<转>为 SOAP 更新 XML Schema

Shane Curcuru ([email protected]), 顾问软件工程师, IBM Research

2003 年 12 月 01 日

越来越多的项目使用 XML Schema 来定义它们的数据结构。随着您的 XML Schema 储存库越来越大，您需要一些工具来管理您的这些 XML Schema 。Eclipse XSD Schema Infoset Model 提供了强大的查询和编辑功能。在本文中， Shane Curcuru 将为我们演示如何更新一个与 SOAP 一起使用的 Schema，采用的方式是自动地将这些属性使用转变为元素声明。

阅读本文要求您对 XML Schema 和 SOAP 机制有一定的了解。在 zip 文件中包含了一些样本代码，可以独立运行，也可以运行在 Eclipse 工作台中。

引言：一个更新 XML Schema 的示例

如果您构建了一个 Schema 的库，您也许会在新建的应用程序中重用它们。如果您已经建立了内部购买订单的数据模型，如果您想把它转变为 Web 服务，那么您需要更新这个 Schema ，使它能为 SOAP 所用。SOAP 允许您跨网络传递 XML 消息；XML 主体必须遵循 Schema 。然而， SOAP 通常是使用元素数据作为它自己的 XML 主体，而不是属性数据。这里，您可以看一段程序，它自动更新现有的 Schema 文档，将任何属性声明转换成基本“对等”的元素声明。

Changing attributes into elements

概述：如何进行

考虑到 XML Schema 的复杂性，您当然不乐意使用 Notepad 来编辑 .xsd 文件。一个良好的 XML 编辑器也无法一步到位，虽然它可以清楚的组织您的元素和属性，但是难以显示在 Schema 规范中定义的许多抽象 Infoset 关联。这也就是产生 Schema Infoset Model 的根源；它可以显示一个 Schema 文档集的具体 DOM 表示，也可以显示 Schema 的完全抽象 Infoset 模型。通过 Model 的编程 API以及 Model 内置的 Schema 样本编辑器，可以显示两者。

可视化 Schema 编辑

如果您将 XSD Schema Infoset Model 和 Eclipse Modeling Framework (EMF) 插件安装到您的 Eclipse 中，您可以在您的工作台中看到样本编辑器。（ 注意：要浏览这个编辑器不需要遵循本文）。在 Navigator 中右键单击 schema.xsd 文件，然后选择 Open With... ， 然后是 Sample XML Schema Editor 。您将看到一个标准 Eclipse 编辑器，显示了常见的 Source 视图 ——这就是您打开的 .xsd 文件的具体 DOM 表示。

在编辑器的底部，在 Source 视图后面有两个标签——Semantics 和 Syntax 。这两个树形视图显示了 Schema 组件之间的抽象 Infoset 关联。例如，在 Semantics 视图，您可以看到 Type 的顶层条目—— 这就是所有的 Schema 声明的类型（简单类型和复杂类型），还不仅仅局限于顶层条目，也不仅仅局限于该文档（例如，通过包含或者导入来打开 Schema 文档）。

在本例中，我将把这个问题稍微简化一下。 MakeSoapCompatible.java 是一个程序，试图从 Schema 中获取 attributeDeclarations ，然后转换成为基本对等的 elementDeclaration s ,并显示一些提示。

很显然，如果在 complexType 的 particle 中已经存在同名的元素，一开始您无法将属性转变成为元素。因此，首先检查命名冲突，然后拒绝更改这些属性。为了简化这个实例，任意声明一些条件，使得 Schema 和程序不匹配。我并不更改那些带通配符的 Schema ，因为需要进行复杂的命名检查，才能确保更改的属性不会和元素发生冲突。也不更新那些使用了 #all 或者 #choice 作为排序的组，因为这将以无法预期的方式更改组的含义。

评估 Schema 的不匹配

使用抽象 Infoset 关联的功能

首先，您需要查找 Schema 中的　 complexType s ,因为只有这些地方才会真正地使用属性。您不需要搜索所有的属性声明，因为，之后您可以询问 complexType ，知道它真正使用的属性。查询您的 Schema 文档是一个非常简单的过程：遍历这些内容，查找复杂类型。注意：有多种查询方式可以用来验证 Schema 内容，在这里只是用了其中一种而已。

清单 1. 查找 complexType

// Find type definitions: for our purposes, the simplest 
//  way to get all complexTypes is to drop down to the 
//  underlying EMF model of a schema to iterate through 
//  all concrete components contained within this schema
List complexTypeDefinitions = new ArrayList();
for (Iterator iter = schema.eAllContents(); iter.hasNext(); )
{
    XSDConcreteComponent concreteComponent = (XSDConcreteComponent)iter.next();
    if (concreteComponent instanceof XSDComplexTypeDefinition)
    {
        complexTypeDefinitions.add(concreteComponent);
    }
}
// An alternate method would be to use the abstract Infoset 
//  relationship of schema.getTypeDefinitions(), which would 
//  get all globally-visible typedefs (simple and complex) 
//  within the whole schema, however that would miss any 
//  types that were nested inside of other components

现在，您已经得到了所有需要更新的 complexType s 列表，下面我们排除那些与样本程序不兼容的类型。因为您只是查询不同 Schema 组件的信息，您可以有效使用许多抽象 Infoset 关联，以及 Model 提供的方法。这些抽象方法自动考察这些基本类型和派生类型；对声明的引用；以及导入、包含和重定义 Schema 文档的结果。

清单 2. 查找不匹配的地方

// Detect name collisions between top-level elems and attrs
List elementNames = getElementNames(complexType);
List attributeNames = getAttributeNames(complexType);
attributeNames.retainAll(elementNames);
if (!attributeNames.isEmpty()) {
    // Report the name collision and return...
}
// Now check for any attribute wildcards, which we 
//  can't really change into elements
XSDWildcard attributeWildcard = complexType.getAttributeWildcard();
if (null != attributeWildcard) {
    // Report an incompatible wildcard and return...
}
// Check the content for other incompatible conditions like 
//  groups with choice or all or a simpleType
XSDComplexTypeContent complexTypeContent = complexType.getContent();
if (complexTypeContent instanceof XSDSimpleTypeDefinition) {
    // Report a simple type as incompatible and return...
}
else if (null != complexTypeContent)
{
    XSDTerm particleTerm = ((XSDParticle)complexTypeContent).getTerm();
    if (particleTerm instanceof XSDModelGroup)
    {
        XSDCompositor compositor = ((XSDModelGroup)particleTerm).getCompositor();
        if ((XSDCompositor.ALL_LITERAL == compositor)
                || (XSDCompositor.CHOICE_LITERAL == compositor)) {
            // Report an incompatible group type and return...
        }
    }
    // more checks for wildcards, etc.
}

注意：这里没有显示所有检查不匹配的代码。可以下载所有的样本 zip 文件（参见参考资料），从中可以看到所有的过程。 MakeSoapCompatible.java 程序已经精心的设计，添加了详尽的注释，可以很清楚的了解如何处理 Model 中的 Schema 。如果您想学习更多内容，这是您的下一个目标。

创建元素声明

添加和处理组件的具体步骤

一旦您已经发现了那些您想更新的 complexType s ，您需要做一些具体的事情。对于每一个 complexType ，您需要该类型的具体属性列表 getAttributeContents() 。对于每一个属性，您要先确保您已经指向了属性的真实声明，那怕是指向了其他地方的声明。然后，您需要创建和属性具有相同名称和类型的 elementDeclaration ,这是一个非常直接的过程。您也需要将 elementDeclaration 加入到 getContents() 的新 Particle 中，然后您将这个 particle 添加到您的 complexType 。

清单 3. 将属性更改为元素

if (attrDecl.isAttributeDeclarationReference())
    attrDecl = attrDecl.getResolvedAttributeDeclaration();
// Create a blank element and simply copy over the 
//  pertinent data about the attribute
XSDElementDeclaration elemDecl = XSDFactory.eINSTANCE.createXSDElementDeclaration();
elemDecl.setName(attrDecl.getName());
elemDecl.setTypeDefinition(attrType);
// Note that since an annotation's elements are only modeled 
//  in the concrete tree that we must explicitly ask to clone them
if (null != attrDecl.getAnnotation()) {
    cloneAnnotation(attrDecl, elemDecl);
}
// Wrap this element in a particle
XSDParticle particle = XSDFactory.eINSTANCE.createXSDParticle();
particle.setContent(elemDecl);

有一个地方很清楚地显示了抽象模型和具体模型之间的区别。当您查看您的 schemaDocument.xsd 文件的时候，您也许会想知道一个 particle 是什么，因为您没有看到任何 xsd:particle 元素。您可以阅读 specification for a particle ，这里介绍得相当详细。一个 particle 本质上是元素声明、模型组或者任意（通配符）的容器； particle 定义了 Schema 中特定地方的　 min/maxOccurs 约束。因为 Model 可以显示 Schema 的具体和抽象表示，所以很容易和各种表示一起工作。

注释是另外一种 Schema 组件，只在模型的具体表示中建模，所以它们需要稍微特殊的处理。在样本代码中，您需要将属性声明中的任何注释复制到您所创建的新元素声明中。您使用 DOM cloneNode() 方法来执行注释组件中内容的复制操作，然后，将这些注释添加到新创建的元素声明中。

清单 4. 复制具体注释

XSDAnnotation oldAnnotation = attrDecl.getAnnotation();
XSDAnnotation newAnnotation = XSDFactory.eINSTANCE.createXSDAnnotation();
try {
    Element oldAnnElem = oldAnnotation.getElement();
    // Use the DOM method to do a deep clone of the element
    Element newAnnElem = (Element)oldAnnElem.cloneNode(true);
    newAnnotation.setElement(newAnnElem);
    elemDecl.setAnnotation(newAnnotation);
} 
catch (Exception e) {
    // Report the error and return
}

交换元素和属性

现在您已经创建了新的元素声明，用来替代您的属性。那么，您需要在您的 complexType 组件中交换这两者。因为在循环中您已经使用了 complexType.getAttributeContents() 的具体包容关系，您只需添加新的 elementDeclaration ，然后调用 attrContentsIter.remove() 来从您的类型中除去真正的属性。

清单 5. 使用具体列表来删除条目

// Use this concrete relationship, since we're going to 
//  actually remove the attributes from this type
for (ListIterator iter = 
        complexType.getAttributeContents().listIterator(); 
        iter.hasNext(); /* no-op */ ) {
    if (changeAttributeIntoElement(complexType, 
            (XSDAttributeGroupContent)iter.next(), changedAttrs)) {
        // Note that list manipulation calls like remove() 
        //  will only work properly on concrete lists; 
        //  attempting to manipulate 'abstract' lists will 
        //  either throw an exception or will silently fail
        iter.remove();
    }
    else {
        // Report the error and continue...
    }
}

输出 Schema

在执行 MakeSoapCompatible 样本程序的时候，会把它的状态输出到 System.out 。如果您检查到在 Schema 中没有用到属性，将报告没有进行更改，然后退出。否则的话，将修改过的 Schema 文档输出到新的文件，然后报告其状态——或者是一系列属性已经成功的更改为元素，或者提示说一些属性存在着命名冲突，尚未更改。

假定您已经将部分属性声明更改为对等的元素声明，您希望保存这些 Schema，以待在 SOAP 应用程序中使用。用于构架 Model 的 EMF 框架提供了资源处理服务，可以使用多种方式来装载和保存 Schema 文档。在本样本代码中显示了一种简单的方法，直接把它序列化为 URI ，在这里其实就是以原始输入文件命名的硬盘输出文件。

清单 6. 将 Schema 输出到文件

File outFile = new File(newLocation);
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(outFile);
// Ensure that the abstract model is synchronized with the 
//  concrete tree: this will ensure that the Model has 
//  updated the concrete Element in the schema document 
//  with any changes that may have been made in the 
//  abstract model
schema.updateElement();
// Simply ask the XSDResourceImpl to serialize the schema to 
//  a document for us; this is just one way we can easily use 
//  the XSD/EMF framework to manage resources for us
XSDResourceImpl.serialize(fos, schema.getElement());
fos.close();

结束语

如上所述，对 Schema 文档执行简单的编辑操作（将属性转换成为元素），需要一定的工作量。然而，Schema Infoset Model 可以显示 Schema 的抽象 Infoset 以及 Schema 文档的具体表示，这就使得这成为一个可管理的工作。 Model 也提供了简单的工具，用来装载和保存 Schema 文档为多种源文件。这样就提供了一个完整的管理 Schema 库的编程方案。

一些用户也许会问：“为什么比用 XSLT 或者其他 XML 处理程序来编辑 Schema 文档？”。实际上，虽然 XSLT 可以方便的处理 Schema 文档集的具体模型，它无法方便的看到它们所代表的整个 Schema 中的抽象关系。例如，您只想更新一个未知的新 UNK 枚举值中所包含的任意枚举 simpleType 。当然，您只想使用长度为三的字符串更新那些符合格式的枚举；您不想更新数值或者其他枚举。

虽然 XSLT 可以发现所有的 simpleType 声明，它无法理解这些类型和基本类型之间的关联，也无法方便的评估这些类型的含义。 Schema 中抽象 Infoset 关联的 Model 表示包含了 simpleType.getEffectiveEnumerationFacets() ，可以获得 Schema 中的类型、引用和其他关联。如果合适的话，它返回完整的 simpleType 枚举列表，可以方便的查询或者更新为新数值。

样本代码

本文提供了一个样本程序 MakeSoapCompatible.java ，显示了一个实例。任何有更多兴趣的人可以从那里阅读更清楚的注释。另外，也包含了一个简单的 Schema 文档 MakeSoapCompatible.xsd ，显示了一个基本的订单，其中的属性将转变为元素；对您的其他 Schema 文档也可以运行该样本程序。如果要独立运行，至少需要 XSD Schema Infoset Model 和 Eclipse Modeling Framework 。

您可以下载样本 Zip 文件中的样本程序和实用程序（参见参考资料）。

在 XSD Schema Infoset Model（版本 1.0.1 或者更高版本）中通常附带了其他两个实用 .java 文件，其中附带注释的代码也显示了其他一些实用技术。它们包括：

XSDSchemaQueryTools.java 展示了其他查询 Schema 组件的高级方法。

XSDSchemaBuildingTools.java 有一些易用的方法，可以通过编程来构建 Schema 。

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