新的 XML Schema 系統即將成為 W3C 推薦標准，目的是為了克服 DTD 的局限性（請參閱側欄， DTD 的局限性 ），為 XML 文檔提供豐富的語法結構。本文展示了模式的靈活性，說明如何使用 XML Schema 系統來定義最基本的 XML 文檔構造塊——元素。
XML Schema 比 DTD 更強大。為了說明 XML Schema 機制的強大功能，下面三個程序清單簡要比較了表示元素的不同方式。 清單 1給出了一個 XML 文檔片段， 清單 2用 DTD 語法聲明了這兩個元素， 清單 3則是相應的 XML Schema 語法形式。要注意， 清單 3中所用的是相同的 XML 語法。通過模式，驗證解析器可以檢查元素 InvoiceNo 是否是正整數，元素 ProductID 的首字符是否為 A 到 Z 之間的字母，後面為六個阿拉伯數字。相反，引用 DTD 的驗證解析器只能檢查這些元素是否用字符串表示。
清單 1：XML 文檔片段
<InvoiceNo>123456789</InvoiceNo>
<ProductID>J123456</ProductID>
清單 2：描述清單 1 中元素的 DTD 片段
<!ELEMENT InvoiceNo (#PCDATA)>
<!ELEMENT ProductID (#PCDATA)>
清單 3：描述清單 1 中元素的 XML Schema
<element name='InvoiceNo' type='positive-integer'/>
<element name='ProductID' type='ProductCode'/>
<simpleType name='ProductCode' base='string'>
<pattern value='[A-Z]{1}d{6}'/>
</simpleType>
在 XML Schema 中使用名稱空間
在這個協作的世界中，一個人可能處理來自多個其他團體的文檔，而不同的團體可能希望以不同的方式表示他們的數據元素。此外，他們還可能在一個文檔中引用不同團體創建的同名元素。如何區分相同名字的不同定義呢？XML Schema 使用名稱空間區分這些定義。
附：
DTD 的局限性
(盡管作為描述結構化信息的一種機制，DTD 成功地為 SGML 和 Html 開發人員服務了 20 年，但與 XML Schema 相比，它存在著嚴重的局限性。
DTD 要求元素由以下三種成分組成：
- 文本字符串
- 文本字符串與其他子元素的混合
- 一組子元素
DTD 不使用 XML 語法，對類型和名稱空間僅提供有限的支持。)
一個給定的 XML Schema 定義了一組新名字，如元素名、類型名、屬性名、屬性組名，這些名字的定義和聲明都寫在模式中。 清單 3定義的名字包括 InvoiceNo 、 ProductID 和 ProductCode 。
我們說模式中定義的名字屬於它的 目標名稱空間。名稱空間本身有一個固定但沒有限制的名字，必須符合 URL 語法。比如，對於 清單 3中模式片段，您可以把名稱空間的名字設為： http://www.SampleStore.com/Account 。
名稱空間的名字語法容易讓人混淆，盡管以 http:// 開始，那個 URL 並不指向一個包含模式定義的文件。事實上，這個 URL http://www.SampleStore.com/Account 根本沒有指向任何文件，只是一個分配的名字。
模式中的定義和聲明可能引用屬於其他名稱空間的名字。在本文中，我們稱這些名稱空間為 源名稱空間。每個模式都有一個目標名稱空間，但可能有多個源名稱空間。名稱空間的名字可能相當長，但在 XML 文檔中通過 XMLns 聲明可使用簡寫形式。為了說明這些概念，我們可以向前述 清單 4中的示例模式中添加更多的內容。
清單 4：目標名稱空間和源名稱空間
<!--XML Schema fragment in file schema1.xsd-->
<xsd:schema targetNamespace='http://www.SampleStore.com/Account'
xmlns:xsd='http://www.w3.org/1999/XMLSchema'
XMLns:ACC= 'http://www.SampleStore.com/Account'>
<xsd:element name='InvoiceNo' type='xsd:positive-integer'/>
<xsd:element name='ProductID' type='ACC:ProductCode'/>
<xsd:simpleType name='ProductCode' base='xsd:string'>
<xsd:pattern value='[A-Z]{1}d{6}'/>
</xsd:simpleType>
在 清單 4的 XML Schema 中， targetNamespace 的名字是 http://www.SampleStore.com/Account ，其中包含的名字有 InvoiceNo 、 ProductID 和 ProductCode 。 schema 、 element 、 simpleType 、 pattern 、 string 和 positive-integer 這些名字屬於源名稱空間 http://www.w3.org/1999/XMLSchema ，通過 xmlns 聲明縮寫為 xsd 。別名 xsd 沒有任何特殊的地方，我們可以選擇任何其他的名字。在本文後面的部分為了方便和簡化起見，我們使用 xsd 代表名稱空間 http://www.w3.org/1999/XMLSchema ，在一些代碼片段中省略了限定符 xsd 。在這個例子中， targetNamespace 偶爾也作為一個源名稱空間，因為要使用名字 ProductCode 定義其他的名字。
圖 1：清單 4 中的名稱空間
清單 4中的模式片段不需要指定源模式文件的位置。對於整個“模式的模式”， http://www.w3.org/1999/XMLSchema ，不需要指定位置，因為它的位置是人所共知的。對於源名稱空間 http://www.SampleStore.com/Account ，也不需要指定位置，因為它恰好是該文件中定義的目標名稱空間。為了更好地理解如何指定模式的位置和使用默認名稱空間，看一看 清單 5中擴展的例子。
清單 5：多個源名稱空間，導入一個名稱空間
<!--XML Schema fragment in file schema1.xsd-->
<schema targetNamespace='http://www.SampleStore.com/Account'
xmlns='http://www.w3.org/1999/XMLSchema'
XMLns:ACC= 'http://www.SampleStore.com/Account'
XMLns:PART= 'http://www.PartnerStore.com/PartsCatalog'>
<import namespace='http://www.PartnerStore.com/PartsCatalog'
schemaLocation='http://www.ProductStandards.org/repository/alpha.xsd'/>
<element name='InvoiceNo' type='positive-integer'/>
<element name='ProductID' type='ACC:ProductCode'/>
<simpleType name='ProductCode' base='string'>
<pattern value='[A-Z]{1}d{6}'/>
</simpleType>
<element name='stickyGlue' type='PART:SuperGlueType'/>
清單 5中多了一個名稱空間引用： http://www.PartnerStore.com/PartsCatalog 。這個名稱空間不同於 targetNamespace 和標准名稱空間。因此必須使用 import 聲明元素引入，該元素的 schemaLocation 屬性指明包含模式的文件位置。默認的名稱空間是 http://www.w3.org/1999/XMLSchema ，它的 xmlns 聲明沒有名字。每個非限定的名字如 schema 和 element ，都屬於默認名稱空間 http://www.w3.org/1999/XMLSchema 。如果模式從一個名稱空間中引用了多個名字，將其指定為默認名字空間更方便。
一個 XML 實例文檔可能引用多個名稱空間的元素名，這些名稱空間定義在不同模式中。為了引用和簡化名稱空間的名字，同樣要使用 xmlns 聲明。我們使用 XML Schema 實例名稱空間的 schemaLocation 屬性指定文件的位置。要注意，該屬性不同於上一個例子中 xsd 名稱空間的同名屬性 schemaLocation 。
清單 6：使用來自多個模式的多個名稱空間的名字
<?XML version="1.0"?>
<ACC:rootElement XMLns:ACC='http://www.SampleStore.com/Account'
XMLns:PART='http://www.PartnerStore.com/PartsCatalog'
xmlns:xsi='http://www.w3.org/1999/XMLSchema-instance'
xsi:schemaLocation='http://www.PartnerStore.com/PartsCatalog
http://www.ProductStandards.org/repository/alpha.xsd
http://www.SampleStore.com/Account
http://www.SampleStore.com/repository/schema1.xsd'>
<ACC:InvoiceNo>123456789</ACC:InvoiceNo>
圖 2：清單 5 和清單 6 的名稱空間
定義元素
定義元素就是定義元素的名字和內容模型。在 XML Schema 中，元素的內容模型由其類型定義，因此 XML 文檔中實例元素的值必須符合模式中定義的類型。
類型包括簡單類型和復雜類型。簡單類型的值不能包含元素或屬性。復雜類型可以產生在其他元素中嵌套元素的效果，或者為元素增加屬性。（到目前為止本文中的例子都是用戶定義的簡單類型，比如 ProductCode ）。XML Schema 規范也包括預定義的簡單類型（請參閱側欄 簡單類型）。 派生的簡單類型約束了基類型的值。比如，派生簡單類型 ProductCode 的值是基類型 string 值的子集。
簡單的、非嵌套的元素是簡單類型
不含屬性或其他元素的元素可以定義為簡單類型，無論是預定義的簡單類型還是用戶定義的簡單類型，如 string 、 integer 、 decimal 、 time 、 ProductCode 等等。
清單 7：一些元素的簡單類型
<element name='age' type='integer'/>
<element name='price' type='decimal'/>
帶有屬性的元素必須是復雜類型
現在，試著向 清單 7中的簡單元素 price 增加屬性 currency 。您不能這樣做，因為簡單類型的元素不能有屬性。如果希望增加屬性，您必須把 price 元素定義成復雜類型。在 清單 8的例子中，我們定義了一個 匿名類型，沒有明確地命名這個復雜類型。換句話說，沒有定義復雜類型 complexType 的 name 屬性。
清單 8：一個復雜元素類型
<element name='price'>
<complexType base='decimal' derivedBy='extension'>
<attribute name='currency' type='string'/>
</complexType>
</element>
<!-- In XML instance document, we can write: <price currency='US'>45.50</price> -->
嵌入其他元素的元素必須是復雜類型
在 XML 文檔中，一個元素可能嵌入其他的元素。這種要求可以在 DTD 中直接表示。但 XML Schema 定義一個元素，這個元素有一個類型，而這個類型可以包含其他元素和屬性的聲明。 表 1給出了一個簡單的例子。
表 1：DTD 和 XML Schema 中復雜數據類型的比較
XML 文檔
<Book>
<Title>Cool XML<Title>
<Author>Cool Guy</Author>
</Book>
DTD
<Book>
<Title>Cool XML<Title>
<Author>Cool Guy</Author>
</Book>
XML Schema
<Book>
<Title>Cool XML<Title>
<Author>Cool Guy</Author>
</Book>
<!ELEMENT Book (Title, Author)>
<!ELEMENT Title (#PCDATA)>
<!ELEMENT Author (#PCDATA)>
<element name='Book' type='BookType'/>
<complexType name='BookType'>
<element name='Title' type='string'/>
<element name='Author' type='string'/>
</complexType>
盡管 表 1中的 XML 代碼同時滿足 DTD 與 XML Schema 片段，但兩者之間有一個很大的區別。在 DTD 中所有的元素都是全局性的，而表中的 XML Schema 允許把 Title 和 Author 定義成局部的——只出現在元素 Book 中。為了在 XML Schema 中實現與 DTD 聲明完全相同的效果，元素 Title 和 Author 必須是全局范圍的，如 清單 9中所示。元素 element 的 ref 屬性使您能夠引用前面聲明的元素。
清單 9：用全局簡單類型定義的復雜類型
<element name='Title' type='string'/>
<element name='Author' type='string'/>
<element name='Book' type='BookType'/>
<complexType name='BookType'>
<element ref='Title'/>
<element ref='Author'/>
</complexType>
在 表 1和 清單 9所示的例子中， BookType 是全局性的，可用於聲明其他元素。相反， 清單 10將該類型局部地定義到元素 Book 中，而且定義成匿名元素。要注意， 表 1中的 XML 文檔片段與表 1、 清單 9和 清單 10中三個模式片段都匹配。
清單 10：隱藏 BookType 作為本地類型
<element name='Title' type='string'/>
<element name='Author' type='string'/>
<element name='Book'>
<complexType>
<element ref='Title'/>
<element ref='Author'/>
</complexType>
</element>
表示元素的復雜約束
對於表示元素內容模型的約束，XML Schema 比 DTD 提供了更大的靈活性。在最簡單的層次上，像在 DTD 中那樣，您可以把屬性和元素聲明關聯起來，指明能夠出現的給定元素集合序列：只能出現 1 次（1）、出現 0 次或多次（*）或者出現 1 次或多次（+）。您還可以表示 XML Schema 中的其他約束，比方說使用 element 元素的 minOccurs 和 maxOccurs 屬性，以及 choice 、 group 和 all 元素。
清單 11：表示元素類型的約束
<element name='Title' type='string'/>
<element name='Author' type='string'/>
<element name='Book'>
<complexType>
<element ref='Title' minOccurs='0'/>
<element ref='Author' maxOccurs='2'/>
</complexType>
</element>
在 清單 11中， Book 中 Title 的出現是可選的（類似 DTD 的 '?'）。但是， 清單 11也說明 Book 元素中至少要有一個但不能超過兩個作者。 element 的 minOccurs 和 maxOccurs 屬性的默認值是 1。元素 choice 只允許它的一個子女出現在實例中。另外一個元素 all ，表示這樣的約束：組中的所有子元素可以同時出現一次，或者都不出現，它們可以按任意的順序出現。 清單 12表示 Title 和 Author 兩者必須同時出現（順序任意）在 Book 中，或者都不出現。這種約束很難在 DTD 中表示。
清單 12：指出必須為元素定義所有的類型
<xsd:element name='Title' type='string'/>
<xsd:element name='Author' type='string'/>
<xsd:element name='Book'>
<xsd:complexType>
<xsd:all>
<xsd:element ref='Tile'/>
<xsd:element ref='Author'/>
</xsd:all>
</xsd:complexType>
</xsd:element>
更上層樓
我們已經討論了在 XML Schema 中定義元素所需的最基本的概念，通過一些簡單的例子使您領略到它的強大功能。還有一些更強大的機制：
- XML Schema 對類型繼承提供了廣泛的支持，允許重用以前定義的結構。使用所謂的 facets，您可以派生新的類型，表示其他某個類型值的更小子集，比如通過枚舉、范圍或模式匹配來定義子集。在本文的例子中， ProductCode 類型就是使用模式面（ pattern facet）定義的。子類型也可以向基類型增加更多的元素和屬性聲明。
- 有幾種機制控制能否定義子類型，或者能否在具體的文檔中替換為子類型。比如，有可能表示 InvoiceType （ Invoice 編號的類型）不允許子類型化，任何人都不能定義新版本的 InvoiceType 。通過規定在特定的上下文中不能用 ProductCode 類型的子類型替換，也能表達這種約束。
- 除了子類型外，還可以定義等價的類型，這樣，一個類型的值可以用另一個類型代替。
- 通過聲明抽象的元素或者類型，XML Schema 提供了一種強制替換機制。
- 為了方便起見，可以定義並命名屬性組和元素組，從而能夠在後面引用這些組達到重用的目的。
- XML Schema 提供了三個元素—— appInfo 、 documentation 和 annotation ——為模式作注解，以方便讀者（ documentation ）和應用程序（ appInfo ）。
- 基於子元素的某些屬性可以表示惟一性約束。
可以通過 W3C 站點（請參閱 參考資料）的文檔進一步研究 XML Schema，或者訪問 dW XML 專區了解更多的內容。目前，XML Schema 規范已經被批准，並成為候選推薦標准（Candidate Recommendation），毫無疑問您將越來越多地用到它。