XML學習筆記（DTD約束）

1. XML語法

在說明DTD約束前，先介紹XML的基本語法：
文檔聲明

<? 版本信息[編碼信息][文檔獨立信息]?>

例：<?xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone="yes"?>

元素定義：
由開始標記、屬性、元素內容、結束標記構成

例：<城市>清遠</城市>

屬性定義：
一個個元素中可以有多個屬性

例：<售價 單位="元">68</售價>

註釋：<!-- 這裏寫註釋內容 -->

DTD約束

DTD約束是早期出現的一種XML約束模式語言，根據它的語法創建出來的文件稱爲DTD文件。

DTD的引入方式：

外部式：

1. <!DOCTYPE 根元素名稱 SYSTEM “外部DTD文件的URL”>
2. <!DOCTYPE 根元素名稱 PUBLIC “DTD名稱” “外部DTD文件的URL”>

用一個例子來解釋如何使用外部式引入DTD

book.dtd文件
<!ELEMENT 書架 (書+)>
<!ELEMENT 書 (書名,作者,售價)>
<!ELEMENT 書名 (#PCDATA)>
<!ELEMENT 作者 (#PCDATA)>
<!ELEMENT 售價 (#PCDATA)>

book.xml文件
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!-- 這裏引入book.dtd對book.xml進行約束 -->
<!DOCTYPE 書架 SYSTEM "book.dtd">
<書架>
    <書>
        <書名>***</書名>
        <作者>***</作者>
        <售價>10</售價>
    </書>
    <書>
        <書名>****</書名>
        <作者>****</作者>
        <售價>100</售價>
    </書>
</書架>

內嵌式：直接將DTD約束寫在XML文檔中

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!DOCTYPE 書架 [
    <!ELEMENT 書架 (書+)>
    <!ELEMENT 書 (書名,作者,售價)>
    <!ELEMENT 書名 (#PCDATA)>
    <!ELEMENT 作者 (#PCDATA)>
    <!ELEMENT 售價 (#PCDATA)>
]>
<書架>
    <書>
        <書名>***</書名>
        <作者>***</作者>
        <售價>10</售價>
    </書>
    <書>
        <書名>****</書名>
        <作者>****</作者>
        <售價>100</售價>
    </書>
</書架>

DTD語法

DTD的結構一般由元素類型定義、屬性定義、實體定義、記號定義等構成

1. 元素定義：每一條<!ELEMENT ...>語句定義一個元素

<!ELEMENT 元素名稱 元素內容>

       在上面定義格式中，元素名稱是自定義的；元素內容是對元素包含內容的聲明，包括數據類型和符號兩部分，它共有5中形式:

• #PCDATA：表示元素中嵌套的內容是普通字符串，其中，關鍵字PCDATA是ParsedCharacter Data的簡寫。例如,<!ELEMENT 書名 (#PCDATA)> 表示書名所嵌套的內容是字符串類型。
• 子元素：說明元素包含的元素。例如：<!ELEMENT 書 (書名,作者,售價)>表示書中要嵌套書名、作者、售價等子元素
• 混合內容：表示元素既可以包含字符數據，也可以包含子元素。混合數據必須被定義零個或多個，例如：<!ELEMENT 書 (#PCDATA書名) *>表示書中嵌套的子元素書名包含零個或多個，並且書名是字符串文本格式。
• EMPTY：該元素是一個空元素。使用場景：元素在文檔中已經表明了明確含義，就可以在DTD中用關鍵字 EMPTY 表明空元素。例如：<!ELEMENT br EMPTY>，br是一個沒有內容的空元素。
• ANY：表示元素可以包含任何的字符數據和子元素。例如：<!ELEMENT 聯繫人 ANY>表示聯繫人可以包含任何形式的內容。但是在實際開發中，應該儘量避免使用ANY，因爲除了根元素外，其他使用ANY的元素都將失去DTD對XML文檔的約束效果。

       在定義元素時，元素內容中可以包含一些符號，不同的符號具有不同的作用。具體如下：

• 問號[?]：表示該對象可以出現0次或1次
• 星號[*]：表示該對象可以出現0次或多次
• 加號[+]：表示該對象可以出現1次或多次
• 豎線[|]：表示在列出的對象中選擇1個
• 逗號[,]：表示對象必須按照指定的順序出現
• 括號[()]：用於給元素進行分組

2. 屬性定義：基本語法格式如下

<!ATTLIST 元素名
    屬性名1 屬性類型 設置說明
    屬性名2 屬性類型 設置說明
    ......
>

       在上面屬性定義的語法格式中，”元素名“是屬性所屬元素的名字，”屬性名“是屬性的名稱，”屬性類型“則用來指定該屬性屬於那種類型，”設置說明“用來說明該屬性是否必須出現。關於”屬性類型“和”設置說明“的相關講解如下：
2.1. 設置說明：定義元素的屬性時，有4中設置說明可以選擇

設置說明	含義
#REQUIRED	表示元素的該屬性是必須的，例如，當定義聯繫人信息的DTD時，我們希望每一個聯繫人都有一個聯繫電話屬性，這時，可以在屬性聲明時使用REQUIRED
#IMPLED	表示元素可以包含該屬性，也可以不包含該屬性。例如，當定義一本書的信息時，發現書的頁數屬性對讀者無關緊要，這時，在屬性聲明時可以使用IMPLIED
#FIXED	表示一個固定的屬性默認值，在XML文檔中不能將該屬性設置爲其他值。使用#FIXED關鍵字時，還需要爲該屬性提供一個默認值。當XML文檔中沒有定義該屬性時，其值將被自動設置爲DTD中定義的默認值
默認值	和FIXED一樣，如果元素不包含該屬性，該屬性將被自動設置爲DTD中定義的默認值。不同的是，該屬性的值是可以改變的，如果XML文件中設置了該屬性，新的屬性值會覆蓋DTD中定義的默認值

2.2. 屬性類型：在DTD中定義元素的屬性時，有10種屬性類型可以選擇，常見的幾種屬性類型如下

• CDATA
         這是最常用的一種屬性類型，表明屬性類型是字符數據，與元素內容說明種的#PCDATA相同。當然，在屬性設置值中出現的特殊字符，也需要使用轉義字符序列來表示，例如，用”&“表示字符”&“，用”&lt“表示字符”<“等。
• Enumerated(枚舉類型)
         在聲明屬性時，可以限制屬性的取值只能從一個列表中選擇，這類屬性屬於Enumerated（枚舉類型）。需要注意的是，在DTD定義中並不會出現關鍵字Enumerated。案例enum.xml展示如何定義Enumerated類型的屬性。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="yes"?>
<!-- 內嵌式DTD約束 -->
<!DOCTYPE 購物籃 [
    <!ELEMENT 購物籃 ANY>
    <!-- EMPTY表示肉及不包含字符數據，也不包含子元素，是一個空元素 -->
    <!ELEMENT 肉 EMPTY>
    <!ELEMENT 肉 品種 (雞肉|牛肉|豬肉|魚肉) "雞肉">
]>
<購物籃>
    <肉 品種="魚肉"/>
    <肉 品種="牛肉"/>
    <肉/>
</購物籃>

       在enum.xml中，“品種”屬性的類型是Enumerated，其值只能是“雞肉、牛肉、豬肉、魚肉”，而不能使用其他值。“品種”屬性的默認值是“雞肉”，所以，即使<購物籃>元素中的第三個子元素沒有顯示定義“品種”這個屬性，但它實際上也具有“品種”這個屬性，且屬性的取值爲“雞肉”。

• ID
         一個ID類型的屬性用於唯一標識XML文檔中的一個元素。其屬性值必須遵守XML名稱定義的規則。一個元素只能有一個ID類型的屬性，而且ID類型的屬性必須設置爲#IMPLIED或#REQUIRED。因爲ID類型屬性的每一個取值都是用來標識一個特定元素，所以，爲ID類型的屬性提供默認值，特別是固定的默認值是毫無意義的。

<!-- 例：id.xml -->
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="yes"?>
<!ELEMENT 聯繫人列表 [
    <!ELEMENT 聯繫人列表 ANY>
    <!ELEMENT 聯繫人 (姓名,EMAIL)>
    <!ELEMENT 姓名 (#PCDATA)>
    <!ELEMENT EMAIL (#PCDATA)>
    <!ELEMENT 聯繫人 編號 ID #REQUIRED>
]>
<聯繫人列表>
    <聯繫人 編號="id1">
        <姓名>張三</姓名>
        <EMAIL>[email protected]</EMAIL>
    </聯繫人>
    <聯繫人 編號="id2">
        <姓名>李四</姓名>
        <EMAIL>[email protected]</EMAIL>
    </聯繫人>
</聯繫人列表>

       在 id.xml 中，將元素爲<聯繫人>的編號屬性設置爲#REQUIRED，說明每個聯繫人都有一個編號，同時，屬性編號的類型爲ID，說明編號是唯一的。這樣一來，通過編號就可以找到唯一對應的聯繫人了。

• IDREF和IDREFS
         在上面的 id.xml 中，雖然張三和李四兩個聯繫人的ID編號是唯一的，但是這兩個ID類型的屬性沒有發揮作用，這時可以使用IDREF類型，使這兩個聯繫人之間建立一種一對一的關係。案例 Idref.xml 展示IDREF的使用:

<!-- 例：Idref.xml 演示如何使用IDREF -->
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="yes"?>
<!DOCTYPE 聯繫人列表 [
    <!ELEMENT 聯繫人列表 ANY>
    <!ELEMENT 聯繫人 (姓名,EMAIL)>
    <!ELEMENT 姓名 (#PCDATA)>
    <!ELEMENT EMAIL (#PCDATA)>
    <!ELEMENT 聯繫人
              編號 ID #REQUIRED
              上司 IDREF #IMPLIED
    >
]>
<聯繫人列表>
    <聯繫人 編號="id1">
        <姓名>張三</姓名>
        <EMAIL>[email protected]</EMAIL>
    </聯繫人>
    <聯繫人 編號="id2" 上司="id1">
        <姓名>李四</姓名>
        <EMAIL>[email protected]</EMAIL>
    </聯繫人>
</聯繫人列表>

       在 Idref.xml 中，爲元素<聯繫人列表>的子元素<聯繫人>增加一個名稱爲上司的屬性，並且將該屬性的類型設置爲IDREF，IDREF類型屬性的值必須爲一個已經存在的ID類型的屬性值。在第二個<聯繫人>元素中，將“上司”屬性設置爲第一個聯繫人的編號的屬性值，如此一來，就可以形成兩個聯繫人元素之間的對應關係，即李四的上司是張三。
       IDREF可以是兩個元素之間形成一對一的關係，而IDREFS可以是元素之間形成一對多的關係。例如：學生借書（Library.xml）

<!-- Library.xml -->
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE library [
    <!ELEMENT library (books,records)>
    <!ELEMENT books (book+)>
    <!ELEMENT book (title)>
    <!ELEMENT title (#PCDATA)>
    <!ELEMENT records (item+)>
    <!ELEMENT item (data,person)>
    <!ELEMENT data (#PCDATA)>
    <!ELEMENT person EMPTY>
    <!ATTLIST book bookid ID #REQUIRED>
    <!ATTLIST person name CDATA #REQUIRED>
    <!ATTLIST person borrowed IDREFS #REQUIRED>
]>
<library>
    <books>
        <book bookid="b0101">
            <title>xml基礎</title>
        </book>
        <book bookid="b0102">
            <title>xml進階</title>
        </book>
        <book bookid="b0103">
            <title>xml再進階</title>
        </book>
    </books>
    <records>
        <item>
            <data>2019-12-26</data>
            <person name="李四" borrowed="b0101 b0102"/>
        </item>
        <item>
            <data>2019-12-27</data>
            <person name="李四" borrowed="b0101 b0102 b0103"/>
        </item>
    </records>
</library>

       除了上述的幾種屬性類型外，DTD約束中還有NMTOKEN、NMTOKENS、NOTITION、ENTITY和ENTITYS幾種屬性類型。