XML Schema 複雜元素型別詳解：定義及示例解析

小万哥丶發表於2024-05-18

在XML Schema（XSD）中，複雜元素是指包含其他元素和/或屬性的XML元素。複雜元素可以分為四種型別：

空元素：僅包含其他元素和/或屬性的元素。
僅包含其他元素的元素：不包含文字內容，只包含其他子元素的元素。
僅包含文字的元素：不包含其他子元素，只包含文字內容的元素。
既包含其他元素又包含文字的元素：同時包含其他子元素和文字內容的元素。

以下是複雜元素的一些示例：

空元素：

<product pid="1345"/>

僅包含其他元素的元素：

<employee>
  <firstname>John</firstname>
  <lastname>Smith</lastname>
</employee>

僅包含文字的元素：

<food type="dessert">Ice cream</food>

既包含其他元素又包含文字的元素：

<description>
It happened on <date lang="norwegian">03.03.99</date> ....
</description>

在XML Schema中，可以透過以下兩種方式定義複雜元素：

使用<xs:element>元素直接宣告元素，並在其中定義複雜型別。例如：

<xs:element name="employee">
  <xs:complexType>
    <xs:sequence>
      <xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
      <xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
    </xs:sequence>
  </xs:complexType>
</xs:element>

使用<xs:complexType>元素定義複雜型別，然後在需要的地方引用該型別。例如：

<xs:element name="employee" type="personinfo"/>

<xs:complexType name="personinfo">
  <xs:sequence>
    <xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
    <xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
  </xs:sequence>
</xs:complexType>

您還可以基於現有的複雜型別建立新的複雜型別，並在其中新增額外的元素，如上面的第二個示例所示。

<xs:element name="employee" type="fullpersoninfo"/>

<xs:complexType name="personinfo">
  <xs:sequence>
    <xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
    <xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
  </xs:sequence>
</xs:complexType>

<xs:complexType name="fullpersoninfo">
  <xs:complexContent>
    <xs:extension base="personinfo">
      <xs:sequence>
        <xs:element name="address" type="xs:string"/>
        <xs:element name="city" type="xs:string"/>
        <xs:element name="country" type="xs:string"/>
      </xs:sequence>
    </xs:extension>
  </xs:complexContent>
</xs:complexType>

一個空的複雜元素在XML中不包含內容，只能包含屬性。以下是關於XSD中空元素的一些說明和示例：

複雜空元素

一個空的XML元素示例：

<product prodid="1345" />

在上面的示例中，"product"元素沒有任何內容，只有一個名為"prodid"的屬性。

在XSD中定義一個空元素需要遵循以下步驟：

使用<xs:element>元素定義元素。
使用<xs:complexType>元素定義複雜型別。
使用<xs:complexContent>元素指定內容模型。
使用<xs:restriction>元素基於基本型別（如整數）定義限制。
使用<xs:attribute>元素定義屬性。

以下是一個定義空元素的XSD示例：

<xs:element name="product">
  <xs:complexType>
    <xs:complexContent>
      <xs:restriction base="xs:integer">
        <xs:attribute name="prodid" type="xs:positiveInteger"/>
      </xs:restriction>
    </xs:complexContent>
  </xs:complexType>
</xs:element>

但是，您也可以更簡潔地定義空元素，如下所示：

<xs:element name="product">
  <xs:complexType>
    <xs:attribute name="prodid" type="xs:positiveInteger"/>
  </xs:complexType>
</xs:element>

或者，您可以給複雜型別指定一個名稱，並將"type"屬性設定為該名稱，如下所示：

<xs:element name="product" type="prodtype"/>

<xs:complexType name="prodtype">
  <xs:attribute name="prodid" type="xs:positiveInteger"/>
</xs:complexType>

僅包含元素的複雜型別

一個"僅包含元素"的複雜型別包含一個只包含其他元素的元素。

例如，以下是一個包含僅包含其他元素的XML元素 "person" 的示例：

<person>
  <firstname>John</firstname>
  <lastname>Smith</lastname>
</person>

您可以使用<xs:sequence>元素在模式中定義 "person" 元素，如下所示：

<xs:element name="person">
  <xs:complexType>
    <xs:sequence>
      <xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
      <xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
    </xs:sequence>
  </xs:complexType>
</xs:element>

在上述示例中，<xs:sequence>元素表示在 "person" 元素內部定義的元素（"firstname" 和 "lastname"）必須按照該順序出現。

或者，您也可以給複雜型別指定一個名稱，並將"type"屬性設定為該名稱，如下所示：

<xs:element name="person" type="persontype"/>

<xs:complexType name="persontype">
  <xs:sequence>
    <xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
    <xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
  </xs:sequence>
</xs:complexType>

在上述示例中，我們將複雜型別的名稱設定為"persontype"，然後將"type"屬性設定為該名稱，以便多個元素可以引用相同的複雜型別。

注意：為了允許字元資料出現在 "letter" 的子元素之間，必須將 mixed 屬性設定為 "true"。<xs:sequence> 標籤表示定義的元素（name、orderid 和 shipdate）必須以該順序出現在 "letter" 元素內

我們還可以給 complexType 元素一個名稱，並讓 "letter" 元素具有指向 complexType 名稱的 type 屬性（如果使用此方法，多個元素可以引用相同的複雜型別）：

<xs:element name="letter" type="lettertype"/>

<xs:complexType name="lettertype" mixed="true">
  <xs:sequence>
    <xs:element name="name" type="xs:string"/>
    <xs:element name="orderid" type="xs:positiveInteger"/>
    <xs:element name="shipdate" type="xs:date"/>
  </xs:sequence>
</xs:complexType>

XSD 指示器
我們可以使用指示器來控制文件中元素的使用方式。

指示器
有七個指示器：

順序指示器：

All
Choice
Sequence

出現指示器：

maxOccurs
minOccurs

組指示器：

組名稱
屬性組名稱

順序指示器
順序指示器用於定義元素的順序。

All 指示器
<all> 指示器指定子元素可以以任何順序出現，並且每個子元素只能出現一次：

<xs:element name="person">
  <xs:complexType>
    <xs:all>
      <xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
      <xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
    </xs:all>
  </xs:complexType>
</xs:element>

注意：在使用 <all> 指示器時，您可以將 <minOccurs> 指示器設定為 0 或 1，並且 <maxOccurs> 指示器只能設定為 1（有關 <minOccurs> 和 <maxOccurs> 的說明稍後描述）。

Choice 指示器
<choice> 指示器指定可以出現一個子元素或另一個子元素：

<xs:element name="person">
  <xs:complexType>
    <xs:choice>
      <xs:element name="employee" type="employee"/>
      <xs:element name="member" type="member"/>
    </xs:choice>
  </xs:complexType>
</xs:element>

Sequence 指示器
<sequence> 指示器指定子元素必須以特定順序出現：

<xs:element name="person">
   <xs:complexType>
    <xs:sequence>
      <xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
      <xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
    </xs:sequence>
  </xs:complexType>
</xs:element>

出現指示器
出現指示器用於定義元素可以出現的次數。

注意：對於所有的 "順序" 和 "組" 指示器（all、choice、sequence、組名稱和組引用），maxOccurs 和 minOccurs 的預設值為 1。

maxOccurs 指示器
<maxOccurs> 指示器指定元素可以出現的最大次數：

<xs:element name="person">
  <xs:complexType>
    <xs:sequence>
      <xs:element name="full_name" type="xs:string"/>
      <xs:element name="child_name" type="xs:string" maxOccurs="10"/>
    </xs:sequence>
  </xs:complexType>
</xs:element>

上面的示例指示了在 "person" 元素中，"child_name" 元素可以出現最少一次（minOccurs 的預設值為 1），最多出現十次。

minOccurs 指示器
<minOccurs> 指示器指定元素可以出現的最小次數：

<xs:element name="person">
  <xs:complexType>
    <xs:sequence>
      <xs:element name="full_name" type="xs:string"/>
      <xs:element name="child_name" type="xs:string"
      maxOccurs="10" minOccurs="0"/>
    </xs:sequence>
  </xs:complexType>
</xs:element>

上面的示例指示了在 "person" 元素中，"child_name" 元素可以出現最少零次，最多出現十次。

提示：要允許元素出現無限次數，使用 maxOccurs="unbounded" 語句：

<xs:element name="child_name" type="xs:string" maxOccurs="unbounded"/>

一個工作示例：

名為 Myfamily.xml 的 XML 檔案：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<persons xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:noNamespaceSchemaLocation="family.xsd">

<person>
  <full_name>Hege Refsnes</full_name>
  <child_name>Cecilie</child_name>
</person>

<person>
  <full_name>Tove Refsnes</full_name>
  <child_name>Hege</child_name>
  <child_name>Stale</child_name>
  <child_name>Jim</child_name>
  <child_name>Borge</child_name>
</person>

<person>
  <full_name>Stale Refsnes</full_name>
</person>

</persons>

上面的 XML 檔案包含一個名為 "persons" 的根元素。在這個根元素內，我們定義了三個 "person" 元素。每個 "person" 元素必須包含一個 "full_name" 元素，最多可以包含五個 "child_name" 元素。

以下是模式檔案 family.xsd：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
elementFormDefault="qualified">

<xs:element name="persons">
  <xs:complexType>
    <xs:sequence>
      <xs:element name="person" maxOccurs="unbounded">
        <xs:complexType>
          <xs:sequence>
            <xs:element name="full_name" type="xs:string"/>
            <xs:element name="child_name" type="xs:string"
            minOccurs="0" maxOccurs="5"/>
          </xs:sequence>
        </xs:complexType>
      </xs:element>
    </xs:sequence>
  </xs:complexType>
</xs:element>

</xs:schema>

組指示器
組指示器用於定義相關的元素集合。

元素組
元素組使用 group 宣告來定義，如下所示：

<xs:group name="groupname">
...
</xs:group>

您必須在組宣告中定義 all、choice 或 sequence 元素。以下示例定義了一個名為 "persongroup" 的組，該組定義了必須以精確順序出現的一組元素：

<xs:group name="persongroup">
  <xs:sequence>
    <xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
    <xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
    <xs:element name="birthday" type="xs:date"/>
  </xs:sequence>
</xs:group>

在定義了組之後，您可以在另一個定義中引用它，如下所示：

<xs:group name="persongroup">
  <xs:sequence>
    <xs:element name="firstname" type="xs:string"/>
    <xs:element name="lastname" type="xs:string"/>
    <xs:element name="birthday" type="xs:date"/>
  </xs:sequence>
</xs:group>

<xs:element name="person" type="personinfo"/>

<xs:complexType name="personinfo">
  <xs:sequence>
    <xs:group ref="persongroup"/>
    <xs:element name="country" type="xs:string"/>
  </xs:sequence>
</xs:complexType>

屬性組

屬性組使用 attributeGroup 宣告來定義，如下所示：

<xs:attributeGroup name="groupname">
...
</xs:attributeGroup>

以下示例定義了一個名為 "personattrgroup" 的屬性組：

<xs:attributeGroup name="personattrgroup">
  <xs:attribute name="firstname" type="xs:string"/>
  <xs:attribute name="lastname" type="xs:string"/>
  <xs:attribute name="birthday" type="xs:date"/>
</xs:attributeGroup>

在定義了屬性組之後，您可以在另一個定義中引用它，如下所示：

<xs:attributeGroup name="personattrgroup">
  <xs:attribute name="firstname" type="xs:string"/>
  <xs:attribute name="lastname" type="xs:string"/>
  <xs:attribute name="birthday" type="xs:date"/>
</xs:attributeGroup>

<xs:element name="person">
  <xs:complexType>
    <xs:attributeGroup ref="personattrgroup"/>
  </xs:complexType>
</xs:element>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<person>
  <firstname>Hege</firstname>
  <lastname>Refsnes</lastname>
  <children>
    <childname>Cecilie</childname>
  </children>
</person>

<person>
  <firstname>Stale</firstname>
  <lastname>Refsnes</lastname>
</person>

上述 XML 檔案是有效的，因為模式 family.xsd 允許我們在 lastname 元素後面新增一個可選元素。

<any> 和 <anyAttribute> 元素用於建立可擴充套件文件！它們允許文件包含未在主 XML 模式中宣告的附加元素。

<xs:element name="name" type="xs:string"/>
<xs:element name="navn" substitutionGroup="name"/>

<xs:complexType name="custinfo">
  <xs:sequence>
    <xs:element ref="name"/>
  </xs:sequence>
</xs:complexType>

<xs:element name="customer" type="custinfo"/>
<xs:element name="kunde" substitutionGroup="customer"/>

根據上述模式，一個有效的 XML 文件可能如下所示：

<customer>
  <name>John Smith</name>
</customer>

或者像這樣

<kunde>
  <navn>John Smith</navn>
</kunde>

阻止元素替代

要防止其他元素替代指定元素，使用 block 屬性：

<xs:element name="name" type="xs:string" block="substitution"/>

看看這個 XML 模式的片段：

<xs:element name="name" type="xs:string" block="substitution"/>
<xs:element name="navn" substitutionGroup="name"/>

<xs:complexType name="custinfo">
  <xs:sequence>
    <xs:element ref="name"/>
  </xs:sequence>
</xs:complexType>

<xs:element name="customer" type="custinfo" block="substitution"/>
<xs:element name="kunde" substitutionGroup="customer"/>

根據上述模式，一個有效的 XML 文件看起來像這樣：

<customer>
  <name>John Smith</name>
</customer>

但以下不再有效：

<kunde>
  <navn>John Smith</navn>
</kunde>

使用 substitutionGroup

可替代元素的型別必須與頭元素的型別相同，或者派生自頭元素的型別。如果可替代元素的型別與頭元素的型別相同，則無需指定可替代元素的型別。

請注意，替代組中的所有元素（頭元素和可替代元素）必須宣告為全域性元素，否則將無法正常工作！

什麼是全域性元素

全域性元素是直接作為 "schema" 元素的子元素的元素！區域性元素是巢狀在其他元素中的元素。

最後

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