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DTD验证xml格式的三种方式详解

2023-10-07 17:32:42 作者：bug生产者

这篇文章主要介绍了DTD验证xml格式的三种方式详解,有需要的朋友可以借鉴参考下,希望能够有所帮助,祝大家多多进步,早日升职加薪

验证xml格式

目前有两种为XML文档定义语义约束的方式：一种是采用DTD作为语义约束；一种是采用 XML Schema作为语义约束

DTD验证

可以使用DTD来定义XML文档的合法构建模块。DTD可以写在文档内部，也可以另外写一个文件

DTD约束简单易用，但是功能较弱

在XML文档中引入DTD主要有三种方式

内部DTD
外部DTD
公用DTD

内部DTD

内部DTD就是将DTD与XML数据定义放在同一份文档中

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE note [
    <!ELEMENT note (to,from,body)>
    <!ELEMENT to (#PCDATA)>
    <!ELEMENT from (#PCDATA)>
    <!ELEMENT body (#PCDATA)>
]>
<note>
    <to>ll</to>
    <from>zh</from>
  <body>hello</body>
</note>

DTD包含在以上格式的声明中

<!DOCTYPE 根元素 [元素声明]>
XML文档主体部分

外部DTD

如果DTD位于XML源文件外部，应该封装在一个DTD文档中，并在XML中声明，方便被多个XML文档共享

<!DOCTYPE  根元素 SYSTEM "外部DTD地址">

公用DTD

有一种特殊的外部DTD，是由某个权威机构制定的，通过PUBLIC关键字引入，使用公用DTD时，还需要给该DTD指定一个标识名

<!DOCTYPE  根元素 PUBLIC "DTD标识名" "公用DTD地址">

DTD结构

元素类型描述

元素声明的语法格式

<!ELEMENT 元素名称 元素类型描述>

元素类型描述的格式

PCDATA

关键字#PCDATA说明元素只能是字符串，不能包含其他子元素，也不可以是空元素

例：

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE name [
    <!ELEMENT name (#PCDATA)>
]>
<name>张三</name>

子元素

说明元素包含的是子元素。当一个元素只包含子元素时而没有字符数据时，表示此元素类型具有元素型类型。在该类型的元素声明时，通过内容模型来指定在其内容上的约束(内容模型是决定子元素类型和子元素出现顺序的一种简单语法)

例：

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE note [
    <!ELEMENT note (to,from,body)>
    <!ELEMENT to (#PCDATA)>
    <!ELEMENT from (#PCDATA)>
    <!ELEMENT body (#PCDATA)>
]>
<note>
    <to>ll</to>
    <from>zh</from>
  <body>hello</body>
</note>

复杂一些的内容模型为

<!-- 
竖线| 表示这些至少存在一个
? 表示可以有一个也可以没有
* 表示零个或者多个
+ 表示一个或者多个，至少有一个
-->
<!-- 该内容模型表示 简历中要有名字，性别，年龄，电话和手机任选一个,填写一个家庭住址或者不填，零个或者多个兴趣爱好，至少一个教育经历，工作经验可有可无 -->
<!ELEMENT 简历 (名字，性别，年龄，(电话 | 手机), 家庭住址?, 兴趣爱好*, 教育经历+, 工作经验*)>

混合内容

既可以包含子元素，也可以包含字符数据(使用混合内容模型时，#PCDATA关键字必须是模型中的第一个选项，不能在模型中使用逗号、问号或加号。只能用竖线来分隔#PCDATA和元素)

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE email [
    <!ELEMENT email (#PCDATA | body)*>
    <!ELEMENT body (#PCDATA)>
]>
<email>
    邮件
  <body>hello</body>
</email>

EMPTY

关键字EMPTY表明该元素只能是一个空元素，既不包含字符串，也不包含子元素

例：

<!ELEMENT br EMPTY>

ANY

关键字ANY表明该元素可以包含任何字符数据和子元素

<!ELEMENT note ANY>

元素属性定义

属性定义的格式

<!ATTLIST 属性所属的元素 属性名 属性类型 [元素对属性的约束] [默认值]>

元素对属性的约束类型

REQUIRED 必需的属性，不能指定默认值

IMPLIED 可有可无，不能指定默认值

FIXED 固定的属性值，必须指定默认值

没有约束时，必须为属性指定默认值

属性类型

CDATA 字符串类型

(en1|en2|en3) 一系列枚举

<!ATTLIST file type (txt|csv|json) #REQUIRED>

ID 有效地标识符，可用于标识该元素，在xml文档中必须唯一
IDREF 引用自另一个已有的ID属性值
IDREFS 引用自多个已有的ID属性值，多个ID属性值之间用空格隔开
NMTOKEN 一个合法的XML名称，指定了该属性值是字符串，但比CDATA有更强的约束性，表明该属性只能由字母、数字、英文下划线、英文横杠、英文点号、英文冒号组成
NMTOKENS 由多个NMTOKEN组成，多个NMTOKEN用空格隔开
ENTITY 是一个外部实体
ENTITIES 多个外部实体，之间使用空格隔开
NOTATION 该属性值是在DTD中声明过的符号，该规范已过期
xml: 该属性值是一个预定义的xml值

示例

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE email [
    <!ELEMENT email (#PCDATA | body)*>
    <!ATTLIST email from CDATA #REQUIRED>
 <!ATTLIST email to CDATA #REQUIRED>
    <!ELEMENT body (#PCDATA)>
]>
<email from="zh" to="ll">
    邮件
  <body>hello</body>
</email>

XML Schema Definition

在DTD之后，W3C推出了新的规范来验证xml格式：XML Schema Definition

XML Schema 约束采用了XML文档定义，支持更详细的约束规则，功能强大，只是使用起来比较复杂

Schema语法格式

<?xml version="1.0"?>
<xs:schema            xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" targetNamespace="http:///j2j.idril.cn" xmlns="http://j2j.idril.cn" elementFormDefault="qualified">
<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="body" type="xs:string"/>
        </xs:sequence>
    </xs:complexType>
</xs:element>

<xs:schema   
// 指定了schema中用到的元素和数据类型来自的命名空间  还规定了来自此命名空间的元素和数据类型应该使用前缀xs:           xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" 
// 说明此schema定义的元素来自的命名空间           
targetNamespace="http:///j2j.idril.cn" 
// 指定了默认的命名空间，使用该命名空间下的Schema组件时，不需要使用任何前缀来作为限定           
xmlns="http://j2j.idril.cn" 
// 指出任何XML实例文档所使用的且在此schema中声明过的元素必须被命名空间限定           
elementFormDefault="qualified">

Schema数据类型

Schema提供了强大的数据类型支持

简单类型既能作为XML元素的类型，也可作为XML属性的类型

分为两大类
- 内建类型可以直接拿来定义元素或属性的数据类型
- 自定义类型自定义类型是由内件类型派生出来的，派生方式有3种
  - 限制使用<restriction...>元素为原有类型增加一个或多个额外的约束
  - 列表使用<list…>元素定义
  - 联合使用<union…>元素定义
复杂类型只能作为XML元素的类型

简单类型

string、normalizedString、token、base64Binary、hexBinary、integer、positiveInteger、negativeInteger、nonNegativeInteger、nonPositiveInteger、long、unsignedLong、int、unsignedInt、short、unsignedShort、byte、unSignedByte、decimal、float、double、boolean、duration、dateTime、date、time、gYear、gYearMonth、gMonth、gMonthDay、gDay、Name、QName、NCName、anyURI、language、ID、IDREF、IDREFS、ENTITY、ENTITIES、NOTATION、NMTOKEN、NMTOKENS

以字符串及相关类型为例

string 原封不动的保留字符串内容前面、后面及中间的所有空白
normalizedString 会将字符串内容中包含的换行、制表符、回车符都替换为空白
token 会将字符串内容中包含的换行、制表符、回车符都替换为空白，并自动删除字符串前后的空白，如果字符串中间包含有多个连续的空白，多个连续的空白会被压缩为单个空白

// 简易元素(仅包含文本的元素，不会包含子元素或属性)
// 常用的type有xs:strig、xs:decimal、xs:integer、xs:Boolean、xs:date、xs:time
<xs:element name="to" type="xs:string"/>

// 属性 
// 常用的type有xs:strig、xs:decimal、xs:integer、xs:Boolean、xs:date、xs:time
<xs:attribute name="lang" type="xs:string"/>

自定义限制类型

共有12中约束

enumeration 指定元素或属性的值是枚举值
fractionDigits 对于任意精度的十进制数起作用，用于定义小数点后的最大位数
length 定义元素或属性的值的字符长度
minExclusive 定义元素或属性的下界值，必须大于该值
maxExclusive 定义元素或属性的上界值，必须小于该值
minInclusive 定义元素或属性的下界值，必须大于等于该值
maxInclusive 定义元素或属性的上界值，必须小于等于该值
minLength 字符串的最小长度
maxLength 字符串的最大长度
pattern 数据类型的值必须匹配的指定的正则表达式
totalDigits 指定decimal及其派生类型的数值最大能有几位数(包括小数和整数部分)
whiteSpace 对字符串中的空白处理方式，取值为
- preserve 保留字符串中的空白
- replace 将所有的制表符、换行符和回车符都用空格代替
- collapse 先执行replace，然后取出首尾的空格，并将中间多个相邻的空格压缩为一个空格

<!-- 定义一个新的数据类型 -->
<xs:simpleType name="age_Type">
  <!-- 限定   用于XML元素或者属性定义可接受的值 -->
  <xs:restriction base="xs:integer">
    <xs:minInclusive value="0">
    <xs:maxInclusive value="120">
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>
    <!-- 使用自定义类型 -->
<xs:element name="age" type="age_Type"></xs:element>

自定义列表类型

有两种方式可以来自定义列表类型

在<list…>元素中增加<simpleType…>子元素来指定列表元素的数据类型

<xs:simpleType name="age_list_Type">
  <xs:list>
    <!-- 定义一个新的数据类型 -->
    <xs:simpleType name="age_Type">
      <!-- 限定   用于XML元素或者属性定义可接受的值 -->
      <xs:restriction base="xs:integer">
        <xs:minInclusive value="0">
        <xs:maxInclusive value="120">
      </xs:restriction>
    </xs:simpleType>
  </xs:list>
</xs:simpleType>

为<list…>元素的itemType属性指定列表元素的数据类型

<!-- 定义一个新的数据类型 -->
    <xs:simpleType name="age_Type">
      <!-- 限定   用于XML元素或者属性定义可接受的值 -->
      <xs:restriction base="xs:integer">
        <xs:minInclusive value="0">
        <xs:maxInclusive value="120">
      </xs:restriction>
    </xs:simpleType>
<xs:simpleType name="age_list_Type">
  <xs:list itemType="age_Type"></xs:list>
</xs:simpleType>

自定义联合类型

有两种方式可以自定义联合类型

在<union…>元素中增加一或多个<simpleType…>子元素来指定联合元素的数据类型

<xs:simpleType name="price_publish_Type">
  <xs:union>
    <!-- 定义一个新的数据类型 -->
    <xs:simpleType>
      <!-- 限定   用于XML元素或者属性定义可接受的值 -->
      <xs:restriction base="xs:decimal">
        <xs:minInclusive value="0">
        <xs:maxInclusive value="120">
      </xs:restriction>
    </xs:simpleType>
    <!-- 定义一个新的数据类型 -->
    <xs:simpleType>
      <!-- 限定   用于XML元素或者属性定义可接受的值 -->
      <xs:restriction base="xs:date">
        <xs:minInclusive value="2022-01-01">
        <xs:maxInclusive value="2022-12-31">
      </xs:restriction>
    </xs:simpleType>
  </xs:union>
</xs:simpleType>

在<union…>元素的memberTypes属性指定一或多个简单类型，多个简单类型只爱你使用空格隔开

<!-- 定义一个新的数据类型 -->
    <xs:simpleType name="price_Type">
      <!-- 限定   用于XML元素或者属性定义可接受的值 -->
      <xs:restriction base="xs:decimal">
        <xs:minInclusive value="0">
        <xs:maxInclusive value="120">
      </xs:restriction>
    </xs:simpleType>
    <!-- 定义一个新的数据类型 -->
    <xs:simpleType name="publish_date_Type">
      <!-- 限定   用于XML元素或者属性定义可接受的值 -->
      <xs:restriction base="xs:date">
        <xs:minInclusive value="2022-01-01">
        <xs:maxInclusive value="2022-12-31">
      </xs:restriction>
    </xs:simpleType>
<xs:simpleType name="price_publish_Type">
  <xs:union memberTypes="price_Type publish_date_Type">
  </xs:union>
</xs:simpleType>

复杂类型

定义复杂类型使用complexType元素，有两种方式

定义全局命名复杂类型：将<complexType…>元素作为<schema…>、<redefine…>元素的子元素使用，需要指定name属性，其值就是该复杂类型的类型名
定义局部匿名复杂类型：将<complexType…>元素作为<element…>元素的子元素使用，无须指定name属性，仅用于指定其父元素<element…>所定义的元素的类型

// 复合元素
<xs:element name="email">
    <xs:complexType>
        <xs:sequence>
            <xs:element name="to" type="xs:string"/>
      <xs:element name="from" type="xs:string"/>
      <xs:element name="body" type="xs:string"/>
        </xs:sequence>
    </xs:complexType>
</xs:element>

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

Schema的使用

同样的，在xml中需要声明Schema

<?xml version="1.0"?>
<note xmlns="http://j2j.idril.cn" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://j2j.idril.cn node.xsd">
  <to>ll</to>
    <from>zh</from>
  <body>hello</body>
</note>

// 规定了默认的命名空间的声明
xmlns="http://j2j.idril.cn"
// 定义了XML Schema实例命名空间
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 
// 包含两个值   第一个值是需要使用的命名空间  第二个值是供命名空间使用的XML Schema的位置
xsi:schemaLocation="http://j2j.idril.cn node.xsd"

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