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 Apuntes de XML


Restringir documentos XML

. ¿Por qué restringir los datos?

  • La primera razón es que podemos realizar comprobaciones estrictas sobre los datos, para asegurarnos de que tienen un formato válido de acuerdo a lo que queremos.
  • Otra razón es la documentación: no siempre estará claro para cualquier persona el significado de un determinado documento XML: 
    <?xml version="1.0"?>
<pagina>
  <pantalla>
    <nombre>Compras</nombre>
    <color>#CC9900</color>
    <fuente>Arial</fuente>
  </pantalla>
  <contenido>
    <p>Aqui un monton de contenido</p>
  </contenido>
</pagina>

<?xml version="1.0"?>
<pagina>
  <pantalla>
    <nombre>Compras</nombre>
    <color>#CC9900</color>
    <fuente>Arial</fuente>
  </pantalla>
  <pantalla>
    <nombre>Mensajes</nombre>
    <color>#9900FF</color>
    <fuente>Arial</fuente>
  </pantalla>
  <pantalla>
    <nombre>Noticias</nombre>
    <color>#EECCEE</color>
    <fuente>Helvetica</fuente>
  </pantalla>
  <contenido>
    <p>Aqui un monton de contenido</p>
  </contenido>
</pagina>
  • Viendo el primer ejemplo podemos pensar en que describe información de una pantalla para determinado cliente. Viendo el segundo, la interpretación cambia. En realidad, son varios enlaces a las pantallas disponibles.
  • Las DTDs y los esquemas XML aclaran situaciones de este tipo.
  • Otra ventaja de los mecanismos de restricción es que no hay que cambiar el código de las aplicaciones si las restricciones cambian (sólo las DTDs o esquemas que sean).
  • Como desventaja, la validación supone tiempo adicional de proceso. Una solución posible para algunos sistemas es validar en la fase de desarrollo y pruebas y quitar la validación al implantar el sistema.

. DTD's

. Un ejemplo de DTD

  • Para utilizar una DTD como mecanismo de restricción, se especifica lo siguiente en el documento XML: 
    <!DOCTYPE Libro SYSTEM "libro.dtd">
  • DTD para el ejemplo del libro: 
    <!ELEMENT Libro 
  (Titulo, Catalogo:Seccion, Catalogo:SubSeccion, 
Contenido, Compra, Copyright)>
<!ATTLIST Libro 
  xmlns CDATA #REQUIRED
  xmlns:Catalogo CDATA #REQUIRED
>
<!ELEMENT Titulo (#PCDATA)>
<!ELEMENT Catalogo:Seccion (#PCDATA)>
<!ELEMENT Catalogo:SubSeccion (#PCDATA)>
<!ELEMENT Contenido ((Capitulo+)|(Capitulo+, Separacion?)+)>
<!ELEMENT Capitulo (Tema, Seccion+)>
<!ATTLIST Capitulo
      materia (XML|Java) "Java"
>
<!ELEMENT Tema (#PCDATA)>
<!ELEMENT Seccion (#PCDATA)>
<!ATTLIST Seccion
      apartados CDATA #REQUIRED
      dificil (si|no) "no"
>
<!ELEMENT Separacion EMPTY>
<!ELEMENT Compra (#PCDATA)>
<!ELEMENT Copyright (#PCDATA)>
<!ENTITY OReillyCopyright SYSTEM "copyright.txt">

. Elementos

  • Los elementos permitidos se especifican con ELEMENT, seguido del nombre y el tipo del elemento.
  • Los elementos que se pueden anidar dentro de otros se especifican entre paréntesis y separados por comas. Importa el orden.
  • El tipo menos restrictivo es ANY, que permite cualquier contenido para un elemento.
  • Para datos de tipo texto, se usa #PCDATA.
  • Para elementos vacíos, EMPTY.
  • Modificadores de número de ocurrencias:
    • ?: Una vez o ninguna
    • +: Al menos una vez
    • *: Cualquier número de veces o ninguna
    • (nada): Exactamente una vez
  • Para opciones alternativas: separar con |.

. Atributos

  • Los atributos permitidos para un elemento se especifican con ATTLIST y el nombre del elemento seguido de los nombres de los atributos, con un tipo y modificador obligatorios.
  • El tipo del atributo puede ser CDATA para cualquier valor, o una enumeración de los valores permitidos.
  • Otros posibles tipos son:
    • NMTOKEN para restringir el valor a un nombre XML válido (es decir, que empiece con una letra o guión de subrayado y contenga sólo letras, números, guiones de subrayado, guiones y puntos, sin espacios)
    • ID, además de las restricciones que impone NMTOKEN, impone que el valor sea único en todo el documento.
  • El modificador puede ser #REQUIRED para atributos obligatorios, #IMPLIED para opcionales, o #FIXED valor_fijo para valores fijos. También puede ser un valor por defecto.

. Declaración DOCTYPE

  • SYSTEM sirve para DTDs "personales". Se puede espicificar un fichero local o un fichero accesible a través de una URL.
  • Se puede especificar una DTD pública con PUBLIC, en la que queda reflejado el propietario de la misma, una descripción y el idioma. 
    <!DOCTYPE elem_raiz PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN"
          "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">
  • Es posible incrustar la DTD internamente en el documento XML: 
    <!DOCTYPE elem_raiz [
...
]>
  • Incluso es posible tener una DTD interna y otra externa. En caso de conflictos, prevalece siempre la interna.

. Entidades

  • En la DTD también se especifica cómo resolver las entidades generales, con ENTITY. Se puede especificar:
    • Directamente el contenido entre comillas.
    • El contenido de un fichero con SYSTEM.
  • En el documento XML se invocan con &...;
  • También son útiles las entidades paramétricas, que a diferencia de las generales se utilizan más adelante en la misma DTD en que se definen. Se invocan con %...; 
    <!ENTITY % Shape "(rect|circle|poly|default)">

. Esquemas XML

. Esquemas XML vs DTDs

  • Ventajas sobre las DTDs:
    • Restricciones más precisas sobre los documentos XML (tanto en estructura como en tipos de datos).
    • Son documentos XML, por lo que la sintaxis es familiar y las herramientas los pueden manejar sin técnicas especiales (no como las DTDs).
    • Soporte para espacios de nombres.
    • Permiten definir elementos globales y locales (las DTDs sólo globales).
  • Desventajas sobre las DTDs:
    • Más complejos. Esto causa:
      • Dificultades en su comprensión por humanos, sobre todo si están acostumbrados a las DTDs.
      • Herramientas más grandes y lentas.
    • Muchas aplicaciones funcionan ya sobre DTDs existentes (la conversión es posible pero llevará un tiempo).
    • Se trata de una especificación muy reciente, por lo que el soporte por parte de muchas herramientas aún está en proceso.

. Un primer ejemplo

  • Pasemos a esquema XML esta sencilla DTD: 
    <!ELEMENT Libreria (Libro)+>
<!ELEMENT Libro (Titulo, Autor+, Fecha, ISBN)>
<!ELEMENT Titulo (#PCDATA)>
<!ELEMENT Autor (#PCDATA)>
<!ELEMENT Fecha (#PCDATA)>
<!ELEMENT ISBN (#PCDATA)>
  • Un esquema XML equivalente: 
    <?xml version="1.0"?>
<xs:schema  xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
            targetNamespace="http://www.libros.org"
            xmlns="http://www.libros.org"
            elementFormDefault="qualified">
    <xs:element name="Libreria" type="TipoLibreria"/>
    <xs:complexType name="TipoLibreria">
      <xs:sequence>
        <xs:element name="Libro" type="TipoLibro" maxOccurs="unbounded"/>
      </xs:sequence>
    </xs:complexType>
    <xs:complexType name="TipoLibro">
      <xs:sequence>
        <xs:element name="Titulo" type="xs:string"/>
        <xs:element name="Autor" type="xs:string" maxOccurs="3"/>
        <xs:element name="Fecha" type="xs:string"/>
        <xs:element name="ISBN" type="xs:string"/>
      </xs:sequence>
    </xs:complexType>
</xs:schema>

. Características

  • Observar que, a diferencia de la DTD, es XML.
  • Observar cómo los elementos más generales referencian a los más concretos, hasta llegar a los más básicos. No es la única forma de hacerlo.
  • minOccurs y maxOccurs por defecto valen 1.
  • Observar cómo definimos los elementos básicos como de tipo string.
  • Los elementos vacíos se definen con un complexType sin elementos.

. Espacios de nombres

  • Hay múltiples espacios de nombres involucrados en un esquema:
    • Para los elementos del propio esquema (xmlns:xs).
    • Para los elementos a restringir (targetNamespace).
    • Para los elementos referenciados con el atributo ref (xmlns), se verá un ejemplo al final.
  • El atributo elementFormDefault sirve para exigir que al usar el esquema desde un documento los elementos se asocien con el targetNamespace del esquema.

. Uso desde un documento

  • Este es un pequeño documento XML que utiliza el esquema: 
    <?xml version="1.0"?>
<Libreria xmlns="http://www.libros.org"
          xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
          xsi:schemaLocation="http://www.libros.org libreria.xsd">
 <Libro>
    <Titulo>My Life and Times</Titulo>
    <Autor>Paul McCartney</Autor>
    <Autor>Phil McCartney</Autor>
    <Fecha>July, 1998</Fecha>
    <ISBN>94303-12021-43892</ISBN>
  </Libro>
  ...
</Libreria>

. Más estructuras

  • Otras posibilidades de estructura, además de sequence:
    • choice: Para alternativas.
    • all: Para conjuntos de elementos en los que no importa el orden.
  • Las tres estructuras pueden tener maxOccurs (en all el máximo es 1) y minOccurs

. Tipos

  • En un esquema XML se pueden utilizar tipos para los elementos y atributos, de forma similar a cualquier lenguaje de programación.
  • Existen una serie de tipos predefinidos, algunos ejemplos:
    • string
    • boolean (true-false)
    • integer
    • positiveInteger (desde 1)
    • decimal (7.08)
    • time (hh:mm:ss)
    • date (YYYY-MM-DD)
    • anyURI (http://www.web.com)
    • ID y NMTOKEN (ver DTDs)
  • Es posible crear nuevos tipos de datos a partir de los existentes, imponiendo restricciones a éstos: 
    <xs:simpleType name="TipoColores">
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:enumeration value="rojo"/>
    <xs:enumeration value="blanco"/>
    <xs:enumeration value="azul"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

<xs:simpleType name="TipoEdad">
  <xs:restriction base="xs:integer">
    <xs:minInclusive value="18"/>
    <xs:maxInclusive value="65"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>
  • enumeration, minInclusive y maxInclusive son algunos ejemplos de facetas, hay muchas más.

. Atributos

  • Veamos cómo se tratan los atributos de los elementos. Dado el siguiente fragmento de DTD: 
    <!ELEMENT Libro (Titulo, Autor+, Fecha, ISBN)>
<!ATTLIST Libro 
Categoria (biografia | ensayo | ficcion) #REQUIRED
Disponible (true | false) "false"
Corrector CDATA ""
>
  • Resulta el siguiente fragmento de esquema XML: 
    <xs:complexType name="TipoLibro">
  <xs:sequence>   
    <xs:element name="Titulo" type="xs:string"/>
    <xs:element name="Autor" type="xs:string" maxOccurs="3"/>
    <xs:element name="Fecha" type="xs:string"/>
    <xs:element name="ISBN" type="xs:string"/>        
  </xs:sequence>
  <xs:attribute name="categoria" type="TipoCat" use="required"/>
  <xs:attribute name="disponible" type="xs:boolean" default="false"/>
  <xs:attribute name="corrector" type="xs:string" default=""/>     
</xs:complexType>
<xs:simpleType name="TipoCat">
  <xs:restriction base="xs:string">
  <xs:enumeration value="biografia"/>
  <xs:enumeration value="ensayo"/>
  <xs:enumeration value="ficcion"/>
</xs:restriction>
</xs:simpleType>
  • Si un elemento tiene contenido simple y atributos (por ejemplo: <elem atr=h4>678</elem>), se restringe así: 
    <xs:element name="elem">
  <xs:complexType>
    <xs:simpleContent>
      <xs:extension base="xs:integer">
        <xs:attribute name="atr" type="xs:string" use="required"/>
      </xs:extension>
    </xs:simpleContent>
  </xs:complexType>
</xs:element>

. Importar esquemas

  • Cuando se deben restringir varios espacios de nombre, cada espacio se restringe en un esquema, y desde el principal se importan los demás: 
    <xs:import schemaLocation="------.xsd"/>

. Un ejemplo completo

  • Para terminar, un ejemplo completo de un esquema XML: 
    <?xml version="1.0"?>
<xs:schema  xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
    targetNamespace="http://www.miempresa.org/pedidos"
    xmlns="http://www.miempresa.org/pedidos"
    elementFormDefault="qualified">

<xs:element name="Pedido" type="TipoPedido"/>

<xs:complexType name="TipoPedido">
  <xs:sequence>
    <xs:element name="Destino" type="TipoDireccion"/>
    <xs:element name="Ordenante" type="TipoDireccion"/>
    <xs:element name="Observaciones" type="xs:string" minOccurs="0"/>
    <xs:element name="Contenido"  type="TipoContenido"/>
  </xs:sequence>
  <xs:attribute name="fecha" type="xs:date" use="required"/>
</xs:complexType>

<xs:complexType name="TipoDireccion">
  <xs:sequence>
    <xs:element name="Nombre" type="xs:string"/>
    <xs:element name="Direccion" type="xs:string"/>
    <xs:element name="Ciudad" type="xs:string"/>
    <xs:element name="CodPostal" type="TipoCodPostal"/>
  </xs:sequence>
</xs:complexType>

<xs:simpleType name="TipoCodPostal">
  <xs:restriction base="xs:positiveInteger">
    <xs:minInclusive value="1000"/>
    <xs:maxInclusive value="60000"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

<xs:complexType name="TipoContenido">
      <xs:sequence>
         <xs:element name="Producto" type="TipoProducto" maxOccurs="unbounded"/>
      </xs:sequence>
</xs:complexType>

<xs:complexType name="TipoProducto">
  <xs:sequence>
    <xs:element name="Nombre" type="xs:string"/>
    <xs:element name="Cantidad" type="TipoCantidad"/>
    <xs:element name="Precio" type="xs:decimal"/>
    <xs:element name="Observaciones" type="xs:string" minOccurs="0"/>
  </xs:sequence>
  <xs:attribute name="codigo" type="TipoCodigo" use="required"/>
</xs:complexType>

<xs:simpleType name="TipoCantidad">
  <xs:restriction base="xs:positiveInteger">
    <xs:maxExclusive value="100"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

<xs:simpleType name="TipoCodigo">
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:pattern value="\d{3}-[A-Z]{2}"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

</xs:schema>
  • Y un documento que lo utiliza: 
    <?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>
<Pedido  xmlns="http://www.miempresa.org/pedidos"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://www.miempresa.org/pedidos pedido.xsd"
         fecha="1999-10-20">
<Destino>
    <Nombre>Alicia Abad</Nombre>
    <Direccion>Plaza de la Duquesa 12</Direccion>
    <Ciudad>Albacete</Ciudad>
    <CodPostal>05020</CodPostal>
  </Destino>
  <Ordenante>
    <Nombre>Roberto Movilla</Nombre>
    <Direccion>General Ricardos 56</Direccion>
    <Ciudad>Madrid</Ciudad>
    <CodPostal>28055</CodPostal>
  </Ordenante>
  <Observaciones>Es urgente, mi cesped está muy alto</Observaciones>
  <Contenido>
    <Producto codigo="872-AA">
      <Nombre>Cortadora de cesped</Nombre>
      <Cantidad>1</Cantidad>
      <Precio>148.95</Precio>
      <Observaciones>Confirmar que es eléctrica</Observaciones>
    </Producto>
    <Producto codigo="926-FH">
      <Nombre>Taladradora</Nombre>
      <Cantidad>3</Cantidad>
      <Precio>10.98</Precio>
    </Producto>
  </Contenido>
</Pedido>

. Otras formas de construir esquemas XML

  • Anidando los elementos: 
    <?xml version="1.0"?>
<xsd:schema xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
            targetNamespace="http://www.libros.org"
            xmlns="http://www.libros.org">
    <xsd:element name="Libreria">
      <xsd:complexType>
        <xsd:sequence>
          <xsd:element name="Libro" maxOccurs="unbounded">
            <xsd:complexType>
              <xsd:sequence>
                <xsd:element name="Titulo" type="xsd:string"/>
                <xsd:element name="Autor" type="xsd:string"/>
                <xsd:element name="Fecha" type="xsd:string"/>
                <xsd:element name="ISBN" type="xsd:string"/>
              </xsd:sequence>
            </xsd:complexType>
          </xsd:element>
        </xsd:sequence>
      </xsd:complexType>
    </xsd:element>
</xsd:schema>
  • Referenciando a los elementos: 
    <?xml version="1.0"?>
<xs:schema  xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
targetNamespace="http://www.libros.org"
            xmlns="http://www.libros.org">
    <xs:element name="Libreria">
        <xs:complexType>
            <xs:sequence>
                <xs:element ref="Libro" minOccurs="1" maxOccurs="unbounded"/>
            </xs:sequence>
        </xs:complexType>
    </xs:element>
    <xs:element name="Libro">
        <xs:complexType>
            <xs:sequence>
                <xs:element ref="Titulo" minOccurs="1" maxOccurs="1"/>
                <xs:element ref="Autor" minOccurs="1" maxOccurs="unbounded"/>
                <xs:element ref="Fecha" minOccurs="1" maxOccurs="1"/>
                <xs:element ref="ISBN" minOccurs="1" maxOccurs="1"/>
            </xs:sequence>
        </xs:complexType>
    </xs:element>
    <xs:element name="Titulo" type="xs:string"/>
    <xs:element name="Autor" type="xs:string"/>
    <xs:element name="Fecha" type="xs:string"/>
    <xs:element name="ISBN" type="xs:string"/>
</xs:schema>
  • En ambos casos se utilizan tipos complejos anónimos (sin nombre).
  • Se puede hacer lo mismo con los tipos simples.
Publicado por:
Milton Otiniano
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