XML Schema

• Определений глобальных элементов (<xs:element name="..."/>) — элементы, доступные на верхнем уровне.
• Определений глобальных атрибутов (<xs:attribute name="..."/>).
• Определений типов:
• Простые типы (<xs:simpleType>) — на основе встроенных типов с ограничениями.
• Сложные типы (<xs:complexType>) — описывают структуру элементов с вложенными элементами и атрибутами.
• Определений групп (<xs:group>, <xs:attributeGroup>) — для переиспользования наборов элементов или атрибутов.

Пространство имён

XML Schema поддерживает привязку к целевому пространству имён (атрибут targetNamespace). Элементы и атрибуты, определённые в схеме, считаются принадлежащими этому пространству имён, если не указано иное. Это позволяет изолировать схемы разных организаций и избегать конфликтов имён.

Типы данных

XML Schema предоставляет обширную библиотеку встроенных типов, включая:

• Строковые: string, normalizedString, token.
• Числовые: decimal, integer, positiveInteger, negativeInteger, nonNegativeInteger, nonPositiveInteger, long, int, short, byte, float, double.
• Даты и время: dateTime, date, time, gYear, gYearMonth, gMonthDay, gDay, gMonth.
• Логический: boolean.
• Бинарные: base64Binary, hexBinary.
• URI и другие: anyURI, QName, NOTATION.

На основе встроенных типов можно создавать простые типы с помощью ограничений (<xs:restriction>), например:

• Длина строки (maxLength, minLength, length).
• Диапазон чисел (maxInclusive, minInclusive, maxExclusive, minExclusive).
• Регулярные выражения (pattern).
• Перечисление (<xs:enumeration value="..."/>).
• Пробельные нормализации (whiteSpace).

Пример:

``xml <xs:simpleType name="RussianPostalCode"> <xs:restriction base="xs:string"> <xs:pattern value="[0-9]{6}"/> </xs:restriction> </xs:simpleType> ``

Сложные типы

Сложные типы описывают элементы, содержащие вложенные элементы и/или атрибуты. Они делятся на:

• Содержащие только элементы (complex content) — элемент может содержать дочерние элементы, задаётся через модель содержимого (sequence, choice, all, group).
• Содержащие только текст (simple content) — элемент может содержать только текст (или смешанное содержимое), но с атрибутами. Используется наследование от простого типа (<xs:extension base="...">).
• Смешанное содержимое (mixed="true") — допускается текст между дочерними элементами.

Пример сложного типа:

``xml <xs:complexType name="PersonType"> <xs:sequence> <xs:element name="firstName" type="xs:string"/> <xs:element name="lastName" type="xs:string"/> <xs:element name="birthDate" type="xs:date" minOccurs="0"/> </xs:sequence> <xs:attribute name="id" type="xs:ID" use="required"/> </xs:complexType> ``

Модели содержимого

Для задания порядка и кратности дочерних элементов используются индикаторы:

• <xs:sequence> — элементы должны следовать в заданном порядке.
• <xs:choice> — ровно один из перечисленных элементов.
• <xs:all> — все элементы могут появиться в любом порядке (но каждый не более одного раза, ограничения на вложенность).
• <xs:group> — ссылка на предопределённую группу элементов.

Кратность задаётся атрибутами minOccurs и maxOccurs (по умолчанию 1). Для неограниченного количества используется maxOccurs="unbounded".

Использование пространств имён в XML Schema

При определении элементов и атрибутов, принадлежащих к целевому пространству имён, в документе XML они должны быть квалифицированы (например, <ns:person>). В схеме это задаётся атрибутами elementFormDefault="qualified" и attributeFormDefault="qualified". Если значение unqualified, локальные элементы (не на верхнем уровне) не требуют квалификации.

Валидация XML-документов

Процесс проверки XML-документа на соответствие схеме называется валидация. Схема может быть подключена к XML-документу через атрибут xsi:schemaLocation (или xsi:noNamespaceSchemaLocation для безымянных схем). Большинство XML-парсеров (например, Xerces, libxml2, Saxon) поддерживают XSD-валидацию. Если документ не соответствует схеме, парсер выдаёт ошибку (или предупреждение в зависимости от настроек).

Основные отличия от DTD

Пример XML Schema

Ниже приведён пример схемы для описания каталога книг:

```xml <xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"; targetNamespace="http://example.com/books"; elementFormDefault="qualified">

<xs:element name="catalog"> <xs:complexType> <xs:sequence> <xs:element name="book" type="BookType" maxOccurs="unbounded"/> </xs:sequence> </xs:complexType> </xs:element>

<xs:complexType name="BookType"> <xs:sequence> <xs:element name="title" type="xs:string"/> <xs:element name="author" type="xs:string" maxOccurs="unbounded"/> <xs:element name="year" type="xs:gYear"/> <xs:element name="price" type="xs:decimal" minOccurs="0"/> </xs:sequence> <xs:attribute name="isbn" type="xs:string" use="required"/> </xs:complexType>

</xs:schema> ```

Критика и ограничения

Несмотря на широкое распространение, XML Schema имеет ряд недостатков:

• Громоздкость — описание даже простой структуры требует много кода.
• Сложность — мощные возможности (например, ключи, ссылки, наследование) трудно осваиваются.
• Плохая поддержка контекстно-зависимых правил — проверки на основе значений других элементов (cross-field validation) в XSD 1.0 затруднены; в XSD 1.1 появились assertions, но они не всегда удобны.
• Отсутствие обработчиков — XSD не позволяет задавать действия при успешной/неуспешной валидации.
• Альтернативы — для упрощения часто используются Relax NG (компактный синтаксис) и Schematron (правила на основе XPath). В веб-разработке всё чаще предпочитают JSON Schema для JSON.

Применение

XML Schema широко используется в:

• Электронном документообороте (например, форматы ФНС России для отчётности).
• Сервисах SOAP и WSDL (определение структуры сообщений).
• Промышленных стандартах (eBXML, UBL, HL7, FpML).
• Базах данных (XML-базы данных, Oracle XML DB, SQL Server).
• Конфигурационных файлах (например, Maven pom.xml).

Интересные факты

• Термин «XML Schema» часто путают с «XSD»; официально W3C называет язык XML Schema, а файлы — XSD.
• В русскоязычной литературе встречается вариант «XML-схема» (через дефис), но в технической документации чаще используется «XML Schema».
• Разработка XSD 1.2 не планируется; W3C сосредоточился на поддержке существующей версии и смежных технологиях (XSLT, XPath).

Источники

• W3C XML Schema Recommendation (2001). XML Schema Part 1: Structures и XML Schema Part 2: Datatypes.
• W3C XML Schema 1.1 Recommendation (2012). XML Schema Definition Language (XSD) 1.1.
• Книга: "XML Schema" by Eric van der Vlist (O'Reilly Media, 2002).
• Книга: "XML in a Nutshell" by Elliotte Rusty Harold и W. Scott Means (O'Reilly Media, 2004).
• ГОСТ Р ИСО/МЭК 19757-2-2010: «Информационная технология. Схемы документов. Часть 2. Правила регулярной грамматики на основе XML (RELAX NG)».