Einfache Typen

XML Schema stellt einige grundlegende atomare Datentypen bereit. Die atomaren Datentypen enthalten die „klassischen“ Typen, wie sie zum Teil auch in anderen Typsystemen (z. B. C, Java oder SQL) spezifiziert sind:

• xs:string
• xs:decimal
• xs:integer
• xs:float
• xs:boolean
• xs:date
• xs:time

Hinzu kommen weitere XML-spezifische atomare Typen, unter anderem:

• QName: qualifizierter Name, global eindeutiger Bezeichner. Aufgebaut aus sogenannten NCNames (Non-Colonized Names), wobei jeder NCName bis auf den letzten einen Namensraum (Namespace) bezeichnet. Der letzte NCName entspricht dem lokalen Namen innerhalb des Namensraumes. Die einzelnen NCNames werden mittels Punkt (.) zu einem QName zusammengesetzt.
• anyURI: Uniform Resource Identifier (URI)
• language: Sprachbezeichnung, z. B. de-DE, en-US, fr
• ID: Identifikationsattribut innerhalb von XML-Elementen
• IDREF: Referenz auf einen ID-Wert

Einfache XML-Datentypen dürfen weder XML-Kindelemente enthalten noch XML-Attribute besitzen.

Außer den atomaren Datentypen gehören Listen und Unions (bestehend aus atomaren Elementen und Listen) zu den einfachen Typen:

• Das folgende Beispiel definiert einen neuen XML-Datentyp mit dem Namen monatInt sowie eine Liste monate dieses neuen Typs:

<xs:simpleType name="monatInt">
  <xs:restriction base="xs:integer">
    <xs:minInclusive value="1"/>
    <xs:maxInclusive value="12"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>
<xs:simpleType name="monate">
  <xs:list itemType="monatInt"/>
</xs:simpleType>

Eine Instanz des neuen Typs könnte wie folgt aussehen:

<monate>
   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
</monate>

Die einzelnen Elemente einer Liste werden durch Leerraum (hier: Leerzeichen) getrennt.

• Zu den einfachen Typen gehören zusätzlich noch sogenannte Vereinigungen (englisch unions).

Ein neuer Typ wird als Vereinigungsmenge bereits bestehender Typen definiert. Jede Instanz wählt dann ihren Typ aus dieser Menge. Das nachfolgende Beispiel definiert einen weiteren Typ monatsname sowie einen Union-Typ monat:

<xs:simpleType name="monatsname">
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:enumeration value="Jan"/>
    <xs:enumeration value="Feb"/>
    <xs:enumeration value="Mär"/>
    <!-- und so weiter … -->
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>
<xs:simpleType name="monat">
  <xs:union memberTypes="monatsname monatInt"/>
</xs:simpleType>

XML-Elemente vom Typ monat dürfen entweder ganzzahlige Werte im Bereich 1–12 enthalten oder eine der entsprechenden Monatsbezeichnungen als Zeichenkette. Gültige Instanzen sind beispielsweise:

<monat>Jan</monat>
<monat>2</monat>

Komplexe Typen

In Ergänzung zu den einfachen Typen bieten komplexe XML-Datentypdefinitionen die Möglichkeit, Elementenstrukturen zusammenhängend zu definieren. Solche Strukturen können weitere Elemente und Attribute beinhalten.

Das folgende Beispiel definiert einen neuen Typ pc-Typ mit entsprechenden Kindelementen name, hersteller etc., sowie einem Attribut id:

<xs:complexType name="pc-Typ">
  <xs:sequence>
    <xs:element name="name"       type="xs:string"/>
    <xs:element name="hersteller" type="xs:string"/>
    <xs:element name="prozessor"  type="xs:string"/>
    <xs:element name="mhz"        type="xs:integer" minOccurs="0"/>
    <xs:element name="kommentar"  type="xs:string"  minOccurs="0" maxOccurs="unbounded"/>
  </xs:sequence>
  <xs:attribute name="id" type="xs:integer"/>
</xs:complexType>

Die Möglichkeiten zur Definition komplexer Typen sollen hier nur exemplarisch erläutert werden. Der interessierte Leser sei auf die unten angegebenen Links zu den Seiten des W3C verwiesen.

Die Kindelemente eines komplexen Typs können auf drei unterschiedliche Arten kombiniert werden:

• xs:sequence: Eine Liste von Kindelementen wird spezifiziert. Jedes dieser Elemente kann keinmal, einmal oder mehrfach auftreten (Attribute minOccurs und maxOccurs). Falls kein occurs-Attribut vorhanden ist, wird in beiden Fällen der Default-Wert 1 verwendet. Die Elemente innerhalb einer sequence müssen in der angegebenen Reihenfolge auftreten. In dem oben gezeigten Beispiel müssen die Elemente name, hersteller und prozessor genau einmal auftreten, das mhz-Element kann null- oder einmal auftreten, kommentar-Elemente können beliebig oft oder auch gar nicht auftreten.
• xs:choice: Aus einer Liste von Alternativen kann ein Element ausgewählt werden. Das nachfolgende Beispiel definiert einen neuen Typ computer, der als Kindelement entweder ein desktop-Element besitzt (vom Typ pc-Typ) oder ein laptop-Element:

<xs:complexType name="computer">
  <xs:choice>
    <xs:element name="desktop" type="pc-Typ"/>
    <xs:element name="laptop" type="laptop-Typ"/>
  </xs:choice>
</xs:complexType>

• xs:all: Mittels des xs:all-Tags lässt sich eine Gruppe von Kindelementen definieren, von denen jedes maximal einmal auftreten darf (min- und maxOccurs der Kindelemente dürfen nur die Werte 0 oder 1 annehmen). Die Reihenfolge der Elemente ist beliebig.

<xs:element name="kommentar" type="xs:anyType"/>

<xs:element name="tagname">
  <xs:complexType mixed="true">
    <xs:sequence>
      <xs:element minOccurs="0" maxOccurs="unbounded" name="child" type="xs:integer"/>
      <!-- Weitere Elemente … -->
    </xs:sequence>
  </xs:complexType>
</xs:element>

Ableitung neuer Typen

Neue Datentypen lassen sich zum einen durch die Definition eines neuen Typs erstellen (siehe vorheriger Abschnitt) oder durch die Ableitung eines neuen Typs aus bereits bestehenden.

Bei der Ableitung eines neuen Typs handelt es sich nicht um eine Vererbung im Sinne der Objektorientierung, da keine Eigenschaften vergleichbar den Methoden oder Attribute objektorientierter Klassen vererbt werden. Vielmehr handelt es sich hier um die Wiederverwendung bestehender Typdefinitionen. Dementsprechend ist bei der Ableitung neuer Typen auch keine implizite Substituierbarkeit gegeben, wie sie in anderen Typsystemen üblich ist (explizite Typumwandlungen sind jedoch möglich).

Die Ableitung eines neuen Typs kann auf zweierlei Arten erfolgen: Erweiterung oder Einschränkung.

<xs:complexType name="myPC-Typ">
  <xs:complexContent>
    <xs:extension base="pc-Typ">
      <xs:sequence>
        <xs:element name="ram" type="xs:integer"/>
      </xs:sequence>
    </xs:extension>
  </xs:complexContent>
</xs:complexType>

<xs:complexType name="myPC2-Typ">
  <xs:complexContent>
    <xs:restriction base="pc-Typ">
      <xs:sequence>
       <xs:element name="name"       type="xs:string"/>
       <xs:element name="hersteller" type="xs:string"/>
       <xs:element name="prozessor"  type="xs:string"/>
       <xs:element name="mhz"        type="xs:integer" minOccurs="0"/>
       <xs:element name="kommentar"  type="xs:string" minOccurs="0" maxOccurs="1"/>
      </xs:sequence>
    </xs:restriction>
  </xs:complexContent>
</xs:complexType>

<xs:simpleType name="celsiusKörperTemp">
  <xs:restriction base="xs:decimal">
    <xs:totalDigits value="3"/>
    <xs:fractionDigits value="1"/>
    <xs:minInclusive value="35.0"/>
    <xs:maxInclusive value="42.5"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

<xs:simpleType name="plz">
   <xs:restriction base="xs:string">
     <xs:pattern value="(D )?[0-9]{5}"/>
   </xs:restriction>
</xs:simpleType>

<xs:simpleType name="size">
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:enumeration value="XS"/>
    <xs:enumeration value="S"/>
    <xs:enumeration value="M"/>
    <xs:enumeration value="L"/>
    <xs:enumeration value="XL"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

Eindeutige Schlüssel

Vergleichbar den Primärschlüsseln in relationalen Datenbanken lassen sich mittels XML Schema eindeutige Schlüssel definieren. XML Schema unterscheidet zwischen der Eindeutigkeit (engl. unique) und der Schlüsseleigenschaft.

Das nachfolgende Beispiel definiert ein neues Element pc-list mit einer Liste von pc-Kindelementen:

<xs:element name="pc-list">
  <xs:complexType>
    <xs:sequence>
      <xs:element name="pc" type="pc-Typ" maxOccurs="unbounded"/>
    </xs:sequence>
  </xs:complexType>
  <xs:unique name="hersteller-name">
    <xs:selector xpath="pc"/>
    <xs:field xpath="name"/>
    <xs:field xpath="hersteller"/>
  </xs:unique>
  <xs:key name="idKey">
    <xs:selector xpath="pc"/>
    <xs:field xpath="@id"/>
  </xs:key>
</xs:element>

Die beiden Elemente unique und key selektieren mit einem XPath Pfadausdruck (im Beispiel: pc) eine Menge von pc-Elementen. Für diese Menge muss die jeweilige Eindeutigkeits- bzw. Schlüsselbedingung erfüllt werden. Im obigen Beispiel wird festgelegt, dass die Kombination der Elemente name und hersteller für jedes pc-Element innerhalb dieser Liste eindeutig sein muss.
Durch das key-Element wird festgelegt, dass das Attribut id innerhalb dieser Liste eindeutig sein muss und von außerhalb referenziert werden kann.

Das folgende Beispiel zeigt die Referenzierung dieses Schlüssels mit dem Attribut refer und dem Schlüsselwort @references.

<xs:keyref name="idFremdKey" refer="idKey">
  <!-- idKey von obigem Beispiel -->
  <xs:selector xpath="computerFremd"/>
  <xs:field xpath="@references"/>
</xs:keyref>

Beachte

Mit refer bezieht man sich auf das name-Attribut einer Schlüsselbedingung, nicht auf das Schlüsselfeld. Die Werte in references müssen also immer unter den Schlüsseln zu den computern zu finden sein. (Hintergrund dieses Konstrukts ist die Sicherstellung der referentiellen Integrität, wie man sie von relationalen Datenbanksystemen her kennt.)

Import, Include und Redefine

XML Schema erlaubt es, fremde Schemata wiederzuverwenden.
Hierzu stehen sowohl der include- als auch der import-Tag zur Verfügung sowie die Möglichkeit einer neuen Definition bzw. Anpassung fremder Schemata beim Einbinden.

include

Typdefinitionen innerhalb eines Namensraumes, die auf mehrere Dateien verteilt sind, lassen sich mittels include zusammenfügen.

<schema xmlns="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
        xmlns:pcTeile="http://www.example.com/pcTeile"
        targetNamespace="http://www.example.com/pcTeile">
  …
  <include schemaLocation="http://www.example.com/schemata/harddisk.xsd"/>
  <include schemaLocation="http://www.example.com/schemata/ram.xsd"/>
  …
</schema>

• Mehrere Schemata können inkludiert werden.
• targetNamespace des harddisk.xsd muss mit dem des inkludierenden Schemas übereinstimmen.

redefine

Gleiches Beispiel wie gerade. Annahme es gäbe einen complexType Hersteller im Schema harddisk.xsd.

<schema xmlns="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
        xmlns:pcTeile="http://www.example.com/pcTeile"
        targetNamespace="http://www.example.com/pcTeile">
  …
  <redefine schemaLocation="http://www.example.com/schemata/harddisk.xsd">
    <!-- redefinition of Hersteller -->
    <complexType name="Hersteller">
      <complexContent>
        <!-- redefinition of Hersteller mit ''restriction'' oder auch ''extension'' etc. -->
        <restriction base="pcTeile:Hersteller">
          <sequence>
            <element name="hersteller" type="string" minOccurs="10" maxOccurs="10"/>
          </sequence>
        </restriction>
      </complexContent>
    </complexType>
  </redefine>
  …
  <include schemaLocation="http://www.example.com/schemata/ram.xsd"/>
  …
</schema>

• redefine kann an Stelle von include verwendet werden.
• Der Name des Typs ändert sich dabei nicht.

import

Der import-Tag erlaubt es, Elemente aus anderen Namensräumen zu importieren, mit einem Präfix zu versehen und damit Schema-Bestandteile aus unterschiedlichen Namensräumen wiederzuverwenden.
Annahme ist, dass es einen definierten Typ superTyp in pcTeile gibt.

<schema xmlns="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
        xmlns:pcTeile="http://www.example.com/pcTeile"
        targetNamespace="http://www.example.com/firma">
  …
  <import namespace="http://www.example.com/pcTeile"/>
  …
    <…
      <xs:attribute name="xyz" type="pcTeile:superTyp"/>
    …/>
  …
</schema>