如何扩展AIXM XML Schema以允许下划线开头的任意元素？

需求背景 #

现有AIXM简化的XML Schema定义，希望扩展AirspaceType类型，允许在txtName元素之后添加任意数量、名称以下划线开头的任意元素；同时拒绝名称未以下划线开头的额外元素。

原始Schema定义 #

<xsd:element name="Ase" type="AirspaceType"/>

<xsd:complexType name="AirspaceType">
  <xsd:annotation>
    <xsd:documentation>Airspace</xsd:documentation>
  </xsd:annotation>
  <xsd:sequence>
    <xsd:element name="txtName" type="txtName" minOccurs="0">
      <xsd:annotation>
        <xsd:documentation>Name (as published in AIP)</xsd:documentation>
      </xsd:annotation>
    </xsd:element>
  </xsd:sequence>
  <xsd:attribute ref="source"/>
</xsd:complexType>

符合原始Schema的XML示例 #

<Ase source="foobar">
  <txtName>Some Airspace</txtName>
</Ase>

期望的有效扩展XML #

<Ase source="foobar">
  <txtName>Some Airspace</txtName>
  <_test>This should be valid</_test>
</Ase>

期望的无效XML #

<Ase source="foobar">
  <txtName>Some Airspace</txtName>
  <test>This should NOT be valid since the element name doesn't begin with an underscore</test>
</Ase>

用户尝试的错误Schema及报错 #

错误Schema代码 #

<xsd:element name="Ase" type="AirspaceType"/>

<xsd:complexType name="AirspaceType">
  <xsd:annotation>
    <xsd:documentation>Airspace</xsd:documentation>
  </xsd:annotation>
  <xsd:sequence>
    <xsd:element name="txtName" type="txtName" minOccurs="0">
      <xsd:annotation>
        <xsd:documentation>Name (as published in AIP)</xsd:documentation>
      </xsd:annotation>
    </xsd:element>
  </xsd:sequence>
  <xsd:any namespace="##any" processContents="lax" minOccurs="0" maxOccurs="unbounded">
    <xsd:annotation>
      <xsd:documentation>Unofficial extension</xsd:documentation>
    </xsd:annotation>
    <xsd:restriction base="xsd:anyName">
      <xsd:pattern value="_.*"/>
    </xsd:restriction>
  </xsd:any>
  <xsd:attribute ref="source"/>
</xsd:complexType>

报错信息 #

element any: Schemas validity error : Element '{http://www.w3.org/2001/XMLSchema}any': This element is not expected. Expected is one of ( {http://www.w3.org/2001/XMLSchema}attribute, {http://www.w3.org/2001/XMLSchema}attributeGroup, {http://www.w3.org/2001/XMLSchema}anyAttribute ).

可行性说明 #

该扩展需求是可行的，但你的实现违反了XML Schema的语法规则，需要调整结构和约束方式。

错误原因分析 #

1. 内容模型结构错误：xsd:any属于内容模型的一部分（定义元素序列），不能放在xsd:sequence容器之外。XML Schema规定，xsd:complexType的直接子元素中，在内容模型容器（如xsd:sequence、xsd:choice）之后只能是属性相关的定义（xsd:attribute、xsd:attributeGroup、xsd:anyAttribute），这是报错的直接原因。
2. 非法子元素使用：xsd:any元素仅允许xsd:annotation作为子元素，你在其中添加的xsd:restriction是不被Schema语法允许的，这也是导致Schema无效的关键问题。

正确实现方案 #

根据你使用的XML Schema版本，提供两种实现方式：

方案1：XML Schema 1.1（推荐，简洁高效） #

XML Schema 1.1为xsd:any新增了name属性，可直接通过正则表达式限制元素名称。只需将xsd:any放到xsd:sequence的末尾，并指定name="_.*"即可：

<xsd:element name="Ase" type="AirspaceType"/>

<xsd:complexType name="AirspaceType">
  <xsd:annotation>
    <xsd:documentation>Airspace</xsd:documentation>
  </xsd:annotation>
  <xsd:sequence>
    <xsd:element name="txtName" type="txtName" minOccurs="0">
      <xsd:annotation>
        <xsd:documentation>Name (as published in AIP)</xsd:documentation>
      </xsd:annotation>
    </xsd:element>
    <!-- 允许任意数量、名称以下划线开头的任意元素 -->
    <xsd:any namespace="##any" 
             processContents="lax" 
             minOccurs="0" 
             maxOccurs="unbounded"
             name="_.*"/>
  </xsd:sequence>
  <xsd:attribute ref="source"/>
</xsd:complexType>

方案2：XML Schema 1.0兼容实现 #

若环境仅支持XML Schema 1.0，需通过抽象元素+替换组的方式实现名称约束：

<xsd:element name="Ase" type="AirspaceType"/>

<!-- 定义抽象元素，作为扩展元素的父类 -->
<xsd:element name="_extension" abstract="true" type="xsd:anyType"/>

<!-- 定义名称符合模式的替换元素，可重复使用 -->
<xsd:element name="_anyExtension" substitutionGroup="_extension">
  <xsd:annotation>
    <xsd:documentation>Unofficial extension element</xsd:documentation>
  </xsd:annotation>
  <xsd:complexType>
    <xsd:sequence/>
    <xsd:anyAttribute namespace="##any" processContents="lax"/>
  </xsd:complexType>
  <xsd:name>
    <xsd:pattern value="_.*"/>
  </xsd:name>
</xsd:element>

<xsd:complexType name="AirspaceType">
  <xsd:annotation>
    <xsd:documentation>Airspace</xsd:documentation>
  </xsd:annotation>
  <xsd:sequence>
    <xsd:element name="txtName" type="txtName" minOccurs="0">
      <xsd:annotation>
        <xsd:documentation>Name (as published in AIP)</xsd:documentation>
      </xsd:annotation>
    </xsd:element>
    <!-- 允许任意数量的扩展元素 -->
    <xsd:element ref="_extension" minOccurs="0" maxOccurs="unbounded"/>
  </xsd:sequence>
  <xsd:attribute ref="source"/>
</xsd:complexType>

内容的提问来源于stack exchange，提问作者svoop