XML-Namespace

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《標誌語言》

XML的名稱領域（Namespaces）

 張錦堂

 概述

   XML的名稱領域 (Namespaces in XML) 是W3C在1999年1月提出，
 大約是XML 1.0版規格定案一年之後才完成。這個規格定義在一個
 XML文件中併用好幾個XML應用規格或DTD的機制。這個機制具有兩
 項優點：

 1.可合併使用多個標準的標示語彙：可以在一個XML文件中直接使
   用其他XML應用規格所定義的標示語彙，而不用自行發明新的標
   示語彙。在發展XML應用系統時，許多元素已經在其他行之多年
   的應用規格中定義了。引用這些規格，可以節省研發的時程，
   也可與標準同步。

 2.使系統設計模組化：在XML應用系統中呼叫已設計好的各個XML應
   用規格的軟體模組，而不需自行撰寫該功能。

   一份XML應用規格或DTD中所定義的所有的標籤及屬性的集合，稱
 之為「標示語彙」（Markup Vocabulary）。當混用多個標示語彙時，
 會產生下列兩項問題：

 1.名稱重複：來自不同的標示語彙，可能發生標籤或屬性名稱相同
   而無法區別的困境。

 2.軟體不易處理：軟體系統不易區別各個標籤及屬性來自哪個標示
   語彙。

   名稱領域這份規格的解決方案就是，簡單地以參引（reference）
 到URI的前置字串（prefix）加在各個標籤及屬性名稱之前的方式，
 明確地指定（qualify）其所屬的XML應用規格。

 何謂URI？

   URI（Uniform Resource Identifier）資源識別字串，是用於在
 網路環境中識別文件、可供下載的檔案、各式服務及電子郵箱等等
 的各式資源。URI是URL及URN的超集合（superset），也就是除了
 URL及URN的資源定址方法之外，還提供容納新定址方式的可能性。
 URL（Uniform Resource Locator）為網址，是個已定義好的格式，
 用於讀取目前網路上的各式資源，例如：http:、ftp:、gopher:
 、news:及mailto:等通訊協定的資源。URN（Uniform Resource
 Name）是任何一個機構所承諾，永久有效的資源名稱，它使用urn:
 的機制標明某一項資源。例如某本書籍的URN為：

 urn:ISBN:0-201-433357

   這個資源並不一定實際在網路上存在，而是一本實體的書籍。是
 實體的資源，也並不一定存在，例如：已經失落或是尚未出版的書
 籍。但是這個URN值確切地標明是某本書。目前URN在網路上並沒有
 一個普遍使用的機制可以轉換為URL值，以便讀取該資源。URI、URL
 及URN三者的關係可以圖一表示：

   W3C在多年前已在各個規格中以URI取代URL來表示資源地址了。

   在每個XML應用規格中，都會定義其Namespace的URI值。每個規格
 都有個獨一無二Namespace的URI值，即使是同個規格的不同版本也
 會有不同的URI值，例如：

 ‧XSL Working Draft 的 Namespace 為：

   http://www.w3.org/TR/WD-xsl

 ‧XSLT 1.0 的 Namespace 為：

   http://www.w3.org/1999/XSL/Transform

   每個規格的URI值必須是唯一的，也就是不可與其他規格的URI值
 相同，因此，必須有個規則供制訂規格者遵循。這個規則就是利用
 每個機構對自己網域中的URL都有掌控權，因此使用URL格式的URI，
 就可以達到Namespace的URI值是唯一的。因為這個URI值只是用於區
 別名稱領域的識別字串，所以雖然其形式為URL格式，但並不表示可
 以使用瀏覽器讀到有固定格式的資訊。應用系統會嚴格比對URI字串，
 以確定該XML文件是否與系統所採用的規格一致，以確保系統運作正
 常。

 Namespaces實例

   本文以一個簡化的問答集為例，說明Namespaces的宣告、前置字
 串、內定Namespace及有效範圍等功能的使用要點及概念。一個問答
 集的XML文件片段如下：

 
  什麼是 XML ?
  XML是用於標示具有結構性資訊的語言。
  請參考W3C網站



   其中各個元素的意義是：是 Q&A、是question、是
answer，其中的是HTML的超鏈結。例子中的answer
及超鏈結標籤名稱相同，都是，造成無法分辦的窘境。解決方法
就是直接標明其來源。James Clark在其「XML Namespaces」一文中，
以{URI}的形式來解說這個概念，這並不是Namespace實際的語法。
元素標明來源後，可以表示如下：

<{http://ascc.net/xml/qaml}a>XML是...。
請參考
<{http://www.w3.org/1999/xhtml}a>W3C


  其中使用的URI，例如：http://ascc.net/xml/qaml
代表QAML（Question and Answer Markup Language）的XML應用規格；
http://www.w3.org/1999/xhtml代表XHTML的應用。這樣就可以明確
區隔各標籤的來源了。但是卻有兩項缺點：

1. URI字串過長；

2.可能含有XML規格中不允許的特殊字元，故不便直接使用。
  Namespaces的解決方案如下：


  什麼是 XML ?
  XML是...。
請參考W3C網站
  


  xmlns是屬性名稱的保留字，用於Namespace的宣告。先將URI宣告
為一個短字串，類似於暱稱，例如：qaml相當於http://ascc.net/xml/qaml。
再使用這個短字串做為前置字串（prefix）加在每個標籤之前，就
可以達到目的了。這個前置字串只使用符合規定的字元，以及常見
的縮寫，這樣這個XML文件就很容易閱讀了。

  這個方法的缺點就是實際運用時，XML文件通常檔案很大，假如
加上prefix，整個文件就會看起來很複雜，而且在編寫文件時，也
更加瑣碎不便。此時使用內定名稱領域（Defaulting namespace）
機制，就可以改善了，例如：


  什麼是 XML ?
  XML是...。請參考W3C網站
　 


   這個例子中使用xmlns=“...”宣告了內定的Namespace，這樣不
 加prefix的標籤都會是屬於這個Namespace。這個XML文件也就簡潔
 多了。

   Namespaces並不一定要在根元素（root element）上宣告，假如
 只在文件中的某個元素使用時，只要在文件內這個元素上加入宣告
 即可。在這個宣告Namespace元素的範圍之外，這個Namespace就沒
 有作用了，這就是Namespace的有效範圍（Namespace scoping）。
 例如：

 
  什麼是 XML ?
  XML是...。
請參考
W3C網站
  


   這個情況也可以使用內定Namespace。例如：

 
  什麼是 XML ?
  XML是...。
請參考W3C網站



   元素中內定的Namespace是QAML。在元素
時，內定的Namespace改變為XHTML，當離開其相對的結束標籤
 時，Namespace又回到QAML中。

 Namespaces 與使用DTD驗證的問題

   在XML文件中使用了Namespaces，將會產生無法使用原DTDs進行驗
 證(validate)的狀況。其原因有二：

 1. DTD（Document Type Definition）是承襲自SGML的產物。在SGML
    系統中並無Namespaces的機制，故DTD並無辦識Namespaces宣告、
    內定值及有效範圍的能力。在這個狀況下，加了prefix及冒號的
    標籤名稱組合起來，系統將視為一個標籤名稱，例如
    形成一個新的標籤。而在QAML的DTD中並沒有定義這個元素，因
    此系統將會出現錯誤訊息。

 2.原各個DTD所定義的內容模型（Content Model），也不適用在具
   有Namespaces的XML文件。因為無從知曉各個元素中到底可以包含
   來自其他DTD的那些元素。因此無法解決在一個XML文件中引用多
   個DTD時，所產生的內容模型（Content Model）的問題。例如：
   在QAML中的元素確切可以包含那些XHTML的元素呢?

   假如文件結構並不複雜且規則簡單，權宜之計就是定義一個新的
 DTD，將prefix、：及標籤名整個字串，當做是個標籤名稱在DTD中
 宣告。例如：

 
 
 
 ]>
 
 　abcd
 

   這樣才可以使用DTD進行驗證（validate）的動作。但是在實作
 上，大多數的應用因為各個標示語彙中定義的元素數量龐大，而且
 元素中可能包含的其他標示語彙的可能性過多，所以並無法使用這
 個方法了。

 結語

   Namespaces的概念並不是一個新的技術，這個方法早已在許多程
 式語言中出現，例如：perl的module及Java的package。這個機制
 可以提供模組化的建構環境，也使我們可以取用其他已開發好的模
 組，快速的建立一個新的應用系統。

   XHTML是符合XML基本格式的HTML語法。SVG（Scalable Vector
 Graphic）是一個提供向量式圖形功能的XML應用規格。在XHTML的
 網頁中，使用SVG就可以在網頁中加入向量式圖形，使用者只要在
 瀏覽器中安裝SVG Viewer的Plug-in就可以瀏覽了。以這個技術，
 也可以在網頁中使用MathML顯示數學公式。因此使用了Namespaces
 的網頁就可模組化的擴充各項功能，而且整個網頁是一個XML文件，
 也提供Search Engine可進行內容分析的優點。

   XML的Namespaces是個基本的技術，提供建構XML應用系統無限的
 擴充性。是XML應用中不可或缺的好幫手，在實作中處處可見其芳蹤。

 參考資料

 1. Namespaces in XML. World Wide Web Consortium. 14 January 1999.
  　Available at
    http://www.w3.org/TR/1999/REC-xml-names-19990114/

 2. XML與電子商務標準，梁中平、徐子淵、謝鎮澤，資策會。

 3.無廢話XML. 勞虎.Available at
 　http://2ti.com/xml_book/

 4. Berners-Lee, T., “Universal Resource Identifiers in WWW”,
    RFC 1630, June 1994.
  　Available at
  　http://www.ietf.org/rfc/rfc1630.txt

 5. XML Namespaces FAQ. Ronald Bourret.
  　Available at
  　http://www.informatik.hu-berlin.de/~xing/Lib/NamespacesFAQ.htm

 6. XML Namespaces. James Clark.
  　Available at
  　http://www.jclark.com/xml/xmlns.htm