Лекция Средства определения базовых таблиц и ограничений целостности

Введение

1. Средства определения, изменения и ликвидации базовых таблиц

1.1. Определение базовой таблицы

1.2. Определение табличного ограничения

2. Средства определения и отмены общих ограничений целостности

2.1. Определение общих ограничений целостности

2.2. Отмена определения общего ограничения целостности

2.3. Немедленная и откладываемая проверка ограничений

Заключение

Как мы уже отмечали ранее, к спецификации языка SQL можно относиться как к спецификации некоторой модели данных, в определенных аспектах близкой к реляционной модели. Мы стремимся к тому, чтобы порядок лекций, посвященных языку SQL, способствовал правильному пониманию именно этой модели, а не технических тонкостей языка. Предыдущая лекция посвящалась тому, что (т. е. данные каких типов) может храниться в SQL-ориентированной базе данных.

Теперь следует понять, где хранятся эти данные. Как и в реляционной модели данных, в модели SQL поддерживается единственная родовая структура данных, называемая в данном случае базовой таблицей. В первом из двух основных разделов лекции обсуждаются средства языка SQL, предназначенные для определения, изменения определения и отмены определения базовых таблиц.

Понятие базовой таблицы родственно понятию отношения: можно считать, что базовая таблица обладает заголовком, в котором содержатся различаемые имена столбцов и их типы данных (заголовок базовой таблицы является множеством и представляет собой близкий аналог заголовка отношения), и телом, включающим строки, которые соответствуют заголовку таблицы (казалось бы, здесь мы имеем аналоги тела отношения и кортежей). Но коренное отличие базовой таблицы от истинного отношения состоит в том, что тело таблицы не обязательно является множеством. Среди строк тела таблицы могут встречаться дубликаты, и в общем случае тело базовой таблицы SQL представляет собой мультимножество строк.

Забегая вперед, следует заметить, что порождаемые таблицы SQL, которые формируются при выполнении запросов к SQL-ориентированной базе данных, еще более отдаляют SQL от реляционной модели. В таких таблицах может отсутствовать и правильно сформированный заголовок (могут иметься одноименные столбцы).

Почему же, понимая принципиальные отклонения языка SQL от реляционной модели данных, мы включили эти две темы в один курс и, более того, иногда неформально называем SQL языком реляционных баз данных? Тому есть несколько причин.

- Во-первых, используя язык SQL, можно не нарушать предписаний реляционной модели, и тогда к «правильно построенной» SQL-ориентированной базе данных применимы все фундаментальные результаты теории реляционных баз данных, включая принципы проектирования на основе нормализации.

- Во-вторых, полностью отвергая родство языка SQL с реляционной моделью данных, мы выступали бы против установившихся исторических традиций. Этот язык возник около 30 лет тому назад во время реализации в компании IBM проекта по созданию экспериментальной СУБД System R, основной целью которого являлось обоснование практической реализации реляционного подхода к организации баз данных. Так что исторически SQL базировался на реляционной модели данных (возможно, не совсем верно понятой и/или воплощенной).

- Наконец, по нашему мнению, в области информационной технологии любой практически используемый инструмент не может быть полностью свободен от компромиссов. Идеологически чистые решения возможны только в научно-экспериментальной работе. «Великий и ужасный» язык SQL – это порождение ряда компромиссов между теорией, практикой и маркетинговой деятельностью. Этот язык является настолько реляционным, насколько это понадобилось потребителям коммерческих СУБД, прямо или косвенно финансировавшим разработку языка.

В операторе SQL CREATE TABLE специфицируются не только столбцы таблицы, но и ограничения целостности, которым должны удовлетворять данные, хранящиеся в базовой таблице. Эти ограничения являются частным случаем ограничений базы данных целиком, для определения которых, а также изменения и ликвидации определений имеются специальные операторы. Обсуждению этих средств посвящен второй основной раздел этой лекции.

В SQL не используются термины заголовок и тело таблицы. Здесь мы временно пользуемся этой терминологией только для целей сопоставления модели SQL с реляционной моделью данных.

В этой и предыдущей лекциях мы обсудили наиболее важные аспекты языка SQL, связанные с определением схемы базы данных, – типы данных SQL, средства определения доменов, базовых таблиц и ограничений целостности. Кроме того, были рассмотрены средства SQL, позволяющие динамически изменять и удалять определения этих объектов.

Язык SQL устроен таким образом, что практически невозможно изложить какую-либо его часть независимо от других частей. И хотя эти две лекции по смыслу должны быть первыми среди лекций, посвященных SQL (было бы странно обсуждать операторы выборки строк из таблиц, вставки, изменения и удаления строк до обсуждения средств создания таблиц и ограничений целостности), нам пришлось забежать вперед и воспользоваться материалом следующих лекций для объяснения средств определения ограничений целостности.

Надеюсь, что это не создало слишком больших неудобств для читателей, и отсутствие формальных определений удалось компенсировать наличием простых примеров.

Не считая те ограничения целостности, которые (a) определены в составе определения данной базовой таблицы и (b) не ссылаются на какие-либо другие базовые таблицы.

Это означает, что cand_pro_no является допустимым значением внешнего ключа.

Не следует воспринимать этот и следующие абзацы как описание того, как на самом деле выполняются подобные запросы в SQL-серверах. Это наиболее прямолинейный и малоэффективный способ выполнения запроса (хотя, в принципе, его можно применять и на практике). Мы выбрали этот способ описания, поскольку он максимально соответствует подходу к описанию семантики языка SQL, применяемому в стандарте языка. Кстати, основным отличием более практичных способов выполнения запросов с соединением является стремление к тому, чтобы избежать явного декартова произведения.

Конечно, в грамотных реализациях SQL при выполнении операции проверяются не все немедленно проверяемые ограничения целостности, а только те, которые в принципе могут быть нарушены данной операцией.

Мы снова вынуждены забегать вперед. Средства SQL для управления транзакциями более подробно обсуждаются в следующих лекциях.

Конечно, в грамотных реализациях SQL при завершении транзакции проверяются не все отложено проверяемые ограничения целостности, а только те, которые в принципе могут быть нарушены данной транзакцией.

Для некоторых ограничений целостности режим отложенной проверки не имеет смысла. К таким ограничениям относятся, например, ограничения домена, ограничения NOT NULL и ограничения возможного ключа (хотя при их определении допускается указание DEFFERABLE). Если же возможный ключ используется в некотором определении внешнего ключа, то в стандарте SQL требуется, чтобы ограничение этого возможного ключа было NOT DEFFERABLE.