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我来从HTML的历史谈谈他们3者的区别。在HTML的早期发展中，W3C成立之前，很多标准的制定都是在浏览器的开发者们互相讨论的情况下完成的，比如HTML 2.0, 3.2直到4.0, 4.01，这些标准大部分都是所谓的retro-spec，即先有实现后有标准。在这种情况下，HTML标准不是很规范，浏览器也对HTML页面中的错误相当宽容。这反过来又导致了HTML作者写出了大量的含有错误的HTML页面。据说，时至今日web上99%的页面都含有HTML错误。
W3C随后意识到了这个问题，并认为这是互联网的一个基础性问题，应该加以解决。为了规范HTML，W3C结合XML制定了XHTML 1.0标准，这个标准没有增加任何新的tag，只是按照XML的要求来规范HTML，并定义了一个新的MIME type，application/xhtml+xml。W3C的初衷是对这个MIME type浏览器要实行强错误检查，既如果页面有HTML错误，就要显示错误信息。但是由于已有的web页面中已经有了大量的错误，很多开发者拒绝使用新的MIME type。W3C不得已，在XHTML 1.0的标准之后加了一个附录C，允许开发者使用XHTML语法来写页面，同时使用旧的MIME type，application/html，来分发页面。这个旧的MIME type不会触发浏览器的强错误检查。这就是我们今天看到的情况，很多网站宣称自己遵守XHTML 1.0标准，那只不过是说，他的页面中用了XHTML语法，但并不能保证完全没有错误。要验证XHTML有没有真正起效，需要查看web服务器使用哪种MIME type来分发页面的。
W3C随后在XHTML 1.1中取消了附录C，即使用XHTML 1.1标准的页面必须用新的MIME type来分发。于是这个标准并没有很多人采用。这种情况同样发生在尚未完成的XHTML 2.0身上，它要求强错误检查，于是没有人采用。XHTML的故事也告诉我们，有时候先有标准再来实现，是行不通的。
有了XHTML的教训，WHAT Working Group和W3C在制定下一代HTML标准，也就是HTML5的时候，就将向后兼容作为了一个很重要的原则。HTML5确实引入了许多新的特性，但是它最重要的一个特性是，不会break已有的网页。你可以将任何已有的网页的第一行改成，它就成也一个HTML5页面，并且可以照样在浏览器里正常的展示。
HTML4是目前互联网上使用最广泛的标准，成于1999年左右。
HTML5是很有野心的下一代标准，因为4之后已经有十几年的时间了，这十几年也是互联网飞速发展的时期，因此很多应用场景，4不支持或者使用基于4的技术体系实现起来很费劲，需要插件，walkaround等等。
HTML5已经远远超越了标记语言的范畴，其背后是一组技术集。
最基本的就是更富语义的标签，以便更好的被机器识别；
Canvas+WEBGL等技术，实现无插件的动画以及图像、图形处理能力；
本地存储，可实现offline应用；
websocket，一改http的纯pull模型，实现数据推送的梦想；
MathML，SVG等，支持更加丰富的render；
我觉得HTML5的好处还在于对跨浏览器方面的推动，因为4时代，由于语言本身的弱，导致了浏览器各自为政扩展开发了很多特性，导致浏览器之间不兼容，跨浏览器的应用开发是一件十分令人头疼的事情。
HTML5是标准与实现同步在推，w3c声明，将来标准完成之时，就至少会有两种浏览器能够完全支持标准，目前来看，情况还比较乐观。
xhtml是HTML的规范版，个人是这么理解的，目前提的少了。 对于html，有广义和狭义的理解。广义的一般把css和js也算进来了，狭义的就是纯html标签。提问者既然把xhtml也拉进来了，应该是从狭义的方面理解。
首先，xhtml可以理解为html+xml，就是用xml的语法来规范html。其实早期html语言是比较散漫的，像
1234532是可以被游览器正常解析的。后来就引入的xhtml和相应的dtd，来将html语言规范化，结构化。后来还出现了xhtml 2，不过事实证明是个眼子。
这里有个早期的漫画，可以帮助理解两者关系：http://www.cnbeta.com/articles/89882.htm
至于html4和html5，其实从标签的角度来说，就是向着更加语义化的方面演进。像媒体比较热炒的canvas标签，也主要是从js的角度去处理，作为一般的前端开发，接触得应该不会很多。
ps：有没有觉得canvas很像以前dos时期的小乌龟……o(-"-)o
还可以维基百科
至今不能理解。HTML4和5的区别就是4头文件不同就可以写HTML5了？