Главная › Тарифы › Ограничения целостности бд. Ограничения целостности. Представления данных

Ограничения целостности бд. Ограничения целостности. Представления данных

Операции над данными

Модель данных определяет множество действий, которые допустимо производить над некоторой реализацией БД для её перевода из одного состояния в другое. Это множество соотносят с языком манипулирования данными (Data Manipulation Language, DML).

Любая операция над данными включает в себя селекцию данных (select), то есть выделение из всей совокупности именно тех данных, над которыми должна быть выполнена требуемая операция, и действие над выбранными данными, которое определяет характер операции. Условие селекции – это некоторый критерий отбора данных, в котором могут быть использованы логическая позиция элемента данных, его значение и связи между данными.

По типу производимых действий различают следующие операции:

идентификация данных и нахождение их позиции в БД;
выборка (чтение) данных из БД;
включение (запись) данных в БД;
удаление данных из БД;
модификация (изменение) данных БД.

Обработка данных в БД осуществляется с помощью процедур базы данных – транзакций. Транзакцией называют упорядоченное множество операций, переводящих БД из одного согласованного состояния в другое. Транзакция либо выполняется полностью, т.е. выполняются все входящие в неё операции, либо не выполняется совсем, если в процессе её выполнения возникает ошибка.

Ограничения целостности – это правила, которым должны удовлетворять значения элементов данных. Ограничения целостности делятся на явные и неявные .

Неявные ограничения определяются самой структурой данных. Например, тот факт, что запись типа СОТРУДНИК имеет поле Дата рождения , служит, по существу, ограничением целостности, означающим, что каждый сотрудник организации имеет дату рождения, причём только одну.

Явные ограничения включаются в структуру базы данных с помощью средств языка контроля данных (DCL, Data Control Language). В качестве явных ограничений чаще всего выступают условия, накладываемые на значения данных. Например, номер паспорта является уникальным, заработная плата не может быть отрицательной, а дата приёма сотрудника на работу обязательно будет меньше, чем дата его перевода на другую работу.

Также различают статические и динамические ограничения целостно-сти. Статические ограничения присущи всем состояниям ПО, а динамические определяют возможность перехода ПО из одного состояния в другое. Примерами статических ограничений целостности могут служить требование уникальности индивидуального номера налогоплательщика (ИНН) или задание ограниченного множества значений атрибута "Пол" ("м" и "ж"). В качестве примера динамического ограничения целостности можно привести правило, которое распространяется на поля-счётчики: значение счётчика не может уменьшаться.

За выполнением ограничений целостности следит СУБД в процессе своего функционирования. Она проверяет ограничения целостности каждый раз, когда они могут быть нарушены (например, при добавлении данных, при удалении данных и т.п.), и гарантирует их соблюдение. Если какая-либо команда нарушает ограничение целостности, она не будет выполнена и система выдаст соответствующее сообщение об ошибке. Например, если задать в качестве ограничения правило «Остаток денежных средств на счёте не может быть отрицательным», то при попытке снять со счёта денег больше, чем там есть, система выдаст сообщение об ошибке и не позволит выполнить эту операцию. Таким образом, ограничения целостности обеспечивают логическую непротиворечивость данных при переводе БД из одного состояния в другое.

В настоящее время разработано много различных моделей данных. Основные – это сетевая, иерархическая и реляционная модели.

Свойство (С) - согласованность транзакций определяется наличием понятия согласованности базы данных.

Определение 2 . Ограничение целостности - это некоторое утверждение, которое может быть истинным или ложным в зависимости от состояния базы данных.

Определение 3 . База данных находится в согласованном (целостном) состоянии , если выполнены (удовлетворены) все ограничения целостности, определённые для базы данных.

Вместе с понятием целостности базы данных возникает понятие реакции системы на попытку нарушения целостности . Система должна не только проверять, не нарушаются ли ограничения в ходе выполнения различных операций, но и должным образом реагировать, если операция приводит к нарушению целостности. Имеется два типа реакции на попытку нарушения целостности:

- Отказ выполнить "незаконную" операцию.

Выполнение компенсирующих действий.

17.3. Классификация ограничений целостности.

Ограничения целостности можно классифицировать несколькими способами:

По способам реализации.
По времени проверки.
По области действия.

17.3.1. Классификация ограничений целостности по способам реализации

Каждая система обладает своими средствами поддержки ограничений целостности. Различают два способа реализации:

Декларативная поддержка ограничений целостности.
Процедурная поддержка ограничений целостности.

Определение 4 . Декларативная поддержка ограничений целостности заключается в определении ограничений средствами языка определения данных (DDL - Data Definition Language). Обычно средства декларативной поддержки целостности (если они имеются в СУБД) определяют ограничения на значения доменов и атрибутов, целостность сущностей (потенциальные ключи отношений) и ссылочную целостность (целостность внешних ключей). Декларативные ограничения целостности можно использовать при создании и модификации таблиц средствами языка DDL или в виде отдельных утверждений (ASSERTION).

Определение 5 . Процедурная поддержка ограничений целостности заключается в использовании триггеров и хранимых процедур.

Не все ограничения целостности можно реализовать декларативно. По сути, наличие ограничения целостности (как декларативного, так и процедурного характера) всегда приводит к созданию или использованию некоторого программного кода, реализующего это ограничение. Разница заключается в том, где такой код хранится и как он создаётся.

17.3.2. Классификация ограничений целостности по времени проверки.

По времени проверки ограничения делятся на:

Немедленно проверяемые ограничения.
Ограничения с отложенной проверкой.

Определение 6 . Немедленно проверяемые ограничения проверяются непосредственно в момент выполнения операции, могущей нарушить ограничение. Например, проверка уникальности потенциального ключа проверяется в момент вставки записи в таблицу. Если ограничение нарушается, то такая операция отвергается. Транзакция, внутри которой произошло нарушение немедленно проверяемого утверждения целостности, обычно откатывается.

Определение 7 . Ограничения с отложенной проверкой проверяется в момент фиксации транзакции оператором COMMIT WORK. Внутри транзакции ограничение может не выполняться. Если в момент фиксации транзакции обнаруживается нарушение ограничения с отложенной проверкой, то транзакция откатывается.

17.3.3. Классификация ограничений целостности по области действия.

По области действия ограничения делятся на:

Ограничения домена
Ограничения атрибута
Ограничения кортежа
Ограничения отношения
Ограничения базы данных

17.3.3.1. Ограничения домена.

Определение 8 . Ограничения целостности домена представляют собой ограничения, накладываемые только на допустимые значения домена. Фактически, ограничения домена обязаны являться частью определения домена.

Проверка ограничения . Ограничения домена сами по себе не проверяются. Если на каком-либо домене основан атрибут, то ограничение соответствующего домена становится ограничением этого атрибута.

17.3.3.2. Ограничения атрибута.

Определение 9 . Ограничение целостности атрибута представляют собой ограничения, накладываемые на допустимые значения атрибута вследствие того, что атрибут основан на каком-либо домене. Ограничение атрибута в точности совпадают с ограничениями соответствующего домена. Отличие ограничений атрибута от ограничений домена в том, что ограничения атрибута проверяются .

Проверка ограничения . Ограничение атрибута является немедленно проверяемым ограничением. Действительно, ограничение атрибута не зависит ни от каких других объектов базы данных, кроме домена, на котором основан атрибут. Поэтому никакие изменения в других объектах не могут повлиять на истинность ограничения.

17.3.3.3. Ограничения кортежа.

Определение 10 . Ограничения целостности кортежа представляют собой ограничения, накладываемые на допустимые значения отдельного кортежа отношения, и не являющиеся ограничением целостности атрибута. Требование, что ограничение относится к отдельному кортежу отношения, означает, что для его проверки не требуется никакой информации о других кортежах отношения.

Проверка ограничения . К моменту проверки ограничения кортежа должны быть проверены ограничения целостности атрибутов, входящих в этот кортеж.

Ограничение кортежа является немедленно проверяемым ограничением. Действительно, ограничение кортежа не зависит ни от каких других объектов базы данных, кроме атрибутов, входящих в состав кортежа. Поэтому никакие изменения в других объектах не могут повлиять на истинность ограничения.

17.3.3.4. Ограничения отношения.

Определение 11 . Ограничения целостности отношения представляют ограничения, накладываемые только на допустимые значения отдельного отношения, и не являющиеся ограничением целостности кортежа. Требование, что ограничение относится к отдельному отношению, означает, что для его проверки не требуется информации о других отношениях (в том числе не требуется ссылок по внешнему ключу на кортежи этого же отношения).

Проверка ограничения . К моменту проверки ограничения отношения должны быть проверены ограничения целостности кортежей этого отношения.

Ограничение отношения может быть как немедленно проверяемым с отложенной проверкой .

Ограничение отношения, являющееся ограничением потенциального ключа является немедленно проверяемым ограничением.

Ограничение, определённое наличием функциональной зависимости атрибутов также является немедленно проверяемым ограничением.

Ограничения же, определённые многозначной зависимостью или зависимостью соединения являются ограничениями с отложенной проверкой. Действительно, эти ограничения требуют, чтобы кортежи вставлялись и удалялись целыми группами . Это невозможно сделать, если выполнять проверку после каждой одиночной вставки или удаления кортежа.

17.3.3.5. Ограничения базы данных.

Определение 12 . Ограничения целостности базы данных представляют ограничения, накладываемые на значения двух или более связанных между собой отношений (в том числе отношение может быть связано само с собой).

Проверка ограничения . К моменту проверки ограничения базы данных должны быть проверены ограничения целостности отношений.

Ограничение базы данных может быть как немедленно проверяемым ограничением, так и ограничением с отложенной проверкой .

Ограничение отношения, являющееся ограничением внешнего ключа может быть как немедленно проверяемым ограничением, так и отложенным ограничением.

«A table or view can have only one unique key .»
Oracle9i SQL Reference об ограничении использования Ограничений уникальности

Утверждение, представленное в качестве эпиграфа, взято из документации Oracle, но вся практика до прочтения документации указывала на противоположное. Проверка путём создания пары Unique Constraint -ов подтвердила это. Налицо ошибка в документации.

А что ещё (с надеждой на безошибочность описания) можно почерпнуть из документации об Ограничениях целостности в Oracle? Я постарался выписать различные терминологические и функциональные особенности Ограничений целостности как отдельных типов объектов БД Oracle без углубления в синтаксис и подробности их использования. Многое для меня оказалось новым, не буду скрывать.

Начнёмссамогоначала - Oracle9i Database Concepts Release 2 (9.2) . В документации выделяется понятие «Целостность данных» (Data Integrity ), которое связывается с выполнением бизнес-правил, сопряжённых с БД. Data Integrity делится на пять типов правил, часть из которых обеспечивается «Ограничениями целостности» (Integrity Constraints ) СУБД Oracle :

1. NULL -правило - NOT NULL ограничение;

2. уникальные значения - ограничения уникального ключа;

3. значения первичного ключа - ограничения первичного ключа;

4. правила ссылочной целостности - ограничения внешнего ключа (или «ограничения ссылочной целостности» - в документации Oracle встречаются оба названия);

5. проверка комплексного ограничения - Check -ограничения.

(Здесь слева от тире представлено правило «Целостности данных», а справа - тип «Ограничений целостности», реализующий это правило)

Четвёртый тип правил «Целостности данных» является составным, и обеспечивается «Ограничениями целостности» лишь частично:

1. выставление в NULL зависимых данных при удалении справочных данных;

2. каскадное удаление зависимых данных при удалении справочных данных;

3. а также отсутствие какого либо действия над зависимыми данными при изменении или удалении справочных данных. (Здесь для меня осталась неясность в плане отличия Restrict от No Action . Может, кто из читателей поможет обнаружить различие…)

Оставшиеся существующие подтипы четвёртого пункта «Целостности данных»:

o выставление в NULL зависимых данных при изменении справочных данных;

o каскадное изменении зависимых данных при изменении справочных данных;

o выставление в значение по умолчанию зависимых данных при изменении или удалении справочных данных;

Те типы правил «Целостности данных», которые нельзя обеспечить с помощью существующих типов «Ограничений целостности», можно реализовать с помощью триггеров. Впрочем, любые типы правил «Целостности данных» можно организовать посредством триггеров, только этот путь более сложен и менее производителен.

Далее для краткости и в силу привычки буду использовать названия «Ограничений целостности» в английском варианте (соотнесение с вышеупомянутыми русскими названиями, на мой взгляд, очевидно), а вместо «Ограничения целостности» писать просто Ограничения.

Итак, UNIQUE Key Constraint . Это Ограничение требует, чтобы каждое значение в поле ключа было уникальным. Под понятием «значение» здесь подразумевается определённая величина, а NULL-значение под данное определение не подпадает, так что одно, два, да даже все поля в ключе UNIQUE Key Constraint могут быть равны NULL. В отличие от ключа PRIMARY Key Constraint , в котором NULL-значение не допускается вовсе.

При создании UNIQUE Key Constraints или PRIMARY Key Constraints неявно создаётся уникальный индекс по тем полям таблицы, на которые накладывается данное Ограничение. Однако, если некий (неважно - уникальный или неуникальный) индекс по полям ключа уже используется, то будет использоваться именно он вместо неявного создания нового. При удалении этих Ограничений будут удаляться и индексы. Уникальные Ограничения, созданные с атрибутом DEFERRABLE (см. ниже) всегда используют неуникальные индексы. При удалении таких Ограничений неуникальные индексы остаются.

Referential Integrity Constraint требуетсуществованиявродительской (справочной) таблице UNIQUE Key Constraint или PRIMARY Key Constraint. При отсутствии Ограничения NOT NULL на каком либо поле, входящем в Referential Integrity Constraint , в этом поле

допускается NULL -значение, и такой Referential Integrity Constraint будет считаться правильным.

Если на внешнем ключе отсутствует индекс. Тогда при удалении или изменении первичного ключа родительской таблицы, Oracle будет выставлять блокировку дочерней таблицы на уровне таблицы, освобождая эту блокировку сразу после её получения. Если внешний ключ определён как ON DELETE CASCADE , то удаление записей из родительской таблицы будет приводить к share-subexclusive блокировкам на дочерней таблице. Разделяемая блокировка всей дочерней таблицы также потребуется при изменении тех полей в родительской таблице, на которые ссылаются поля дочерней таблицы. Разделяемая блокировка позволяет только чтение данных, так что ни вставка, ни удаление, ни изменение данных в дочерней таблице не будут доступны до тех пор, пока не завершится транзакция на родительской таблице.
Если на внешнем ключе присутствует индекс, то никаких блокировок на уровне таблицы уже не будет, и при любом удалении или изменении данных в родительской таблице, в дочерней таблице будут блокированы до завершения транзакции только отдельные соответствующие записи (эксклюзивная блокировка на уровне строк).

CHECK Integrity Constraints . Допускаются на одном или нескольких полях таблицы и требует в качестве результата выполнения определённого условия TRUE или UNKNOWN для каждой строки таблицы. Примечательно, что под UNKNOWN подразумевается… NULL! Иными словами, если везде (во всяком случае, следуя той же документации Oracle) NULL -значение не равно ничему, в том числе и самому себе, то здесь оно «работает» как TRUE . Забавно, не так ли?

Особенности:

может использоваться только Булево выражение;
нельзя использовать подзапросы, SQL-функции или последовательности (интересно, почему?);
нельзя использовать SYSDATE , UID , USE R, USERENV , LEVEL , ROWNUM .

Количество CHECK Integrity Constraints неограниченно, но порядок их срабатывания непредсказуем. Ну, и при использовании строчных литералов или таких SQL -функций, как TO_CHAR, TO_DATE, TO_NUMBER с параметрами поддержки глобализации в качестве аргументов, Oracle использует значения этих параметров по умолчанию на уровне базы. Эти значения можно переписать в создаваемом CHECK Integrity Constraint .

Все перечисленные Ограничения, реализованные в Orac le, допускают их нарушение на уровне оператора, то есть сначала оператор будет полностью выполнен (пускай он коснётся хоть миллиона строк), а потом начнётся проверка Ограничений. Хотя, возможна отложенная проверка Ограничений- до завершения транзакции (о чём речь далее).

Режим SET CONSTRAINTS.

Оператор SET CONSTRAINTS делает Ограничения или DEFERRED , или IMMEDIATE (DEFERRED и IMMEDIATE относятся к атрибутам Ограничений, о чём речь далее) для части транзакции. Данный оператор можно использовать для установки режима либо для списка Ограничений, либо для всех (ALL ) Ограничений. Действие данного оператора заканчивается вместе с завершением текущей транзакции, либо с началом действия ещё одного такого же оператора. Данный оператор недоступен в триггерах.

SET CONSTRAINTS … IMMEDIATE вначале вызывает проверку наличия отложенных ранее срабатываний Ограничений, а потом уже срабатывают Ограничения, вызванные выполняющимися операторами в текущей транзакции. Любое нарушение Ограничения при таком процессе будет просигнализировано ошибкой, а при достижении COMMIT’а будет вызван полный откат текущей транзакции. Оператор ALTER SESSION также может иметь выражение SET CONSTRAINTS , но только для всех Ограничений (нельзя их перечислить списком). Это эквивалентно выполнению оператора SET CONSTRAINTS в самом начале каждой транзакции.

Выполнение оператора SET CONSTRAINTS … IMMEDIATE перед самым завершением транзакции позволяет определить успешность предстоящего COMMIT’а и избежать лишних откатов.

Состояния Ограничений.

С помощью операторов CREATE TABLE или ALTER TABLE можно задавать состояние каждого Ограничения на уровне таблицы, используя следующие выражения:

ENABLE гарантирует удовлетворение всех входных данных Ограничению;
DISABLE позволяет входным данным не соответствовать Ограничению;
VALIDATE гарантирует, что все уже имеющиеся в таблице данные соответствуют Ограничению;
NOVALIDATE позволяет уже имеющимся в таблице данным не соответствовать Ограничению;

…и их комбинации:

ENABLE VALIDATE аналогично ENABLE и гарантирует, что абсолютно все (и уже вставленные, и вставляемые) записи удовлетворяют Ограничению;
ENABLE NOVALIDATE гарантирует удовлетворение Ограничению всех входных данных, однако уже имеющиеся в таблице данные могут не соответствовать Ограничению;
DISABLE NOVALIDATE аналогично DISABLE . Не гарантируется удовлетворение Ограничению как входных данных, так и уже имеющихся в таблице;
DISABLE VALIDATE отключает Ограничение, удаляет индекс, на котором оно строилось, и запрещает любые изменения на полях, входящих в Ограничение.

… и немного об особенностях применения:

· выражение ENABLE подразумевает ENABLE VALIDATE ;

· выражение DISABLE подразумевает DISABLE NOVALIDATE ;

· VALIDATE и NOVALIDATE ничего не подразумевают в отношении ENABLE и DISABLE (скажем так, они являются зависимой частью выражения при ENABLE и DISABLE );

· про создание и удаление индексов уже упоминалось;

· при изменении состояния из NOVALIDATE в VALIDATE выполняется проверка всех имеющихся в таблице данных, что может занять очень много времени. Наоборот, при приведении состояния Ограничения из VALIDATE в NOVALIDATE просто «забывается», что имеющиеся данные когда-то соответствовали Ограничению;

· перевод одиночного ограничения из состояния ENABLE NOVALIDATE в состояние ENABLE VALIDATE не блокирует чтения, записи или другие DDL операции, они могут быть выполнены параллельно.

И последние важные замечания.

При создании Ограничения можно указать в качестве атрибута, возможно ли в дальнейшем в ходе транзакции установить оператором SET CONSTRAINTS (см. выше) отложенную (DEFERRED ) проверку данного Ограничения. По умолчанию выставляется NOT DEFERRABLE (что оно означает, думаю, понятно). После создания Ограничения изменить значение выставленного атрибута нельзя, кроме как пересоздав Ограничение, так что «семь раз подумай»!
INIT IALLY является дополнительным атрибутом к DEFERRABLE, который может быть переписан оператором SET CONSTRAINT (опять см. выше), и который определяет поведение по умолчанию при срабатывании Ограничения с установленным атрибутом DEFERRABLE. При создании Ограничения по умолчанию выставляется INIT IALLY IMMEDIATE , тогда срабатывание Ограничения будет происходить каждый раз при выполнении отдельного оператора, при выставлении INIT IALLY DEFERRED срабатывание Ограничения будет отложено до окончания каждой транзакции. Для NOT DEFERRABLE такого дополнительного атрибута не требуется, так как он является INIT IALLY IMMEDIATE по определению.
Выражение RELY. По умолчанию при изменении Ограничения (с помощью ALTER TABLE или MODIFY constraint ) выставляется NORELY . А означает оно следующее: стоит ли Oracle"у принимать в расчёт Ограничение, находящеесяв состоянии NOVALIDATE, для перезаписи запроса? RELY активирует существующее Ограничение в режиме (здесь в документации SQL Reference используется слово «mode », хотя я уже привык к слову «state» из Concepts , - по-видимому, писали разные люди, позабыв договориться о терминах) NOVALIDATE, что позволит переписать запрос, который иначе мог быть переписанным только с Ограничением в режиме VALIDATE. Примерно так. Подробнее - в следующий раз.
EXCEPTIONS INTO определяет схему и таблицу, в которую будут внесены ROWID, нарушающие Ограничение при изменении его (Ограничения) состояния. Если имя схемы и таблицы не указать, то будет предполагаться, что нужно использовать таблицу с именем EXCEPTIONS в текущей схеме.

Вот и всё. На сегодня. Дается определение понятий целостности данных в стандарте языка SQL. Рассматриваются вопросы определения декларативной и каскадной ссылочной целостности. Приводятся примеры создания ограничений первичного и внешнего ключа, ограничений на значение и по умолчанию, а также примеры создания и использования правил и умолчаний.

Таблицы с ограничениями в стандарте языка

При создании баз данных большое внимание должно быть уделено средствам поддержания данных в целостном состоянии . Рассмотрим предусмотренные стандартом языка SQL функции, которые предназначены для поддержания целостности данных . Эта поддержка включает средства задания ограничений, они вводятся с целью защиты базы данных от нарушения согласованности сохраняемых в ней данных. К таким типам поддержки целостности данных относятся:

обязательные данные;
ограничения для доменов полей;
целостность сущностей;
ссылочная целостность ;
требования конкретного предприятия.

Большая часть перечисленных ограничений задается в операторах CREATE TABLE и ALTER TABLE .

Создание таблицы

В стандарте SQL дано несколько вариантов определения оператора создания таблицы , однако его базовый формат имеет следующий вид:

<определение_таблицы> ::= CREATE TABLE имя_таблицы {(имя_столбца тип_данных [ NOT NULL ][ UNIQUE] [ CHECK (<условие_выбора>)][,...n]} ) {)} ) REFERENCES имя_род_таблицы [(имя_столбца_род_таблицы [,...n])], {[,...n]})

Ограничения

Представленная версия оператора создания таблицы включает средства определения требований целостности данных , а также другие конструкции. Имеются очень большие вариации в наборе функциональных возможностей этого оператора, реализованных в различных диалектах языка SQL. Рассмотрим назначение параметров команды, используемых для поддержания целостности данных .

Обязательные данные

Для некоторых столбцов требуется наличие в каждой строке таблицы конкретного и допустимого значения, отличного от опущенного значения или значения NULL . Для заданий ограничений подобного типа стандарт SQL предусматривает использование спецификации NOT NULL .

Требования конкретного предприятия

Обновления данных в таблицах могут быть ограничены существующими в организации требованиями (бизнес-правилами). Стандарт SQL позволяет реализовать бизнес-правила предприятий с помощью предложения CHECK и ключевого слова UNIQUE .

Ограничения для доменов полей

Каждый столбец имеет собственный домен - некоторый набор допустимых значений. Стандарт SQL предусматривает два различных механизма определения доменов. Первый состоит в использовании предложения CHECK , позволяющего задать требуемые ограничения для столбца или таблицы в целом, а второй предполагает применение оператора CREATE DOMAIN .

Целостность сущностей

Первичный ключ таблицы должен иметь уникальное непустое значение в каждой строке. Стандарт SQL позволяет задавать подобные требования поддержки целостности данных с помощью фразы PRIMARY KEY . В пределах таблицы она может указываться только один раз. Однако существует возможность гарантировать уникальность значений и для любых альтернативных ключей таблицы, что обеспечивает ключевое слово UNIQUE . Кроме того, при определении альтернативных ключей рекомендуется использовать и спецификаторы NOT NULL .

Ссылочная целостность

Внешние ключи представляют собой столбцы или наборы столбцов, предназначенные для связывания каждой из строк дочерней таблицы, содержащей этот внешний ключ , со строкой родительской таблицы, содержащей соответствующее значение потенциального ключа. Стандарт SQL предусматривает механизм определения внешних ключей с помощью предложения FOREIGN KEY , а фраза REFERENCES определяет имя родительской таблицы, т.е. таблицы, где находится соответствующий потенциальный ключ. При использовании этого предложения система отклонит выполнение любых операторов INSERT или UPDATE , с помощью которых будет предпринята попытка создать в дочерней таблице значение внешнего ключа , не соответствующее одному из уже существующих значений потенциального ключа родительской таблицы. Когда действия системы выполняются при поступлении операторов UPDATE и DELETE , содержащих попытку обновить или удалить значение потенциального ключа в родительской таблице, которому соответствует одна или более строк дочерней таблицы, то они зависят от правил поддержки ссылочной целостности , указанных во фразах ON UPDATE и ON DELETE предложения FOREIGN KEY . Если пользователь предпринимает попытку удалить из родительской таблицы строку, на которую ссылается одна или более строк дочерней таблицы, язык SQL предоставляет следующие возможности:

CASCADE - выполняется удаление строки из родительской таблицы, сопровождающееся автоматическим удалением всех ссылающихся на нее строк дочерней таблицы;
SET NULL - выполняется удаление строки из родительской таблицы, а во внешние ключи всех ссылающихся на нее строк дочерней таблицы записывается значение NULL ;
SET DEFAULT - выполняется удаление строки из родительской таблицы, а во внешние ключи всех ссылающихся на нее строк дочерней таблицы заносится значение, принимаемое по умолчанию;
NO ACTION - операция удаления строки из родительской таблицы отменяется. Именно это значение используется по умолчанию в тех случаях, когда в описании внешнего ключа фраза ON DELETE опущена.

Те же самые правила применяются в языке SQL и тогда, когда значение потенциального ключа родительской таблицы обновляется.

Определитель MATCH позволяет уточнить способ обработки значения NULL во внешнем ключе .

При определении таблицы предложение FOREIGN KEY может указываться произвольное количество раз.

В операторе CREATE TABLE используется необязательная фраза DEFAULT , которая предназначена для задания принимаемого по умолчанию значения, когда в операторе INSERT значение в данном столбце будет отсутствовать.

Фраза CONSTRAINT позволяет задать имя ограничению, что позволит впоследствии отменить то или иное ограничение с помощью оператора ALTER TABLE .

Изменение и удаление таблицы

Для внесения изменений в уже созданные таблицы стандартом SQL предусмотрен оператор ALTER TABLE , предназначенный для выполнения следующих действий:

добавление в таблицу нового столбца;
удаление столбца из таблицы;
добавление в определение таблицы нового ограничения;
удаление из определения таблицы существующего ограничения;
задание для столбца значения по умолчанию;
отмена для столбца значения по умолчанию.

Оператор изменения таблицы имеет следующий обобщенный формат:

<изменение_таблицы> ::= ALTER TABLE имя_таблицы имя_столбца тип_данных [ NOT NULL ] [ CHECK (<условие_выбора>)]] имя_столбца ] ] [{PRIMARY KEY (имя_столбца [,...n]) |)} |) REFERENCES имя_род_таблицы [(имя_столбца_род_таблицы [,...n])], [ MATCH {PARTIAL | FULL} |[,...n]}] ] SET DEFAULT <значение>] DROP DEFAULT]

Здесь параметры имеют то же самое назначение, что и в определении оператора CREATE TABLE .

Оператор ALTER TABLE реализован не во всех диалектах языка SQL. В некоторых диалектах он поддерживается, однако не позволяет удалять из таблицы уже существующие столбцы.

Для удаления таблицы используется команда DROP TABLE .

Таблицы в среде MS SQL Server

Создание таблицы

В процессе проектирования таблиц принимается решение о том, какие таблицы должны входить в базу данных, какие у них будут имена (идентификаторы), какие типы данных потребуются для построения таблиц и какие пользователи получат доступ к каждой из них. Кроме того, для эффективного создания таблиц необходимо ответить на следующие вопросы:

Столбцы какого типа и размера будут составлять каждую из таблиц, какие требуется выбрать имена для столбцов таблиц?
Какие столбцы могут содержать значение NULL ?
Будут ли использованы ограничения целостности , значения по умолчанию и правила для столбцов?
Необходимо ли индексирование столбцов, какие типы индексов будут применены для конкретных столбцов?
Какие столбцы будут входить в первичные и внешние ключи .

Для создания таблиц в среде MS SQL Server используется команда:

<определение_таблицы> ::= CREATE TABLE [ имя_базы_данных.[владелец]. | владелец. ]имя_таблицы (<элемент_таблицы>[,...n])

<элемент_таблицы> ::= {<определение_столбца>} | <имя_столбца> AS <выражение> |>ограничение_таблицы<

Обычно владельцем таблицы (dbo) является тот, кто ее создал.

<Выражение> задает значение для вычисляемого столбца . Вычисляемые столбцы - это виртуальные столбцы, т. е. физически в таблице они не хранятся и вычисляются с использованием значений столбцов той же таблицы. В выражении для вычисляемого столбца могут присутствовать имена обычных столбцов, константы и функции, связанные одним или несколькими операторами. Подзапросы в таком выражении участвовать не могут. Вычисляемые столбцы могут быть включены в раздел SELECT при указании списка столбцов, которые должны быть возвращены в результате выполнения запроса. Вычисляемые столбцы не могут входить во внешний ключ , для них не используются значения по умолчанию. Кроме того, вычисляемые столбцы не могут участвовать в операциях INSERT и DELETE .

<определение_столбца> ::= { имя_столбца <тип_данных>} [ [ DEFAULT <выражение> ] | [ IDENTITY (начало, шаг) ]]] [<ограничение_столбца>][...n]]

В определении столбца обратим внимание на параметр IDENTITY , который указывает, что соответствующий столбец будет столбцом-счетчиком . Для таблицы может быть определен только один столбец с таким свойством. Можно дополнительно указать начальное значение и шаг приращения. Если эти значения не указываются, то по умолчанию они оба равны 1. Если с ключевым словом IDENTITY указано NOT FOR REPLICATION , то сервер не будет выполнять автоматического генерирования значений для этого столбца, а разрешит вставку в столбец произвольных значений.

В качестве ограничений используются ограничения столбца и ограничения таблицы . Различие между ними в том, что ограничение столбца применяется только к определенному полю, а ограничение таблицы - к группам из одного или более полей.

<ограничение_столбца>::= [ CONSTRAINT имя_ограничения ] { [ NULL | NOT NULL ] | [ {PRIMARY KEY | UNIQUE } [ CLUSTERED | NONCLUSTERED ] [ WITH FILLFACTOR=фактор_заполнения ] [ ON {имя_группы_файлов | DEFAULT } ] ] ] | [ [ FOREIGN KEY ] REFERENCES имя_род_таблицы [(имя_столбца_род_таблицы) ] [ ON DELETE { CASCADE | NO ACTION } ] [ ON UPDATE { CASCADE | NO ACTION } ] [ NOT FOR REPLICATION ]] | CHECK [ NOT FOR REPLICATION](<лог_выражение>) } <ограничение_таблицы>::= { [ {PRIMARY KEY | UNIQUE } [ CLUSTERED | NONCLUSTERED ] {(имя_столбца [,...n])} ] |FOREIGN KEY[(имя_столбца [,...n])] REFERENCES имя_род_таблицы [(имя_столбца_род_таблицы [,...n])] [ ON DELETE { CASCADE | NO ACTION } ] [ ON UPDATE { CASCADE | NO ACTION } ] | NOT FOR REPLICATION ] | CHECK [ NOT FOR REPLICATION ] (лог_выражение) }

Рассмотрим отдельные параметры представленных конструкций, связанные с ограничениями целостности данных . Ограничения целостности имеют приоритет над триггерами, правилами и значениями по умолчанию. К ограничениям целостности относятся ограничение первичного ключа PRIMARY KEY , ограничение внешнего ключа FOREIGN KEY , ограничение уникальности UNIQUE , ограничение значения NULL , ограничение на проверку CHECK .

Ограничение первичного ключа (PRIMARY KEY)

Таблица обычно имеет столбец или комбинацию столбцов, значения которых уникально идентифицируют каждую строку в таблице. Этот столбец (или столбцы) называется первичным ключом таблицы и нужен для обеспечения ее целостности. Если в первичный ключ входит более одного столбца, то значения в пределах одного столбца могут дублироваться, но любая комбинация значений всех столбцов первичного ключа должна быть уникальна.

При создании первичного ключа SQL Server автоматически создает уникальный индекс для столбцов, входящих в первичный ключ . Он ускоряет доступ к данным этих столбцов при использовании первичного ключа в запросах.

Таблица может иметь только одно ограничение PRIMARY KEY , причем ни один из включенных в первичный ключ столбцов не может принимать значение NULL . При попытке использовать в качестве первичного ключа столбец (или группу столбцов), для которого ограничения первичного ключа не выполняются, первичный ключ создан не будет, а система выдаст сообщение об ошибке.

Поскольку ограничение PRIMARY KEY гарантирует уникальность данных, оно часто определяется для столбцов-счетчиков . Создание ограничения целостности PRIMARY KEY возможно как при создании, так и при изменении таблицы . Одним из назначений первичного ключа является обеспечение ссылочной целостности данных нескольких таблиц. Естественно, это может быть реализовано только при определении соответствующих внешних ключей в других таблицах.

Ограничение внешнего ключа (FOREIGN KEY)

Ограничение внешнего ключа - это основной механизм для поддержания ссылочной целостности между таблицами реляционной базы данных. Столбец дочерней таблицы, определенный в качестве внешнего ключа в параметре FOREIGN KEY , применяется для ссылки на столбец родительской таблицы, являющийся в ней первичным ключом . Имя родительской таблицы и столбцы ее первичного ключа указываются в предложении REFERENCES . Данные в столбцах, определенных в качестве внешнего ключа , могут принимать только такие же значения, какие находятся в связанных с ним столбцах первичного ключа родительской таблицы. Совпадение имен столбцов для связи дочерней и родительской таблиц необязательно. Первичный ключ может быть определен для столбца с одним именем, в то время как столбец, на который наложено ограничение FOREIGN KEY , может иметь совершенно другое имя. Единственным требованием остается соответствие столбцов по типу и размеру данных.

На первичный ключ могут ссылаться не только столбцы других таблиц, но и столбцы, расположенные в той же таблице, что и собственно первичный ключ ; это позволяет создавать рекурсивные структуры.

Внешний ключ может быть связан не только с первичным ключом другой таблицы. Он может быть определен и для столбцов с ограничением UNIQUE второй таблицы или любых других столбцов, но таблицы должны находиться в одной базе данных.

Столбцы внешнего ключа могут содержать значение NULL , однако проверка на ограничение FOREIGN KEY игнорируется. Внешний ключ может быть проиндексирован, тогда сервер будет быстрее отыскивать нужные данные. Внешний ключ определяется как при создании, так и при изменении таблиц .

Ограничение ссылочной целостности задает требование, согласно которому для каждой записи в дочерней таблице должна иметься запись в родительской таблице. При этом изменение значения столбца связи в записи родительской таблицы при наличии дочерней записи блокируется, равно как и удаление родительской записи (запрет каскадного изменения и удаления), что гарантируется параметрами ON DELETE NO ACTION и ON UPDATE NO ACTION , принятыми по умолчанию. Для разрешения каскадного воздействия следует использовать параметры ON DELETE CASCADE и ON UPDATE CASCADE .

Ограничение уникального ключа (UNIQUE)

Это ограничение задает требование уникальности значения поля (столбца) или группы полей (столбцов), входящих в уникальный ключ , по отношению к другим записям. Ограничение UNIQUE для столбца таблицы похоже на первичный ключ : для каждой строки данных в нем должны содержаться уникальные значения. Установив для некоторого столбца ограничение первичного ключа , можно одновременно установить для другого столбца ограничение UNIQUE . Отличие в ограничении первичного и уникального ключа заключается в том, что первичный ключ служит как для упорядочения данных в таблице, так и для соединения связанных между собой таблиц. Кроме того, при использовании ограничения UNIQUE допускается существование значения NULL , но лишь единственный раз.

Ограничение на значение (NOT NULL)

Для каждого столбца таблицы можно установить ограничение NOT NULL , запрещающее ввод в этот столбец нулевого значения.

Ограничение проверочное (CHECK) и правила

Данное ограничение используется для проверки допустимости данных, вводимых в конкретный столбец таблицы, т.е. ограничение CHECK обеспечивает еще один уровень защиты данных.

Ограничения целостности CHECK задают диапазон возможных значений для столбца или столбцов. В основе ограничений целостности CHECK лежит использование логических выражений.

Допускается применение нескольких ограничений CHECK к одному и тому же столбцу. В этом случае они будут применимы в той последовательности, в которой происходило их создание. Возможно применение одного и того же ограничения к разным столбцам и использование в логических выражениях значений других столбцов. Указание параметра NOT FOR REPLICATION предписывает не выполнять проверочных действий, если они выполняются подсистемой репликации.

Проверочные ограничения могут быть реализованы и с помощью правил . Правило представляет собой самостоятельный объект базы данных, который связывается со столбцом таблицы или пользовательским типом данных. Причем одно и то же правило может быть одновременно связано с несколькими столбцами и пользовательскими типами данных, что является неоспоримым преимуществом. Однако существенный недостаток заключается в том, что с каждым столбцом или типом данных может быть связано только одно правило . Разрешается комбинирование ограничений целостности CHECK с правилами . В этом случае выполняется проверка соответствия вводимого значения как ограничениям целостности , так и правилам .

Правило может быть создано командой:

CREATE RULE имя_правила AS выражение

Чтобы связать правило с тем или иным столбцом какой-либо таблицы, необходимо использовать системную хранимую процедуру:

sp_bindrule [@rulename=] "rule" [@objname=] "object_name" [,[@futureonly=["futureonly_flag"]

Чтобы отменить правила , следует выполнить следующую процедуру:

sp_unbindrule [@objname=] "object_name" [,[@futureonly=["futureonly_flag"]

Удаление правила производится командой

DROP RULE {имя_правила} [,...n].

Ограничение по умолчанию (DEFAULT)

Столбцу может быть присвоено значение по умолчанию. Оно будет актуальным в том случае, если пользователь не введет в столбец никакого иного значения.

Отдельно необходимо отметить пользу от использования значений по умолчанию при добавлении нового столбца в таблицу. Если для добавляемого столбца не разрешено хранение значений NULL и не определено значение по умолчанию, то операция добавления столбца закончится неудачей.

При определении в таблице столбца с параметром ROWGUIDCOL сервер автоматически определяет для него значение по умолчанию в виде функции NEWID() . Таким образом, для каждой новой строки будет автоматически генерироваться глобальный уникальный идентификатор.

Дополнительным механизмом использования значений по умолчанию являются объекты базы данных, созданные командой:

CREATE DEFAULT имя_умолчания AS константа

Умолчание связывается с тем или иным столбцом какой-либо таблицы с помощью процедуры:

sp_bindefault [@defname=] "default", [@objname=] "object_name" [,[@futureonly=] "futureonly_flag"],

может быть представлен как

"имя_таблицы.имя_столбца"

Удаление ограничения по умолчанию выполняется командой

DROP DEFAULT {имя_умолчания} [,...n]

если предварительно это ограничение было удалено из всех таблиц процедурой

sp_unbindefault [@objname=] "object_name" [,[@futureonly=] "futureonly_flag"]

При создании таблицы , кроме рассмотренных приемов, можно указать необязательное ключевое слово CONSTRAINT , чтобы присвоить ограничению имя, уникальное в пределах базы данных.

Ключевые слова CLUSTERED и NONCLUSTERED позволяют создать для столбца кластерный или некластерный индекс . Для ограничения PRIMARY KEY по умолчанию создается кластерный индекс , а для ограничения UNIQUE - некластерный . В каждой таблице может быть создан лишь один кластерный индекс , отличительной особенностью которого является то, что в соответствии с ним изменяется физический порядок строк в таблице. ASC и DESC определяют метод упорядочения данных в индексе.

С помощью параметра WITH FILLFACTOR=фактор_заполнения задается степень заполнения индексных страниц при создании индекса. Значение фактора заполнения указывается в процентах и может изменяться в промежутке от 0 до 100.

Параметр ON имя_группы_файлов обозначает группу, в которой предполагается хранить таблицу.

Изменение таблицы

Изменения в таблицу можно внести командой:

<изменение_таблицы> ::= ALTER TABLE имя_таблицы {)] [ NULL | NOT NULL ] | {ADD | DROP } ROWGUIDCOL }] | ADD { [<определение_столбца>] | имя_столбца AS выражение } [,...n] | ADD { <ограничение-таблицы> } [,...n] | DROP { имя_ограничения | COLUMN имя_столбца}[,...n] | {CHECK | NOCHECK } CONSTRAINT {ALL | имя_ограничения[,...n]} | {ENABLE | DISABLE } TRIGGER {ALL | имя_триггера [,...n]}}

В дополнение к уже названным параметрам определим параметр {ENABLE | DISABLE } TRIGGER ALL_ , предписывающий задействовать или отключить конкретный триггер или все триггера, связанные с таблицей.

Удаление таблицы

Удаление таблицы выполняется командой:

DROP TABLE имя_таблицы

Удалить можно любую таблицу, даже системную. К этому вопросу нужно подходить очень осторожно. Однако удалению не подлежат таблицы, если существуют объекты, ссылающиеся на них. К таким объектам относятся таблицы, связанные с удаляемой таблицей посредством внешнего ключа . Поэтому, прежде чем удалять родительскую таблицу, необходимо удалить либо ограничение внешнего ключа , либо дочерние таблицы. Если с таблицей связано хотя бы одно представление, то таблицу также удалить не удастся. Кроме того, связь с таблицей может быть установлена со стороны функций и процедур. Следовательно, перед удалением таблицы необходимо удалить все объекты базы данных, которые на нее ссылаются, либо изменить их таким образом, чтобы ссылок на удаляемую таблицу не было.

CREATE TABLE Товар (КодТовара INT IDENTITY(1,1) PRIMARY KEY, Название VARCHAR(50) NOT NULL UNIQUE, Цена MONEY NOT NULL, Тип VARCHAR(50) NOT NULL, Сорт VARCHAR(50) NOT NULL CHECK(сорт in("первый","второй","третий")), Город VARCHAR(50) NOT NULL, Остаток INT CHECK(остаток>=0)) Пример 9.1. Создание родительской таблицы Товар с ограничениями.

CREATE TABLE Клиент (КодКлиента INT IDENTITY(1,1) PRIMARY KEY, Фирма VARCHAR(50) NOT NULL, Фамилия VARCHAR(50) NOT NULL, Город VARCHAR(50) NOT NULL, Телефон CHAR(10) NOT NULL CHECK(Телефон LIKE "--")) Пример 9.2. Создание родительской таблицы Клиент с ограничениями.

CREATE TABLE Сделка (КодСделки INT IDENTITY(1,1) PRIMARY KEY, КодТовара INT NOT NULL, КодКлиента INT NOT NULL, Количество INT NOT NULL DEFAULT 0, Дата DATETIME NOT NULL DEFAULT GETDATE(), CONSTRAINT fk_Товар FOREIGN KEY(КодТовара) REFERENCES Товар, CONSTRAINT fk_Клиент FOREIGN KEY(КодКлиента) REFERENCES Клиент) Пример 9.3. Создание дочерней таблицы Сделка с ограничениями.

Пусть создана таблица без ограничений:

CREATE TABLE Товар (КодТовара INT, Название VARCHAR(20), Тип VARCHAR(20), Дата DATETIME, Цена MONEY, Остаток INT)

Рассмотрим примеры внесения в таблицу всевозможных ограничений.

Пример 9.9. Поле КодТовара необходимо сделать первичным ключом. Выполнение следующей команды будет отвергнуто, поскольку поле КодТовара допускает внесение значений NULL .

ALTER TABLE Товар ADD CONSTRAINT pk1 PRIMARY KEY(КодТовара) Пример 9.9. Поле КодТовара необходимо сделать первичным ключом.

Сначала нужно изменить объявление столбца КодТовара , запретив внесение значений NULL :

ALTER TABLE Товар ALTER COLUMN КодТовара INT NOT NULL

И только потом создать ограничение первичного ключа:

Пример 9.10. Удалить столбец целого типа и добавить столбец-счетчик.

CREATE DEFAULT df1 AS 0 sp_bindefault "df1", "Товар.Остаток" CREATE DEFAULT df2 AS GETDATE() sp_bindefault "df2", "Товар.Дата" Пример 9.14. Создание и добавление умолчания столбцу.

Пример 9.15. Создать правило и добавить правило столбцу.

CREATE RULE r1 AS @m IN ("мебель","бытовая химия","косметика") sp_bindrule "r1","Товар.Тип" Пример 9.15. Создание и добавление правила столбцу.

Операции над данными

Любая операция над данными включает в себя селекцию данных (select), то есть выделение из всей совокупности именно тех данных, над которыми должна быть выполнена требуемая операция, и действие над выбранными данными, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ определяет характер операции. Условие селекции - ϶ᴛᴏ некоторый критерий отбора данных, в котором бывают использованы логическая позиция элемента данных, его значение и связи между данными.

По типу производимых действий различают следующие операции:

идентификация данных и нахождение их позиции в БД;
выборка (чтение) данных из БД;
включение (запись) данных в БД;
удаление данных из БД;
модификация (изменение) данных БД.

Обработка данных в БД осуществляется с помощью процедур базы данных – транзакций. Транзакцией называют упорядоченное множество операций, переводящих БД из одного согласованного состояния в другое. Транзакция либо выполняется полностью, ᴛ.ᴇ. выполняются все входящие в неё операции, либо не выполняется совсем, в случае если в процессе её выполнения возникает ошибка.

Ограничения целостности - ϶ᴛᴏ правила, которым должны удовлетворять значения элементов данных. Ограничения целостности делятся на явные и неявные .

Неявные ограничения определяются самой структурой данных. К примеру, тот факт, что запись типа СОТРУДНИК имеет поле Дата рождения , служит, по существу, ограничением целостности, означающим, что каждый сотрудник организации имеет дату рождения, причём только одну.

Явные ограничения включаются в структуру базы данных с помощью средств языка контроля данных (DCL, Data Control Language). В качестве явных ограничений чаще всего выступают условия, накладываемые на значения данных. К примеру, номер паспорта является уникальным, зарплата не должна быть отрицательной, а дата приёма сотрудника на работу обязательно будет меньше, чем дата его перевода на другую работу.

Также различают статические и динамические ограничения целостно-сти. Статические ограничения присущи всем состояниям ПО, а динамические определяют возможность перехода ПО из одного состояния в другое. Примерами статических ограничений целостности могут служить требование уникальности индивидуального номера налогоплательщика (ИНН) или задание ограниченного множества значений атрибута "Пол" ("м" и "ж"). В качестве примера динамического ограничения целостности можно привести правило, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ распространяется на поля-счётчики: значение счётчика не может уменьшаться.

За выполнением ограничений целостности следит СУБД в процессе своего функционирования. Она проверяет ограничения целостности каждый раз, когда они бывают нарушены (к примеру, при добавлении данных, при удалении данных и т.п.), и гарантирует их соблюдение. В случае если какая-либо команда нарушает ограничение целостности, она не будет выполнена и система выдаст соответствующее сообщение об ошибке. К примеру, в случае если задать в качестве ограничения правило ʼʼОстаток денежных средств на счёте не должна быть отрицательнымʼʼ, то при попытке снять со счёта денег больше, чем там есть, система выдаст сообщение об ошибке и не позволит выполнить эту операцию. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, ограничения целостности обеспечивают логическую непротиворечивость данных при переводе БД из одного состояния в другое.

Сегодня разработано много различных моделей данных. Основные - ϶ᴛᴏ сетевая, иерархическая и реляционная модели.

Ограничения целостности - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Ограничения целостности" 2017, 2018.

- Ограничения целостности

Манипулирование данными Примерами типичных операторов манипулирования иерархически организованными данными могут быть следующие: Найти указанное дерево БД (например, отдел 310); Перейти от одного дерева к другому; Перейти от одной записи к другой внутри дерева... .

- Ограничения целостности в модели сущность-связь

Здесь рассматриваются три типа ограничений: 1. Ограничения на допустимые значения в множестве значений. Атрибут отображает сущность из множества сущностей на множество значений. Допустимые значения определяются значениями в соответствующем множестве значений.... .

- Ограничения целостности

Первичный ключ таблицы Всякая таблица обычно содержит один или несколько столбцов, значение или совокупность значений которых уникально идентифицируют каждую строку в таблице. Этот столбец (или столбцы) называется первичным ключом (Primary Key, PK) таблицы. Таблица может...