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XML檔案格式文法及DTD （轉） 2009-02-28 12:02
| XML檔案和HTML檔案一樣，實際上是一個文本檔案。顯然大家立刻就會明白，建立XML檔案最普通的工具和HTML一樣，就是“記事本”了。除了 “記事本”之外，當然還有一些更加友善的工具，如XML Notepad、XML Pro、CLIP！XML Editor等，這些工具的一大特點是：能夠檢查你所建立的XML檔案是否符合XML規範。不過，現在這些工具都隻有英文版的，并且需要付費使用。當然， 你仍然能夠使用FrontPage、DreamWeaver等工具，不過使用起來不是很友善。随着XML的逐漸普及，相信在不久後，也會出現非常好用的創 建XML檔案的工具。 現在我們暫且使用“記事本”來建立我們的XML檔案吧。先看一個XML檔案： 例1 〈?xml version="1.0" encoding="gb2312" ?〉 〈參考資料〉 〈書籍〉 〈名稱〉XML入門精解〈/名稱〉 〈作者〉張三〈/作者〉 〈價格 貨币機關="人民币"〉20.00〈/價格〉 〈/書籍〉 〈書籍〉 〈名稱〉XML文法〈/名稱〉 〈!--此書即将出版--〉 〈作者〉李四〈/作者〉 〈價格 貨币機關="人民币"〉18.00〈/價格〉 〈/書籍〉 〈/參考資料〉 這是一個典型的XML檔案，編輯好後儲存為一個以.xml為字尾的檔案。我們可以将此檔案分為檔案序言（Prolog）和檔案主體兩個大的部 分。在此檔案中的第一行即是檔案序言。該行是一個XML檔案必須要聲明的東西，而且也必須位于XML檔案的第一行，它主要是告訴XML解析器如何工作。其 中，version是标明此XML檔案所用的标準的版本号，必須要有；encoding指明了此XML檔案中所使用的字元類型，可以省略，在你省略此聲明 的時候，後面的字元碼必須是Unicode字元碼（建議不要省略）。因為我們在這個例子中使用的是GB2312字元碼，是以encoding這個聲明也不 能省略。在檔案序言部分還有一些聲明語句，我們在後面給予介紹。 檔案的其餘部分都是屬于檔案主體，XML檔案的内容資訊存放在此。我們可以看到，檔案主體是由開始的〈參考資料〉和結束的〈/參考資料〉控制标 記組成，這個稱為XML檔案的“根元素”；〈書籍〉是作為直屬于根元素下的“子元素”；在〈書籍〉下又有〈名稱〉、〈作者〉、〈價格〉這些子元素。貨币單 位是〈價格〉元素中的一個“屬性”，“人民币”則是“屬性值”。 〈!--此書即将出版--〉這一句同HTML一樣，是注釋，在XML檔案裡，注釋部分是放在“〈!--”與“--〉”标記之間的部分。 大家可以看到，XML檔案是相當簡單的。同HTML一樣，XML檔案也是由一系列的标記組成，不過，XML檔案中的标記是我們自定義的标記，具有明确的含義，我們可以對标記中的内容的含義作出說明。 對XML檔案有了初步的印象之後，我們就來詳細地談一談XML檔案的文法。在講文法之前，我們必須要了解一個重要的概念，就是XML解析器（XML Parse）。 1.XML解析器 解析器的主要功能就是檢查XML檔案是否有結構上的錯誤，剝離XML檔案中的标記，讀出正确的内容，以交給下一步的應用程式處理。XML是一種 用來結構化檔案資訊的标記語言，XML規範中對于如何标記檔案的結構性有一個詳細的法則，解析器就是根據這些法則寫出來的軟體（多用Java寫成）。同 HTML一樣，在浏覽器中，必須有HTML的解析器，這樣浏覽器才能夠“讀懂”各種用HTML标記所組成的網頁，将它們顯示在我們面前。如果有浏覽器的 HTML解析器讀不懂的标記，将會傳回給我們錯誤資訊。 由于現在的HTML标記實際上相當混亂，存在大量不規範的标記（有的網頁用IE能正常顯示，而用Netscape Navigator則不行），是以從一開始，XML的設計者就嚴格規定了XML的文法和結構，我們編寫的XML檔案必須遵循這些規定，否則XML解析器将 毫不留情地給你顯示錯誤資訊。 有兩種XML檔案，一種是Well-Formed XML檔案，一種是Validating XML檔案。 如果一個XML檔案滿足XML規範中的某些相關法則，且沒有使用DTD（檔案格式定義——後詳述）時，可稱這份檔案是Well-Formed。 而如果一個XML檔案是Well-Formed，且正确地使用了DTD，DTD中的文法又是正确的，那麼這個檔案就是Validating。對應兩種 XML檔案，有兩種XML解析器，一種是Well-Formed 解析器，一種是Validating解析器。IE 5中就内含Validating解析器，Validating解析器也可用來解析Well-Formed XML檔案。 檢查它是否滿足了Well-Formed的條件。我們可以将剛才編輯的第一個XML 檔案用IE 5以上版本的浏覽器打開。 大家可能要問為什麼在浏覽器中的顯示和我的源檔案一樣？沒錯，因為對于XML檔案，我們鼋龉匦乃 的内容，而它的顯示形式是交給CSS或XSL來完成的。這裡，我們并沒有給這個XML檔案定義它的CSS或XSL檔案，是以它按照原來的形式來顯示。實際 上，對于電子資料交換，僅僅需要一個XML檔案即可，如果要将它以某種形式顯示出來，我們就必須編輯CSS或XSL檔案（這個問題會在以後讨論）。 2.Well-Formed的XML檔案 我們知道，XML必須是Well-Formed的，才能夠被解析器正确地解析出來，顯示在浏覽器中。那麼什麼是Well-Formed的XML檔案呢？主要有下面幾個準則，我們在建立XML檔案的時候，必須滿足它們。 首先，XML檔案的第一行必須是聲明該檔案是XML檔案以及它所使用的XML規範版本。在檔案的前面不能夠有其它元素或者注釋。 第二，在XML檔案中有且隻能夠有一個根元素。我們的第一個例子中，〈參考資料〉... 〈/參考資料〉就是此XML檔案的根元素。 第三，在XML檔案中的标記必須正确地關閉，也就是說，在XML檔案中，控制标記必 須有與之對應的結束标記。如：〈名稱〉标記必須有對應的〈/名稱〉結束标記，不像HTML，某些标記的結束标記可有可無。如果在XML檔案中遇到自成一個 單元的标記，就是類似于HTML 中的〈img src=.....〉的這些沒有結束标記的時候，XML把它稱為“空元素”，必須用這樣的寫法：〈空元素名/〉，如果元素中含有屬性時寫法則為：〈空元素 名 屬性名=“屬性值”/〉。 第四，标記之間不得交叉。在以前的HTML檔案中，可以這樣寫： 〈B〉〈H〉XXXXXXX〈/B〉〈/H〉,〈B〉和〈H〉 标記之間有互相重疊的區域，而在XML中，是嚴格禁止這樣标記交錯的寫法，标記必須以規則性的次序來出現。 第五，屬性值必須要用“ ”号括起來。如第一個例子中的“1.0”、“gb2312”、“人民币”。都是用“ ”号括起來了的，不能漏掉。 第六，控制标記、指令和屬性名稱等英文要區分大小寫。與HTML不同的是，在HTML中， 類似〈B〉和〈b〉的标記含義是一樣的，而在XML中，類似〈name〉、〈NAME〉或〈Name〉這樣的标記是不同的 第七，我們知道，在HTML檔案中，如果我們要浏覽器原封不動地将我們所輸入的東西顯示出來，可以将這些東西放到〈pre〉〈/pre〉或者 〈xmp〉〈/xmp〉标記中間。這對于我們建立HTML教學的網頁是必不可少的，因為網頁中要顯示HTML的源代碼。而在XML中，要實作這樣的功能， 就必須使用CDATA标記。在CDATA标記中的資訊被解析器原封不動地傳給應用程式，并且不解析該段資訊中的任何控制标記。CDATA區域是由：“〈! [CDATA[”為開始标記，以“>〉”為結束标記。例如：例2中的源碼，除了“〈![CDATA[”和“>〉”符号，其餘的内容解析器将原 封不動地交給下遊的應用程式，即使CDATA區域中的開始和結尾的空白以及換行字元等，都同樣會被轉交（注意CDATA是大寫的字元）。 例2 〈![CDATA[飛翔的xml〉〉〉〉〉,:-) oooo〈〈〈〈〈〈〈 >〉 第八，XML處理空白字元和HTML不一樣。HTML标準規定，不管有多少個空白，都當作一個空白來處理；而在XML中規定，所有标記以外的空 白，解析器都要忠實地交給下遊的應用程式處理。這樣，我們有時必須摒棄編寫HTML檔案時的縮排習慣，因為縮排的空格，解析器也要處理。如： 〈作者〉張三〈/作者〉 和 〈作者〉 張三 〈/作者〉 上述内容對于解析器來說是不同的（後者在〈作者〉〈/作者〉标記之内除了張三這個字元以外，還包括兩個換行記号以及“張三”前的文字縮排符号）。是以解析器在去掉标記後将資訊傳給應用程式将有不同的處理結果。 如果我們想明确地告訴XML程式，标記中的空白有明确的含義，不要随便去掉（如在一些詩中，空格有它具體的意義），則可在标記中加入一個XML内置的屬性——xml:space 。如（注意屬性名稱和值的大小寫）： 〈詩歌 xml:space="preserver"〉 祖國啊！ 祖國！ 我的祖國！ 〈/詩歌〉 另外，在XML檔案中，如果要用到表1的特殊字元，必須用相應符号代替。 表1 特殊字元 替代符号 && & < ⁢ > > " " ' ' 在此做個小結：符合上述規定的XML檔案就是Well-Formed的XML檔案。這是編寫XML檔案的最基本要求。可以看到XML檔案的文法 規定比HTML要嚴格多了。由于有這樣的嚴格規定，軟體工程師編寫XML的解析器就容易多了，不像編寫HTML語言的解析器，必須費盡心思去适應不同的網 頁寫法，提高自己浏覽器的适應能力。實際上，這對于我們初學者來說，也是一件好事。該怎樣就怎樣，不必像原來那樣去疑惑各種HTML的寫法。 我們看到，在XML檔案中，用的大多都是自定義的标記。但是大家考慮一下，如果兩個同行業的公司A和B要用XML檔案互相交換資料，A公司用 〈價格〉标記來表示他們産品的價格資訊，而B公司可能用〈售價〉來表示價格資訊。如果一個XML應用程式來讀取他們各自的XML檔案中的資訊時，如果它隻 知道〈價格〉标記裡表示的是價格資訊，那麼B公司的價格資訊就讀不出來，必将産生錯誤。顯然，對于想利用XML檔案來交換資訊的實體來說，他們之間必須有 一個約定——即編寫XML檔案可以用哪些标記，母元素中能夠包括哪些子元素，各個元素出現的順序，元素中的屬性怎樣定義等。這樣他們在用XML交換資料時 才能夠暢通無阻。這種約定稱為DTD（Document Type Definition，文檔格式定義）。可以把DTD看作編寫XML檔案的模闆。對于同行業之間的XML資料交換，有一個固定的DTD将會友善很多。比如 說，如果網上的各大電子商場的XML網頁都遵循同一個DTD時，那麼我們就可以輕松地依據這個DTD 編寫一個應用程式，去網上将我們感興趣的東西自動抓回來。事實上已經有了好幾個定義好的DTD，如前面所說的MathML、SMIL等。 如果一個XML檔案是Well-Formed的，并且它是正确的依據某個DTD建立的，那麼，這個XML檔案就被稱為：Validating XML檔案。相應的解析器就稱為：Validating Parser。 DTD實際上可以看作一個或多個XML檔案的模闆，這些XML檔案中的元素、元素的屬性、元素 的排列方式/順序、元素能夠包含的内容等，都必須符合DTD中的定義。XML檔案中的元素，即我們所建立的标記，是根據我們應用的實際情況來建立的。想要 建立一份完整性高、适應性廣的DTD是非常困難的，因為各行各業都有他們自己的行業特點，是以DTD通常是以某種應用領域為定義的範圍，如：醫學、建築、 工商、行政。DTD定義的元素含蓋範圍越廣泛，那麼就越複雜。 DTD可以是一個完全獨立的檔案，也可以在XML檔案中直接設定。是以，DTD分為外部DTD（在XML檔案中調用另外已經編輯好的DTD）和内部 DTD（在XML檔案中直接設定DTD）兩種。比如，有幾十家互相聯系的、合作夥伴關系的公司、廠商，他們互相之間的交換電子文檔都是用XML文檔。那麼 我們可以将這些XML文檔的DTD放在某個地方，讓所有交換的XML文檔都使用此DTD，這是最友善的做法，同時也适用于公司内部的XML檔案使用。 内部DTD 内部DTD是在XML檔案的檔案序言區域中定義的。文法：
〈!DOCTYPE ：表示開始設定DTD，注意DOCUTYPE是大寫。 Element-name ：指定此DTD的根元素的名稱，一個XML檔案隻能有一個根元素。注意，如果 XML檔案使用了DTD，那麼檔案中的根元素就在這裡指定。 [.........]〉 ：在[ ]标記裡面定義XML檔案使用元素，然後用〉結束DTD的定義。 下面，我們來看一下怎樣給XML檔案定義DTD，請見例1。 例1中的DTD定義區可以看作是一個DTD定義的大概架構，為其他XML檔案定義DTD，結構和例1的DTD差不多，隻是可能需要添加、删除或者更改一些東西而已。在DTD定義的中間是元素設定，這是一個DTD的最主要部分，其主要文法如下：
〈!ELEMENT：表示開始元素設定，注意此處ELEMENT關鍵字是大寫。 element-name：表示要設定的元素的名稱。 element-definition：指明要對此元素進行怎樣的定義，就是說〈元素〉...〈/元素〉之間能夠包含什麼内容，是其他元素還是一般性的文字。 在例1中，大家可以看到，〈!ELEMENT 參考資料 (書籍)〉這個元素設定是聲明了“參考資料”這個元素，并且它是作為“書籍”這個元素的父元素。〈!ELEMENT 書籍 (名稱,作者,價格)〉這個元素設定聲明了“書籍”這個元素，并且它是作為“名稱”、“作者”、“價格”這三個元素的父元素。而〈!ELEMENT 名稱 (#PCDATA)〉這個元素設定聲明了“名稱”這個元素，但是此元素僅僅包含一般文字，是基本元素，這是由#PCDATA關鍵字定義的。 在元素設定中，如果元素包含多個子元素，如：〈!ELEMENT 書籍 (名稱,作者,價格)〉這種含多個子元素的聲明，那麼“名稱”、“作者”、“價格”這些标記在XML檔案中必須以上面排列的順序出現，每個标記必須而且隻 能夠出現一次。如果在設定元素時，按照〈!ELEMENT 書籍ANY〉，這樣在元素下就可以包含任意被設定過的元素，出現的次數和順序也不受限制，并且在該元素下，除了可以包含子元素以外，還能夠包含一般的文 字。有時候，在XML檔案中，一個标記可能多次出現（或者不出現），那麼我們除了在它們的父元素中用ANY關鍵字之外，還可以在元素的旁邊加上特定的符号 來控制标記出現的次數。這些符号見表1。
例如：〈!ELEMENT 參考資料(書籍 ,報紙+,雜志?,網站)〉這個元素設定，“書籍”标記在XML檔案中可以不出現或者出現多次；“報紙”标記必須出現一次以上；“雜志”标記可以不出現或隻出現一次；而“網站”标記必須出現而且隻能出現一次。 在一些父元素的聲明中，有可能它包含的子元素是在多個子元素中選擇一個來使用，那麼我們聲明此父元素時，就可以把它聲明成選擇性元素，例如：〈!ELEMENT 配偶 (妻子|丈夫)〉。可供選擇的子元素用“|”分隔，這樣，我們在XML檔案中可以這樣寫：
隻從中選擇一個子元素。 在我們的XML檔案中，還可能包括很多“空元素”，即：元素是單獨存在的，沒有〈/元素〉這樣的結束标記。那麼在DTD中是用EMPTY關鍵字來聲明的。 如：〈!ELEMENT 元素名 EMPTY〉。在XML檔案中，空元素不需要結束标記，但必須以〈/空元素名〉這樣的寫法。 在DTD中，還可以聲明一些稱為Entity的東西，讓DTD和XML檔案使用。我們可以把Entity看作是一個常量，它有一定的值。在DTD 中，Entity的聲明文法為：〈!ENTITY entity-name entity-definition〉。例如：我們在DTD中聲明〈!ENTITY PC "(#PCDATA)"〉 ，那麼在後面的元素設定中，就可以使用這個Entity來代替“(#PCDATA)”這個字元串，如：〈!ELEMENT 作者 (#PCDATA)〉可以寫成〈!ELEMENT 作者 &&PC;〉。引用Entity的時候，必須要在Entity名稱前面加上“&&”符号，後面加上“；”符号。 在例1中，〈!ATTLIST 價格 貨币機關 CDATA #REQUIRED〉這一句是設定元素的屬性，關于元素屬性設定的文法為：〈!ATTLIST element-name attribute-name Type Default-value〉 。其中，〈!ATTLIST是開始屬性的設定（注意大小寫）。element-name是指明此屬性設定是針對什麼元素的；attribute-name 是設定的屬性的名稱；Type是該屬性的屬性值的類别，屬性值有多種，可以是一般的文字，或從幾種屬性值中取一種等，屬性值的種類見表2。 Default-value是指該屬性的内定值種類，有四種不同的屬性内定值（見表3）。 下面我們舉幾個例子來看一下幾個常用的元素屬性的設定。例： 〈!ATTLIST 姓名 性别 (男|女) "男"〉 此元素屬性設定是為“姓名”這個元素設定一個名為“性别”的屬性，此屬性的屬性值類别是Enumerated，取值範圍為“男”或者“女”（用“|”分隔）。如果在XML檔案中沒有為此屬性指派，那麼就取值為“男”，因為屬性内定值是一個字元串“男”。 〈!ATTLIST 姓名 号碼 ID #REQUIRED〉 該屬性設定是為“姓名”元素設定一個名為“号碼”的屬性，屬性值類别是ID，意味着在XML檔案中為此屬性指派的時候，值在此XML檔案中是唯一的，如在同一份XML檔案中出現下面的XML語句： 〈姓名 号碼="1234567"〉張三〈/姓名〉 〈姓名 号碼="1234567"〉李四〈/姓名〉 注意：“号碼”屬性的值重複了，這樣，在解析過程中将會出現錯誤資訊。此屬性設定中的屬性内定值為#REQUIRED，表示這個屬性在XML檔案的〈姓名〉标記中必須出現，否則解析會發生錯誤。 〈!ATTLIST 電話号碼 國家代碼 CDATA #FIX "86"〉 該屬性設定是為“電話号碼”這個元素設定一個名為“國家代碼”的屬性，該屬性的值是一般的文字。在〈電話号碼〉标記中不能夠設定該屬性，因為這個屬性被設為具有固定值的屬性（#FIX關鍵字），解析器會自動地将該屬性以及值“86”加到〈電話号碼〉标記中。
在XML的規範中，還規定了兩個内定的屬性，即：xml:space和xml:lang ，内定的屬性名稱以xml:開頭，而你自己定義的屬性名不能以xml:開頭，否則在解析時會發生錯誤。 我們前面已經講過，空白格在XML檔案是有含義的，xml:space屬性就是來設定解析器将XML檔案中的空白格傳給應用程式後的處理方法。 xml:space是一個Enumerated類型的屬性，隻能夠在default和preserver之間取值。 xml:space="defaule"表示解析器将空白格傳遞給應用程式後，由應用程式内定的方法來處理這些空白格。如果沒有設定xml:space屬 性，則解析器會預設用default來設定該屬性。xml:space="preserver"是表示解析器将空白格傳遞給應用程式後，要求應用程式保留 這些空白格。 xml:lang屬性是用來設定标記中的文字資訊是使用哪種語言，ISO-639規定了不同語言的代表縮寫，如：xml: 表示英文；xml:表示拉丁文；xml: 表示中文資料；xml: 表示中文（簡體）；xml: 表示中文（繁體）。系統内定是xml:，即标記中間的文字資訊都是英文。 外部DTD 外部DTD是一個獨立于XML檔案的檔案，實際上也是一個文本檔案，隻是使用.dtd為檔案擴充名。因為外部DTD獨立于XML檔案， 那麼它可以供多個XML檔案使用，就像用同一個模闆可以寫出多個不同内容的檔案一樣，這多個XML檔案因為是引用同一個外部DTD，是以它們的結構大緻相 同。 外部DTD的建立方式、文法和内部DTD是一樣的，把例1的内部DTD的例子用外部DTD來寫，檔案如下所示。檔案存為字尾名為 .dtd的檔案。
除了沒有内部DTD中的〈!DOCTYPE 參考資料 [.....]〉語句外，其他都一樣。而且有關元素數目、排列順序、空元素設定、選擇性元素、Entity聲明、屬性設定等都和内部DTD是一樣的。 XML檔案使用〈!DOCTYPE element-name SYSTEM DTD-URL〉或者〈!DOCTYPE element-name PUBLIC DTD-name DTD-URL〉來引用建立好的外部DTD檔案。
Schema簡介 DTD的文法相當複雜，并且它不符合XML檔案的标準，自成一個體系。上面的介紹也僅僅是作了一個簡介，目的是幫助大家能讀懂DTD檔案以及在必要時建立簡單的DTD檔案，因為現在很多的XML應用是建立在DTD之上的。 另外，一個代替DTD的就是W3C定義的Schema，Schema相對于DTD的明顯好處是XML Schema文檔本身也是XML文檔，而不是像DTD一樣使用自成一體的文法。這就友善了使用者和開發者，因為可以使用相同的工具來處理XML Schema和其他XML資訊，而不必專門為Schema使用特殊工具。Schema簡單易懂，懂得XML文法、規則的人都可以立刻了解它。Schema 的概念提出已久，但W3C的标準最近才出來，相應的應用支援尚未完善，但采用Schema已成為XML發展的一個趨勢。 例1 DTD定義區:
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