3.1 Sinn und Zweck von Namensräumen

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2 3 3 Die Erstellung eigener Auszeichnungssprachen und somit die Erschaffung eigener Dokumenttypen, in denen die Elemente ihre eigene Bedeutung haben, ist mit XML leicht gemacht. Natürlich können solche Auszeichnungssprachen veröffentlicht und von vielen genutzt werden, Beispiele sind dafür u. a. XSL, XSLT, SVG, aber in den meisten Fällen bleiben solche selbst definierten Auszeichnungssprachen im eigenen Gebrauch und es kommt nicht selten vor, dass unterschiedliche Auszeichnungssprachen dieselben Elementtypen, jedoch mit unterschiedlicher Bedeutung, benutzen. Ein Element mit dem Namen»titel«in einem Dokument kann als Behälter für einen Buch-, CD- oder Artikeltitel gedacht sein, in einem anderen Dokument aber als Behälter für Anredeformen wie Fr., Hr., usw. Hier kann die Flexibilität von XML, Dokumente aus verschiedenen Quellen zusammenzuführen, schnell zum Nachteil werden. Die Lösung für dieses Problem heißt Namensraum. In diesem Kapitel werden wir uns mit dem Begriff und der Verwendung von Namensräumen beschäftigen. Erst das Namensraumkonzept ermöglicht es, verschiedene XML-Dialekte in einem Dokument zu mischen und nicht nur der richtigen Bedeutung, sondern dem richtigen Prozessor zuzuführen. Denn erst über den Namensraum kann ein Prozessor in einer Verarbeitungskette erkennen, ob ein Element eine Anweisung für ihn darstellt oder einfach weitergereicht wird. Ein Beispiel für so eine Verarbeitungskette ist z. B. die Transformation von XML via XSLT via XSL-FO via Batik zu PDF. Dabei werden Elemente, Attribute etc. aus den Namensräumen von XSLT, XSLT-FO und SVG am Ende der Verarbeitungskette zu einem einzigen (PDF-)Dokument transformiert. 65

3 Kapitel Sinn und Zweck von Namensräumen Nehmen wir das Beispiel mit dem titel-element: <artikel> <titel>tipps und Tricks</titel> <autor> <titel>dr.</titel> </autor> </artikel> Für den XML-Parser gibt es keinen Unterschied zwischen den zwei titel- Elementen obwohl beide unterschiedliche Bedeutungen haben. Die beste Lösung wäre, wenn für jedes Element im Dokument ein eindeutiger Name gefunden werden könnte. dienen dazu, solche Mehrdeutigkeiten in XML-Dokumenten zu vermeiden und Element- und Attributnamen eindeutig zu benennen. Dabei werden die Element- und Attributnamen mit Namensräumen, die durch URI-Verweise identifiziert werden, verknüpft Namensraum-Präfixe benutzen Wie könnten wir also unsere Elemente eindeutig benennen? Es wäre möglich, dies in der folgenden Form zu tun: <artikel:titel>tipps und Tricks</artikel:titel> <artikel:autor> <person:titel>dr.</person:titel> <person:vorname>artur</person:vorname> <person:nachname>klein</person:nachname> </artikel:autor> </artikel:artikel> Hier haben wir Elementen, die sich auf eine Person beziehen, ein Präfix mit dem Namen»person«, und Elementen, die sich auf den Artikel beziehen, ein Präfix mit dem Namen»artikel«zugewiesen. Somit erhalten wir zwei Gruppen von Elementen und können sofort sagen, welche Elemente in die eine und welche in die andere Gruppe gehören. Jede dieser Gruppen bildet einen Namensraum und das jeweilige Präfix ist das sogenannte Namensraum-Präfix. Damit haben wir zwar das Problem der Mehrdeutigkeit in diesem Beispiel behoben, aber wir haben noch immer nicht die Sicherheit, dass unsere Elemente wirklich eindeutig gekennzeichnet sind, denn andere Autoren könnten diese Präfixe ebenso für ihre Elemente benutzen. Um auch dieses Problem zu lösen, können wir bestimmen, dass für diese Präfixe ein URI als Name genutzt werden soll. Da URIs eindeutig sind, würden wir also das Problem damit lösen. 66

4 Sinn und Zweck von Namensräumen 3 Und so könnte dann eines unserer Elemente in einem XML-Dokument notiert werden: <http://www.example.com/person/:titel>dr.</http://www. example. com/person/:titel> Aber in XML darf ein XML-Name nicht das Zeichen»/«enthalten, und dieses hätten wir in einer URI, womit unsere Dokumente nicht mehr wohlgeformt wären. Daher benötigen wir also eine Kombination von beiden: das heißt, einerseits die Möglichkeit der Verwendung von eindeutigen URIs und andererseits die Möglichkeit, Präfixe zu verwenden. Und genau diese Kombination bietet das Namensraumkonzept von XML Wie funktionieren Namensräume genau? Alle Namensräume, die in einem XML-Dokument verwendet werden, müssen im Dokument deklariert werden. Dazu wird dem Namensraum-Präfix der URI des Namensraumes zugewiesen. Ein Element oder Attribut aus dem Namensraum wird dann über das Namensraum-Präfix referenziert und das Namensraum-Präfix dient dabei als Abkürzung der URI. Namensräume werden durch die Verwendung eines reservierten Attributs im betreffenden Element deklariert, der Attributname muss entweder xmlns sein oder es muss ein Präfix (xmlns:prefix) verwendet werden: xmlns="uri" xmlns:namensraum-präfix="uri" Der Wert des Attributs, ein URI, ist der Namensraumname, der den Namensraum eindeutig identifiziert. Dieser URI muss immer absolut angegeben werden. Ab jetzt kann Elementen und Attributen innerhalb des artikel-elementes das Namensraum-Präfix»artikel«zugewiesen werden. Um Namensräume in einem XML-Dokument benutzen zu können, müssen sogenannte qualifizierte Namen als Element- oder Attributname verwendet werden. Ein qualifizierter Name besteht aus dem Präfix und dem lokalen Teil. Das Präfix stellt das Namensraum-Präfix dar und der lokale Teil ist der ursprüngliche Elementname. Das Namensraum-Präfix muss sowohl im Start- als auch im End-Tag des Elements notiert werden, denn sie werden nicht mehr durch ihren Namen identifiziert, sondern durch ihren qualifizierten Namen. Relative URIs für Namensräume sind nicht erlaubt! Achtung Intern ersetzt der XML-Parser das Namensraum-Präfix durch den Namensraum selbst. 67

5 Kapitel 3 Ein Namensraum-Präfix muss ein gültiger XML-Name sein und darf weder»xml«oder»xmlns«noch einen Doppelpunkt enthalten, denn der Doppelpunkt trennt das Namensraum-Präfix vom lokalen Teil. Dieser URI, der einen Namensraum definiert, ist lediglich eine formale Bezeichnung und muss nicht auf eine real existierende Quelle verweisen. Es ist auch nicht nötig, dass eine existierende Quelle die verwendete Syntax im Dokument beschreibt. So existiert weder die Adresse com/artikel noch die Adresse die wir in den Beispielen verwenden. Auf diese Weise können Sie innerhalb eines Elements auch mehrere Namensräume deklarieren: Abbildung 3.1 Beispiel für ein XML-Dokument mit Namensraum 3.2 Verwendung von Namensräumen in XML Den Default-Namensraum definieren Bei langen Dokumenten kann die Verwendung von Namensräumen ein großer Aufwand sein, wenn bei jedem Element im Start- und End-Tag das Präfix mitnotiert werden muss. Um dies zu vermeiden, können Sie auch einen default (voreingestellten) Namensraum für ein Element und für all seine Kind-Elemente deklarieren. Dazu können Sie die Deklarationsform xmlns="uri" verwenden: <artikel xmlns="http://www.example.com/artikel"> <titel>tipps und Tricks</titel> <autor>... </autor> </buch> Bei Verwendung des Default-Namensraums können Sie auf die Notierung des Präfixes verzichten. Sie können auch mehrere Namensräume deklarieren, aber nur einer von ihnen kann der Default-Namensraum sein: <artikel xmlns="http://www.example.com/artikel"> <titel>tipps und Tricks</titel> <autor> <person:titel>dr.</person:titel> 68

6 Verwendung von Namensräumen in XML 3 <person:vorname>artur</person:vorname> <person:nachname>klein</person:nachname> </autor> </artikel> In diesem Fall gehören alle Elemente ohne Präfix zum Namensraum "http:// Sie können aber auch für Elemente und deren Kinder, die tiefer in der Dokumenthierarchie stehen, einen Default-Namensraum deklarieren. In diesem Fall gilt die Namensraumdeklaration nur für den Teilbaum inklusive und unterhalb des Elements, in dem der Namensraum deklariert wurde: <artikel xmlns="http://www.example.com/artikel"> <titel>tipps und Tricks</titel> <autor xmlns="http://www.example.com/person"> <titel>dr.</titel> </autor> </artikel> Attribute und Namensräume Da Attribute zu Elementen gehören, können Attribute selbst keine Namensraumdeklaration enthalten, aber sie können trotzdem durch ein Präfix einem Namensraum zugeordnet werden. <artikel:titel artikel:sprache="deutsch">tipps und Tricks</ artikel:titel>... </artikel> Der Spezifikation für XML-Namensräume lässt bei Namensräumen für Attribute einige Fragen offen, so ist es nicht klar, ob die folgenden zwei Beispiele gleichwertig oder unterschiedlich sind: <artikel:titel artikel:sprache="deutsch">tipps und Tricks</ artikel:titel> Beziehungsweise: <artikel:titel sprache="deutsch">tipps und Tricks</artikel:titel> Zum Beispiel: In der XSL-Spezifikation gehören alle Elemente zum Namensraum»http://www.w3.org/1999/XSL/Transform«, jedoch dürfen die Attribute der XSL-Elemente nicht diesem Namensraum zugeordnet werden. Sie können einem Attribut auch einen anderen Namensraum zuweisen als dem Elternelement des Attributes: <artikel:buch> <artikel:titel artikel:sprache="deutsch">tipps und Tricks</ artikel:titel> <person:autor> 69

7 Kapitel 3 <titel artikel:sprache="englisch">mr.</titel> </person:autor> </buch:buch> Normalerweise dürfen Elemente in XML keine Attribute mit demselben Namen enthalten, das folgende Beispiel ist jedoch gültig, da der Default- Namensraum nicht für Attribute gilt: <artikel buch="http://www.example.com/artikel"> <titel sprache="deutsch" person:sprache="englisch">tipps and Tricks</titel> <person:autor> <titel sprache="englisch">mr.</titel> </person:autor> </buch> Da der Default-Namensraum, wie gesagt, nicht für die Attribute gilt, sind hier sprache="deutsch" und person:sprache="englisch" zwei unterschiedliche Attribute. Tipp Solche Doppelbelegungen von Attributen sollten Sie, wenn möglich, weitgehend vermeiden. Am besten geht das, wenn Sie Attribute als zum Namensraum des Elements zugehörig betrachten. Namensräume in Verbindung mit Attributen können einem Entwickler das Leben wirklich schwer machen (z. B. bei der Weiterverarbeitung mit XSLT), wenn man hier zu leichtfertig ist Namensräume validieren Da der URI eines Namensraumes nicht notwendigerweise auf eine tatsächlich existierende Quelle verweisen muss, also auch auf keine DTD, bedeutet dies, dass Gültigkeit und Namensraumkonzept bei XML-Dokumenten voneinander unabhängig sind. Im Falle von DTDs geht dies sogar so weit, dass DTDs das Konzept der Namensräume gar nicht kennen. <!DOCTYPE artikel [ <!ELEMENT artikel (titel, autor)> <!ELEMENT titel (#PCDATA)> <!ATTLIST titel sprache CDATA #IMPLIED> <!ELEMENT autor (titel, vorname, nachname)> <!ELEMENT vorname (#PCDATA)> <!ELEMENT nachname (#PCDATA)> ]> <titel sprache="deutsch" person:sprache="englisch">tipps und Tricks</titel> <person:autor> <titel sprache="englisch">mr.</titel> 70

8 Verwendung von Namensräumen in XML 3 </person:autor> </artikel:artikel> Abbildung 3.2 Ein ungültiges XML-Dokument, ohne Definition der Namensräume in der DTD Damit ein Dokument, das Namensräume benutzt, auch gegen eine DTD validiert werden kann, müssen Sie in der DTD die Elemente und Attribute deklarieren, die ein Namensraum-Präfix benutzen. Das heißt, in der DTD müssen diese Elemente und Attribute mit ihrem qualifizierten Namen deklariert werden. Ebenso müssen Sie das xmlns-attribut für die Elemente deklarieren, die diese verwenden. <!DOCTYPE artikel:artikel [ <!ELEMENT artikel:artikel (titel, person:autor)> <!ATTLIST artikel:artikel xmlns:artikel CDATA #FIXED "http://www.example.com/artikel" xmlns:person CDATA #FIXED "http://www.example.com/person"> <!ELEMENT titel (#PCDATA)> <!ATTLIST titel sprache CDATA #IMPLIED person:sprache CDATA #IMPLIED> <!ELEMENT person:autor (titel, vorname, nachname)> <!ELEMENT vorname (#PCDATA)> <!ELEMENT nachname (#PCDATA)> ]> <titel sprache="deutsch" person:sprache="englisch">tipps und Tricks</titel> <person:autor> <titel sprache="englisch">mr.</titel> </person:autor> </artikel:artikel> 71

9 Kapitel 3 Abbildung 3.3 Ein gültiges XML-Dokument, mit Definition der Namensräume in der DTD Wenn Sie mit gültigen XML-Dokumenten und mit Namensräumen arbeiten möchten, ist die Verwendung von Default-Namensräumen empfehlenswert, denn so können Sie sich die Präfixe bei den Kindelementen sparen und müssen diese auch nicht in der DTD deklarieren. Jedoch hat die Verwendung von Namensräumen in Zusammenhang mit DTDs sehr klare Grenzen. Solange Sie nur Dokumente verwenden, auf die Sie direkten Einfluss haben, können Sie qualifizierte Namen in der DTD erklären. Aber wie bereits gezeigt, kann ein XML-Dokument aus vielen externen Entitys bestehen, auf die Sie keinen direkten Zugriff haben. Eine direkte Unterstützung von Namensräumen bietet XML-Schema, eine selbst auf XML basierende Schemasprache für XML-Dokumente. Diese wurde vom W3C im Mai 2001 als Empfehlung veröffentlicht. In einem XML- Schema können Sie nicht nur die Struktur eines XML-Dokuments, sondern auch Namensräume definieren und anders als in einer DTD die deklarierten Element- und Attributtypen mit einem Namensraum verknüpfen Spezielle XML-Attribute Die vier besonderen XML-Attribute (»xml:base«,»xml:lang«,»xml:space«und»xml:id«), die Sie bereits im vorherigen Kapitel kennengelernt haben, müssen zwar namensraumtechnisch nicht weiter deklariert werden, aber in einer DTD oder in einem XML-Schema müssen Sie diese Attribute trotzdem deklarieren, wenn Sie sie in Ihren XML-Dokumenten verwenden. <!ATTLIST titel xml:lang NMTOKEN #IMPLIED> 72

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