XML 与命名空间基础

1. 认识 XML

尽管今天 JSON 已是标准，在 Java 世界里仍有大量遗留代码，因此你有时仍会遇到 XML。了解它很有用。 XML（eXtensible Markup Language，可扩展标记语言）是一种用于存储与交换结构化数据的文本格式。它常用于配置、程序间交换、数据存储，甚至用于对象序列化。

XML 文档结构的基本要素：

标签（元素）：
位于 < 与 > 之间的内容。每个标签都有开始（<tag>）与结束（</tag>），或为自闭合（<tag/>）。

属性：
标签内部的附加参数。
示例： <user name="瓦夏" age="25"/>

文本节点：
位于标签之间的文本。
示例：<greeting>你好，世界！</greeting>

简单 XML 文档示例

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<users>
    <user name="瓦夏" age="25">你好！</user>
    <user name="卡佳" age="30"/>
</users>

这里：

• <users> — 根元素。
• <user> — 带有 name 与 age 属性的元素，第一个用户还有文本内容。

2. 关键概念

序言（prolog）：
文件开头的一行用于指明 XML 版本与编码。
示例： <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

元素：
XML 的基本构建块。
示例：<book>...</book>

属性：
位于开始标签中的参数。
示例： <book title="Java" author="伊万诺夫"/>

注释：
与 HTML 类似，写在 <!-- ... --> 之间。
示例：<!-- 这是注释 -->

CDATA 段：
允许插入不会被当作 XML 解析的文本（例如包含 <、& 等符号）。
示例：

<script><![CDATA[
    if (a < b && b > 0) { ... }
]]></script>

3. 为什么在 XML 中需要命名空间（namespaces）

问题：名称冲突

在大型 XML 文档中，常会出现名称相同但含义不同的标签。例如，你可能同时有用于 HTML 的 <table>，以及你业务逻辑（例如数据库）中的 <table>。如何区分它们的含义？

没有命名空间：

<root>
    <table>
        <row>...</row>
    </table>
    <table>
        <column>...</column>
    </table>
</root>

这里无法明确每个 <table> 的含义。

解决方案：命名空间

命名空间（namespace）是一种“标记”元素与属性的方式，用来避免名称冲突，并清晰地区分不同标签的语义。

• 每个命名空间都是唯一的 URI（通常看起来像链接，但它只是一个标识符）。
• 即使名称相同，属于不同命名空间的元素与属性也被视为不同。

优点：

• 不同标准与模式之间不会发生名称冲突。
• 可以在同一文档中合并来自不同来源的数据。
• 每个标签属于哪个“词汇表”一目了然。

4. 使用命名空间：声明与应用

如何声明命名空间

在某个元素的开始标签中使用特殊属性 xmlns（XML Namespace）：

• 无前缀：xmlns="URI" —— 为所有嵌套元素声明默认命名空间。
• 带前缀：xmlns:prefix="URI" —— 用前缀（短名）声明命名空间，以便在标签中使用。

声明与使用命名空间的示例

<root xmlns:h="http://www.w3.org/TR/html4/"
      xmlns:f="http://www.w3schools.com/furniture">
    <h:table>
        <h:tr>
            <h:td>单元格 1</h:td>
            <h:td>单元格 2</h:td>
        </h:tr>
    </h:table>
    <f:table>
        <f:name>桌子</f:name>
        <f:width>80</f:width>
        <f:length>120</f:length>
    </f:table>
</root>

这里：

• xmlns:h="..." —— 为 HTML 表格声明前缀 h。
• xmlns:f="..." —— 为“家具”声明前缀 f。
• <h:table> 与 <f:table> —— 即使名称相同，也是不同的元素。

如何使用命名空间

• 声明： 在根元素或任何元素上：xmlns:prefix="URI"
• 应用： 在元素或属性名称前加前缀与冒号：<prefix:element>...</prefix:element>

默认命名空间

如果仅声明 xmlns="URI"，则所有不带前缀的元素都属于该命名空间。

<books xmlns="http://example.com/books">
    <book>...</book>
</books>

5. 实战：创建一个包含多个命名空间的简单 XML 文档

我们来创建一个示例 XML 文档，其中使用两个命名空间：一个用于 HTML，一个用于“家具”。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<root xmlns:h="http://www.w3.org/TR/html4/"
      xmlns:f="http://www.w3schools.com/furniture">
    <h:table>
        <h:tr>
            <h:td>单元格 1</h:td>
            <h:td>单元格 2</h:td>
        </h:tr>
    </h:table>
    <f:table>
        <f:name>桌子</f:name>
        <f:width>80</f:width>
        <f:length>120</f:length>
    </f:table>
</root>

这里发生了什么：

• 在根元素上声明了两个命名空间：h 与 f。
• 所有带前缀 h: 的元素属于 HTML 表格。
• 所有带前缀 f: 的元素属于“家具”。

6. 常见错误

错误 1：忘记声明前缀

<root>
    <h:table>...</h:table>
</root>

结果： XML 解析器会报错：The prefix 'h' for element 'h:table' is not bound.

错误 2：未使用命名空间的同名元素

<root>
    <table>...</table>
    <table>...</table>
</root>

结果： 无法区分哪个 <table> 属于什么。

错误 3：错误使用前缀

<root xmlns:h="http://www.w3.org/TR/html4/">
    <h:table>...</h:table>
    <f:table>...</f:table> <!-- 错误：未声明前缀 f -->
</root>

结果： 解析器错误：The prefix 'f' for element 'f:table' is not bound.