解码 XML 和 DTD

来源:互联网 发布:prtg交换机端口传感器 编辑:程序博客网 时间:2024/07/17 20:32

from http://www.ibm.com/developerworks/cn/xml/x-dtdint/index.html

解码 XML 和 DTD

编写格式正确和定义明确的 XML 的初学者指南

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级别: 初级

Jane Fung (jcyfung@ca.ibm.com), VisualAge for Java 支持, IBM 加拿大

2001 年 7 月 01 日

这篇介绍性文章说明了如何创建 XML“文档类型定义(DTD)”和格式正确定义明确的 XML 文件,这些文件能够由您选择的 XML 语法分析器进行确认。虽然不必在产生的每个 XML 文件中都包含 DTD,但这样做将会使您的生活大为轻松。DTD 不仅强制使用为 XML 文件建立的语法,它还将允许文件由确认 XML 语法分析器进行语法分析。代码样本包括 DTD 和 XML 文档示例。

“可扩展标记语言”已经存在了十分长的一段时间,因此现在大多数人都熟悉其最基本的需求:所有 XML 文档都必须既格式正确又有效。但如何确定您的 XML 文档是否满足这些需求呢?简短的回答就是您不用确定。或者至少是不必。大多数时候,您会依赖于 XML 语法分析器来为您管理这些苦活。

在经过一些小调查(请参阅 参考资料)后您就会发现市场上到处充斥着 XML 语法分析器,其中大多数都可以从 Web 上免费获得。一个基本的 XML 语法分析器既强调 XML 语法规则(即,确保文件格式正确),又建立文件的有效性。XML 语法分析器可用于几乎每种相关的计算机语言,包括 C、C++、Perl、Python、Tcl 和 Java。

谈到确保 XML 格式正确时,您可以或多或少地指向一个语法分析器然后执行。然而为了确保文档有效,需要为语法分析器提供文档类型定义或 DTD。

模式如何?

最近,W3C 将长期以来一直讨论的 XML Schema 规范推进成“建议书”状态,这意味着它有可能为开发人员普遍所用。在某些方面,XML Schema 将替代 DTD。而在其它方面,DTD 仍是最好的解决方案。有关解释 XML Schema,以及将它与 DTD 进行功能和处理上的对比的 developerWorks 文章,请参阅 参考资料

本文回顾了 XML 文档格式正确究竟意味着什么,然后会谈到较少讨论的话题确认 -更具体地说,是 DTD。我将讨论为什么您需要将 DTD 包含在 XML 文件中、介绍一些最常用的 DTD 语法,并使用几个简单的样本来教您开始编写自己的 DTD。

为什么要格式正确?

当 XML 开发人员谈到格式正确和格式不正确的 XML 时,我们并不是参加美学讨论。当然,格式正确的 XML 文档是满足以下三个基本结构需求的文档:

  • 有一个包含所有其它元素的父(或根)元素
  • 每个开始标记都有结束标记
  • 所有元素都正确嵌套的

清单 1 是一个格式正确的 XML 示例。请注意:该文档的父元素是 <person> ,每个开始标记都有一个结束标记,并且每个结束标记都有与其开始标记完全相同的定义。通常,开始标记和结束标记之间包括的是信息或文本。不过,在某些情况下,标记之间没有包括信息或文本。空标记必须用一个右斜杠来结束。 <nothing/> 就是一个空标记。


清单 1. 格式正确的 XML
<person>    <firstname>Jane</firstname>    <lastname>Fung</lastname>    <nothing/></person>

清单 2 是一个格式不正确的 XML 示例。它举例说明了三种常见错误。首先,开始和结束 <firstname> 标记没有完全匹配。其次, <lastname> 标记没有结束标记。最后,空标记没有用一个右斜杠结束。


清单 2. 格式不正确的 XML
<person>    <Firstname>Jane</firstname>    <lastname>Fung    <nothing></person>





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DTD 中有什么内容?

XML 的优点在于它允许您定义自己的有意义的标记,因此您可以最大程度地定制文档。但 XML 就是 XML(可扩展),而人就是人(疯狂的人),这可能很快就会无法控制。解决方案是 DTD,它指定了 XML 文档的标记。简而言之,DTD 指定:可以在文档中存在的元素、那些元素可以具有的属性、在元素内部元素的层次结构以及元素在整个文档中出现的顺序。

虽然 DTD 不是必需的,但它们确实带来方便。DTD 适合三个基本用途。它能:

  • 对标记编制文档
  • 加强标记参数内部的一致性
  • 使 XML 语法分析器能够确认文档

如果不对 XML 文档进行 DTD 定义,文档就无法由 XML 语法分析器进行确认。使用 XML Schema 实例来代替 DTD 如何?(请参阅侧栏 模式如何?)清单 3 是清单 1 中显示的 XML 文档的 DTD。


清单 3. 精简 person.xml 的 DTD
<!ELEMENT person (firstname, lastname)><!ELEMENT firstname (#PCDATA)><!ELEMENT lastname (#PCDATA)><!ELEMENT nothing EMPTY>

关于示例的几点说明

清单 3 中 DTD 的第一行定义了 XML 文档的父元素: person 。person 元素有两个子元素: firstnamelastname

第二和第三行包含了元素属性 #PCDATA ,它表明 firstnamelastname 元素可能包含经过语法分析的字符数据(在这种情况下是文本)。DTD 文件的最后一行描述了一个空标记: nothing

从清单 3 中的 DTD 可以看出,任何阅读我们的 XML 文档的人(以及对它进行语法分析的语法分析器)都知道 person 元素仅包含两个文本元素: firstnamelastname 。此外,DTD 规定,在整个文档中, firstname 元素必须在 lastname 元素之前出现。

在转到更复杂的示例之前,让我们回顾一下一些最常用的 DTD 语法元素。可以在 W3C 主页上找到完整的 DTD 规范(请参阅 参考资料)。





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DTD 语法快速指南

A、B、C 和 D 是在下例中代表元素的变量。

元素必须有正好一个 A 、至少一个 B (由加号表示)、零个或多个 C (由星号表示)以及零个或一个 D (由问号表示):

<!ELEMENT element (A, B+, C*, D?)>

元素可能有 ABC 之一:

<!ELEMENT element (A | B | C)>

元素不包含任何内容:

<!ELEMENT element EMPTY>

元素可以包含在 DTD 中列出的任何元素:

<!ELEMENT element ANY>

元素可能包含经过语法分析的字符数据或另一个元素( element2 )。星号(*)表示混合内容模型 — 其中元素可以包含不同类型的属性。

<!ELEMENT element (#PCDATA|element2)*>

下例将文本 "entity reference" 插到文档中它出现的任何地方:

<!ENTITY element "entity reference">

可以看到在 XML 文档中该实体引用元素如下:

&element;

下例表明其元素是一个包含三个属性的空标记:属性 1( att1 )是一个可选属性,属性 2( att2 )是带有固定值 "A" 的属性,属性 3( att3 )是必需的文本属性。

   <!ELEMENT element EMPTY>                     <!ATTLIST element     att1 ID #IMPLIED     att2 CDATA #FIXED "A"     att3 CDATA #REQUIRED>            

可以看到在 XML 文档中使用的这个元素如下:

<element att2="A" att3="MustHave"/>

属性 CDATA 表示包括的信息应该是文本。 ID 属性表明必须填入唯一的标识。每个元素只能有一个 ID 属性。另外, CDATA 表示 att2att3 可能包含任何字符串。

如果您对该语法还未完全熟悉,请继续阅读。下一部分中的工作示例应该能帮助您消除疑虑。





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工作示例

可以使用 Microsoft Internet Explorer 5 或更高版本查看清单 4 中显示的 XML 文档 ― 前面示例中使用的 people.xml 文件的扩展版本。如果在 IE5 中打开 people.xml,应该看到一个树结构。这是因为 IE5 带有能够将 XML 文档语法分析成元素树的 XML 语法分析器。

还可以在 参考资料中找到这个文件及其 DTD。


清单 4. people.xml 的完整清单
<?xml version="1.0"?><!DOCTYPE people SYSTEM "people.dtd"><people>    <person>        <name>            <firstname>Jane</firstname>            <lastname>Fung</lastname>        </name>        <look>good-looking</look>        <possession>            <car>                <model>Civic</model>            </car>            <job>&IBM;</job>        </possession>    </person>    <person>        <name>            <firstname>G.I.</firstname>            <lastname>Jane</lastname>        </name>        <look>tough</look>        <possession>            <house country="CANADA" city="Toronto">                <townhouse townhouse_type="good" />            </house>            <bankaccount bankaccount_number="sg-123">    <![CDATA[<greeting>5000</greeting>]]>            </bankaccount>        </possession>        <other>            <car>she has a car</car>            <house country="CANADA" city="Toronto">                <townhouse townhouse_type="good" />            </house>        </other>    </person></people>

关于 XML 的几点说明

对 XML 的深入探讨主要考虑的是文档头中的几个元素,从以下开始:

<?xml version="1.0"?>

每个 XML 文档都必须包含这样的一个头,向 XML 语法分析器表示它是一个 XML 文档。头中的下一行告诉 XML 语法分析器该文档是使用什么字符编码来创建的:

<!DOCTYPE people SYSTEM "people.dtd">

在 Unix 系统上创建的 XML 文档和在 Windows 系统上创建的 XML 文档可能有不同的编码。

还可以为第一行设置可选的 standalone 属性。standalone 的缺省值是 nono 值表示该 DTD 定义是在另一个文件中描述的。 yes 值表明该 DTD 应该在 XML 文档内部定义。我没有为示例设置这个属性;如果想设置,它应该看起来如下:

   <?xml version="1.0" standalone='yes'?>     <!DOCTYPE people [     <!ELEMENT people (person+)>     <!ELEMENT person (#PCDATA)>     ]>

还应该注意使这个文档格式正确的方法。例如,所有空标记都用一个右斜杠结束,如下所示:

<townhouse townhouse_type="good" />

还请注意 CDATA 用于对所有若不进行转义就会以 XML 语言解释的任何数据进行转义,例如:

<![CDATA[<greeting>5000</greeting>]]>

如果适当的格式化,这一行将以文本内容显示:

<greeting> 5000 </greeting>

可以从 XML 文件的进一步研究中获益,甚至可能从对您自己的文件运行 XML 语法分析器获益(请参阅 参考资料)。但是现在,让我们看一下 people.xml 文件的 DTD。


清单 5. people.dtd 的完整清单
<!ELEMENT people (person+)><!ELEMENT person (name, look*, possession?, other?)><!ELEMENT name (firstname, lastname)><!ELEMENT firstname (#PCDATA)><!ELEMENT lastname (#PCDATA)><!ELEMENT look (#PCDATA)><!ELEMENT possession (car?, house?, bankaccount?, job?)><!ELEMENT car (#PCDATA|model)*><!ELEMENT model (#PCDATA)><!ELEMENT house (apartment|standalone|townhouse)><!ATTLIST house house_area ID #IMPLIED country CDATA #FIXED "CANADA" city CDATA #IMPLIED><!ELEMENT apartment EMPTY><!ELEMENT standalone EMPTY><!ELEMENT townhouse EMPTY><!ATTLIST townhouse townhouse_type ID #IMPLIED><!ELEMENT bankaccount (#PCDATA)><!ATTLIST bankaccount bankaccount_number ID #REQUIRED><!ELEMENT job (#PCDATA)><!ELEMENT other ANY><!ENTITY IBM "Proud to work for IBM">

关于 DTD 的几点说明

使用 快速指南作为参考,通过比较 XML 文件及其 DTD,您应该能够方便地定义 DTD 和 XML 文件中各元素之间的关系。不过,还有两个剩下的元素,您可能感兴趣。

清单 4 包含了对实体的引用。

<job>&IBM;</job>

实体引用用于代替在 DTD 文档中定义的特定字符或字符串。进行了语法分析后,该实体引用将读作:

<job> Proud to work for IBM </job>

还应该注意, <other> 标记的内容类型是 ANY 。这表示 <other> 可能包含所有以前已在 DTD 中声明过的元素。因此, other 元素可能包含 carhouse 元素,如下:

   <other>         <car>she has a car</car>         <house country="CANADA" city="Toronto">             <townhouse townhouse_type="good" />         </house>     </other>





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结束语

这就结束了对创建格式和定义均正确的 XML 文件的基本介绍。您可能想要继续自己研究 people.xml 和 people.dtd 文件。如果想要尝试使用 XML 语法分析器对这些文件进行语法分析,请参阅“参考资料”来查找可供下载的语法分析器的列表。



参考资料

  • 如果希望了解有关 XML 和 DTD 语法的更多信息, XML 1.0 W3C Recommendation应该是您的第一站。
  • Tim Bray 是 XML 1.0 规范的原始编辑之一。他维护着 Textuality.com,可以在上面找到他关于 XML、DTD 等内容思想。还可以找到 Lark 和 Larval,Bray 自己的 XML 语法分析器。
  • Doug Tidwell 的 教程:XML 简介展示了对“可扩展标记语言”近乎完整的探讨。
  • 您可能还想要仔细查看 Mark Johnson 在 JavaWorld 上发表的 XML for the absolute beginner一文。
  • 请下载本文示例中使用的 people.xmlpeople.dtd文件,以进一步研究和分析。
XML 语法分析器:简表
  • IBM 的 XML Parser for Java (XML4J),目前是版本 3.1.1,是以 100% 纯 Java 编写的确认 XML 语法分析器。包(com.ibm.xml.parser)包含了对 XML 文档进行语法分析、生成、操纵和确认的类和方法。
  • IBM 的 XML for C++ parser (XML4C) 基于 Apache 的 Xerces-C XML 语法分析器,它是用 C++ 的可移植子集编写的确认 XML 语法分析器。
  • TclXML 是全 Tcl 的 XML 语法分析器。
  • Xerces 是来自 Apache Software Foundation 的 Java 语法分析器,目前是版本 1.4.0。
  • Lars Marius Goshol 负责维护作为公众服务的这个详尽的 XML 语法分析器列表和其它 XML 工具。
相关链接
  • XML 专区页面上查看最新信息。
  • 如同 DTD,在创建 XML 文件时,样式表不是必需的,但如果希望控制浏览器中文档显示,它们就非常重要。Alan Knox 的 developerWorks 文章, Style sheets can write style sheets, too,向您介绍如何使用 XSL 来将 XML 数据转换成用于浏览器的复杂显示标记。
  • 阅读完上述文章后,可能想要查看 IBM alphaWorks 的 XSL Editor
  • 如果希望探索 XML Schema 以及它与 DTD 的关系,请参阅 David Mertz 在其 developerWorks 专栏“XML 问题 7”中的 DTD 和 XML Schema 比较,以及 Kevin Williams 的 developerWorks 临时讲台 赞同使用 XMLSchema 的文章来了解用于数据的 XML 文档的结构化定义。有关使用 XML Schema 会怎样的简短说明,请参阅介绍性文章 Basics of using XML Schema to define elements


关于作者

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Jane Fung 目前在 IBM VisualAge for Java 技术支持小组工作,该小组为使用 VisualAge for Java 的企业开发人员提供支持。Jane 获得了加拿大安大略省的沃特卢大学电子工程应用科学学士学位,并且是一名 Sun Java 2 认证程序员。可以通过 jcyfung@ca.ibm.com 与 Jane 联系。