 simpleType元素的名稱。包含list元素的simpleType元素是從“itemType”值指定的簡單類型派生的。list值必須是限定名。對simpleType元素子級和“itemType”屬性的使用是互相排斥的。

union類型有“id”和“memberTypes”屬性。

“memberTypes”屬性是指在該元素中定義的內置數(shù)據(jù)類型或simpleType元素的名稱列表。包含union元素的simpleType元素是從“memberTypes”值指定的簡單類型派生的。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 <xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
 elementFormDefault="qualified" attributeFormDefault="unqualified">
  <xs:attribute name="id">
   <xs:simpleType>
    <xs:union memberTypes="first second" />
   </xs:simpleType>
  </xs:attribute> 
  <!--  第一個simpleType  --> 
  <xs:simpleType name="first">
   <xs:list itemType="second"></xs:list>
  </xs:simpleType>
  <!--  第二個simpleType  -->
  <xs:simpleType name="second">
   <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:enumeration value="b001"/>
    <xs:enumeration value="b002"/>
   </xs:restriction>
  </xs:simpleType>
 </xs:schema>

Schema復雜類型元素

復雜類型是可以包含其他元素、屬性和組的元素定義。 主要有以下幾種：
sequence類型元素
complexType類型元素
choice類型元素
simpleContent類型元素
extension和restriction類型元素
group類型元素
attributeGroup類型元素

Schema的數(shù)據(jù)類型

簡單數(shù)據(jù)類型
Schema定義了多種內置數(shù)據(jù)類型。我們在編寫Schema文件時可以直接使用他們。內置數(shù)據(jù)類型又分為基本數(shù)據(jù)類型和派生數(shù)據(jù)類型。如下表所示：
簡單數(shù)據(jù)類型
Schema定義了多種內置數(shù)據(jù)類型。我們在編寫Schema文件時可以直接使用他們。內置數(shù)據(jù)類型又分為基本數(shù)據(jù)類型和派生數(shù)據(jù)類型。如下表所示：
string 表示字符串
boolean 表示布爾值
decimal 表示任意精度數(shù)字
float 表示單精度32位浮點數(shù)字
double 表示雙精度64位浮點數(shù)字
duration 表示持續(xù)時間。duration的模式為PnYnMnDTnHnMnS
dateTime 表示時間的特定實例。模式是CCYY-MM-DDThh:mm:ss
time 表示每天重復的時間的實例，模式為hh:mm:ss.sss
date 表示日歷日期。模式為CCYY-MM-DD
gYearMonth 表示特定公歷年中的特定公歷月
gYear 表示公歷年
gDay 表示重復的公歷日
gM onth 表示每年重復的公歷月
hexBinary 表示任意十六進制編碼的二進制數(shù)據(jù)
base64Binary 表示Base64編碼的任意二進制數(shù)據(jù)
anyURI 表示按RFC 2396定義的URI
QName 表示限定名
NOTATION 表示NOTATION屬性類型，QNames的集合

派生數(shù)據(jù)類型
由基本數(shù)據(jù)類型派生出來的數(shù)據(jù)類型有如下幾種：
 ID：用于唯一標識元素
 IDREF：IDREF類型的含義和使用與DTD中的類似。
 IDREFS：IDREFS類型的含義和使用與DTD中的類似。
 ENTITY：實體類型，與DTD中的類似。
 ENTITIES：ENTITIES類型的含義和使用與DTD中的類似。
 NMTOKEN：NMTOKEN類型，與DTD中的類似。
 NMTOKENS：NMTOKENS類型集，與DTD中的類似。
 long：表示長整型數(shù)大小在-9223372036854775808和9223372036854775807之間
 int：表示整型數(shù)，大小在-2147483648和2147483647之間。
 short：表示短整型數(shù)，大小在-32768和32767之間。
 byte：表示整型數(shù)，大小在-128和127之間。
數(shù)據(jù)類型的屬性
每種數(shù)據(jù)類型都有不同的屬性，數(shù)據(jù)類型的屬性主要包括以下幾種：
 enumeration：在指定的數(shù)據(jù)項中選擇，限定用戶的選值。
 fractionDigits：限定最大的小數(shù)位，用于控制精度。
 length：指定數(shù)據(jù)的長度。
 maxExclusive：指定數(shù)據(jù)的最大值，不包含該最大值。
 maxInclusive：指定數(shù)據(jù)的最大值，包含該最大值。
 maxLength：指定長度的最大值，長度單位取決于數(shù)據(jù)類型。
 minExclusive：指定最小值，不包含該最小值。該值的數(shù)據(jù)類型必須與繼承的數(shù)據(jù)類型相同。
 minInclusive：指定最小值，包含該最小值。
 minLength：指定最小長度。
 pattern：指定數(shù)據(jù)的顯示規(guī)范。
用戶自定義數(shù)據(jù)類型
用戶在對數(shù)據(jù)類型進行自定義時，主要是通過simpleType定義，并通過simpleType元素的name屬性值作為該自定義數(shù)據(jù)類型的名稱。如下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 <xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
 elementFormDefault="qualified" attributeFormDefault="unqualified">
  <!-- 自定義類型mytype -->
  <xs:simpleType name="mytype">
   <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:enumeration value="男"></xs:enumeration>
    <xs:enumeration value="女"></xs:enumeration>
   </xs:restriction>
  </xs:simpleType>
  <!--  使用自定義類型mytype -->
  <xs:element name="name" type="mytype"/>
 </xs:schema>
復雜數(shù)據(jù)類型
復雜數(shù)據(jù)類型的定義主要是通過complexType定義。并通過complexType元素的name屬性值作為該自定義數(shù)據(jù)類型的名稱。如下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 <xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
 elementFormDefault="qualified" attributeFormDefault="unqualified">
  <xs:element name="student"> 
   <xs:complexType>
    <xs:sequence>
       <xs:element name="address" type="mytype" >
     </xs:element>
    </xs:sequence>
   </xs:complexType>
  </xs:element>
  <!--  用complexType定義一個復雜數(shù)據(jù)類型mytype-->
  <xs:complexType name="mytype">
   <xs:sequence>
    <xs:element name="北京" type="xs:string"/>
    <xs:element name="上海" type="xs:string"/>
   </xs:sequence>
  </xs:complexType>
 </xs:schema>
用Schema約束XML文檔
使用schema合理控制元素之間的關系

元素與元素之間存在著父子關系、包含關系、繼承關系等，我們可以通過Schema中定義的各種類型元素來描述元素之間的關系。例如我們可以用complexType和sequence類型來描述父子關系、包含關系，用group類型來描述兄弟關系等。如下：
<!-- “Items”和“item”元素之間存在父子關系 -->
 <xs:complexType name="Items">
  <xs:sequence>
   <xs:element name="item" minOccurs="0"
   maxOccurs="unbounded">
   <!--“item”和“productName”元素之間存在父子關系-->
    <xs:complexType>
     <xs:sequence>
     <xs:element name="productName" type="xs:string"/>
     </xs:sequence>
    </xs:complexType>
   </xs:element>
  </xs:sequence>
 </xs:complexType>
使用schema文件對XML文檔約束
在XML文檔中使用已經編寫好的schema文件的一般格式如下：
<class xmlns="http://tempuri.org/po.xsd"
 xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"  xsi:schemaLocation="http://tempuri.org/po.xsd test.xsd">
</class>
“class”表示根元素，其中xmlns:xsi是在文檔中聲明“XML 模式實例”名稱空間，以授予對引用XML模式時需要的屬性的訪問權。當然，要添加前綴映射（xsi）和相關URL。xmlns是為所有沒有前綴的元素提供缺省命名空間。
同時我們可以通過設置schemaLocation屬性的值，讓該文檔應用多個schema文件。schemaLocation 屬性如下：
<xsi:schemaLocation="http://tempuri.org/po.xsd D:\XML\Schema\test1.xsd
D:\XML\Schema\test2.xsd">
實踐項目——<編寫班級信息XML文檔的XML Schema文件 >
程序的實現(xiàn)要求如下：
（1）使用Schema的內置數(shù)據(jù)類型和自定義數(shù)據(jù)類型來約束元素或屬性的值。
（2）使用Schema簡單類型元素和復雜類型元素來定義元素，以及描述個元素之間的關系。