Tecnologie Web T XML Schema
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- Salvatore Arena
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1 Tecnologie Web T Home Page del corso: Versione elettronica: 2.03.XMLSchema.pdf Versione elettronica: 2.03.XMLSchema-2p.pdf 1
2 Che cos è? È un alternativa ai DTD basata su XML Gli schemi XML (XSD = Definition) sono in formato XML; possono quindi essere analizzati da un parser XML permette di definire: Elementi Attributi Quali elementi sono elementi figli L ordine e il numero degli elementi figli Se un elemento è vuoto, oppure contiene testo o altri elementi Tipi di dati per elementi e attributi Valori fissi o di default per elementi e attributi 2
3 Estensibilità Creazione di tipi di dato personalizzati tramite derivazione dai tipi di dato disponibili Utilizzo di più schemi per la validazione di un singolo documento Riutilizzo di schemi in altri schemi 3
4 Gestione dei tipi È importante la possibilità di gestire in modo completo e flessibile i tipi di dati: Supporto di tipi di dati primitivi e possibilità di crearne di nuovi Supporto di namespace Supporto di ereditarietà di tipi e di polimorfismo È possibile descrivere il contenuto in maniera puntuale: integer, float, date, string, È possibile lavorare in modo sicuro con dati estratti da database: strong typing È semplice la definizione di restrizioni sui dati: espressioni regolari, enumerativi, numero caratteri, intervalli numerici, 4
5 Esempio: il file XML <?xml version="1.0"?> <!DOCTYPE message SYSTEM message.dtd > <message> <to>bob</to> <from>janet</from> <heading>reminder</heading> <body>don't forget me this weekend</body> </message> Cosa deve specificare lo schema? L elemento message è composto da: Un elemento to contenente una stringa Un elemento from contenente una stringa Un elemento heading contenente una stringa Un elemento body contenente una stringa 5
6 Esempio: il file XSD <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xs:schema xmlns:xs=" <xs:element name="message" type="messagetype"/> <xs:complextype name="messagetype"> <xs:sequence> <xs:element name="to" type="xs:string"/> <xs:element name="from" type="xs:string"/> <xs:element name="heading" type="xs:string"/> <xs:element name="body" type="xs:string"/> </xs:sequence> </xs:complextype> </xs:schema> È un documento XML è costituito da elementi Gli elementi svolgono un ruolo analogo alle dichiarazioni nei DTD 6
7 Gli elementi dell XSD L elemento schema: È la radice dei documenti XSD Contiene la dichiarazione del namespace degli schemi Altre dichiarazioni: Elemento element: dichiarazione di elemento di nome name e di tipo type Elemento complextype: definizione di tipo di nome name Elemento sequence: specifica di un content-model di tipo sequenza 7
8 Collegamento di un file XML ad uno schema XSD Il collegamento allo schema viene fatto mediante un attributo inserito nel tag dell elemento radice: <?xml version="1.0"?> <message xmlns:xsi=" xsi:nonamespaceschemalocation=" <to>bob</to> <from>janet</from> <heading>reminder</heading> <body>don't forget me this weekend</body> </message> Attenzione: è solo un collegamento e non implica la validazione automatica; la cosa importante è il namespace Il documento XML associato ad uno schema prende il nome di documento istanza 8
9 Tipi di dati (Data Type) XML schema permette di attribuire un tipo ad elementi ed attributi (sono come i tipi di Java) Tipi semplici (simpletype): valore Tipi primitivi: predefiniti nella specifica XML Schema (string, float, integer, date ) Tipi derivati: sono definiti in termini di tipi primitivi (derivazione per restrizione) Tipi complessi (complextype): dotati di struttura Definizione di nuovi tipi da zero Derivazione per estensione o restrizione Gli elementi possono essere di tipo semplice o complesso mentre gli attributi possono essere solo di tipo semplice 9
10 Tassonomia dei tipi di dati 10
11 Definizione e dichiarazione Vale anche qui la distinzione fra definizione e dichiarazione che troviamo nei linguaggi di programmazione Definizione: crea un nuovo tipo di dato semplice o complesso Dichiarazione: fa riferimento ad una definizione per creare un istanza La definizione di un tipo può essere inline nella dichiarazione: definizione anonima Una dichiarazione ha la seguente sintassi: <xs:element name="elementname" type="elementtype" /> 11
12 Esempio: definizione e dichiarazione Definizione <xs:schema xmlns:xs=" <xs:complextype name="messagetype"> <xs:sequence> <xs:element name="to" type="xs:string"/> <xs:element name="from" type="xs:string"/> <xs:element name="heading" type="xs:string"/> <xs:element name="body" type="xs:string"/> </xs:sequence> </xs:complextype> <xs:element name="message" type="messagetype"/> </xs:schema> Dichiarazione 12
13 Esempio: definizione inline <xs:schema xmlns:xs=" <xs:element name="message"> <xs:complextype> <xs:sequence> <xs:element name="to" type="xs:string"/> <xs:element name="from" type="xs:string"/> <xs:element name="heading" type="xs:string"/> <xs:element name="body" type="xs:string"/> </xs:sequence> </xs:complextype> </xs:element> </xs:schema> Dichiarazione Definizione inline 13
14 Dichiarazione di tipo semplice predefinito XSD <xs:element name= Nome type= xs:string /> <xs:element name= Eta type= xs:positiveinteger /> <xs:element name= DataNascita type= xs:date /> Istanza <Nome>Mario</Nome> <Eta>30</Eta> <DataNascita> </DataNascita> 14
15 Dichiarazione di tipo complesso XSD <xs:complextype name= PersonaType > <xs:sequence> <xs:element name= Nome type= xs:string /> <xs:element name= DataNascita type= xs:date /> </xs:sequence> </xs:complextype> <xs:element name= Persona type= PersonaType /> Istanza <Persona> <Nome>Mario</Nome> <DataNascita> </DataNascita> </Persona> 15
16 Definizione inline di tipo complesso XSD <xs:element name= Persona > <xs:complextype> <xs:sequence> <xs:element name= Nome type= xs:string /> <xs:element name= DataNascita type= xs:date /> </xs:sequence> </xs:complextype> </xs:element> Istanza <Persona> <Nome>Mario</Nome> <DataNascita> </DataNascita> </Persona> 16
17 Tipi semplici: elementi costitutivi Un tipo di dato consiste di: Uno spazio dei valori: insieme dei valori che un certo tipo di dato può assumere Uno spazio lessicale: rappresentazioni dei valori che un certo tipo di dato può assumere (insieme delle stringhe che rappresentano i valori) Un insieme di facet (aspetti): un facet è una proprietà che definisce il tipo di dato si utilizzano per restringere lo spazio dei valori del tipo base e creare un tipo derivato 17
18 Tipi predefiniti string: stringa di caratteri esclusi i caratteri di controllo di XML decimal: numero di precisione arbitraria (xxx.yy) Tipi derivati: integer, positiveinteger, negativeinteger, float: numero reale a singola precisione (32 bit) double: numero reale a doppia precisione (64 bit) boolean: valore logico true o false datetime: rappresenta uno specifico momento temporale nel formato CCYY-MM-DDThh:mm:ss date: rappresentazione di una data time: rappresentazione di un ora Esistono altri tipi per rappresentare URI, colori, ecc. 18
19 Derivazione di tipi semplici Sono DataType di tipo valore content model simpletype Gli elementi di tipo semplice possono contenere solo caratteri alfanumerici e non altri elementi La definizione di nuovi tipi avviene derivando per restrizione dai tipi predefiniti La restrizione avviene specificando vincoli (facet) sullo spazio dei valori o sullo spazio lessicale La sintassi per definire un tipo semplice derivato è: <xs:simpletype name="derivedtype"> <xs:restriction base="basetype"> facets </xs:restriction> </xs:simpletype> 19
20 Tipologie di derivazione Le facet individuano diverse tipologie di derivazione La loro applicabilità dipende dal tipo base da cui si deriva Tipologie di derivazioni (e di restrizioni): Intervalli numerici e di date (aperti e chiusi) Limitazioni di lunghezza sulle stringhe Rappresentazioni specifiche di tipi numerici Enumerazioni Vincoli di restrizione sui valori ammissibili di un tipo di dato espressi mediante espressioni regolari (pattern) 20
21 Facet Intervalli Per definire intervalli numerici si usano le facet: maxexclusive - minexclusive maxinclusive - mininclusive definiscono estremi di intervalli aperti (exclusive) e chiusi (inclusive) Sono applicabili a tutti i valori numerici compresi datetime, duration, ecc. Vanno in AND con altri facet sia presenti in una stessa derivazione, sia presenti in derivazioni successive 21
22 Esempio di tipo semplice derivato - 1 Definiamo un tipo semplice derivato dal tipo predefinito positiveinteger in modo tale che un elemento o un attributo dichiarato di questo tipo possa assumere valori compresi fra 13 e 19 estremi inclusi XSD <xs:simpletype name= teenagetype > <xs:restriction base="xs:positiveinteger"> <xs:mininclusive value="13"/> <xs:maxinclusive value= 19"/> </xs:restriction> </xs:simpletype> Facets in AND <xs:element name= teenage type= teenagetype /> Istanza <teenage>15</teenage> 22
23 Facet Lunghezza delle stringhe Per limitare la lunghezza delle stringhe si usano le facet: length maxlength minlength Definiscono rispettivamente una lunghezza fissa o un intervallo di lunghezze Sono applicabili a tutti i valori di tipo stringa e derivati Vanno in AND con altri facet sia presenti in una stessa derivazione, sia presenti in derivazioni successive 23
24 Esempio di tipo semplice derivato - 2 Dichiariamo un tipo semplice derivato minmaxstr in modo tale che un elemento di questo tipo possa contenere stringhe di lunghezza variabile fra 7 e 14 Operiamo in due passi derivando prima minstr da string e poi minmaxstr da minstr: le facet vanno comunque in AND <xs:simpletype name= minstr > <xs:restriction base= xs:string > <xs:minlength value= 7 /> </xs:restriction> </xs:simpletype> <xs:simpletype name= minmaxstr > <xs:restriction base= minstr > <xs:maxlength value= 14 /> </xs:restriction> </xs:simpletype> 24
25 Facet Rappresentazione dei tipi numerici Possiamo definire il numero di cifre complessive e dei decimali nella rappresentazione dei tipi numerici usando le facet: totaldigits fractiondigits Si applicano a decimal e derivati Vanno in AND con altri facet Esempio: tipo derivato che accetta numeri con al più due cifre decimali (utile per gli importi in Euro) <xs:simpletype name="eurotype"> <xs:restriction base="xs:decimal"> <xs:fractiondigits value="2" /> </xs:restriction> </xs:simpletype> 25
26 Facet Enumerazioni enumeration consente di definire tipi enumerati Applicabile a tutti i tipi predefiniti Va in OR con altri enumeration e in AND con altre facet <xs:simpletype name= AVType > <xs:restriction base="xs:string"> <xs:enumeration value= VHS /> <xs:enumeration value= DVD /> <xs:enumeration value= DIVX /> <xs:enumeration value= BETAMAX /> <xs:enumeration value= MINIDV /> <xs:enumeration value= VCD /> </xs:restriction> </xs:simpletype> Formati di audiovisivi Formati su supporto ottico (sottoinsieme dei formati di audiovisivi) <xs:simpletype name= AVDiscType > <xs:restriction base= AVType"> <xs:enumeration value= DVD /> <xs:enumeration value= DIVX /> <xs:enumeration value= VCD /> </xs:restriction> </xs:simpletype> 26
27 Facet Pattern La facet pattern consente di restringere i valori ammissibili mediante espressioni regolari Applicabile a tutti i tipi predefiniti Va in OR con altri pattern e in AND con altre facet Esempio: Euro tipo derivato che accetta numeri con esattamente due cifre decimali <xs:simpletype name="stricteurotype"> <xs:restriction base="eurotype"> <xs:pattern value= [0-9]*\.[0-9]{2} /> </xs:restriction> </xs:simpletype> Tutte le cifre che vogliamo basta che ci sia il carattere. seguito da 2 cifre. Per inserire. abbiamo dovuto usare un carattere di escape \. 27
28 Facet Whitespace whitespace indica al processore come trattare i caratteri spazio (#x20), tab (#x9), line feed (#xa), carriage return (#xd) nel tipo di dato derivato Può assumere i valori: preserve: nessuna operazione replace: i caratteri tab, line feed, carriage return vengono sostituiti da spazi collapse: viene effettuato il replace le sequenze di spazi vengono collassate in un unico spazio e gli spazi all inizio ed alla fine vengono eliminati <xs:simpletype name= mystr"> <xs:restriction base= xs:string"> <xs:whitespace value= collapse /> </xs:restriction> </xs:simpletype> <xs:element name= S type= mystr /> <S> C i a o </S> diventa <S>C i a o</s> 28
29 Valori di default È possibile specificare un valore di default per un elemento con la sintassi: <xs:element name= nome type= tipo default= valore /> Il valore di default viene utilizzato se l elemento è presente ed è vuoto (privo di valore) Il valore deve essere compatibile col tipo di dato La definizione di vuoto varia in base al tipo di dato nella dichiarazione dell elemento In tutti i tipi che ammettono come valore valido la stringa vuota il valore di default non è mai utilizzato I tipi numerici invece non ammettono un valore vuoto e quindi usano il default <xs:element name= nome type= xs:integer default= 0 /> 29
30 Valori fissi (fixed) È possibile assegnare ad un elemento un valore fisso con la sintassi: <xs:element name= nome type= tipo fixed= valore /> In questo caso: Elemento vuoto (tenendo conto del significato di vuoto descritto per il default): viene inserito automaticamente il valore fisso Elemento con valore: il valore inserito deve corrispondere al valore fisso Esempio: <xs:element name= domenica type= xs:integer fixed= 7 /> Attenzione: default e fixed sono mutuamente esclusivi!! 30
31 Valori nulli È possibile specificare valori nil con significato identico ai valori NULL nell ambito dei database Nella dichiarazione dell elemento occorre valorizzare a true il valore dell attributo nillable Nel documento istanza si specifica il valore nil valorizzando a true il valore dell attributo xsi:nil dove xsi è il prefisso del namespace associato all URL XSD: <xs:element name= size type= xs:integer nillable= true /> Istanza: <size xsi:nil= true /> Ok <size xsi:nil= true >10</size> Errore! 31
32 Nil, fixed e default Nelle combinazioni di attributi che si ottengono usando insieme nil, fixed e default valgono alcune regole di compatibilità Se nillable= true non è possibile specificare un valore fixed Se nillable= true ed è specificato un valore di default: Se xsi:nil= true il valore di default non entra in gioco Se xsi:nil= false o non compare, il valore di default entra in gioco Attenzione: pur avendo a che fare con simpletype che in generale non supportano attributi, è comuqnue sempre possibile specificare l attributo xsi:nil 32
33 Tipi complessi Gli elementi dichiarati di tipo complesso possono avere attributi e, in alternativa, elementi figli o contenuto di tipo semplice content model complextype Abbiamo quindi quattro possibilità: Contenuto semplice: solo testo e non elementi figli Solo elementi figli: solo elementi figli e non caratteri Contenuto mixed: sia caratteri, sia elementi figli Nessun contenuto: gli elementi devono essere vuoti Attenzione: ricordiamo che gli attributi non possono mai essere di tipo complesso, ma solo di tipo semplice 33
34 Tipi con nome e tipi anonimi Ricordiamo che è possibile definire: Tipi con nome: definiti separatamente e utilizzati successivamente in una o più dichiarazioni Tipi anonimi (inline): definiti all interno della dichiarazione di un elemento <xs:complextype name= typename > tipo di contenuto attributi </xs:complextype> Definizione con nome Definizione anonima <xs:element name= myelement > <xs:complextype> tipo di contenuto attributi </xs:complextype> </xs:element> 34
35 Solo elementi figli Nel caso di tipi che comprendono solo elementi figli la definizione può comprendere tre sezioni: sequence: gli elementi dichiarati in questa sezione devono comparire nel documento istanza nell ordine indicato e con le cardinalità specificate choice: nel documento istanza deve comparire uno solo degli elementi dichiarati in questa sezione, con la cardinalità specificata all: tutti gli elementi dichiarati nella sezione all possono comparire al più una volta con ordine qualsiasi nel documento istanza 35
36 Cardinalità La cardinalità viene espressa mediante gli attributi minoccurs e maxoccurs inseriti all interno dei vari elementi che compongono il tipo complesso minoccurs: indica il numero minimo di volte che l elemento può comparire: Il valore di default è 1 maxoccurs: indica il numero massimo di volte che l elemento può comparire: Il valore di default è 1 Per specificare una massima cardinalità pari ad infinito si usa la parola chiave unbounded Attenzione: il valore di default non è zero, è 1! 36
37 Esempio di sequence <xs:complextype name= myseq > <xs:sequence> <xs:element name= e1 type= xs:string minoccurs= 0 maxoccurs= unbounded /> <xs:element name= e2 type= xs:string maxoccurs= 2 /> </xs:sequence> </xs:complextype> Cardinalità: 0..n Cardinalità: 1..2 <xs:element name= seq1 type= myseq /> XSD Istanza <seq1> <e1>ciao</e1> <e1>riciao</e1> <e2>a tutti</e2> </seq1> 37
38 Esempio di choice <xs:complextype name= mych > <xs:choice> <xs:element name= e1 type= xs:string minoccurs= 0 maxoccur= unbounded /> <xs:element name= e2 type= xs:string maxoccurs= 2 /> </xs:choice> </xs:complextype> Cardinalità: 0..n Cardinalità: 1..2 <xs:element name= ch1 type= mych /> XSD Istanza <ch1> <e2>ecco qua</e2> </ch1> 38
39 Cardinalità di gruppo I gruppi sequence e choice possono a loro volta avere una cardinalità Si usano sempre gli attributi minoccurs e maxoccurs Esempio: La sequenza deve essere ripetuta da 2 a 3 volte e ogni ripetizione deve contenere esattamente una volta l elemento e1 e una volta l elemento e2 (cardinalità di default = 1) <xs:complextype name= typename > <xs:sequence minoccurs= 2 maxoccurs= 3 > <xs:element name= e1 type= xs:string /> <xs:element name= e2 type= xs:string /> </xs:sequence> </xs:complextype> 39
40 Combinazione di sequence e choice I gruppi sequence e choice possono essere innestati: <xs:complextype name= typename > <xs:sequence> <xs:choice> <xs:element name= a type= xs:string /> <xs:element name= b type= xs:string /> <xs:choice> <xs:choice> <xs:element name= c type= xs:string /> <xs:element name= d type= xs:string /> <xs:choice> </xs:sequence> </xs:complextype> 40
41 All Consente di indicare che tutti gli elementi conformi a quelli dichiarati al suo interno possono comparire in qualsiasi ordine al più una volta Può contenere solo dichiarazioni di elementi Non può comparire all interno di altri gruppi (es: sequence, choice) Non è possibile specificare cardinalità con minoccurs e maxoccurs a livello di gruppo I valori validi di minoccurs e maxoccurs negli elementi contenuti nel gruppo sono rispettivamente (0,1) e 1 41
42 Esempio di all <xs:complextype name= myall > <xs:all> <xs:element name= e1 type= xs:string /> <xs:element name= e2 type= xs:string /> <xs:element name= e3 type= xs:string minoccurs= 0 maxoccurs= 1 /> </xs:all> </xs:complextype> <xs:element name= all1 type= myall /> Cardinalità 1 (default) Cardinalità: 0..1 XSD Istanza e1 ed e2 devono per forza comparire (in qualsiasi ordine, mentre e3 può non comparire <all1> <e2>a tutti</e2> <e1>ciao</e1> </all1> 42
43 Contenuto mixed Consente la presenza di caratteri e di elementi Ha senso parlare di contenuto mixed solo per tipi complessi Per avere un modello mixed è sufficiente indicare nella definizione del tipo complesso l attributo mixed e attribuirgli il valore true 43
44 Esempio di mixed <xs:complextype name="lettertype" mixed="true"> <xs:sequence> <xs:element name= nome" type= xs:string /> <xs:element name= cognome" type= xs:string /> <xs:element name= prodotto type= xs:string /> <xs:element name= taglia type= xs:positiveinteger /> </xs:sequence> </xs:complextype> <xs:element name= letter type= LetterType /> </xs:schema> Schema La sequenza degli elementi deve essere rispettata!! Istanza <letter> Sono <nome>mario</nome> <cognome>rossi</cognome> e compro un <prodotto>maglione</prodotto> taglia <taglia>50</taglia> </letter> 44
45 Contenuto empty Per avere un content model empty è sufficiente definire un complextype privo di contenuto Gli elementi di questo tipo devono essere vuoti <xs:complextype name= myempty > </xs:complextype> 45
46 Attributi Gli attributi possono essere contenuti solo da elementi di tipo complextype Devono essere dichiarati dopo il modello di contenuto Si usa la sintassi: <xs:attribute name= attributename type= attributesimpletype use= optional prohibited required /> Dove: name: nome dell attributo type: tipo dell attributo (solo simpletype) use: optional: l attributo può non comparire prohibited: l attributo non deve comparire required: l attributo deve comparire 46
47 Esempio d uso di attributi <xs:complextype name= WAttrType > <xs:sequence> <xs:element name= a type= xs:string /> <xs:element name= b type= xs:string /> </xs:sequence> <xs:attribute name= at type= xs:string /> </xs:complextype > 47
48 Dichiarazione di attributi con definizione del tipo inline Gli attributi possono anche essere di un tipo semplice derivato Può essere un tipo definito in precedenza oppure si può ricorrere anche in questo caso a una definizione inline con questa sintassi: <xs:attribute name= attributename use= optional prohibited required > <xs:simpletype> </xs:simpletype> </xs:attribute> 48
49 Default e fixed È possibile definire valori di default o fissi per un attributo usando la sintassi: <xs:attribute name= attrname type= attrtype default= value /> <xs:attribute name= attrname type= attrtype fixed= value /> La logica è uguale a quella delle dichiarazioni DTD: Default: se l attributo non è presente, viene inserito il valore di default, altrimenti il valore di default non entra in gioco Fixed: se l attributo non è presente, viene inserito il valore fixed, altrimenti il valore nel documento istanza deve essere uguale al valore fixed fixed e default sono mutuamente esclusivi! 49
50 Elementi a contenuto semplice e attributi Gli attributi possono essere dichiarati solo su elementi complessi È però possibile derivare un tipo complesso da un tipo semplice ed estenderlo aggiungendo attributi Per far ciò si utilizza il content model simplecontent con questa sintassi: <xs:complextype name= typename > <xs:simplecontent> <xs:extension base= basetype > <xs:attribute name= attname type= atttype /> </xs:extension> </xs:simplecontent> </xs:complextype> 50
51 Esempio di simplecontent con estensione Dichiariamo un tipo taglia utile per gestire le taglie dei vestiti, il cui valore dipende dalla nazione Estendiamo il tipo semplice integer come tipo complesso in modo da poter aggiungere l attributo nazione <xs:element name= taglia"> <xs:complextype> Definizione inline <xs:simplecontent> <xs:extension base="xs:integer"> <xs:attribute name= nazione" type="xs:string"/> </xs:extension> </xs:simplecontent> </xs:complextype> </xs:element> Schema Istanza <taglia nazione= Italia">48</taglia> 51
52 Dichiarazioni globali e riferimenti È possibile effettuare dichiarazioni globali di elementi ed attributi e referenziare tali dichiarazioni per effettuare altre dichiarazioni Le dichiarazioni globali compaiono al primo livello dello schema, come figli diretti dell elemento schema La sintassi per i riferimenti a dichiarazioni globali è: <xs:element ref= aglobalelement /> L elemento o attributo dichiarato per riferimento ha le stesse proprietà (nome, tipo, ecc.) dell elemento o attributo riferito Tali proprietà non possono essere ridefinite 52
53 Esempio di dichiarazioni globali e riferimenti <xs:schema > <xs:element name= comment type= xs:string /> <xs:attribute name= att type= xs:integer /> <xs:element name= myroot > <xs:complextype> <xs:sequence> <xs:element name= a type= xs:float /> <xs:element ref= comment /> </xs:sequence> <xs:attribute ref= att /> </xs:complextype> </xs:element> </xs:schema> Dichiarazioni globali Riferimenti Ok in base al riferimento <myroot att= 5 > <a/> <comment>sono nato stanco!</comment> </myroot> 53
54 Riferimenti XSD Specification : Guida in inglese (molto completa e ben fatta) 54
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