Extensible Markup Language XML文書の論理的構造と妥当なXML文書

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Extensible Markup Language

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2024/03/22 03:52 UTC 版)

XML文書の論理的構造と妥当なXML文書

妥当なXML文書について詳しく説明する。

XMLでは、要素に名前を付けることができ、階層構造をとることができ、スキーマ言語 (Document Type Definition など) により用途に沿うように定義されたスキーマを使うことで要素と属性の意味を公開し説明することができる。XMLのこうした特徴により、目的に応じたXMLに準拠したマークアップ言語を創るための、構文的な基礎が成り立っている。

スキーマは、制約の集合を記述することにより、XML文書の構文上の規則を単に補足するのみである。スキーマは、多くの場合、要素と属性の名前を限定し、各要素が内容とするものの階層構造を規定し、属性の内容を規定する。例えば、「誕生日」という名前の要素では、「月」という名前の一つの要素と「日」という名前の一つの要素をもつことができ、「月」要素と「日」要素のそれぞれは文字列データのみをもつことができる。

スキーマに定義された制約には、データ型の割り当てを含むことができる場合がある。 データ型を割り当てることにより、データ型が割り当てられた情報がどのように処理できるかを、規定することができる。 例えば、「月」要素の文字列データは、そのXML文書で採用したスキーマ言語の機能に準拠して、「1」から「12」までの数字のみが妥当であるという形で、定義することができる可能性がある。ここでスキーマ言語の (データ型に関する) 機能とは、おそらく特定の方法で形式にしたがって記述しなければならないということだけでなく、別のデータ型の値であるかのように処理されることを未然に防ぐことを、意味する。

何らかのスキーマに準拠したXML文書は、整形式であるということに加えて、妥当 (valid) であるということが成り立つ。

XMLのスキーマは、XMLの文書型 (文書の種類、文書の論理的構造) を記述したものである。 多くの場合スキーマは、その文書の構造と内容に関する制約という形で表現される。XMLのスキーマは、XML仕様で規定されている、整形式XML文書としての基本的な制約に加え、それ以上の制約をXML文書に課すことができる。XMLのスキーマ言語は、標準規格のものもプロプライエタリなものも含めて、こうしたスキーマを表現するという目的のもと、数多く存在している。いくつかのスキーマ言語では、スキーマ自身をXML文書として記述する。

スキーマ言語の記述能力はスキーマ言語ごとにさまざまである。例えばスキーマ言語の一つである Document Type Definition (DTD) では、XML文書がとるべき構造の主な規則として、そのDTDに準拠したXML文書で使うことができる要素の名前、要素の内容モデル、要素で指定できる属性の名前、属性の値のデータ型を、記述することができる[5]

なお、要素の内容モデルとは、要素の内容に出現可能な要素やデータとその順番、および要素の出現回数を規定したもののことをいう[6]

Standard Generalized Markup Language (SGML) やXMLなどの汎用的なデータ記述言語が世に出る前は、ソフトウェア設計者は、複数のプログラムの間でデータの受け渡しをするために、自分自身でファイルフォーマットを定義するか、ちょっとしたコンピュータ言語を定義しなければならなかった。このため受け渡しするデータの詳細な仕様やその他の文書を書かなければならなかったし、文書の書き手を別途に確保しなければならないこともあった。

XMLが一定の構造をもち厳密な構文解析の規則をもつことで、ソフトウェア設計者は構文解析の作業を標準的なソフトウェアツール (妥当性検証器、バリデータ) に任せることができる。そしてXMLには、用途に特有の言語を開発するための一般的な、データモデル指向の枠組みがある。 このためソフトウェア開発者は、比較的高水準の抽象度において、自分たちが扱うデータの規則の開発に専念するだけでよい。

XML文書をスキーマに照らして妥当性検証を行うための、十分にテストされたツールが、数多く存在している。XML文書をスキーマに照らして妥当性検証を行うためのツールを、妥当性検証器 (バリデータ) という。妥当性検証器は、スキーマに表現された制約にXML文書が準拠しているかについて、自動的に妥当性検証を行う。 妥当性検証器は、XMLプロセサ (XMLパーサ) に含まれていることもあれば、XMLプロセサとは別に提供されていることもある。

これまでに述べたスキーマの使い方とは別の使い方も存在する。 例えば、XMLエディタは、XML文書の編集を支援するためにスキーマを使うことができる。こうしたXMLエディタでは、妥当な要素名や妥当な属性名を提示することなどができる。

Document Type Definition (DTD、文書型定義)

XMLのための最も歴史の古いスキーマ言語は Document Type Definition (DTD、文書型定義) である。DTDは、XMLの前身であるSGMLから引き継がれた。DTDは XML 1.0 標準に含められているため、ほとんどあらゆるXMLプロセサがDTDを扱うことができる。しかし2007年現在ではDTDを使うことは限定的な範囲にとどまっているようである。その理由は次のとおりである。

  • DTDではXMLで新しく開発された機能を使うことができない。特にXML名前空間を扱えないことが厳しい。
  • DTDは表現力が乏しい。DTDではいくつかの形式的な視点からXML文書を扱うことができない。
  • DTDによるスキーマはXMLではない独自の構文で記述する。この構文は、XMLの前身であるSGMLから引き継いでいるという、経緯がある。XML 1.0 の制定当時はDTD以外のスキーマ言語は存在しなかった。

DTDは現在も多くの用途で使われている。その理由は、一定の人々にとってはDTDは他の新しいスキーマ言語よりも読みやすく書きやすいと考えられているからである。

XML Schema

XML Schema は、World Wide Web Consortium (W3C) により開発された、DTDの後継となる新しいスキーマ言語である。 非公式には、XSDと呼ばれることもある。XSDは、XML Schema のインスタンス (スキーマ) を意味する "XML Schema Definition" の頭字語である。

XML Schema は、豊富なデータ型を扱うことができるスキーマ言語である。XML文書の論理的構造について、DTDより詳細な制約を記述することができる。そしてDTDより詳細な妥当性検証の枠組みのもとで、妥当性検証が行われる。他にも、XMLによるマークアップ言語のスキーマの記述能力において、DTDと比べて非常に高いという長所も備えている。

また、XML Schema によるスキーマ自体を、XMLに準拠した形式を使って記述する。XML Schema のスキーマ自体がXMLに準拠することで、スキーマを編集したりスキーマに何らかの処理を行うために、普通のXMLツールを使うことができるようになる。

ただし、XML Schema の妥当性検証器を実装する作業には、単にXML文書を読むことができる能力よりも、非常に多くの知識と能力を必要とする。

XML Schema に対しては賛否両論がある。XML Schema に対する批判の一部を示す。

  • XML Schema の仕様は非常に膨大な分量がある。そのため XML Schema を理解することは難しい。またそのため XML Schema の妥当性検証器を実装することも難しい。
  • XML Schema でスキーマを記述する際、XMLに準拠した構文で記述する (記述しなければならない) のは、冗長である。このことが XML Schema のスキーマを理解することやスキーマを記述することを、DTDよりしんどい作業にしてしまっている。
  • XML文書の構文解析をした後に行う、XML Schema のスキーマによる妥当性検証は、費用が高くつく可能性がある。特にサイズの大きいXML文書の妥当性検証を行う際には、深刻な問題になる可能性がある。
  • XML Schema のデータモデリング能力は非常に限られている。属性の内容によってその要素の内容モデルを変更することはできない。
  • XML Schema における型派生モデルは、非常に限られた能力しかない。特に拡張による派生は、かなり使いにくい。
  • データベースと連携するためのデータ転送機能は、不可解な考え方によって実現されている。nillability (SQLデータベース用語でいうNULLに相当する状態をとることが可能であるという特性) は備えているが、出版業界の要件は満たしていない。
  • key/keyref/uniqueness の機構は、データ型を考慮していない。
  • スキーマ検証後情報集合 (PSVI、Post Schema Validation Infoset) の概念は、標準のXML表現やアプリケーションプログラミングインタフェース (API) をもたない。このため、妥当性の再検証を行わない場合、ベンダ非依存の考え方に反する (#情報集合への追加情報を参照)。

RELAX NG

RELAX NGは人気のあるもう一つの新しいスキーマ言語である。2001年12月にOASIS (構造化情報標準促進協会) で仕様が策定された。ISO (国際標準化機構) にて定められた国際標準でもある。ISOでは、文書スキーマ定義言語 (DSDL) の一部分を構成する仕様として位置づけられている。

RELAX NGのスキーマの記述方法は、2つの形式がある。XMLに準拠した構文 (XML構文、xml syntax) と、XMLに準拠しない短縮構文 (compact syntax) である。短縮構文は、読みやくすることとより書きやすくすることを目指している。ただし、短縮構文で記述されたスキーマをXML構文のスキーマに変換する方法と、その逆の変換を行う方法は、予め定義されているので、ジェームズ・クラークが開発した Trang conversion tool を使えば、標準のXMLツールを使う利便を享受することができる。

RELAX NGはXML Schemaよりも簡潔なスキーマ定義と簡潔な妥当性検証の枠組みを、備えている。そのためRELAX NGは、XML Schema と比べて、使いやすく、またRELAX NGの妥当性検証器を実装することも容易になっている。

RELAX NGもまた、データ型フレームワークプラグインを使う機能を備えている。 RELAX NG でスキーマを記述する人は、例えば、XML文書でXML Schemaのデータ型の定義に適合させたいと考えるかもしれない。 そして RELAX NG では、データ型フレームワークプラグインを使うことにより可能となっている。

ISO 文書スキーマ定義言語

ISO 文書スキーマ定義言語 (DSDL; Document Schema Description Languages) 標準は、小規模なスキーマ言語の広範なセットを共に提供する。DSDLを構成する複数の仕様のそれぞれが、特定の問題に対応するために特化されている。DSDLはRELAX NGのXML構文と短縮構文、スキマトロン、データ型ライブラリ言語、文字レパートリ記述言語、文書スキーマ再命名言語、名前空間に基づく検証委譲言語 (NVDL) を、含んでいる。DSDLスキーマ言語群はXML Schemasを支持するベンダの支援は2007年の時点ではまだ受けていない。DSDLは出版のための機能が欠如していることに対する、出版業界の一定の草の根の反応でもある。

XML文書を検証する過程でXML情報集合を変更することについて

いくつかのスキーマ言語では、特定のXML文書の構造を記述する能力に加えて、個々のXML文書をその特定のXML文書構造に適合するように変換する機能も、限定的ながら備えている。

DTDとXML Schemaはこの変換機能を備えている。 DTDと XML Schema では、XML文書に属性の既定値を与えることができる。RELAX NGとスキマトロンは、意図的にこの機能を外している。 例えば、XML情報集合を正確に扱うことが、RELAX NGとスキマトロンの仕様策定時に変換機能を外した理由の一つである。


  1. ^ Extensible HyperText Markup Language (XHTML) は、マークアップ言語 HyperText Markup Language (HTML) を簡素化しその一貫性を改良しようという試みである。なお、HTMLは、Standard Generalized Markup Language (SGML) に基づいたマークアップ言語である。
  2. ^ XMLプロセサを利用する際には、XML文書で用いている文字コードをサポートしたものを選択することになる。
  3. ^ 他の方法でXML文書を処理することも可能である
  4. ^ 一つの要素の内容として文字列データのみを含むものは、混合内容ではない。また内容のない「空要素」も混合内容ではない。一つの要素の内容がいくつかの子要素だけから構成されるものも、混合内容ではない。
  5. ^ ただし、Binary XML の試みは、XML文書のバイナリ表現を使うことでこうした問題を軽減するべく努力している。例えば、Javaによる Fast Infoset 標準のリファレンス実装では、構文解析 (パース) の速度は Apache Xerces Java と比べて10倍速く、Javaによる最も高速なXMLプロセサの一つであるPiccolo driver と比べて4倍速い[1]
  6. ^ XMLの汎用性とそれに伴う重さはしばしば揶揄の対象とされることもある。IPTCPUDPをXMLで定義するというジョークRFC ( RFC 3252 ) が存在する。
  7. ^ 階層型モデルは木構造の固定的な単一の視点による見方しか提供しない。例えば、役者が映画の下位に位置づけられるか、映画が役者の下位に位置づけられるかのいずれかであり、双方の視点を両立することはできない。
  8. ^ 例えば多義語を参照
  1. ^ "XML stands for Extensible Markup Language. The X is for the first syllable of Extensible. eXtensible is a spelling error."
  2. ^ Bray, Tim; Jean Paoli, C. M. Sperberg-McQueen, Eve Maler, François Yergeau (2006年9月). “拡張可能なマーク付け言語 (XML) 1.0”. World Wide Web Consortium. 2007年10月6日閲覧。
  3. ^ 株式会社日本ユニテック、中山幹敏、奥井康弘、2001年、p.132
  4. ^ 株式会社日本ユニテック、中山幹敏、奥井康弘、2001年、p.139
  5. ^ 株式会社日本ユニテック、中山幹敏、奥井康弘、2001年、pp.28-29
  6. ^ 株式会社日本ユニテック、中山幹敏、奥井康弘、2001年、p.29
  7. ^ xml-dev - Fw: An I-D for text/xml, application/xml, etc
  8. ^ JavaプラットフォームAPI仕様
  9. ^ Fitzgerald, Michael (2004). Learning XSLT. Sebastopol, CA: O'Reilly Media. pp. p.243. ISBN 978-0-596-00327-2 
  10. ^ Push, Pull, Next! - Bob DuCharme, XML.com
  11. ^ http://www.asahi-net.or.jp/~DP8T-ASM/java/tools/Relaxer/index_ja.html
  12. ^ http://java.sun.com/xml/jaxb/
  13. ^ 平成22年度 新ICT利活用サービス創出支援事業(電子出版の環境整備)メタデータ情報基盤構築事業)報告書』(PDF)(レポート)インフォコム株式、2011年3月31日、66頁https://dl.ndl.go.jp/view/download/digidepo_3525270_po_metaproj2010.pdf?itemId=info%3Andljp%2Fpid%2F3525270&contentNo=12019年8月12日閲覧 
  14. ^ JIS X 4160:2007「XMLパス言語」附属書 B
  15. ^ XML Schema 1.1 Part 1: Structures
  16. ^ RELAX NG and W3C XML Schema, James Clark, 4 Jun 2002
  17. ^ Bray, Tim (2005年2月). “A conversation with Tim Bray: Searching for ways to tame the world’s vast stores of information”. Association for Computing Machinery's "Queue site". 2008年5月5日閲覧。
  18. ^ “Publishers, multimedia, and interactivity”. Interactive multimedia. Cobb Group. (1988). ISBN 978-1-55615-124-8 
  19. ^ このワーキンググループはもともとは "Editorial Review Board" と呼ばれていた。このワーキンググループの最初のメンバーとXML仕様の first edition が完成するまでに加わっていた7人のメンバーは、XML 1.0 first edition のW3C勧告の最後に一覧して掲載されている。参照: http://www.w3.org/TR/1998/REC-xml-19980210#sec-xml-wg
  20. ^ Reports From the W3C SGML ERB to the SGML WG And from the W3C XML ERB to the XML SIG
  21. ^ Extensible Markup Language (XML) - W3C Working Draft 14-Nov-96
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  23. ^ JIS X 4159:2005「拡張可能なマーク付け言語(XML)1.0」日本産業標準調査会経済産業省
  24. ^ Extensible Markup Language (XML) 1.1 (Second Edition) - Rationale and list of changes for XML 1.1”. W3C. 2006年12月21日閲覧。
  25. ^ Harold, Elliotte Rusty (2004). Effective XML. Addison-Wesley. pp. 10-19. ISBN 978-0321150400. http://www.cafeconleche.org/books/effectivexml/ 
  26. ^ Small company makes big claims on XML patents - CNET News.com
  27. ^ XML co-inventor Bray responds to patent assault | Between the Lines | ZDNet.com
  28. ^ 例えば、 XML-QL Proposal discussing XML benefitsWhen to use XML"XML Sucks" on c2.comDaring to Do Less with XML
  29. ^ Harold, Elliotte Rusty (2002). Processing XML with Java(tm): a guide to SAX, DOM, JDOM, JAXP, and TrAX. Addison-Wesley. 0201771861 XML文書はバイナリと比べて冗長である
  30. ^ a b Efficient XML Interchange Evaluation, W3C Working Draft, 7 April 2009。W3C は、XML を非テキスト形式(バイナリ)で効率的に表現する方法を別途定義している。
  31. ^ Harold, Elliotte Rusty (2002). XML in a Nutshell: A Desktop Quick Reference. O'Reilly. 0596002920 XML文書はとても冗長であり、高速であることが必要な大規模なデータベースシステムで情報の探索を行うには効率が悪い。
  32. ^ Bierman, Gavin (2005). Database Programming Languages: 10th international symposium, DBPL 2005 Trondheim, Norway. Springer. 3540309519 XMLの構文は、いくつかの用途においては、人間が読むにはとても冗長である。人間にとっての読みやすさを改善するために dual syntax を提案する
  33. ^ 世間で言われているところによれば、XMLより「冗長性の小さい」多くのテキストフォーマットが、XMLに刺激を受けかつ先行的な業績としてXMLを位置づけ言及している。 例えば次のページを参照: http://yaml.org/spec/current.html、 http://innig.net/software/sweetxml/index.html、 http://www.json.org/xml.html
  34. ^ Lim, Ee-Peng (2002). Digital Libraries: People, Knowledge, and Technology. Springer. 3540002618 固定的な階層構造を採用することに伴ういくつかの制限について議論する。2002年12月にシンガポールで開催された 5th International Conference on Asian Digital Libraries, ICADL 2002 の議事録より。
  35. ^ Searle, Leroy F. (2004). Voice, text, hypertext: emerging practices in textual studies. University of Washington Press. 0295983051 オーバーラップする要素を表現する代替システムを提案する。
  36. ^ 例えば次のページを参照: http://www-128.ibm.com/developerworks/library/x-abolns.html
  37. ^ The Myth of Self-Describing XML”. 2007年5月12日閲覧。
  38. ^ Does XML Suck?”. 2007年12月15日閲覧。("8. Complexity: Attributes and Content" を参照)





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