XML?DTD是目前使用最廣泛的一種XML?模式，XML?Schema則已經成為W3C的正式推薦標準，并有替代XML?DTD的趨勢。那么，從技術角度看，XML?Schema與XML?DTD有那些區別，XML?Schema又有那些優勢呢？
引言?
XML?DTD(XML的文檔類型定義)是近幾年來XML技術領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自動化處理的要求，例如不能很好實現應用程序不同模塊間的相互協調，缺乏對文檔結構、屬性、數據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?的標準模式。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相比到底有哪些優勢呢，XML?DTD是否真的會在XML的模式描述領域中逐漸消失呢？

XML模式與XML格式?
XML模式是指用來描述XML結構、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模式標準，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，語法模式在對同一事物描述時，可以采用不同的語法，例如在對關系模式描述時，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別，XML?Schema事實上也是XML的一種應用，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的一個子集，XML?DTD具有著與XML格式完全不同的格式。這種區別會給XML?Schema的使用帶來許多好處：?

XML用戶在使用XML?Schema的時候，不需要為了理解XML?Schema而重新學習，節省了時間；?
由于XML?Schema本身也是一種XML，所以許多的XML編輯工具、API?開發包、XML語法分析器可以直接的應用到XML?Schema，而不需要修改。?
作為XML的一個應用，XML?Schema理所當然的繼承了XML的自描述性和可擴展性，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在一起，方便管理。?
XML?Schema與XML格式的一致性，使得以XML為數據交換的應用系統之間，也可以方便的進行模式交換。?
XML有非常高的合法性要求，XML?DTD對XML的描述，往往也被用作驗證XML合法性的一個基礎，但是XML?DTD本身的合法性卻缺少較好的驗證機制，必需獨立處理。XML?Schema則不同，它與XML有著同樣的合法性驗證機制。?

數據類型

或許，對于許多開發人員來講，XML?Schema與XML?DTD相比的一個最顯著的特征，就是其對數據類型的支持了。這完全是因為XML?DTD提供的數據類型只有CDATA?、Enumerated、NMTOKEN?、NMTOKENS等十種內置（built-in）數據類型。這樣少的數據類型通常無法滿足文檔的可理解性和數據交換的需要。XML?Schema則不同，它內置了三十七種數據類型，如long，int，short，double等常用的數據類型，并通過將數據類型表示為由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數據類型的真正靈活性來自于其對用戶自定義類型的支持。XML?Schema提供兩種方式來實現數據類型的定義。

1)簡單類型定義（simpleType），即在XML?Schema內置的數據類型基礎上或其它由XML?Schema內置的數據類型繼承或定義所得到的簡單的數據類型（simpleType）基礎上，通過restriction，list?或者?union方式定義新的數據類型。

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)?復合類型定義（complexType），該方法提供了一種功能強大的復雜數據類型定義機制，可以實現包括結構描述在內的復雜的數據類型。下面是一個以complexType定義實現關系模式中表結構的例子，設有表T_C_Type（Psign，Count），其中Psign為CHAR數據類型，Count為NUMBER數據類型。則有：

源碼4?complexType定義?
<!--表結構類型定義-->
?<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還允許元素的內容取空值，這一點可以擴大XML?Schema對數據情況的描述范圍，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?都支持對子元素節點順序的描述，但XML?DTD沒有提供對于無序情況的描述，也就是如果以XML?DTD來描述元素的無順序出現情況，它必須采用窮舉元素各種可能出現的排列順序的方式來實現，這種方法不僅繁瑣，有時甚至是不現實的。例如對于table的a，b子元素，如果希望它們以任意的順序出現，用XML?DTD來描述：

源碼6?a，b子元素任意順序出現的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>標記來描述這種情況：

源碼7?a，b子元素任意順序出現的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來實現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據類型等的定義），并保證不產生語義上的沖突。XML?DTD并不能支持這一特性，這進一步限制了XML?DTD的適用范圍。而XML?Schema則很好的滿足了這一點。

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XML?Schema的定義，通過使用import實現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>
?

對于API的支持?
在掌握和使用XML技術時，DOM和SAX可能是技術人員最常使用到的XML?API。DOM和SAX只對XML實例文檔有效，雖然可以通過它們實現以XML?DTD來驗證XML文檔,但是DOM和SAX卻沒有提供解析XML?DTD文檔內容的功能，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的數據交換過程中，一些應用程序需要得到DTD本身的描述內容和結構，以方便對XML文檔中數據的處理，例如在使用關系數據庫存儲XML?文檔的過程中就涉及到如何將XML?DTD映射為關系模式描述的問題。為了實現對XML?DTD的解讀，研究人員必須為XML?DTD開發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，這就實現了XML文檔與其描述模式處理方式的一致性，利于數據的傳輸和交換。

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

源碼9?XML?DTD?、XML?Schema對屬性出現情況的限制?
<!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"/>
?

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

注釋?
XML?DTD和XML?Schema都支持<!-注釋內容-->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用的注釋。

源碼10?XML?Schema的注釋
<xsd:annotation>
<xsd:documentation>面向用戶和應用的注釋</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>
?

對數據庫的支持?
目前如何將關系數據表示為XML數據和如何實現基于關系數據庫的XML數據存儲、查詢和更新已經成為了研究的熱點。Deutsh，Florescu[5]，Kossman[5]，Shanmugasundaram[6,7]和D?W?Lee[8]等人都在XML與關系數據的相互轉化問題方面作了較深入的研究。然而由于XML?Schema成為正式推薦標準的時間較晚，加之XML?DTD語法相對簡單，所以現在大部分的研究和應用都是基于XML?DTD展開的。但是，XML?DTD在對關系數據的描述方面明顯存在著不足，例如XML?DTD有限的數據類型根本無法完成對關系數據數據類型的一一映射，也無法實現大部分的數據規則的描述。XML?Schema提供了更多的內建數據類型，并支持用戶對數據類型的擴展，基本上滿足了關系模式在數據描述上的需要，這一點可以作為XML?Schema比XML?DTD更適合描述關系數據的一個主要的原因。?

一個結論?
通過比較，可以看出，XML?Schema比XML?DTD具有更強的表現力，能夠更好的滿足不同領域應用的需求。那么，是不是可以說XML?DTD會很快被XML?Schema替代并最終消失呢。從作者的觀點來看，XML?Schema雖然在大多數的應用領域都有替代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?標準的一部分發布的，W3C似乎并沒有準備將其從XML標準中廢除掉，對于XML?DTD的支持還將持續。?
目前大多數的面向XML應用，都對XML?DTD做了很好的支持，XML?DTD的工具也相對較為成熟，一般情況下，這些應用和工具并不會選擇以XML?Schema替換XML?DTD的方式對其升級，更多的選擇應該是二者都支持。當然，對于那些對數據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用來說，以XML?Schema來代替XML?DTD已經成為一種必然趨勢。?
當前大多數與XML?模式相關的算法研究都是基于XML?DTD展開的，作為一種研究的延續，并不會放棄XML?DTD的研究成果，但是，針對XML?Schema的研究將會成為一個新的熱點。?
在一些相對要求簡單的處理環境中，XML?DTD仍然會占有它的一席之地。?
同其他技術的發展一樣，由于新標準的出現，XML?DTD的作用會逐漸減弱，但正如層次數據庫在今天仍然在使用一樣，?對XML?Schema是否會完全替代XML?DTD做一個結論似乎為時過早。?

所以，作為一種強有力的標準，XML?Schema作為XML模式的主流已經成為一種趨勢；但作為一種最簡單的XML模式，XML?DTD也還將會在一段時間內發揮它應有的作用。