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XML XMLの構文と整形式XML文書
XML文書ではどのUnicodeの文字も （XMLで特別な意味をもつ、開き山括弧 "<" のような文字を除いて）、要素名として、属性名として、コメント内容として、文字データとして、処理命令 （後述） として、直接に使うことができる。このため、漢字とキリル文字を共に含む次の文書も、整形式XML文書である。
XML文書 （あるいはSGML文書、HTMLウェブページを含む） において、文書型宣言 （DOCTYPE宣言、Document Type Declaration） は、その文書を特定の Document Type Definition(DTD、文書型定義) のスキーマと関連づけることを記述するものである。なお、Document Type Definition (DTD、文書型定義)は、XMLで使うことができるスキーマ言語の一つである。文書型宣言は、その文書が特定のスキーマに準拠していることを宣言する。
XML文書では文書型宣言を記述してもよいし、記述しなくてもよい。DTDをスキーマ言語として妥当性検証を行うことを想定しているのであれば、文書型宣言の記述は必須となるであろう。DTDで妥当性検証を行わない場合でも、後述する実体参照などを文書中で使うのであれば、文書型宣言において文書中で使う実体を宣言することができる。
XML XMLの構文と整形式XML文書
文書型宣言は、その文書が特定のスキーマに準拠していること （妥当なXML文書であること） を、保証しているわけではない。文書型宣言に記されたスキーマに準拠しているかどうかを判断するには、検証XMLプロセサでその文書を検証する必要がある。
文書型宣言の一般的な構文は次のとおりである。
ここで外部サブセットとは、そのXML文書のDTDを構成する （要素の型の宣言、後述する実体の宣言などの） 宣言群のうち、別ファイルに記述された宣言群のことである。また内部サブセットとは、そのXML文書のDTDを構成する宣言群のうち、文書型宣言内に直接記述された宣言群のことである。
XHTML 1.0 Strict に準拠したXML文書での文書型宣言は、次のとおりである。
XML文書においては、ルート要素がその文書の最初の要素である （例えば、XHTMLではルート要素は html である）。SYSTEM キーワードと PUBLIC キーワードは、その文書型 （文書の構造） の種類を指定する。一般に広く知られていないDTDを使う場合は、SYSTEM キーワードを使う。一般に広く知られているDTDを使う場合 （XHTMLなど） は、PUBLIC キーワードを使う。
XML XMLの構文と整形式XML文書
PUBLIC キーワードを使う際は、その後に続けて、その文書が準拠するDTDの公開識別子 (public identifier) を指定しなければならない （例えば XHTML 1.0 の公開識別子は、"-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN" である）。公開識別子を記述した後に続けて、SYSTEM キーワードを使う場合と同様に、その文書が準拠するDTDのファイルのURIを、外部サブセット参照として記述する。
内部サブセットは必要に応じて記述する。
内部サブセットとして、DTDの一部分もしくはDTDの全体を記述することができる。
なお、内部サブセットとしてDTDの全体を記述する場合は、SYSTEMキーワード・PUBLICキーワード・外部サブセット参照は、いずれも記述しない。
実体参照 (entity reference) は、実体を表現するプレースホルダである。
XMLにおける実体 (entity) とは、SGMLにおける実体と同じように、名前の付けられたデータの本体である。具体的には、ファイルもしくは置換文字列のように、何らかの形でXML文書の一部となるデータを格納しているもののことである。置換文字列を使う事例としては、次のような場合がある。
XML XMLの構文と整形式XML文書
実体参照の構成は、まず最初にアンパサンド ("&") があり、その後に実体の名前が続き、セミコロン (";") で終わる。
XMLには、事前宣言された実体として次の表に示す5つの実体がある。
「AT&T」の名前でアンパサンドを表現するために、事前宣言されたXMLの実体を使う例を示す。
事前宣言された実体以外の実体を宣言する必要がある場合、XML文書の Document Type Definition （DTD、文書型定義） の内部で宣言する。
XML文書の内部に定義されたDTDを使って、置換文字列としての実体を宣言して、実体参照を使う例を次に示す。宣言された実体は、一つの文字であっても良いし、テキストの断片であっても良いし、他の実体への参照を含むテキストであっても良い。
XMLに準拠したブラウザを使うと、先のXML文書は次のように表示される。
ファイルの実体を参照するXML文書の例を示す。
なお、別ファイル another-file.xml には次の内容が記されていることとする。
XMLに準拠したブラウザでこのXML文書を表示すると、次のようになる。
XML XMLの構文と整形式XML文書
文字参照 (character reference) は、文字をXML文書内でコード番号を指定して記述する記法である。文字参照は、実体参照と似ているが、実体参照では名前を使うのに対し、文字参照ではその部分で始めに "#" 文字を記述し続けて数字を記述する。
文字参照で使う数字は、符号化文字集合の国際規格である ISO/IEC 10646 (およびUnicode) のコード番号である。文字参照で使うことができる数字は、十進数であるか "x" を前につけた十六進数である。文字参照は、実体参照とは異なり、事前宣言されているわけでもなく、XML文書のDTD内部で宣言されているわけでもない。文字参照は、簡単には符号化できない文字を表現するために使われることが多い。例えば、欧州のコンピュータ上で作成するXML文書でアラビア語の文字を使う場合などである。「AT&T」の例の内のアンパサンドは、この場合に似ているともいえる。十進数の38と十六進数の26は、共に ISO/IEC 10646 の "&" 文字のコード番号である。つまり「AT&T」はXML文書では次のように記述することができる。
処理命令 (processing instruction) は、XML文書の構成要素であり、XML文書を扱うソフトウェアに対する何らかの処理を行う命令を、記述する内容が、処理命令である。
XML XMLの構文と整形式XML文書
次に処理命令の構文を示す。
処理命令は ?> の文字列を除き任意の処理内容を記述することができる。処理命令には、処理内容として擬似属性 (pseudo attribute) を記述することがある。擬似属性は、記述のしかたが属性名と属性値のペアに似ている。しかしXMLプロセサは擬似属性を、属性として解釈せず、処理命令の処理内容として解釈する。
擬似属性を使った処理命令の例を次に示す。
これはXML文書にカスケーディングスタイルシート (CSS) と関連づけるという処理命令である。
あるXML文書内に記述された特定の処理命令について、その処理命令をプログラマーが意図したとおりの処理を実行させるためには、そのXML文書を処理するアプリケーションソフトウェア側がその処理命令に対応する必要がある。
XML文書 （およびSGML文書） においてCDATAセクションとは、文字列データのみで構成されておりマークアップされたデータは含まれていないと、XMLプロセサが解釈するようマークされた、要素の内容を構成する文字列データの一部である。CDATAセクションは、文字列データを表現するための単なる代替構文である。
CDATAセクションとして宣言された文字列データと、"<" と "&" を "&lt;" と "&amp;" で表現する通常の構文で記述した文字列データとの間に、意味的な違いはない。
XML XMLの構文と整形式XML文書
CDATAセクションは次の記述で始まる。
そしてCDATAセクションの内容が続き、次の記述が最初に出現したところでCDATAセクションは終わる。
CDATAセクションの内容の文字列は全て文字列データとして解釈され、マークアップや実体参照や文字参照として解釈されることはない。
次の例で「送信者」の開始タグと終了タグはマークアップとして解釈される。
しかし次のように記述した場合は、
次のように記述したものと同等に解釈される。
すなわち、「送信者」タグは「星新一」の文字列と同列に位置づけられ、いずれも文字列データとして解釈される。
文字参照 &#x00F0; が要素の内容で出現した場合は、一つのUnicode文字 00F0 ("ð") として解釈される。しかしCDATAセクション内で出現した場合は、8つの文字からなる文字列として解釈される。
すなわち、アンパサンド、#マーク、文字x、数字0、数字0、文字F、数字0、セミコロンの8つの文字からなる文字列として解釈される。
整形式XML文書は、とりわけ、次に示す規則に適合しなければならない。
XML XMLの構文と整形式XML文書
XML文書は宣言された文字符号化方式 （文字コード） にしたがって記述される。文字符号化方式は、XML文書がHTTPを介して転送される場合に "Content-Type" ヘッダをつけるように暗黙的にXML文書の外部で指定しても良いし、XML文書の内部で文書の先頭のXML宣言内で宣言しても良い。このような宣言がない場合、Unicodeの文字符号化方式が使われていると仮定される。XML文書の最初のバイトをみて、UTF-16のバイト順マークと合致すればUTF-16であると仮定する。合致しない場合はUTF-8であると仮定する。
要素の名前ではアルファベットの大文字と小文字とが区別される。例えば、次の例は整形式である。
しかし次の例は整形式ではない。
XML文書のスキーマを設計する際に、XMLの要素の名前を注意深く選択すると、そのスキーマに準拠したXML文書のデータの意味を、第三者に伝えるために有効であろう。XMLの要素の名前を注意深く選択することにより、そのスキーマに準拠したXML文書は、人間にとって読みやすいものとなる。
XMLの要素と属性の名前を、体が名を表すように注意深く選択決定することで、人間がXML文書を読む際に、要素と属性の意味を、外部の説明文書を参照することなく、よりよく理解できるようになる利点が生まれる。ただしこのような作業を行うことは、XML文書の冗長性が増えることでもある。
人によっては、XML文書を書く際の労力が増えることを、好まない場合がある。またファイルサイズも大きくなることになる。ただし圧縮技術をXML文書に適用してファイルサイズを小さくすることは可能である。
整形式XML文書を正確に書くためには、ここまで述べたことよりずっと多くの規則にしたがう必要がある。例えば、XML名前空間を使うことや、XMLでの「名前」として使うことができる正確な文字集合を使って、XML文書を書くことなどである。とはいえ、ここまで述べた整形式文書に関する概略を理解しておけば、多くのXML文書を読み理解しあるいは多くのXML文書を書くために必要な基礎は、身についたといえる。
XML文書の正当性を自動的に検査するための方法を説明する。
あるXML文書が、整形式XML文書としての条件のみを満たした文書であるか、それとも妥当なXML文書としての条件をも満たした文書であるかを、判別することは、比較的容易である。というのも、整形式XML文書であるための規則と、XMLの妥当性検証のしくみについては、XML文書を扱うツールの移植性を考慮して設計されているからである。つまりこの設計方針は、XML文書を扱うツールであれば、どのようなXML文書でも扱うことができるということである。
独立したツールを使い、XML文書の正当性を自動的に検査する例を示す。
XML 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。
XML XML文書の論理的構造と妥当なXML文書
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 XML文書の論理的構造と妥当なXML文書
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。
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。
XML XML文書の論理的構造と妥当なXML文書
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 XML文書の論理的構造と妥当なXML文書
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。
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。
XML XML文書の論理的構造と妥当なXML文書
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 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。
XML XML文書の論理的構造と妥当なXML文書
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。
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 (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。
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。
XML XML文書を視覚的に表示する
XML文書を視覚的に表示するための方法を説明する。
XML文書は、その文書の内容をどのように視覚的に表示するかという情報を、一切含んでいない。
Cascading Style Sheets (CSS) や Extensible Stylesheet Language (XSL) のようなXMLのためのスタイルシート言語を使うのでなければ、ほとんどのウェブブラウザは普通のXML文書を生のXMLテキストとして描画する。いくつかのウェブブラウザは「ハンドル」をつけて表示する (例えば、余白に + と - の符号を表示する)。ハンドルを使うことにより、XML文書構造の部分木を、マウスクリックで展開したり折りたたんだりすることができる。
CSSを使ってウェブブラウザでXML文書を描画するためには、XML文書は次のような要領でスタイルシートへの参照を含めなければならない (XMLの処理命令を使ってスタイルシートを使って描画する旨を指定している)。
この方法は、HTML文書におけるスタイルシート指定の方法とは異なる。HTML文書では <link/> 要素を使ってスタイルシートを指定する。
XML XML文書を視覚的に表示する
XML文書を視覚的に表示するために、Extensible Stylesheet Language（XSL、拡張可能なスタイルシート言語）を使うこともできる。XSLを使う場合は、XML文書をXHTML/HTML文書の構造に変換するか、もしくはウェブブラウザで視覚的に表示することができる他の文書の構造に変換する。
クライアント側でXSL Transformations (XSLT) のスタイルシートを指定するためには、XML文書に次のようにXSLTスタイルシートへの参照を含めることが、必要である（XMLの処理命令を使って実現している）。
クライアント側のXSLTスタイルシート処理機能は、現在では多くのウェブブラウザが備えている。
別の方法として、このような利用者が常用しているウェブブラウザの能力に依存する方法を採らずに、サーバ側でXSLを使ってXML文書を視覚化可能な形式に変換する方法も、行われている。利用者は、「舞台の裏側で」何が行われているかを、意識する必要はない。実際に目にするものは、よく整形され視覚化された文書だけである。
XML XMLの拡張
XMLを拡張する技術を説明する。
XML Path Language (XPath)
XML Path Language (XPath) を使うと、XML文書の個々の部分を参照することができるようになる。XPathは、XSLT、XSL-FO、XQuery などの他の技術に対して、XML文書のデータに対するランダムアクセスを行う機能を、提供する。XPathで記述された式は、XML文書を構成するXML要素、属性、処理命令、コメントなどの内側の、テキスト、データ、値を参照することができる。XPathの式は、要素の名前と属性の名前にアクセスすることもできる。Xpathは、妥当なXML文書に対しても整形式XML文書に対しても使うことができる。また名前空間が定義されたXML文書に対しても、名前空間が定義されていないXML文書に対しても使うことができる。
XML Inclusions (XInclude)
XML XMLの拡張
XML Inclusions (XInclude) の仕様は、XML文書内に外部ファイルの全内容もしくは外部ファイルの一部の内容を含める機能を、定義している。XML文書においてXIncludeの処理が終了すると、XInclude処理終了後のXML情報集合にはXIncludeの要素はなく、XIncludeの要素の代わりにそこに外部の文書もしくは文書の一部の複製が、最終的な情報集合に含まれている。XIncludeでは、外部文書の一部をXML文書に含める際に、外部文書の複製対象の領域を参照するためにXPathを使っている。
XQuery
XQueryは、XMLにおいて、関係データベースにとってのSQLやPL/SQLに相当する、問い合わせ言語としての機能を提供する。XML文書にアクセスし、XML文書を操作（編集）し、その結果をXML文書の形で返す。
XML名前空間 (Namespaces in XML)
XML名前空間 (Namespaces in XML) を使うことで、同一のXML文書内で異なる複数のボキャブラリ（スキーマ）に由来する要素と属性を、名前の衝突を発生させることなく、含めることができる。後述する。
XML Signature
XML Signature の仕様は、XML文書の内容に対して電子署名を生成するための構文と処理規則を定義する。
XML XMLの拡張
XML Encryption
XML Encryption の仕様は、XML文書の内容に対して暗号化を行うための構文と処理規則を定義する。
XML Pointer Language (XPointer)
XML Pointer Language (XPointer) は、XMLに基づいたインターネットメディアのコンポーネントを指し示す体系である。
XML文書はさまざまなMIMEタイプで配布することができる。RFC 3023 は、"application/xml" および "text/xml" のMIMEタイプを定義する。
"application/xml" と "text/xml" のMIMEタイプは、そのデータがXML文書の形式をとっているということのみを述べているだけであり、そのXML文書の論理的構造については何も述べていない。
"text/xml" を使うことに対しては、符号化に関する問題が生じる可能性があるとの批判があり、現在では非推奨とされている。RFC 3023 では、加えて、XML文書を "application/" で始まり、"+xml" で終わるMIMEタイプで配布することを勧めている。例えば、AtomのXMLデータに対しては、"application/atom+xml" のMIMEタイプで配布するのである。
XML XMLの拡張
XML名前空間 (Namespaces in XML) は、一つXML文書内で、異なる複数のボキャブラリ（スキーマ）に由来する要素と属性を、名前の衝突を発生させることなく、含めることができるようにするための仕様である。World Wide Web Consortium (W3C) から、1999年1月14日に Namespaces in XML 1.0 が勧告された。XML文書に異なる複数のボキャブラリに由来する要素と属性を含める場合、ボキャブラリのそれぞれに名前空間をわりあてることにより、要素名の衝突と属性名の衝突の問題を、解決することができる。
一つの名前空間において定義された要素の名前は、一意でなければならない。
顧客への参照と注文された商品への参照を含む簡単なXML文書の例を考える。顧客要素と商品要素は、ともに「識別番号」という名前の子要素をもつことがあるだろう。識別番号要素への参照は、顧客要素の子要素の識別番号要素も商品要素の子要素の識別番号要素も同じ要素名をもつので、あいまいである。しかし2つのボキャブラリを区別する2つの名前空間のもとで識別番号要素を使う場合、顧客要素の子要素の識別番号要素と商品要素の子要素の識別番号要素は意味的に明確に異なる2種類の要素となる。
XML XMLの拡張
名前空間は、XMLの予約属性である xmlns を使って宣言される。xmlns属性の属性値はIRI (Internationalized Resource Identifier) である必要があり、通常はURI (Uniform Resource Identifier) である。
例を示す。
この例の "http://www.w3.org/1999/xhtml" を名前空間名という。ここで注意すべきこととしては、名前空間の宣言で記述されたURIは、実際にインターネット上の住所として解釈されるわけではないということである(自由に考えよう、URIほど便利なものが必ずインターネットのアドレスをささなければいけないなどと、誰が決めたのか)。例えば、http://www.w3.org/1999/xhtml自体には何のコードもない。このURIの文書では、人間の読者に対してXHTMLについて簡単に説明しているだけである。
("http://www.w3.org/1999/xhtml" のような) URIを名前空間の識別子として使うことで、（"xhtml" のような）単純な文字列を名前空間名として使うよりも、異なる名前空間が意図せずして同じ名前空間名を使ってしまう危険性を低減する。名前空間の識別子は、ウェブの住所（アドレス）の慣習にしたがう必要はない。
XML XMLの拡張
名前空間の宣言は短い接頭辞を含むことができる。この名前空間接頭辞を使うことで、異なるボキャブラリに由来する要素と属性を識別することができる。
名前空間接頭辞を使う例を示す。
XML名前空間を使ったXML文書の例を示す。
このXML文書は、次の2つの名前空間のボキャブラリから構成されている。
なおこのXML文書は、あるXML文書をXHTML文書に変換するXSLTスタイルシートである。
XML名前空間を使う場合、そのXML名前空間のボキャブラリが定義されていることが必要であるわけではない。しかしXML文書でXML名前空間を使う場合に、そのXML名前空間のボキャブラリを定義しておくことは、そのXML名前空間のURIのもとで正しい文書構造を定義しているスキーマに関連づけるために、行われることが多い。
XML XML文書をプログラムで処理する
プログラマやアプリケーションソフトウェアがXML文書を処理する手段としては、これまで次に示す3つの技法が伝統的に使われてきた。なお、この節の説明で使うAPIとはアプリケーションプログラミングインタフェースのことをさす。
さらに、近年に開発され使われるようになった、XML文書を処理する技法を示す。
Simple API for XML (SAX) は、字句解析を行いイベント駆動で処理を行う API である。SAXを使うとXML文書は文書の最初から順次読み込まれ、その内容はプログラマが実装したハンドラオブジェクトの様々なメソッドへのコールバックとして報告される。SAXを使ったXML文書処理は高速であり、少ないコンピュータ資源を効率的に使って非常にサイズの大きいXML文書を処理することが可能である。
SAXを使うことに伴う問題は、XML文書に対してランダムアクセスを行って情報を取り出すことが難しいことである。そのため、SAXを使うに際し、プログラマはXML文書のどの部分が現在処理対象となっているか把握する為の機構を実装しなければならない。
SAXは、処理対象となるXML文書中のある種類の情報がどの部分に出現するかに依らず、常に同じように処理されると保証できる場合に用いるのが望ましい。
XML XML文書をプログラムで処理する
Document Object Model (DOM) は、インタフェース指向のAPIであり、XML文書のおのおのの部分を表現する節オブジェクトの集まりからなる木構造であるかのように、XML文書全体に対してナビゲーションを行うことを想定している。DOMでは、XML文書に対してランダムアクセスを行って情報を取り出すことが、簡単にできる。
DOMにおけるXML文書全体に相当する Document オブジェクトは、XML文書をXMLプロセサが処理することにより生成することもできるし、プログラマがプログラミングすることによって生成することもできる。DOMにおける Node (節) のさまざまな型のデータ型は、DOM仕様においては抽象的にインタフェースとして定義されている。Node のデータ型の実装は、プログラミング言語に固有の言語バインディングを提供する。
DOMの実装は、サイズの大きいXML文書を扱う場合はたくさんのメモリを使う。なぜならDOMの実装は、一般的にはXML文書全体からオブジェクトの木構造を構築してメモリにロード（展開）し、その後にDOMを介した処理をできるようにしているからである。
XML XML文書をプログラムで処理する
Javaでは、標準ライブラリを構成するいくつかのパッケージでDOMが実装されており、Javaのプログラマは標準ライブラリのDOMを使うことができる。DOMの仕様は、World Wide Web Consortium (W3C) で策定されているため、DOMで中核をなす Node やDocument などのインタフェースや、直列化 (出力) などの機能を提供するためのインタフェースはパッケージ org.w3c.dom.* に収められている。
Extensible Stylesheet Language (XSL) 技術におけるフィルタは、XML文書に対して、視覚的に出力したり印刷出力できるよう変換処理を行うことができる。
XSL Formatting Objects (XSL-FO)
XSL Formatting Objects (XSL-FO) は、World Wide Web Consortium (W3C) が策定した、XMLに準拠した宣言的なページ整形 (組版) 言語である。XSL-FO処理系を使うと、XSL-FO文書を他の非XML形式 (PDFなど) に変換出力することができる。
XSL Transformations (XSLT)
XML XML文書をプログラムで処理する
XSL Transformations (XSLT)は、W3Cが策定した、XMLに準拠した宣言的な文書変換言語である。XSLT処理系を使うと、XSLTスタイルシートを指示書として、XML文書として表現されたあるデータの木構造を、別の木構造に変換することができる。変換後の文書として、XML (例えば、XSL-FO文書やXHTML文書など)、HTML、プレーンテキストなどの形式にすることができる。またXSLT処理系によってはこの他の形式に変換できるものもある。
XQuery
XQueryは、W3Cが策定した、XML文書に対する、問い合わせ、構築、変換を行うための、コンピュータ言語 (問い合わせ言語) である。
XML Path Language (XPath)
XML Path Language (XPath) は、W3Cが策定した、XML文書中のデータを取得するための、DOMに似たノードの集まりからなる木構造をデータモデルとするパス式言語である。XSLTおよびXQueryの技術はXPathを使って実現されている。XPathの実装はまた、便利な関数ライブラリを含んでおり使うことができる。
XML XML文書をプログラムで処理する
Pull Parsing は、XML文書を、最初から順番に読み込み、Iterator パターン のデザインパターンを使って項目 (item) の一連の流れとして扱う、近年に徐々に普及してきた技法である。
Pull Parsing の技法により、再帰下降パーサを実装することができる。
再帰下降パーサでは、パースを実行するプログラムは、パースの対象となるXML文書の構造と似ている。
そしてパースの中間結果を取得することができる。
パースの中間結果を、パースを実行するメソッド内の局所変数 (ローカル変数) として使うことができる。
あるいは、低水準のメソッドの引数として渡したり、高水準のメソッドへの戻り値として返すことができる。
Pull Parsing の技法を提供する実装としては次のものがある。
例えば、JavaのStAXフレームワークでは、本質的な「反復子」 (イテレータ) を作成して使うことができる。
XML XML文書をプログラムで処理する
Pull Parsing で作成される「反復子」はXML文書中のさまざまな要素、属性、データを順番に訪れる。
「反復子」を使うプログラムは、処理中に現在の項目 (例えば、要素の開始、要素の終了、テキスト) を調べ、その特性 (例えば、要素の名前、名前空間、属性値、テキスト内容) を調査する。
そして反復子に「次の」項目へ移動するよう指示することもできる。
プログラムは、このようにXML文書を走査するようにして、文書から情報を取り出すことができる。
Pull Parsing の技法の特筆すべき長所は、XML文書をパースするDOMの技法と比べて非常に高速であり、メモリ使用が非常に少ないことである。
もう一つの長所は、再帰下降の手法は、パースを実行するプログラム内で、データを型づけされた変数として保持することに適していることである。
SAXでは、例えば、プログラマが自分で処理中の要素の祖先となる要素群を格納するスタック内に中間データを保持するコードをプログラミングする必要があることが多い。
これに対し、Pull Parsing の技法を使ってXML文書を処理するプログラムは、SAXを使うプログラムよりも、非常に単純で理解し易く保守が容易になることが多い。
XML XML文書をプログラムで処理する
XML文書を処理するもう一つのAPIは、XMLデータバインディングであり、XMLデータバインディングを使うと、XML文書を、その文書型に対応した、強く型づけされたプログラミング言語データ構造 (プログラムのソースコード) を、生成することができる。インタフェース指向のDOMとは対照的な手法である。データバインディングの実現例を次に示す。
OpenOffice.org、AbiWord、およびAppleのiWorkなどのアプリケーションソフトウェアのネイティブファイルフォーマットは、XMLである。
従前、オフィススイートには各ソフトの特有のバイナリ形式としてデータが保存されていた。しかしながらこれでは互換性が低く、様々な情報をデータベースとして利用するオフィススイートでは不都合が生じていた。
そのため、データの標準化を進めて互換性を高めるため、各オフィススイートはXML形式でデータを出力する機能や、そもそも標準保存形式をXMLベースとするものが増えてきた。
OpenOffice.orgはXMLベースの保存形式を当初より標準としていた（英語版バージョン1.0は2002年5月1日リリース）。また、OpenOffice.orgに限らず、どのオフィススイートでも利用できるOpenDocument形式が国際標準化機構（ISO）によって標準規格として認定されている。
もう一つのオフィススイート用の保存形式である Office Open XML も、ISOにより標準規格として認定されている。
マイクロソフトの Microsoft Office では Microsoft Office XP のバージョンからXML形式への対応を始め、Microsoft Office 2003 で独自の定義の XML Schema がサポートされるに至った。
Microsoft Office 2007 ではデフォルトの保存方式がXMLとなった（Office Open XML）。Microsoft Office 2007 のいくつかの機能では、XMLファイルを利用者が指定したスキーマ (ただしDTDではない) に沿って編集することができるようになっている。
またマイクロソフトは、Microsoft Office 2003 のためのファイルフォーマット互換性キットを公開している。
この互換性キットを使うことにより、以前のバージョンの Microsoft Office で作成された文書をXMLに準拠した新しいフォーマットで保存することができる。
エディタについては現在、多くのXMLエディタが使えるようになっている。
XML XML情報集合
XMLインフォメーションセット（英: XML Information Set, Infoset）またはXML情報集合 (—じょうほうしゅうごう) は、XML文書の抽象的なデータモデルを「情報項目」 (information item) の集合を使って規定している。
World Wide Web Consortium (W3C) から、2001年10月24日にXML情報集合仕様が勧告された。
XML情報集合の仕様における定義は、整形式XML文書内の情報を参照する必要がある他の仕様において使われることが想定されている。
一つのXML文書には、そのXML文書が整形式でありかつXML名前空間の制約に準拠している場合、一つのXML情報集合がある。
XML情報集合を構成するためには、そのXML文書が妥当なXML文書であることは、必須要件ではない。
一つのXML情報集合には、次に示す11種類の情報項目がある。
XML情報集合の Second Edition (第2版) が2004年2月4日に勧告された。
XML XML情報集合
情報集合への追加情報すなわち情報集合に対する改変は、スキーマによる妥当性検証を行う際に、情報集合を改変することをいう。
例えば、情報集合に属性の既定値 (デフォルト値) を追加することなどがある。情報を追加された情報集合は、スキーマ検証後情報集合あるいはPSVI (post-schema-validation infoset) と呼ばれる。
情報集合への追加情報については、賛否両論がある。
情報集合に情報を追加することに否定的な見解としては、情報集合への追加情報はモジュール性を侵害し相互運用性の面での問題を引き起こす危険があるとする。
なぜなら、同じXML文書を扱う複数のアプリケーションソフトウェアは、受け取る情報が妥当性検証を行うかどうかに依存してしまうからである。
アプリケーションソフトウェアが、妥当性検証を行う場合に受け取る情報と、妥当性検証を行わない場合に受け取る情報が、異なってしまうのである。
XML Schema は、XML情報集合への追加情報を扱うことができる。
RELAX NGは、情報集合への追加情報を扱わない。
RELAX NG では、情報集合への追加情報に否定的な立場をとっている。
XML 歴史
デジタルメディアの出版を行ってきた人々は、1980年の後半—インターネットが広く使われるようになるより前の時期—には既に、動的に情報を視覚化するための技術として、汎用的なマークアップ言語である Standard Generalized Markup Language (SGML) が多くの用途に適していることを、理解していた。
SGMLはいくつかの分野で普及していたが、仕様が複雑で処理系の開発が難しく、またSGML文書の処理が重いという欠点があった。1990年代半ばまでには、SGMLを実際に使っていた一定の人々は、新しく現れた World Wide Web (ウェブ) を経験した。
そうした人々は、ウェブが発展することにより直面するいくつかの問題に対して、SGMLが解決策を提供すると、強く考えるようになった。
Dan Connolly は、自分が1995年にWorld Wide Web Consortium (W3C) のスタッフになった時に、SGMLをW3Cのアクティビティの一覧に追加した。
このアクティビティの作業は、1996年の中頃にサン・マイクロシステムズのジョン・ボサックが、このアクティビティに関する宣言を起草しアクティビティの共同作業者を募ることで、始まった。
ボサックは、SGMLとウェブの双方を経験していた人々の小さなコミュニティと良好な関係を築いていた。
XML 歴史
ボサックは、自分の作業においてマイクロソフトから支援を受けた。
XMLの仕様は、11人のメンバーからなるワーキンググループにより編集され、だいたい150人から構成される Interest Group のメンバーから支援を受けて作成された。
技術的な論議が Interest Group のメーリングリストで提起され、提起された論議は合意形成により解決された。合意形成ができなかった場合は、ワーキンググループのメンバーの投票による多数により解決された。
このアクティビティで行われた設計上の決定とその根拠の記録は、Michael Sperberg-McQueen が1997年12月4日に編集した。
このアクティビティではジェームズ・クラークが技術リーダとして貢献した。
クラークの貢献として特筆されるのは、空要素 "<empty />" の導入と、この技術の名称 "Extensible Markup Language" (XML) の命名である。
この技術の名称として、他に提案され吟味されたものの一部を次に示す。
XML 歴史
XML仕様のワーキンググループではジョン・ボサックが議長を務めた。
このワーキンググループではジェームズ・クラークが技術リーダを務めた。
ワーキンググループの共同エディタは、もともとはティム・ブレイと Michael Sperberg-McQueen であった。
このアクティビティのプロジェクトの途中で、ブレイはネットスケープ・コミュニケーションズとのコンサルティングの契約を結んだ。
このブレイとネットスケープの契約に対しては、マイクロソフトが強く抗議した。
ブレイは、エディタの役割を一時的に辞することを要請された。
このことに関して、ワーキンググループでは激しい議論が行われた。
この議論は、最終的にはマイクロソフトの Jean Paoli が第3の共同エディタに就くことで解決した。
なおXMLワーキンググループには、日本人としてはただ一人村田真がメンバーとして1997年に参加した。
XML 歴史
XMLワーキンググループは、直接会って活動したことは数回しかなかった（最初の会議は1997年8月22日）。
XML仕様の設計は、電子メールと週に一度の電話会議の双方を有機的に活用することにより、成し遂げられた。
XML仕様の設計では、SGMLの欠点を解決すべく文法を簡素化した。
XML仕様における設計上のいくつかの大きな決定は、1996年の7月から11月までの間の12週間の真剣な作業のなかで行われた。
この12週間の作業の後 (1996年11月) に、XMLの最初のワーキングドラフトが公表された。
その後も1997年をとおして設計作業は続けられ、XML 1.0 は、1998年2月10日にW3Cの勧告となった。
XML 1.0 は、ワーキンググループが目標としていた次の目標を達成したと、評価する人々が多い。
技術者にとってはXMLはSGMLよりも習得しやすい技術であり、また処理系の開発が容易になったことで低い費用でXML技術を利用できるようになった。
現在ではXMLは広く普及している技術である。
XMLの前身であるSGMLと同様にXMLでも、いくつかの冗長な構文要素があり、要素記述子の繰り返しを仕様に含んでいる。
文書を短くすることは、XMLワーキンググループでは、XMLの構造において本質的な問題とは見なされなかった。
XML 歴史
XMLは、ISO標準 Standard Generalized Markup Language (SGML) のサブセットである。
XMLのほとんどはSGMLから変更されずに採り入れられている。
XMLがSGMLから採り入れられている技術的な要素には次のものが含まれる。
XMLがSGMLから採り入れなかった技術要素としては、SGML宣言がある (XMLでは文書の文字符号化方式としてUTF-8とUTF-16を採用している)。
XMLの他の技術的起源としては、次の3つが挙げられる。
Text Encoding Initiative (TEI)
Text Encoding Initiative (TEI、en:Text Encoding Initiative) は、「転送構文」として使うためのSGMLのプロファイルを定義している。
HyperText Markup Language (HTML)
HyperText Markup Language (HTML) では、文書の文字符号化集合はリソースの文字符号化方式と分離されている。
Extended Reference Concrete Syntax (ERCS)
XML 歴史
Extended Reference Concrete Syntax (ERCS) から、XML 1.0 の命名規則が採用された。ERCSは、十六進数の文字参照を導入しており、全てのUnicodeの文字を使うことができるようにするために参照の概念を導入している。
XML仕様の設計に関する議論のなかで開発された革新的な考え方には、次のものが含まれる。
2010年1月現在の時点では、XMLには2つのバージョンがある。
XML 1.0
XML 1.0 が最初に策定されたのは1998年2月10日であった。1998年の策定後、数度の改訂 (修正) を経ている。この数度の改訂については新しいバージョン番号は割り当てられていない。現在の時点では、Fifth Edition（第5版）が最新版である。XML 1.0 Fifth Edition は、2008年11月26日にW3Cから公開された。XML 1.0 は、多くの処理系が実装され、現在においても一般的な用途に対しては採用が勧められるとされている。日本ではJIS X 4159:2005としてJIS規格化されている。
XML 1.1
XML 歴史
XML 1.1 が最初に策定されたのは2004年2月4日であり、XML 1.0 Third Edition が公開された日と同じ日であった。現在の時点では、Second Edition (第2版) が最新版である。XML 1.1 Second Edition は、2006年8月16日にW3Cから公開された。XML 1.1 にはいくつかの機能が追加されている。XML 1.1 で追加された機能については議論の対象となっている。XML 1.1 で追加された機能は、XML をいくつかの状況で使い易くすることを目指している。XML 1.1 で追加された主な機能は次のとおりである。
EBCDIC プラットフォームで使われている行終端文字を使えるようにする。
Unicode 2.0 の文字集合に含まれない文字を使えるようにする。
XML 1.1 を実装している XML の処理系は、あまり多くない。XML 1.1 は、XML 1.1 特有の機能を必要とする状況においてのみ、採用を勧められるとされている。
XML 歴史
XML 1.0 と XML 1.1 は、要素名と属性名に使うことができる文字集合において異なっている。XML 1.0 では、 Unicode 2.0 で定義された文字集合のみ要素名および属性名として使うことができる。Unicode 2.0 の文字集合には、世界で使われているほとんどの文字が含まれている。しかし Unicode 2.0 の文字集合には Unicode 2.0 より新しいバージョンで追加された文字は含まれていない。こうした Unicode の新しいバージョンで追加された文字としては、モンゴル語、クメール語 (カンボジア語)、アムハラ語、ビルマ語などの文字が、含まれる。
XML 1.1 においては、ほとんどのUnicode文字をXML文書の文字列データや属性値として使うことができる。また Unicode の現在のバージョンで定義されていない文字でさえ、使うことができる。
XML 1.1 の方式では、いくつかの文字については使うことができないが、その他の全ての文字は使うことができる。
一方で XML 1.0 では、仕様で明示的に規定された文字集合のみを、XML文書の文字列データや属性値として使うことができる。
このため XML 1.0 では、Unicode の新しいバージョンで追加される文字を扱うことはできない。
XML 歴史
XML文書の文字列データや属性値について、XML 1.1 では XML 1.0 より多くの制御文字を使うことができる。
しかし「堅牢性」の観点から、XML 1.1 で使えるようになった制御文字の多くは、文字参照としてXML文書内に記述しなければならない。
XML 1.1 で使えるようになった制御文字には、2つの改行コードが含まれる。
この2つの改行コードは、XML 1.1 の処理系では空白記号として扱われる。
制御文字のうちこの空白記号として扱われる制御文字のみが、XML 1.1 で文字参照を使わずに直接にXML文書に記述することができる。
現在、XML 2.0 に関する議論が行われている。
XML-SW (SW は、skunk works スカンクワークスの意味) が、XMLの最初の設計者の一人によって書かれた。
XML-SW には、XML 2.0 はどのようなものかということについての、いくつかの提案を含んでいる。
その内容は次のとおりである。
World Wide Web Consortium (W3C) では、XML Binary Characterization (XMLバイナリ表現) のワーキンググループが活動しており、同ワーキンググループでは、XML情報集合をバイナリ形式に符号化するために、ユースケースと特性を調査する予備研究を行っている。
このワーキンググループは、公的な標準を制定することが認可されているわけではない。
XMLは定義上明確にテキストに基づいているため、ITU-TとISOは、それぞれが定めるバイナリインフォメーションセットに対して、混乱を避けるために Fast Infoset の名前を使っている (参照: ITU-T Rec. X.891 | ISO/IEC 24824-1)。
2005年の10月に、Scientigoという小さな企業が、XMLの使用に対して同企業の2つの特許 U.S. Patent 5,842,213 と U.S. Patent 6,393,426 の対象になるという主張を、公的に表明した。
この2つの特許は、「特定の『階層構造ではない』統合されていない中立的な形式での、[データの]モデリングと格納と転送」を対象としている。
特許申請によると、この2つの特許は1997年と1999年に出願された。
Scientigoの最高経営責任者 (CEO) である Doyal Bryant は、この2つの特許を「金銭に換える」という願望を述べたが、同社は「世界を敵にするつもりはない」と言明した。
Bryant は、Scientigoは自社の2つの特許についていくつかの大企業と話し合っていると述べた。
XMLを使う人々や企業に在籍していない専門家たちは、Scientigoの主張に対して懐疑的で批判的な立場で反応した。
一定の人々は、Scientigoをパテント・トロールであると述べた。
ティム・ブレイは、この2つの特許がXMLを対象とするという主張は「ばかげている」と述べた。
XMLに関係する多くの先行技術がSGMLを含めて存在している。
XML XMLに対する支持と批判
多くの論者がXMLに対してさまざまな批判を行ってきた。
こうした批判は、XMLの長所と潜在的な欠点に対する言及を含んでいる。