随着Internet的飞速发展,各种异构数据交换越来越频繁,XML(eXtensible Markup Language)作为一种Internet上主要的数据表示和交换标准之一,应用范围非常广泛,如电子商务、Web服务、数字图书馆和企业应用集成(EAI)等。因此XML文档的设计十分重要,一个设计良好的XML模式是XML应用的基础。目前,对XML设计方法的研究比较多,但也比较分散,没有提出系统化的设计方法,如何将这些方法形成一个有机的整体是一个十分值得研究的重要课题。本文从XML设计的结构和语义两方面研究了相应的设计方法。 本文第一部分通过总结和归纳已有的XML Schema设计方法,提出了XML Schema设计的质量标准:可读性、可重用、模块化、易扩展、易处理、易维护、灵活性等,并重点从结构上研究了保证设计质量的方法以及方法应用情况。 本文第二部分借鉴面向对象中设计范型理论,总结和提出几种XML设计范型,用统一的方式描述了包括共享、重用、组合、扩展、扇形陷阱、深坑陷阱六种设计范型,这些设计范型都是可重用的。在XML设计中使用它们,可以增加XML模式的灵活性,保证文档的质量,提高设计效率。 XML相关规范提供了严格的语法限制,相反对语义限制提供得很少,缺乏约束表达能力,导致实例文档会出现数据冗余和不一致问题。目前国内外对XML规范化有一些研究但不够系统。本文第三部分针对XML模式设计中的规范化问题,特别是XML函数依赖、码、范式和规范化方法进行了深入的研究,总结出一套较系统的规范化理论。 一般关系数据库的设计在概念建模时就运用规范化方法,然后是逻辑设计。而现有的XML的规范化理论大都从已有XML模式和实例文档开始分析,再对其进行规范化。这样的XML规范化理论不容易理解也很难应用于实际。本文第四部分提出将XML规范化理论应用于XUML概念模型,最后结合一个实例说明了XML设计方法的综合应用。 本文提出了一套比较完整的XML设计方法,根据XML设计质量标准,从概念模型XUML开始设计,然后规范化XUML,规范后的XUML模型再转换为XML模式,其间可以重用设计范型。这一套XML设计方法有助于设计出更好的XML文档和XML数据库,从而开发出更好的XML应用程序。