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Cours avancé sur les Schémas XML

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XML Schema                                                                                                                                   xml-schema

XML Schema

 Code: xml-schema

Originaux

url: url:

Auteurs et version

•    Daniel K. Schneider

•    Version: 0.5 (modifié le 29/10/09)

Prérequis

Module technique précédent: xml-tech

Abstract

•    Petite introduction à XML Schema

Objectifs

•    Edition de fichiers XML avec un schéma XSD

•    Traduction de DTDs vers XSD avec un outil

XML

XML Schema - .

 

• &nb

sp;  Modification de types de données dans un XSD

•    Création de grammaires XSD simples (!)

Ressources

•    The W3C XML Schema primer:

•    Roger Costello’s extensive XML Schema tutorial:

Exemples

•    Vous retrouverez les fichiers exemple de ce texte ici:

•   

XML Schema - 1. Table des matières détaillée

1. Table des matières détaillée

1.   Table des matières détaillée       3

2.   Introduction    5

              2.1 Types de grammaires XML (Schema languages)                                        5

              2.2 Comparaison de schémas basés sur une grammaire                                6

              2.3 Ressources                                                                                                        7

        3. XSD - structure du fichier et espaces de nom                        8

              3.1 Structure et espace de nom d’un fichier XSD                                              8

A.Solution 1: Donner un namespace au code XSD 9

Example 3-1:XSD définition pour une simple recette de cuisine 9

B.Solution 2: Donner un namespace au code du schéma 10

Example 3-2:XSD définition pour une simple recette 10

              3.2 Validation                                                                                                         11

A.Association d’un XSD avec un fichier XML, Solution 1 11

B.Association d’un XSD avec XML, Solution 2 12

Example 3-3:XML pour une recette avec une XSD associée (file ) 12

Example 3-4:IMS Content Packaging 1.1.4 et IMS/LOM Metadata 14

              3.3 Définition d’éléments                                                                                     16

        4. Types de données                                                              18

              4.1 Types simples                                                                                                 18

              4.2 Types simples définis par l’utilisateur                                                        20

Example 4-1:Exemple "list": 20

Example 4-2:"restriction" sur un mot à choisir 20

Example 4-3:Restriction sur un nombre 21

        5. Organisation d’éléments                                                     22

              5.1 Références vs. insertion directe                                                                  22

              5.2 Séquences                                                                                                       23

Example 5-1:Une liste d’enfants ordonnées 23

Example 5-2:Une liste avec un ou plusieurs éléments 23

Example 5-3:Une liste avec un élément email à option et répétable 24

              5.3 Choix                                                                                                                25

XML Schema - 1. Table des matières détaillée

Example 5-4:Choix d’éléments à option et répétable 25

Example 5-5:Choix obligatoire entre éléments 25

              5.4 Mixed contents                                                                                               26

              5.5 Empty elements (éléments vides)                                                                26

        6. Attributs                                                                             27

Example 6-1:Groupes d’attributs (file ) 28

              6.1 Contraintes sur les valeurs                                                                           30

Example 6-2:Contraintes sur l’age 30

        7. Traduire des DTDs vers XSD                                              31

              7.1 Définition d’éléments                                                                                     31

              7.2 Définition d’attributs                                                                                      33

              7.3 Exemples                                                                                                         34


2.    Introduction

2.1   Types de grammaires XML (Schema languages)

 

                                                       XML Schema (XSD)                  (ISO standard 2006)

(W3C standard

 2001/2004)

•    Basé sur un grammaire:

•    Eléments autorisés dans un document XML, leur ordre, occurrences, etc

•    Contenu et type de données pour chaque élément et attribut.

•    Basé sur des assertions:

•    Assertions sur la nature des relations entre éléments and attributs dans un document XML.

2.2   Comparaison de schémas basés sur une grammaire

Caractéristiques

DTD

XML Schema (XSD)

Relax NG

Adoption

large

Applications data-centric

R&D, mais aussi qq.

standards

Complexité structurale

moyenne

puissant (e.g. sets, element occurrence constraints)

puissant

Types de données

peu (10, surtout des valeurs d’attributs)

puissant (44 + plus types dérivables)

puissant

Complexité globale

basse

élevée

moyenne

Formalisme en XML

non

oui

oui

(notation courte aussi)

Association avec un document XML

DOCTYPE declaration

Namespace declaration

Pas de solution standard

Support navigateur

IE (Firefox non)

non

non

File suffix

*.dtd

*.xsd

*.rng / *.rnc

Entités

oui

non ( xinclude)

non

2.3   Ressources

•    XML Schema (aussi appelé XSD pour "XML Schema Definition") est difficile

•    Une bonne façon d’apprendre XSD est de traduire une DTD avec un outil

•    Voir 7. “Traduire des DTDs vers XSD” [31]

W3C websites:

url: (W3C Overview Page) url: The W3C XML Schema primer

Specifications:

url: XML Schema Part 1: Structures Second Edition 2004 url: XML Schema Part 2: Datatypes Second Edition 2004

Outils:

•    Exchanger XML Editor gère XML Schema

•    Support pour l’édition XML

•    Validation d’une fichier XSD

•    Validation d’un XML avec des XSD

•    Traduction DTD/XSD/Relax NG


3.    XSD - structure du fichier et espaces de nom

3.1   Structure et espace de nom d’un fichier XSD

•    Comme tout fichier XML, XSD doit commencer par une déclaration XML

•    Racine d’un XSD : <schema> </schema>

•    L’élément schema possède des attributs (voir plus loin)

•    XSD utilise des espaces de noms pour distinguer éléments appartenant à XSD (le langage) et les éléments et attributs définis par un schéma donné (même principe que XSLT).

              Déclaration XML                                        espace de nommage

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<xsd:schema xmlns:xs=";

            .. "> <xsd:element >

</xs:element>

</xsd:schema>

XSD élément racine (root)

Espaces de noms (namespaces) et préfixes

•    On peut soit définir un préfixe pour les éléments XSD soit pour vos éléments

•    Voir solution 1 et 2 ci-dessous

•    Vous pouvez aussi choisir si vos éléments XML auront un namespace

A. Solution 1: Donner un namespace au code XSD

•    Souvent on utilise le préfixe xs: pour le code XSD

•    Parfois xsd: cela n’a pas d’importance

•    elementFormDefault="qualified" veut dire que vos balises n’auront pas de namespace

Example 3-1: XSD définition pour une simple recette de cuisine

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<!-- Simple recipe Schema -->

<xs:schema xmlns:xs=";            elementFormDefault="qualified">

  <xs:element name="list">

<xs:complexType>

<xs:sequence>

<xs:element maxOccurs="unbounded" ref="recipe"/>

</xs:sequence>

</xs:complexType>

</xs:element>

• Cette solution est préférable en règle générale (mais voir plus loin comment associer une XSD à un fichier XML: il faut encore ajouter des attributs)

B. Solution 2: Donner un namespace au code du schéma

•    Les éléments définis pour votre schéma ont un préfixe dans la définition.• vous devez donc définir votre namespace (substituer ";)

•    On déclare que XML Schema a le namespace par défaut, c.a.d. les éléments XSD ne seront pas préfixés.

Example 3-2: XSD définition pour une simple recette

<schema

  xmlns=''   targetNamespace=''   xmlns:t=''>

 <element name='t:list'>

<complexType>

<sequence>

<element ref='t:recipe' maxOccurs='unbounded'/>

</sequence>

</complexType>

 </element>

3.2   Validation

•    Un document XML décrit par un XSD est appelé instance document.

•    Dans XML Exchanger, clic sur l’icone validation, ensuite sélectionner le fichier XSD

A. Association d’un XSD avec un fichier XML, Solution 1

•    Il faut déclarer le namespace xsi: (XMLSchema-instance)

•    L’attribut xsi:noNamespaceSchemaLocation définit l’URL de votre XSD

•    Attention: il faut utiliser cela tel quel !!!

•    Je déconseille cette solution (voir la solution 2)

XML file  ( )

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1" ?>

<list

  xmlns:xsi=";   xsi:noNamespaceSchemaLocation="">

<recipe> .

</list>

XSD file ()

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<xs:schema xmlns:xs="; elementFormDefault="qualified">

<xs:element name="list">

B. Association d’un XSD avec XML, Solution 2

Solution à retenir: L’idée est que chaque fragment XML fait tjrs partie d’un namespace:

1. Les fichiers XML et XSD doivent inclure une namespace declaration pour un domaine Le fichier XML doit inclure en plus:

2.   une déclaration pour le XMLSchema-instance namespace

3. un attribut xsi:schemaLocation qui dit ou trouver XSD

• Cet attribut peut contenir plusieurs pairs "namespace-URL"

Example 3-3: XML pour une recette avec une XSD associée (file )

XML file  ()

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1" ?>

<list

  xmlns=";

  xmlns:xsi=";   xsi:schemaLocation="" >

<recipe>

<meta> ..</meta>

   

</recipe> </list>

En gros: Il faut substituer qc. pour le rose et le rouge ci-dessus. Faites attention à la syntaxe de l’attribut schemaLocation: "Namespace_url XSD_URL NameSpace_URL XSD_URL "

XSD file  ()

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<!-- Simple recipe Schema -->

<xs:schema xmlns:xs="" targetNamespace=";

       xmlns=";        elementFormDefault="qualified">

   .

</xs:schema>

•    La XSD définit un namespace pour vos balises.

•    Il faut substituer ; par un URL de votre choix, mais de préférence un URL sur lequel vous avez le contrôle (par exemple votre home page).

Example 3-4: IMS Content Packaging 1.1.4 et IMS/LOM Metadata

url: C.f.

Le fichier XML utilisera deux espaces de nommage

<manifest

  xmlns=";  xmlns:imsmd="; xmlns:xsi=";

identifier="MANIFEST-1"   xsi:schemaLocation=

"

     ">

 <metadata>

<imsmd:lom>

</imsmd:lom>

 </metadata>

 <organizations default="learning_sequence_1">

..

•    Cet exemple montre comment utiliser deux espaces de nom pour deux XSD• imscp_v1p1 est le namespace par défaut (sans préfixe)

•    imsmd_v1p1 est le namespace pour les métadonnées.

Extrait du fichier

<xsd:schema xmlns = "; targetNamespace = "; xmlns:xsi = "; xmlns:xsd = "; version = "IMS CP 1.1.4" elementFormDefault = "qualified">

3.3   Définition d’éléments

• Une structure XML est hiérarchique

<xs:element>

•    Définit un élément

Exemple d’un simple élément sans enfant et sans attributs:

<xs:element name="author" type="xs:string"/> Définition d’éléments enfants • On peut les définir de deux façons:

•    soit avec un élément enfant complexType

•    soit avec un attribut "type" qui se réfère à une définition complexType

 <xs:complexType> (1)

• enfant de xs:element

<xs:element name="recipe">

    <xs:complexType>

<xs:sequence>

<xs:element ref="meta"/>

<xs:element minOccurs="0" ref="recipe_author"/>

<xs:element ref="recipe_name"/>

<xs:element ref="ingredients"/>

<xs:element ref="directions"/>

      </xs:sequence>

    </xs:complexType>

</xs:element>

<xs:complexType> (2)

•    Alternativement, on déclare un complex type seul et ensuite on l’utilise dans des déclarations d’éléments.

url:

•    Référence à un type CSD

 <xs:element name="recipe" type="recipe_contents" />

 <xs:complexType name="recipe_contents">

<xs:sequence>

<xs:element ref="meta"/>

<xs:element minOccurs="0" ref="recipe_author"/>

<xs:element ref="recipe_name"/>

<xs:element ref="meal"/>

<xs:element ref="ingredients"/>

<xs:element ref="directions"/>

      </xs:sequence>

</xs:complexType>


4.    Types de données

Définir ce que éléments ou attributs peuvent contenir. Ces types sont dans le même namespace que les balises XSD.

4.1   Types simples

Exemples:

Simple Type

Exemples

 (séparés par des virgules)

Explication

string

Confirm this is electric

A text string

base64Binary

GpM7

Base86 encoded binary data

hexBinary

0FB7

HEX encoded binary data

integer

-1, 0, 1,

 

positiveInteger

1, 2,

 

negativeInteger

-2, -1

 

nonNegativeInteger

0, 1, 2,

 

long

-9223372036854775808, -

1, 0, 1,

9223372036854775807

 

decimal

-1.23, 0, 123.4, 1000.00

 

float

-INF, -1E4, -0, 0, 12.78E-2,

12, INF, NaN

 

Simple Type

Exemples

 (séparés par des virgules)

Explication

boolean

true, false, 1, 0

 

duration

P1Y2M3DT10H30M12.3S

1 year, 2 months, 3 days, 10 hours, 30 minutes, and

12.3 seconds

dataTime

1999-05-31T13:20:00.000-

05:00

May 31st 1999 at 1.20pm Eastern Standard Time

date

1999-05-31

 

time

13:20:00.000, 13:20:00.000-

05:00

 

gYear

1999

 

Name

shipTo

XML 1.0 Name type

QName

po:USAddress

XML Namespace QName

anyURI

 

language

en-GB, en-US, fr

valid values for xml:lang as defined in XML 1.0

Exemple d’un élément:

<xs:element name="author" type="xs:string"/> Exemple d’un attribut (voir plus loin):

<xsd:attributeGroup name = "est_visible">

<xsd:attribute name = "est_visible" type = "xsd:boolean"/> </xsd:attributeGroup>

4.2   Types simples définis par l’utilisateur

Example 4-1: Exemple "list":

XSD:

<xsd:element name="listOfMyInt" type="listOfMyIntType"/>

<xsd:simpleType name="listOfMyIntType"> <xsd:list itemType="xsd:integer"/> </xsd:simpleType> XML:

<listOfMyInt>20003 15037 95977 95945</listOfMyInt>

Example 4-2: "restriction" sur un mot à choisir

XSD:

<xsd:element name="theorie" type="liste_theories"/>

<xsd:simpleType name="liste_theories">

<xsd:restriction base="xsd:string">

<xsd:enumeration value="constructivisme"/> <xsd:enumeration value="behavioriste"/>

<xsd:enumeration value="cognitiviste"/>

</xsd:restriction> </xsd:simpleType> XML:

<theorie>constructivisme</theorie>

Example 4-3: Restriction sur un nombre

• Le type est défini comme enfant ici.

XSD:

<xs:element name="age">

 <xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:integer">

<xs:minInclusive value="0"/>

<xs:maxInclusive value="120"/>

</xs:restriction>  </xs:simpleType>

</xs:element> XML:

<age>100</age>


5.    Organisation d’éléments

• Ici on montre qqs. design patterns pour définir des contraintes structurelles

5.1   Références vs. insertion directe

• On conseille de définir tous les éléments à plat et ensuite y référer

Eléments dans éléments (déconseillé)

<xs:element name="meta">

<xs:complexType>

<xs:sequence>

<xs:element name="author" type="xs:string"/>

<xs:element name="version" type="xs:string"/>

<xs:element name="date" type="xs:string"/>

</xs:sequence>

</xs:complexType>

</xs:element>

Définition d’éléments avec une référence (mieux)

• Voir Example 5-1: “Une liste d’enfants ordonnées” [23]

<xs:sequence>

<xs:element ref="author"/>

..

</xs:sequence>

5.2   Séquences

• Les attributs minOccurs and maxOccurs définissent le nombre min/max. d’un enfant.

Example 5-1: Une liste d’enfants ordonnées

  <xs:element name="meta">

<xs:complexType>

      <xs:sequence>

<xs:element ref="author"/>

<xs:element ref="date"/>

<xs:element ref="version"/>

</xs:sequence>

</xs:complexType>

  <xs:element name="version" type="xs:string"/>   <xs:element name="date" type="xs:string"/>

<xs:element name="author" type="xs:string"/>

Example 5-2: Une liste avec un ou plusieurs éléments

<xs:element name="list">

<xs:complexType>

      <xs:sequence>

<xs:element maxOccurs="unbounded" ref="recipe"/>

</xs:sequence>

</xs:complexType>

</xs:element>

Example 5-3: Une liste avec un élément email à option et répétable

 <xs:element name="person">

<xs:complexType>

<xs:sequence>

<xs:element ref="name"/>

<xs:element minOccurs="0" maxOccurs="unbounded" ref="email"/>

<xs:element ref="link"/>

</xs:sequence>

<xs:attributeGroup ref="attlist.person"/>

</xs:complexType>

</xs:element>

5.3   Choix

Example 5-4: Choix d’éléments à option et répétable

<xs:element name="INFOS">

<xs:complexType>

      <xs:choice minOccurs="0" maxOccurs="unbounded">

<xs:element ref="date"/>

<xs:element ref="author"/>

<xs:element ref="a"/>

</xs:choice>

</xs:complexType>

</xs:element>

Example 5-5: Choix obligatoire entre éléments

 <xs:element name="ATTEMPT">

<xs:complexType>       <xs:choice>

<xs:element ref="action"/>

<xs:element ref="EPISODE"/>

</xs:choice>

</xs:complexType>

</xs:element>

5.4   Mixed contents

<xs:element name="para">

<xs:complexType mixed="true">

<xs:sequence>

        <xs:element minOccurs="0" maxOccurs="unbounded" ref="strong"/>

</xs:sequence>

</xs:complexType>

</xs:element>

<xs:element name="strong" type="xs:string"/>

5.5   Empty elements (éléments vides)

•    Définir un élément "vide" consiste à définir un élément sans enfants

<xs:element name="author" type="xs:string"/>

•    Cela s’applique aussi aux "complex elements":

•    Voir Example 6-1: “Groupes d’attributs (file )” [28]


6.    Attributs

•    Les déclarations d’attributs sont compliquées en XSD, c.a.d. on définit un complexType.

•    Le paramètre use: optional, prohibited or required

•    défaut est “optional”

Voici quelques examples

<xs:element name="Name">

 <xs:complexType>

   <xs:attribute name="lang" type="xs:string" use="required"/>

 </xs:complexType>

</xs:element>

Même chose, mais en plus long:

<xs:element name="Name">

 <xs:complexType>

  <xs:simpleContent>

   <xs:extension base="xs:string">

<xs:attribute name="lang" type="xs:string" use="required"/>

</xs:extension

  </xs:simpleContent>

 </xs:complexType> </xs:element>

Groupes d’attributs

•    Utilisé pour déclarer des attributs plus complexes

•    Les groupes sont réutilisables, c.a.d c’est l’équivalent entités paramétriques pour les DTD.

Example 6-1: Groupes d’attributs (file )

url:

<xs:element name="person">

    <xs:complexType>

<xs:attributeGroup ref="attlist.person"/>

</xs:complexType>

</xs:element>

La définition ci-dessus se réfère au groupe d’attributs défini ci-dessous:

<xs:attributeGroup name="attlist.person">

<xs:attribute name="name" use="required"/>

<xs:attribute name="gender">

<xs:simpleType>

<xs:restriction base="xs:token"> <xs:enumeration value="male"/>

<xs:enumeration value="female"/>

</xs:restriction>

</xs:simpleType>

</xs:attribute>

<!-- cont. à la page suivante -->

<xs:attribute name="type" default="mother">

<xs:simpleType>

        <xs:restriction base="xs:token">

<xs:enumeration value="mother"/>

<xs:enumeration value="father"/>

<xs:enumeration value="boy"/>           <xs:enumeration value="girl"/>

</xs:restriction>

</xs:simpleType>

</xs:attribute>

<xs:attribute name="id" use="required" type="xs:ID"/> </xs:attributeGroup>

Voici un fragment xml valide:

url: l

<family>

  <person name="Joe Miller" gender="male" type="father" id="I123456789"/>

<person name="Josette Miller" type="girl" id="I123456987"/> </family>

6.1   Contraintes sur les valeurs

• Voici un exemple

Example 6-2: Contraintes sur l’age

<xs:element name="age">

<xs:simpleType>

  <xs:restriction base="xs:integer">

<xs:minInclusive value="18"/>

<xs:maxInclusive value="120"/>

</xs:restriction> </xs:simpleType>

</xs:element>


7.    Traduire des DTDs vers XSD

•    Ci-dessous qqs. chablons de traduction• La plupart des éditeurs ont un traducteur

DTD

XML Schema

<!ELEMENT ROOT

 (A,B) >

<element name="ROOT">

 <complexType content="elementOnly">

<element ref="t:A">

<element ref="t:B">

 </complexType>

<element>

<!ELEMENT ROOT

 (A|B) >

<element name="ROOT">

 <complexType content="elementOnly">   <choice>

   <element ref="t:A">

   <element ref="t:B">

  </choice>

 </complexType>

<element>

•    le résultat n’est pas forcément très beau

•    dans Exchanger XML Editor: Menu Schema -> Convert Schema

7.1   Définition d’éléments

Exemples de

 

DTD

XML Schema

<!ELEMENT ROOT

 (A|(B,C)) >

<element name="ROOT">

 <complexType content="elementOnly">

  <choice>

   <element ref="t:A">

   <sequence>

    <element ref="t:B">

    <element ref="t:C">    </sequence> </choice>

 </complexType>

<element>

<!ELEMENT ROOT

 (A?,B+,C*) >

<element name="ROOT">

 <complexType content="elementOnly">

  <element ref="t:A" minOccurs="0">

  <element ref="t:B" maxOccurs="unbounded">

  <element ref="t:C" minOccurs="0" maxOccurs="unbounded">

 </complexType>

<element>

7.2   Définition d’attributs

DTD

XML Schema

<!ATTLIST ROOT   a CDATA#REQUIRED>

<element name="ROOT">

 <complexType content="elementOnly">

  <attribute name="a" type="string" use="required"/>

 </complexType>

</element>

<!ATTLIST ROOT   a CDATA #IMPLIED>

<element name="ROOT">

 <complexType content="elementOnly">

<attribute name="a" type="string" use="optional"/>

 </complexType>

</element>

<!ATTLIST ROOT   a (x|y|z)#REQUIRED;>

<element name="ROOT">

 <complexType content="elementOnly">

<attribute name="a">

<simpleType base="string">

<enumeration value="x"/>     <enumeration value="y"/>

    <enumeration value="z"/>

</simpleType>

</attribute>

 </complexType>

</element>

DTD

XML Schema

<!ATTLIST ROOT  a CDATA #FIXED "x">

<element name="ROOT">

 <complexType content="elementOnly">   <attribute name="a" type="string"    use="fixed" value="x"/>

 </complexType>

</element>

7.3   Exemples

Voir:


253