Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/1Dokumentenbeschreibungs-sprachenXML-Schema Definition (1)

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/2Ein wohlgeformtes XML-Dokument wird

gültig (valid) genannt, wenn es eine Deklaration des Dokumententyps hat(document type declaration), die eine Definition des Dokumententyps enthält(Document Type Definition (DTD)),welche die Struktur des Dokumentes definiert.Gültigkeit 1

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/3Ein wohlgeformtes XML-Dokument wird auch dann gültig (valid) genannt, wenn es den Regeln einer XML-Schema-Deklarationunterliegt, d.h. wenn es eine XML-Schema Definition (XSD) gibt, welche die Struktur des Dokumentes definiert.Gültigkeit 2

Unterschied?Gibt es Unterschiede zwischen beiden Arten von Gültigkeit?Ja – denn beide Arten von Gültigkeit hängen (1) von der Art der verwendeten Strukturdatei ab und (2) von der Art des Umganges mit Namensräumen bzw. mit Namensraumpräfixen innerhalb der Strukturdateien ab.Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSDTD, Namensräume und XSD (1) 27.11.2018/4

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/5Das XML-Schema

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/6BeweggründeEin XML-Schema dient – wie auch eine DTD –dazu, Regeln für den Aufbau eines XML-Dokuments zu definieren. Für die Entwicklung eines zweiten Weges der Regelfestlegung für XML-Dokumente gab es mehrere Beweggründe.Entscheidend war und ist, dass der Weg der DTD an seinen Grenzen angekommen und zugleich nicht XML-konform reformierbar ist.

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/7BeweggründeZugleich wurden einige Defizite der DTD-Technologie behoben.Z.B. kann man mit DTDs die Anzahl des sukzessiven Auftretens eines XML-Elements nicht mit einem exakten Wertebereich angeben, also z.B. „1-4 Mal“.Z.B. lassen sich Attribute mit Hilfe von DTDs nicht auf rein numerische Werte festlegen.Z.B. können Datentypen für XML-Elemente nur in geringem Maße beeinflusst werden.

BeweggründeZ.B. sind in einer DTD Elemente immer global definiert, können also an nur genau einer Stelle der Baumstruktur des DOM vorkommen. Attribute sind hingegen lokal definiert, also immer unter Zuordnung zu einem konkreten Element. Damit können gleichnamige Attribute an unterschiedlichen Stellen auftreten, müssen dazu aber immer wieder definiert werden.Wenn man das nun ändern will?Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSDTD, Namensräume und XSD (1) 27.11.2018/8

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/9UnterschiedeFestlegbare Regeln für: DTD XSDSyntax eines Elements Ja JaAttribute eines Elements Ja JaMögliche Kindelemente Ja JaStandard- bzw. feste Werte für Elemente und Attribute Ja JaReihenfolge der Elemente Ja JaAnzahl von Wiederholungen von Elementen 0,1, jedeDatentypen der Elemente 2 44+Datentypen der Attribute 9 44+Eigene Datentypen Nein Ja

Standard-datentypennachXSD 1.0Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSDTD, Namensräume und XSD (1) 27.11.2018/10

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/11StatusXML-Schema Definitions (XSD) haben beim W3C Empfehlungsstatus - warum?Die Schwäche der DTD ist ihre Stärke - sie sind einfach verstehbar und leicht zu erstellen. Und der XML-Substandard bleibt meist unverändert.Außer im Fall des (hochexakten) Datenaustauschs als Business Use Case (Geschäftsfall) gibt es selten die Notwendigkeit einer genaueren Daten-artfestlegung und weiterer Beschränkungen.

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/12GrundlegendesEin XML-Schema wird durch die XML Schema Definition (XSD) beschrieben und in Dateien mit der Endung *.xsd gespeichert.XSD-Dateien sind reine XML-Dokumente, für die die Regeln für Gültigkeit und Wohlgeformt-heit gelten. Als ein neues Feature gegenüber DTDs sind Datentypen für XML-Element- und -Attribut-inhalte vorgebbar, sogar als selbstdefinierte Datentypen mit beschränktem Wertebereich.

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/13DatentypenNeben den für XSD vordefinierten 44 Datentypen gibt es die Möglichkeit, mit Regular Expressionsnach W3C-Standard eigene Datentypen zu definieren und dann per XSD anzuweisen.Links:http://unicode.org/unicode/reports/tr18/ - Standards!http://www.informit.com/articles/article.asp?p=31285&seqNum=1 - Artikelserie dazuhttp://www.w3.org/TR/xmlschema-2/#regexshttp://www.w3.org/TR/xmlschema-0/#regexAppendix

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/14DatentypenEin simple type spezifiziert eine Facette eines regulären Ausdrucks mit einem Muster.Das folgende Beispiel beschreibt eine Buchabschnittsnummer, die aus einem großen Buchstaben und nachfolgend aus einer oder aus mehreren Dezimalziffern besteht:

<xsd:simpleType name="partNumber"> <xsd:restriction base="xsd:token"> <xsd:pattern value="[A-Z]\d+"/> </xsd:restriction>

</xsd:simpleType>

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/15XML-Schema Definitions –eine Einführung

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/16Konvention festlegenUm überhaupt XML-Schema Definitions (XSD) lehrbar zu machen, muss zuerst eine Konvention zur Verwendung und wechselseitigen Referenzierung von Namensräumen festgelegt werden.Diese Konvention hat natürlich im realen Leben Spielräume für Variationen, deren sofortige Erklärung am Anfang aber zu nachhaltiger Verwirrung führen würde ...

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/17Der GrundaufbauEin XML-Schema *.xsd gehört zur Klasse der Schema-Dokumente. Damit sind nur bestimmte XML-Elemente und -Attribute für dieses XML-Dokument zulässig.Praktisch wird das u.a. dadurch gelöst, dass im XML-Schema entweder immer auf den Namensraum mit dem Kürzel „xsd“ bzw. “xs“ referenziert oder dieser Namensraum zusätzlich nochmals als Standardnamensraum angegeben wird.

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/18Beispiel (XML)<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-15"?><!-- Bspl035.xml Erlenkötter--><adressen xmlns="http://www.test.de"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://www.test.de Bspl035.xsd"></adressen>Oder wenn das XML-Dokument keinen Namensraum hat:<adressen xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:noNamespaceSchemaLocation=„Bspl035.xsd“>

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/19Beispiel (XSD)<?xml version="1.0"?><!-- Bspl035.xsd Erlenkötter--><xsd:schema xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"targetNamespace="http://www.test.de"xmlns="http://www.test.de"><xsd:element name="adressen"><xsd:complexType mixed="true"></xsd:complexType></xsd:element></xsd:schema> Leeres Element ohne AttributeOder letzte zweiZeilen entfallen.

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/20ErläuterungenDas Dokumentelement für ein XML-Schema heißt immer schema . Um den Bezug zum Namensraum herzustellen, lautet der volle Name des Dokumentelements xsd:schema .Der (stets gleiche) verwendete Namensraum muss als Erstes als Attribut zum Dokument-element deklariert werden:xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/21ErläuterungenUm den Namen des Namensraums zu fixieren, über den später die XSD-Datei in einem XML-Dokument referenziert werden soll, wird mit targetNamespace ein Name festgelegt.targetNamespace="http://www.test.de"Zur Erinnerung - dieser URI kann rein fiktiv sein. Er ist nur zur Wiedererkennung wichtig.

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/22ErläuterungenZusätzlich wird ein Standardnamensraum eingeführt, damit man in der XSD-Datei die Elemente der XML-Instanzdokumente ohne Namensraumkürzel davor angeben kann. Als kennzeichnender Name wird der Gleiche verwendet, wie für targetNamespace .xmlns="http://www.test.de"

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/23ErläuterungenDas XML-Dokument muss nunmehr auch Namensräume festlegen. Als Standardnamensraum wird derselbe Namensraum referenziert, wie im zugehörigen XML-Schema.xmlns="http://www.test.de"Damit sind im XML-Dokument die im XML-Schema in ihrer Struktur definierten XML-Elemente ohne Namensraumkürzel benennbar. [Vorsicht bei Attributen!]

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/24ErläuterungenEs wird ein Namensraum xsi definiert, der mit Standardkennung so aussieht:xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"Das Dokumentelement erhält zugleich ein Attribut aus dem Namensraum xsi, das die Verbindung des XML-Dokuments mit einem XML-Schema erlaubt:xsi:schemaLocation="http://www.test.de Bspl035.xsd"

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/25ErläuterungenEs ist zu beachten, dass die Zeichenkette aus zwei Teilen bestehen muss, die genau ein Leerschritt trennt.Der erste Teil gibt den Namen des Namensraums an, der vom XML-Schema per Attribut targetNamespace definiert wird.Der zweite Teil gibt Ort und Namen der zuzuord-nenden XSD-Datei an. Der Dateiname der XSD-Datei allein funktioniert nur, wenn diese im selben Verzeichnis wie das XML-Dokument steht.

ErläuterungenDurch Angabe der Attribute elementFormDefaultund attributeFormDefault im Kopf einer XML-Schemadatei kann der durch targetNamespace implizierte Namensraumzwang für das XML-Instanzdokument gelockert werden. Wird der Wert der beiden Attribute auf den Wert unqualified gesetzt, so muss nur das Dokument-element im XML-Instanzdokument ein eigenes Namensraumattribut xmlns haben, sonst braucht man keinen Präfix und kein Attribut xmlns mehr. Dies entspricht auch dem Defaultverhalten.Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSDTD, Namensräume und XSD (1) 27.11.2018/26www.oracle.com/technology/pub/arti

cles/srivastava_namespaces.html

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/27Anmerkung zu VariationenDie hier vorgestellte Konvention kann woanders geändert auftreten:Es könnten andere Präfix-Kürzel an Stelle von xsdund xsi verwendet werdenDer Standardnamensraum könnte für das XML-Schema anstatt für das XML-Dokument verwen-det werden. Dann wären in jedem XML-Doku-ment alle XML-Elemente und -Attribute mit einem Namensraumkürzel als Präfix zu versehen.

Anmerkungen zu VariationenEs kann jede Kombination der Belegung der beiden Attribute elementFormDefault und attributeFormDefault mit den Werten qualifiedoder unqualified vorkommen. Das hat dann aber jeweils Konsequenzen für die Angabe von Namensraumkürzeln für Elemente bzw. Attribute der XML-Instanzen sowohl in der XSD als auch in den XML-Instanzen selbst.Verweis auf Fachliteratur! (s. Quellen)Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSDTD, Namensräume und XSD (1) 27.11.2018/28

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 XSD (2) 27.11.2018/29XML-Schema Definitions –eine Einführung

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 XSD (2) 27.11.2018/30Die ValidierungEin XML-Schema soll ein gültiges XML-Dokumentsein, also zumindest wohlgeformt.Darüberhinaus muss es gültig sein, also den Regeln des(!) XML-Schemas für XML-Schemas folgen. Die Validierung ist demzufolge ein zweistufiger Prozess in jedem validierenden Parser.

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 XSD (2) 27.11.2018/31Die ValidierungDokumentvalidieren Schemavalidieren

Bspl36.xml Bspl36.xsd Schema für XSD

ValidierungenMichael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSDTD, Namensräume und XSD (1) 27.11.2018/32http://www.jeckle.de/vorlesung/xml/script.html#XMLSchema

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 XSD (2) 27.11.2018/33Die ValidierungDas XML-Dokument wird gegen sein XML-Schema validiert.Die Verbindung wird über das Attribut „schemaLocation“ im Dokumentelement hergestellt.Das XML-Schema wird gegen das Schema der XSD validiert.Die Verbindung wird über den angegebenen Namensraum hergestellt. Oft „kennt“ der Parser das Schema der XSD lokal, muss also nicht ins Internet greifen.

Schema bzw. DTD für XSDshttp://www.w3.org/2012/04/XMLSchema.dtd /…xsd(XSD 1.1 Recommendation)http://www.w3.org/2012/01/XMLSchema.dtd /…xsd(XSD 1.1 Proposed Recommendation)http://www.w3.org/2011/07/XMLSchema.dtd /…xsd(XSD 1.1 Candidate Recommendation)http://www.w3.org/2009/04/XMLSchema.dtd /…xsd(XSD 1.1 Candidate Recommendation)http://www.w3.org/2004/10/XMLSchema.dtd /…xsd(XSD 1.0 Recommendation, Second Edition)http://www.w3.org/2001/05/XMLSchema.dtd /…xsd(XSD 1.0 Recommendation, First Edition)Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSDTD, Namensräume und XSD (1) 27.11.2018/34

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 XSD (2) 27.11.2018/35Designs von XML-SchemataGrundsätzlich bestimmt die Denk- und Sichtweisebei der Entwicklung das Design von XML-Schemata. Der Bezeichnung nach gibt es :• Russian Doll Design• Salami Slice Design• Venetian Blind Design• Garden of Eden

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 XSD (2) 27.11.2018/36Designs von XML-SchemataDas Russian Doll Design folgt den Verschachte-lungen der Elemente im XML-Dokument. Es ist dadurch unbeholfen und schwer auszuwerten.Das Salami Slice Design lässt sich noch am ehesten mit dem grundsätzlichen Aufbau einer DTD in Verbindung bringen, ohne allzuviel umdenken zu müssen. Es kann sehr übersichtlich werden.

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 XSD (2) 27.11.2018/37Designs von XML-SchemataDer Vorteil des Venetian Blind Design von XSD-Dateien sind:• Maximierung der Wiederverwendbarkeit von Abschnitten der XSD.• Maximierung der Möglichkeit, die Zugehörigkeit der XML-Elemente zu einem bestimmten Namensraum wahlweise sichtbar bzw. unsichtbar zu machen, so wie eine Jalousie das Licht durchlässt oder abschirmt.http://www.xfront.com/GlobalVersusLocal.html

Designs von XML-SchemataDas Garden of Eden Design ist maximal auf Wiederverwertbarkeit einzelner Bausteine der XSD durch strikte Trennung von Definitionen für Elemente, Attribute und Datentypen ausgelegt. Jedoch sind alle Definitionen global.Dadurch besitzt es die besten Ansätze zur Anwendung von Vererbungsregeln und sogar abstrakten Typdefinitionen, von denen konkrete Typdefinitionen abgeleitet werden. Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSDTD, Namensräume und XSD (1) 27.11.2018/38

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 XSD (2) 27.11.2018/39Designs von XML-SchemataGrundsätzlich gilt:• Alle vier Designs sind nur Ausdruck unterschiedlicher Denk- und Sichtweisen beim Programmieren, die in verschiedenen Situationen (mehr oder weniger) beim Entwurf hilfreich sein können.• Alle vier Designs leisten funktional jedoch genau das Gleiche. • Es steht den Entwicklern frei, weitere Designs zu entwerfen.

Beispiel in drei VariantenHier folgt ein einfachstes Beispiel, in dem auch die Namensraumreferenzen maximal vereinfacht sind – vgl. www.w3schools.com/Schema/schema_example.aspFOLIENDateienMichael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSDTD, Namensräume und XSD (1) 27.11.2018/40

Andere DesignsFunktionierende XML-Schema Dateien, die nicht nach einem dieser vier vorgestellten Designs erstellt wurden, werden wegen ihrer schweren Durchschaubarkeit in gewissen Kreisen Bologna Design genannt. Vgl. http://www.medbiq.org/std_specs/techguidelines/xmldesignguidelines.pdf. Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSDTD, Namensräume und XSD (1) 27.11.2018/41

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/42Validierende Parser

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/43Validierende ParserUm die Gültigkeit der XSD- und der damit in ihrer Struktur definierten XML-Dokumente prüfen zu können, braucht man entsprechende Parser -validierende Parser genannt. Die Internet-Browser bis IE 8.0, bis Firefox 24 und bis Opera 30 ignorierten XSD-Dateien und zeigten die XML-Dokumente ohne Gültigkeitsprü-fung einfach an. Neuere Browser parsen die XSD.Tools: siehe www.w3.org/XML/Schema, www.garshol.priv.no/download/xmltools/cat_ix.html

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/44Validierende ParserXML-Validator von CoreFiling:http://www.corefiling.com/opensource/schemaValidate.htmlDieser Dreifach-Validator ist sehr gut, und lässt ein XML-Dokument für drei Standardparser testen.https://www.freeformatter.com/xml-validator-xsd.html - ein guter Parserhttp://www.utilities-online.info/xsdvalidation/#.WiU6ADeDNPY

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/45Alter Parser von Decisionsoft

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/46Validierende ParserXML Well-Formedness Checker and ValidatorR. Tobin, Language Technology Group (LTG),University of Edinburgh, UKhttp://www.cogsci.ed.ac.uk/%7Erichard/xml-check.htmlEs gibt weitere Tools im Netz.

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/47Quellen• P. Reusch, „XML – Extensible Markup Language“, PPT-Vorlesung Teil 3, FH Dortmund; www.wirtschaft.fh-dortmund.de/~reusch/progdown.html#xml• H. Erlenkötter, „XML – Extensible Markup Language von Anfang an“, Rowohlt Taschenbuch Verlag, Reinbek bei Hamburg, 2001/2003.• G. Born, „Jetzt lerne ich XML“, Verlag Markt+Technik, München, 2001.• „XML – Version 1.1, Grundlagen“, RRZN / Univ. Hannover, 3. Auflage, Jan. 2004; zu beziehen über HG 2-04, Univ. Leipzig. (www.rrzn.uni-hannover.de/buecher) • http://msdn.microsoft.com/workshop/xml/index.asp• http://msdn.microsoft.com/xml/default.asp• http://msdn.microsoft.com/xml/reference/schema/start.asp• www.w3.org/TR/REC-xml-names/

QuellenNamensräume in der XSD - ein komplexes Thema• http://blog.xbrlinsight.com/xml/elementformdefault-attribute-attributeformdefault-attribute-and-form-attribute-in-xml-schema/• www.oracle.com/technology/pub/articles/srivastava_namespaces.htmlSehr gutes, fünfteiliges Tutorial zu XSD:• http://www.httputility.net/validate-xml-against-xsd.aspx• http://www.kohsuke.org/xmlschema/XMLSchemaDOsAndDONTs.htmlMichael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSDTD, Namensräume und XSD (1) 27.11.2018/48

Michael FrankHTWK-Leipzig, 2018 DBSXSD (1) 27.11.2018/49Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit –bis demnächst.