XML?DTD是目前使用最廣泛的一種XML?模式，XML?Schema則已經(jīng)成為W3C的正式推薦標(biāo)準(zhǔn)，并有替代XML?DTD的趨勢。那么，從技術(shù)角度看，XML?Schema與XML?DTD有那些區(qū)別，XML?Schema又有那些優(yōu)勢呢？
引言?
XML?DTD(XML的文檔類型定義)是近幾年來XML技術(shù)領(lǐng)域所使用的最廣泛的一種模式。但是，由于XML?DTD并不能完全滿足XML自動(dòng)化處理的要求，例如不能很好實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序不同模塊間的相互協(xié)調(diào)，缺乏對(duì)文檔結(jié)構(gòu)、屬性、數(shù)據(jù)類型等約束的足夠描述等等，所以W3C于2001年5月正式推薦XML?Schema為XML?的標(biāo)準(zhǔn)模式。顯然，W3C希望以XML?Schema來作為XML模式描述語言的主流，并逐漸代替XML?DTD。那么XML?Schema與XML?DTD相比到底有哪些優(yōu)勢呢，XML?DTD是否真的會(huì)在XML的模式描述領(lǐng)域中逐漸消失呢？

XML模式與XML格式?
XML模式是指用來描述XML結(jié)構(gòu)、約束等因素的語言，例如XML?Schema、XML?DTD、XDR，SOX等等。XML格式則是XML文檔本身所具有的格式。本文以XML?Schema來代表W3C所推薦的XML?Schema模式標(biāo)準(zhǔn)，而以"XML模式"來代表所有的XML模式描述語言。

從模式的描述語言來說，XML?Schema和XML?DTD都屬于語法模式。與概念模式不同，語法模式在對(duì)同一事物描述時(shí)，可以采用不同的語法，例如在對(duì)關(guān)系模式描述時(shí)，無論是使用XML?Schema還是XML?DTD，都既可以用元素也可以用屬性來描述關(guān)系模式的列。

模式必須以某種格式來表示，XML?Schema的格式與XML?DTD的格式有著非常明顯的區(qū)別，XML?Schema事實(shí)上也是XML的一種應(yīng)用，也就是說XML?Schema的格式與XML的格式是完全相同的，而作為SGML?DTD的一個(gè)子集，XML?DTD具有著與XML格式完全不同的格式。這種區(qū)別會(huì)給XML?Schema的使用帶來許多好處：?

XML用戶在使用XML?Schema的時(shí)候，不需要為了理解XML?Schema而重新學(xué)習(xí)，節(jié)省了時(shí)間；?
由于XML?Schema本身也是一種XML，所以許多的XML編輯工具、API?開發(fā)包、XML語法分析器可以直接的應(yīng)用到XML?Schema，而不需要修改。?
作為XML的一個(gè)應(yīng)用，XML?Schema理所當(dāng)然的繼承了XML的自描述性和可擴(kuò)展性，這使得XML?Schema?更具有可讀性和靈活性。?
由于格式完全與XML一樣，XML?Schema除了可以像XML一樣處理外，也可以同它所描述的XML文檔以同樣的方式存儲(chǔ)在一起，方便管理。?
XML?Schema與XML格式的一致性，使得以XML為數(shù)據(jù)交換的應(yīng)用系統(tǒng)之間，也可以方便的進(jìn)行模式交換。?
XML有非常高的合法性要求，XML?DTD對(duì)XML的描述，往往也被用作驗(yàn)證XML合法性的一個(gè)基礎(chǔ)，但是XML?DTD本身的合法性卻缺少較好的驗(yàn)證機(jī)制，必需獨(dú)立處理。XML?Schema則不同，它與XML有著同樣的合法性驗(yàn)證機(jī)制。?

數(shù)據(jù)類型

或許，對(duì)于許多開發(fā)人員來講，XML?Schema與XML?DTD相比的一個(gè)最顯著的特征，就是其對(duì)數(shù)據(jù)類型的支持了。這完全是因?yàn)閄ML?DTD提供的數(shù)據(jù)類型只有CDATA?、Enumerated、NMTOKEN?、NMTOKENS等十種內(nèi)置（built-in）數(shù)據(jù)類型。這樣少的數(shù)據(jù)類型通常無法滿足文檔的可理解性和數(shù)據(jù)交換的需要。XML?Schema則不同，它內(nèi)置了三十七種數(shù)據(jù)類型，如long，int，short，double等常用的數(shù)據(jù)類型，并通過將數(shù)據(jù)類型表示為由value?space、lexical?space和facet三部分組成的三元組而獲得更大的靈活性。但是，?XML?Schema數(shù)據(jù)類型的真正靈活性來自于其對(duì)用戶自定義類型的支持。XML?Schema提供兩種方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)類型的定義。

1)簡單類型定義（simpleType），即在XML?Schema內(nèi)置的數(shù)據(jù)類型基礎(chǔ)上或其它由XML?Schema內(nèi)置的數(shù)據(jù)類型繼承或定義所得到的簡單的數(shù)據(jù)類型（simpleType）基礎(chǔ)上，通過restriction，list?或者?union方式定義新的數(shù)據(jù)類型。

例如：
源碼1?restriction方式的定義
<simpleType?name='Sku'>
<restriction?base='string'>
<pattern?value='\d{3}-[A-Z]{2}'/>
</restriction>
</simpleType>
?

源碼2?list方式的定義
<simpleType?name='listOfDouble'>
<list?itemType='double'/>
</simpleType>
?

源碼3?union方式的定義
<xsd:attribute?name="size">
??<xsd:simpleType>
???<xsd:union>
????<xsd:simpleType>
?????<xsd:restriction?base="xsd:positiveInteger">
??????<xsd:minInclusive?value="1"/>
??????<xsd:maxInclusive?value="12"/>
?????</xsd:restriction>
????</xsd:simpleType>
????<xsd:simpleType>
?????<xsd:restriction?base="xsd:string">
??????<xsd:enumeration?value="month"/>
?????</xsd:restriction>
????</xsd:simpleType>
???</xsd:union>
??</xsd:simpleType>
?</xsd:attribute>
?

2)?復(fù)合類型定義（complexType），該方法提供了一種功能強(qiáng)大的復(fù)雜數(shù)據(jù)類型定義機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)包括結(jié)構(gòu)描述在內(nèi)的復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型。下面是一個(gè)以complexType定義實(shí)現(xiàn)關(guān)系模式中表結(jié)構(gòu)的例子，設(shè)有表T_C_Type（Psign，Count），其中Psign為CHAR數(shù)據(jù)類型，Count為NUMBER數(shù)據(jù)類型。則有：

源碼4?complexType定義?
<!--表結(jié)構(gòu)類型定義-->
?<complexType?name="T_C_Type">
??<sequence?minOccurs="0"?maxOccurs="unbounded">
???<element?name="Psign">
????<complexType>
?????<simpleContent>
??????<restriction?base="string">
???????<attribute?name="value"?type="string"/>
??????</restriction>
?????</simpleContent>
????</complexType>
???</element>
???<element?name="Count"?minOccurs="0">
????<complexType>
?????<complexContent>
??????<restriction?base="anyType">
???????<attribute?name="value"?type="int"?use="optional"/>
??????</restriction>
?????</complexContent>
????</complexType>
???</element>
??</sequence>
?</complexType>
?

不僅如此，XML?Schema還允許元素的內(nèi)容取空值，這一點(diǎn)可以擴(kuò)大XML?Schema對(duì)數(shù)據(jù)情況的描述范圍，而XML?DTD則無能為力。例如：

源碼5?XML?Schema?元素取空值的定義?<element?name='test'?nullable='true'/>
?

元素順序的支持?
XML?DTD與XML?Schema?都支持對(duì)子元素節(jié)點(diǎn)順序的描述，但XML?DTD沒有提供對(duì)于無序情況的描述，也就是如果以XML?DTD來描述元素的無順序出現(xiàn)情況，它必須采用窮舉元素各種可能出現(xiàn)的排列順序的方式來實(shí)現(xiàn)，這種方法不僅繁瑣，有時(shí)甚至是不現(xiàn)實(shí)的。例如對(duì)于table的a，b子元素，如果希望它們以任意的順序出現(xiàn)，用XML?DTD來描述：

源碼6?a，b子元素任意順序出現(xiàn)的XML?DTD定義?
<?xml?version="1.0"?encoding="UTF-8"?>
<!ELEMENT?ENTER_NAME_OF_ROOT_ELEMENT_HERE?EMPTY>
<!ELEMENT?table?((a,b)|(b,a))>
<!ELEMENT?a??(#PCDATA)>
<!ELEMENT?b?(#PCDATA)>

?

XML?Schema提供了<all>標(biāo)記來描述這種情況：

源碼7?a，b子元素任意順序出現(xiàn)的XML?Schema定義?
<xsd:element?name="a"?type="xsd:string"/>
?<xsd:element?name="b"?type="xsd:string"/>
?<xsd:element?name="table">
??<xsd:complexType>
???<xsd:all>
????<xsd:element?ref="a"/>
????<xsd:element?ref="b"/>
???</xsd:all>
??</xsd:complexType>
?</xsd:element>
?

可見，用XML?Schema來實(shí)現(xiàn)子元素的無序描述要簡單的多。

命名空間?
在XML中引入命名空間的目的是為了能夠在一個(gè)XML文檔中使用其它XML文檔中的一些具有通用性的定義（通常是一些元素或數(shù)據(jù)類型等的定義），并保證不產(chǎn)生語義上的沖突。XML?DTD并不能支持這一特性，這進(jìn)一步限制了XML?DTD的適用范圍。而XML?Schema則很好的滿足了這一點(diǎn)。

并且，?XML?Schema還提供了include?和?import兩種引用命名空間的方法。下面的例子中XML?Schema文檔引用了其它兩個(gè)XML?Schema的定義，通過使用import實(shí)現(xiàn)了混合使用不同命名空間的目的。例子中還定義了不同命名空間中元素之間的keyref約束。

源碼8?XML?Schema對(duì)命名空間的使用?
schema?targetNamespace="http://202.117.84.144"
xmlns:xs="http://202.117.84.144"
xmlns="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
xmlns:a="http://202.117.84.228/middlewareSqlServer2000sqlservertest20211784228"
xmlns:b="http://202.117.84.228/middlewareOracle805ioracletest20211784144"?
elementFormDefault="qualified">
<import?namespace="http://202.117.84.228/middlewareSqlServer2000sqlservertest20211784228"?
?schemaLocation="F:\xml?schema\middlewareSqlServer2000sqlservertest20211784228.xsd"/>
<import?namespace="http://202.117.84.228/middlewareOracle805ioracletest20211784144"
?schemaLocation="F:\xml?schema\middlewareOrcal805ioracletest20211784144.xsd"/>
?<annotation>
??<documentation?xml:lang="cn">
???schema?for?Middleware
???Copyright?2001?Zhou?Jingtao.?All?rights?reserved.
??</documentation>
?</annotation>
?<element?name="CombineDatabase">
??<complexType>
???<sequence>
????<element?name="CombinGlobeSchema">
?????<complexType>
??????<sequence>
???????<element?ref="a:H-Database"/>
???????<element?ref="b:H-Database"/>
??????</sequence>
?????</complexType>
?????<keyref?name="SqlServerTest_T_C_Psign"?refer="b:gz_jgxx_ID_pk">
??????<selector?xpath="a:H-Database/a:SqlServerTest/a:T_C/a:Count"/>
??????<field?xpath="@value"/>
?????</keyref>
????</element>
???</sequence>
??</complexType>
?</element>
</schema>
?

對(duì)于API的支持?
在掌握和使用XML技術(shù)時(shí)，DOM和SAX可能是技術(shù)人員最常使用到的XML?API。DOM和SAX只對(duì)XML實(shí)例文檔有效，雖然可以通過它們實(shí)現(xiàn)以XML?DTD來驗(yàn)證XML文檔,但是DOM和SAX卻沒有提供解析XML?DTD文檔內(nèi)容的功能，也就是說我們無法通過DOM或SAX來得到DTD中元素、屬性的聲明和約束的描述。但是在基于XML+DTD的數(shù)據(jù)交換過程中，一些應(yīng)用程序需要得到DTD本身的描述內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，以方便對(duì)XML文檔中數(shù)據(jù)的處理，例如在使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)XML?文檔的過程中就涉及到如何將XML?DTD映射為關(guān)系模式描述的問題。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)XML?DTD的解讀，研究人員必須為XML?DTD開發(fā)新的接口或者專用工具，帶來了很大的不便。

由于XML?Schema本身就是一個(gè)XML?文檔，所以我們可以通過使用DOM、SAX或JDOM等XML?API很容易的解析XML?Schema，這就實(shí)現(xiàn)了XML文檔與其描述模式處理方式的一致性，利于數(shù)據(jù)的傳輸和交換。

更加清晰的屬性出現(xiàn)情況的限制、以及缺省值和枚舉?
XML?DTD以關(guān)鍵字#IMPlIED、#FIXED和#REQUIRED來指定屬性是否出現(xiàn)，并支持屬性缺省值的定義。XML?Schema則提供了更明確的標(biāo)記來實(shí)現(xiàn)清晰易懂的表示。XML?Schema廢棄了XML?DTD的#IMPlIED，不再支持屬性的隱含狀態(tài)，而要求必須給出明確的狀態(tài)，并以prohibited來表示屬性的禁用。對(duì)于缺省值的表達(dá)則更為直觀，用default來直接給出。

源碼9?XML?DTD?、XML?Schema對(duì)屬性出現(xiàn)情況的限制?
<!ATTLIST?TestDTD?testAr1?CDATA??#IMPLIED>
<!ATTLIST?TestDTD?testAr2?CDATA??#REQUIRED>
<!ATTLIST?TestDTD?testAr3?CDATA??#FIXED?"3">
<!ATTLIST?TestDTD?testAr4?CDATA??"3">

<xsd:attribute?name="TestAr1"?type="xsd:string"?use="optional"?default="3"/>
<xsd:attribute?name="TestAr2"?type="xsd:string"?use="prohibited"/>
<xsd:attribute?name="TestAr3"?type="xsd:string"?use="required"?fixed="3"/>
?

對(duì)于XML?Schema在枚舉方面的改進(jìn)，請(qǐng)參見參考資料中"XML?問題?#7?W3C?XML?Schema?與文檔類型定義?(DTD)?比較"一文（文獻(xiàn)9）。

注釋?
XML?DTD和XML?Schema都支持<!-注釋內(nèi)容-->這樣的注釋方法，但是XML?Schema提供了更靈活和有用的注釋方式：documentation和appinfo。它們提供了面向讀者和應(yīng)用的注釋。

源碼10?XML?Schema的注釋
<xsd:annotation>
<xsd:documentation>面向用戶和應(yīng)用的注釋</xsd:documentation>
<xsd:appinfo>
//這是一段C語言代碼。
#include?stdio.h
void?main()
{
int?i,j;
i?=1;
j=i+1;
}
</xsd:appinfo>
?

對(duì)數(shù)據(jù)庫的支持?
目前如何將關(guān)系數(shù)據(jù)表示為XML數(shù)據(jù)和如何實(shí)現(xiàn)基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的XML數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢和更新已經(jīng)成為了研究的熱點(diǎn)。Deutsh，F(xiàn)lorescu[5]，Kossman[5]，Shanmugasundaram[6,7]和D?W?Lee[8]等人都在XML與關(guān)系數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)化問題方面作了較深入的研究。然而由于XML?Schema成為正式推薦標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間較晚，加之XML?DTD語法相對(duì)簡單，所以現(xiàn)在大部分的研究和應(yīng)用都是基于XML?DTD展開的。但是，XML?DTD在對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)的描述方面明顯存在著不足，例如XML?DTD有限的數(shù)據(jù)類型根本無法完成對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)類型的一一映射，也無法實(shí)現(xiàn)大部分的數(shù)據(jù)規(guī)則的描述。XML?Schema提供了更多的內(nèi)建數(shù)據(jù)類型，并支持用戶對(duì)數(shù)據(jù)類型的擴(kuò)展，基本上滿足了關(guān)系模式在數(shù)據(jù)描述上的需要，這一點(diǎn)可以作為XML?Schema比XML?DTD更適合描述關(guān)系數(shù)據(jù)的一個(gè)主要的原因。?

一個(gè)結(jié)論?
通過比較，可以看出，XML?Schema比XML?DTD具有更強(qiáng)的表現(xiàn)力，能夠更好的滿足不同領(lǐng)域應(yīng)用的需求。那么，是不是可以說XML?DTD會(huì)很快被XML?Schema替代并最終消失呢。從作者的觀點(diǎn)來看，XML?Schema雖然在大多數(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域都有替代XML?DTD的趨勢，但是XML?DTD仍然有它的適用范圍，并不可能被XML?Schema完全替代：?

XML?DTD是作為XML?標(biāo)準(zhǔn)的一部分發(fā)布的，W3C似乎并沒有準(zhǔn)備將其從XML標(biāo)準(zhǔn)中廢除掉，對(duì)于XML?DTD的支持還將持續(xù)。?
目前大多數(shù)的面向XML應(yīng)用，都對(duì)XML?DTD做了很好的支持，XML?DTD的工具也相對(duì)較為成熟，一般情況下，這些應(yīng)用和工具并不會(huì)選擇以XML?Schema替換XML?DTD的方式對(duì)其升級(jí)，更多的選擇應(yīng)該是二者都支持。當(dāng)然，對(duì)于那些對(duì)數(shù)據(jù)交換或者描述能力要求較高、XML?DTD已不能滿足功能需求的應(yīng)用來說，以XML?Schema來代替XML?DTD已經(jīng)成為一種必然趨勢。?
當(dāng)前大多數(shù)與XML?模式相關(guān)的算法研究都是基于XML?DTD展開的，作為一種研究的延續(xù)，并不會(huì)放棄XML?DTD的研究成果，但是，針對(duì)XML?Schema的研究將會(huì)成為一個(gè)新的熱點(diǎn)。?
在一些相對(duì)要求簡單的處理環(huán)境中，XML?DTD仍然會(huì)占有它的一席之地。?
同其他技術(shù)的發(fā)展一樣，由于新標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，XML?DTD的作用會(huì)逐漸減弱，但正如層次數(shù)據(jù)庫在今天仍然在使用一樣，?對(duì)XML?Schema是否會(huì)完全替代XML?DTD做一個(gè)結(jié)論似乎為時(shí)過早。?

所以，作為一種強(qiáng)有力的標(biāo)準(zhǔn)，XML?Schema作為XML模式的主流已經(jīng)成為一種趨勢；但作為一種最簡單的XML模式，XML?DTD也還將會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)揮它應(yīng)有的作用。