XSD的restriction元素如何限制简单类型？-XML/RSS教程-PHP中文网

xsd中restriction元素用于对简单类型进行约束，通过刻面限制值域。常用刻面包括：1.length、minlength、maxlength限制长度；2.pattern使用正则定义格式；3.enumeration限定可选值；4.mininclusive/maxinclusive等定义数值范围；5.totaldigits/fractiondigits控制数字位数；6.whitespace处理空白字符。自定义数据格式需组合刻面，如定义固定长度和字符集的信用代码或带精度范围的温度类型。restriction基于单一类型收紧值域，list允许同一类型多值列表，union则合并多个不同类型的取值可能。

XSD的restriction元素如何限制简单类型？

在XSD中，restriction元素是用来对简单类型进行约束的核心机制。简单来说，它允许你从一个已存在的简单类型（无论是XSD内置的还是你自己定义的）派生出一个新的简单类型，但这个新类型的值域会比原类型更窄、更具体。它通过一系列被称为“刻面”（facets）的属性来精确定义这些限制，从而确保XML文档中的数据符合预期的格式和业务规则。

XSD的restriction元素，其实就是给一个基础数据类型“上枷锁”，让它变得更“规矩”。你指定一个base类型，比如xs:string或者xs:integer，然后用各种“刻面”来雕琢它。这些刻面就像是各种筛子，只有符合所有筛子条件的值才能通过。举个例子，如果你想定义一个表示年龄的类型，它必须是整数，且在0到150之间，那么你就可以从xs:integer派生，然后用minInclusive和maxInclusive刻面来限制它的范围。

<xs:simpleType name="AgeType">
  <xs:restriction base="xs:integer">
    <xs:minInclusive value="0"/>
    <xs:maxInclusive value="150"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

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再比如，如果你需要一个特定的产品编号，它可能必须是三个大写字母后面跟着四个数字，这时候pattern刻面就派上用场了。

<xs:simpleType name="ProductCodeType">
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:pattern value="[A-Z]{3}[0-9]{4}"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

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通过这种方式，restriction为XML文档的数据有效性提供了强大的保障，它不仅仅是语法上的校验，更是业务逻辑层面的初步筛选。

XSD中常用的限制刻面有哪些，它们各自的作用是什么？

XSD的刻面种类繁多，每个都有其特定的用途，就像一套精密的工具箱，让你能精细地控制数据。我们来聊聊几个特别常用且关键的：

length、minLength、maxLength：这三个是针对长度的限制。length要求值必须是固定的长度，比如一个5位的邮编。minLength和maxLength则定义了值的最小和最大允许长度。它们常用于字符串类型，但也可以用于列表类型（限制列表中元素的数量）。比如，一个用户名的长度必须在6到20个字符之间，就可以用minLength="6"和maxLength="20"。
pattern：这个刻面非常强大，它使用正则表达式来定义值的允许模式。这是实现复杂数据格式校验的关键。你可以用它来校验邮箱地址、电话号码、特定格式的日期字符串等等。它能处理的逻辑非常复杂，但同时，写出正确且高效的正则表达式本身也是个挑战，需要对正则表达式语法有深入理解。有时候，一个看似简单的模式，写出来可能就非常复杂，而且还得考虑XSD对正则表达式语法的特定支持。
enumeration：当你希望一个元素的值只能是预定义的一组特定值中的一个时，enumeration就非常合适。比如，一个“颜色”字段，可能只允许是“红色”、“绿色”或“蓝色”。这在定义下拉菜单或固定选项时特别有用，能有效避免数据录入错误。
```
<xs:simpleType name="ColorType">
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:enumeration value="Red"/>
    <xs:enumeration value="Green"/>
    <xs:enumeration value="Blue"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>
```
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minInclusive、maxInclusive、minExclusive、maxExclusive：这些刻面用于限制数值或日期/时间类型的范围。Inclusive表示包含边界值，Exclusive则表示不包含。例如，一个分数必须大于0且小于等于100，你可以用minExclusive="0"和maxInclusive="100"。
totalDigits和fractionDigits：这两个是专门针对数字类型的，用于控制数字的总位数和小数部分的位数。totalDigits限制一个数字（不包括小数点和符号）能有多少位，而fractionDigits则限制小数部分能有多少位。这对于金融数据或精确测量数据非常重要。比如，一个货币值，可能要求总共不超过10位，小数部分不超过2位。
whiteSpace：这个刻面定义了如何处理空白字符（空格、制表符、换行符）。它有三个可能的值：preserve（保留所有空白）、replace（将所有空白替换为单个空格）、collapse（将多个空白替换为单个空格，并删除开头和结尾的空白）。collapse通常是处理用户输入时比较实用的选择，能避免因多余空白导致的验证失败。

这些刻面可以单独使用，也可以组合使用，以构建出非常精确的数据类型定义。

如何通过XSD的restriction元素定义自定义的数据格式？

定义自定义数据格式，说白了就是把上面提到的各种刻面组合起来，像搭积木一样，构建出符合你业务需求的数据模型。这往往涉及到对业务规则的深入理解，然后将其转化为XSD能够识别的限制。

我们来尝试定义一个相对复杂的自定义数据格式：一个“统一社会信用代码”的类型。这个代码在中国大陆是18位，由数字和大写字母组成，且有特定的校验规则（尽管XSD的pattern无法实现全部的校验逻辑，但我们可以限制其格式）。

首先，它必须是字符串。然后，长度固定为18位。最后，它由特定的字符集构成。

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<xs:simpleType name="UnifiedSocialCreditCodeType">
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:length value="18"/>
    <xs:pattern value="([0-9A-Z]{18})"/>
    <!-- 实际上，更严格的校验需要外部程序，XSD的pattern难以完全实现复杂的校验码逻辑 -->
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

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这里我们用了length来确保位数，用pattern来限制字符集。pattern中的[0-9A-Z]{18}表示任意数字或大写字母重复18次。

再举个例子，假设你需要定义一个“温度”类型，它必须是浮点数，单位是摄氏度，范围在-50.0到100.0之间，并且小数部分最多两位。

<xs:simpleType name="CelsiusTemperatureType">
  <xs:restriction base="xs:decimal">
    <xs:minInclusive value="-50.0"/>
    <xs:maxInclusive value="100.0"/>
    <xs:fractionDigits value="2"/>
    <xs:totalDigits value="5"/> <!-- 例如，-50.00，总共5位（不计小数点和符号） -->
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>

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这里我们选择了xs:decimal作为基类型，因为它能精确表示小数。然后用minInclusive和maxInclusive定义了上下限。fractionDigits限制了小数位数，而totalDigits则限制了总位数，防止出现过大的数字。

在设计自定义数据格式时，一个常见的挑战是pattern刻面的使用。正则表达式虽然强大，但编写和调试起来可能会很麻烦，尤其是当你的模式非常复杂时。而且，XSD的pattern并不是完整的PCRE（Perl Compatible Regular Expressions），它有一些自己的限制和特点，这在实际应用中需要注意。有时候，对于非常复杂的业务校验，你可能需要结合XSD验证和应用程序层面的二次校验。

restriction与union、list等其他简单类型派生方式有何不同？

在XSD中，除了restriction，我们还有union和list这两种方式来派生新的简单类型，它们各自服务于不同的目的，理解它们之间的区别非常重要。

restriction (限制)：
- 核心思想：从一个单一的基础类型中，通过“收紧”其允许的值域来派生新类型。就像你有一个很大的桶（基础类型），restriction就是在桶里放一个更小的杯子，只允许杯子里的水（值）通过。
- 用途：定义更具体、更严格的数据格式，例如年龄范围、特定格式的编码、枚举值等。它始终是基于一个“父”类型的子集。
- 例子：xs:integer -> PositiveIntegerType (只允许正整数)。
list (列表)：
- 核心思想：将一个基础简单类型的值，定义为一个由空格分隔的有序序列。它允许你把多个相同类型的值放在一个字符串里。
- 用途：当一个元素需要包含多个同类型的值时，比如一个标签列表、一个数字序列。每个值都必须符合其itemType的定义。
- 例子：定义一个ListOfIntegers类型，允许值为"1 2 3 4"。
```
<xs:simpleType name="ListOfIntegers">
  <xs:list itemType="xs:integer"/>
</xs:simpleType>
```
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  这里，itemType就是列表中每个元素的类型。你可以对itemType进行restriction，但list本身是对“列表”这种结构进行定义。
union (联合)：
- 核心思想：允许一个元素的值可以是多种不同简单类型中的任意一种。它就像把几个不同类型的水桶合并成一个更大的桶，只要是其中任何一个桶里的水，都可以在这个大桶里。
- 用途：当一个字段可能根据上下文表示不同类型的数据时。例如，一个“ID”字段，它可能是一个数字ID，也可能是一个字符串ID。
- 例子：定义一个MixedIDType，它可以是整数，也可以是特定格式的字符串。
```
<xs:simpleType name="MixedIDType">
  <xs:union memberTypes="xs:integer StringIDType"/>
</xs:simpleType>

<xs:simpleType name="StringIDType">
  <xs:restriction base="xs:string">
    <xs:pattern value="ID-[0-9]{5}"/>
  </xs:restriction>
</xs:simpleType>
```
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  这里，memberTypes列出了所有允许的成员类型。