数据库总结第五章

第五章  数据库完整性

1. 数据库的完整性
   1. 数据的正确性
      1. 是指数据是符合现实世界语义，反映了当前实际状况的
   2. 数据的相容性
      1. 是指数据库同一对象在不同关系表中的数据是符合逻辑的

例如，

1. 1. 1. 学生的学号必须唯一
      2. 性别只能是男或女
      3. 本科学生年龄的取值范围为14~50的整数
      4. 学生所选的课程必须是学校开设的课程，学生所在的院系必须是学校已成立的院系
      5. 等等
2. 数据的完整性和安全性是两个不同概念
   1. 数据的完整性
      1. 防止数据库中存在不符合语义的数据，也就是防止数据库中存在不正确的数据
      2. 防范对象：不合语义的、不正确的数据
   2. 数据的安全性
      1. 保护数据库 防止恶意的破坏和非法的存取
      2. 防范对象：非法用户和非法操作

1. 为维护数据库的完整性，数据库管理系统必须：

1.提供定义完整性约束条件的机制

1. 1. 1. 完整性约束条件也称为完整性规则，是数据库中的数据必须满足的语义约束条件
      2. SQL标准使用了一系列概念来描述完整性，包括关系模型的实体完整性、参照完整性和用户定义完整性
      3. 这些完整性一般由SQL的数据定义语言语句来实现

2.提供完整性检查的方法

1. 1. 1. 数据库管理系统中检查数据是否满足完整性约束条件的机制称为完整性检查。
      2. 一般在INSERT、UPDATE、DELETE语句执行后开始检查，也可以在事务提交时检查

3.违约处理

1. 1. 1. 数据库管理系统若发现用户的操作违背了完整性约束条件，就采取一定的动作
         • 拒绝（NO ACTION）执行该操作
         • 级连（CASCADE）执行其他操作
2. 5.1  实体完整性
3. 5.1.1 实体完整性定义
4. 关系模型的实体完整性
   1. CREATE  TABLE中用PRIMARY KEY定义
5. 单属性构成的码有两种说明方法
   1. 定义为列级约束条件
   2. 定义为表级约束条件
6. 对多个属性构成的码只有一种说明方法
   1. 定义为表级约束条件
7. 5.1.2 实体完整性检查和违约处理
8. 插入或对主码列进行更新操作时，关系数据库管理系统按照实体完整性规则自动进行检查。包括：
   1. 检查主码值是否唯一，如果不唯一则拒绝插入或修改
   2. 检查主码的各个属性是否为空，只要有一个为空就拒绝插入或修改
9. 检查记录中主码值是否唯一的一种方法是进行全表扫描
   1. 1. 依次判断表中每一条记录的主码值与将插入记录上的主码值（或者修改的新主码值）是否相同

1. 表扫描缺点
   1. 十分耗时
2. 为避免对基本表进行全表扫描，RDBMS核心一般都在主码上自动建立一个索引
3. B+树索引

例如，

1. 1. 新插入记录的主码值是25
      1. 通过主码索引，从B+树的根结点开始查找
      2. 读取3个结点：根结点（51）、中间结点（12 30）、叶结点（15 20 25）
      3. 该主码值已经存在，不能插入这条记录
2. 5.2  参照完整性
3. 5.2.1 参照完整性定义
4. 关系模型的参照完整性定义
   1. 在CREATE  TABLE中用FOREIGN KEY短语定义哪些列为外码
   2. 用REFERENCES短语指明这些外码参照哪些表的主码
5. 5.2.2 参照完整性检查和违约处理
6. 一个参照完整性将两个表中的相应元组联系起来
7. 对被参照表和参照表进行增删改操作时有可能破坏参照完整性，必须进行检查
8. 表5.1 可能破坏参照完整性的情况及违约处理

被参照表（例如Student）	参照表（例如SC）	违约处理
可能破坏参照完整性	插入元组	拒绝
可能破坏参照完整性	修改外码值	拒绝
删除元组	可能破坏参照完整性	拒绝/级连删除/设置为空值
修改主码值	可能破坏参照完整性	拒绝/级连修改/设置为空值

1. 参照完整性违约处理

（1） 拒绝（NO ACTION）执行

1. 1. 1. 不允许该操作执行。该策略一般设置为默认策略

（2） 级联（CASCADE）操作

1. 1. 1. 当删除或修改被参照表（Student）的一个元组造成了与参照表（SC）的不一致，则删除或修改参照表中的所有造成不一致的元组

（3）设置为空值（SET-NULL）

1. 1. 1. 当删除或修改被参照表的一个元组时造成了不一致，则将参照表中的所有造成不一致的元组的对应属性设置为空值。
   2. 对于参照完整性，除了应该定义外码，还应定义外码列是否允许空值
   3. 参见爱课程网数据库系统概论5.2节动画《参照完整性》
2. 5.3  用户定义的完整性
3. 用户定义的完整性是：针对某一具体应用的数据必须满足的语义要求
4. 关系数据库管理系统提供了定义和检验用户定义完整性的机制，不必由应用程序承担
5. 5.3.1 属性上的约束条件
6. CREATE TABLE时定义属性上的约束条件
   1. 列值非空（NOT NULL）
   2. 列值唯一（UNIQUE）
   3. 检查列值是否满足一个条件表达式（CHECK）
7. （1）不允许取空值
8.   [例5.5]  在定义SC表时，说明Sno、Cno、Grade属性不允许取空值。
9.         CREATE TABLE SC
10.         (  Sno CHAR(9)  NOT NULL,    
11.            Cno CHAR(4)  NOT NULL,   
12.            Grade  SMALLINT NOT NULL,    
13.            PRIMARY KEY (Sno, Cno), 
14.              …
15.               /* 如果在表级定义实体完整性，隐含了Sno，Cno不允许取空值，则在 
16.              列级不允许取空值的定义 可以不写 * /
17.          );
18. （2）列值唯一
19.   [例5.6]建立部门表DEPT，要求部门名称Dname列取值唯一，部门编号Deptno列为主码
20.     CREATE TABLE DEPT
21.         (   Deptno  NUMERIC(2),
22.             Dname  CHAR(9)  UNIQUE NOT NULL，
23.                                           /*要求Dname列值唯一, 并且不能取空值*/
24.             Location  CHAR(10),
25.             PRIMARY KEY (Deptno)
26.          );
27. （3）用CHECK短语指定列值应该满足的条件
28.     [例5.7]  Student表的Ssex只允许取“男”或“女”。
29.      CREATE TABLE Student
30.           ( Sno  CHAR(9) PRIMARY KEY,
31.             Sname CHAR(8) NOT NULL,                    
32.             Ssex  CHAR(2)  CHECK （Ssex IN （‘男’,’女’）），          
33.                                                      /*性别属性Ssex只允许取'男'或'女' */
34.             Sage  SMALLINT,
35.             Sdept  CHAR(20)
36.           );

2. 属性上的约束条件检查和违约处理

1. 属性上的约束条件检查和违约处理
   1. 插入元组或修改属性的值时，关系数据库管理系统检查属性上的约束条件是否被满足
   2. 如果不满足则操作被拒绝执行
2. 5.3.2 元组上的约束条件
3. 在CREATE TABLE时可以用CHECK短语定义元组上的约束条件，即元组级的限制
4. 同属性值限制相比，元组级的限制可以设置不同属性之间的取值的相互约束条件
5. 元组上的约束条件检查和违约处理
   1. 插入元组或修改属性的值时，关系数据库管理系统检查元组上的约束条件是否被满足
   2. 如果不满足则操作被拒绝执行
6. 5.4  完整性约束命名子句

1.完整性约束命名子句

CONSTRAINT <完整性约束条件名><完整性约束条件>

1. 1. <完整性约束条件>包括NOT NULL、UNIQUE、PRIMARY KEY短语、FOREIGN KEY短语、CHECK短语等

2. 修改表中的完整性限制

1. 1. 使用ALTER TABLE语句修改表中的完整性限制

5.6  断言

1. SQL中，可以使用 CREATE ASSERTION语句，通过声明性断言来指定更具一般性的约束。
2. 可以定义涉及多个表的或聚集操作的比较复杂的完整性约束。
3. 断言创建以后，任何对断言中所涉及的关系的操作都会触发关系数据库管理系统对断言的检查，任何使断言不为真值的操作都会被拒绝执行

1. 创建断言的语句格式

1. 1. CREATE ASSERTION<断言名><CHECK 子句>
   2. 每个断言都被赋予一个名字，<CHECK 子句>中的约束条件与WHERE子句的条件表达式类似。

[例5.18] 限制数据库课程最多60名学生选修

       CREATE ASSERTION ASSE_SC_DB_NUM

       CHECK (60 >= (select count(*)

                  /*此断言的谓词涉及聚集操作count的SQL语句*/

                              From Course,SC

                             Where SC.Cno=Course.Cno and                                        Course.Cname ='数据库')

                          );

2. 删除断言的语句格式为

1. 1. DROP ASSERTION <断言名>;
   2. 如果断言很复杂，则系统在检测和维护断言的开销较高，这是在使用断言时应该注意的

5.7  触发器

1. 触发器（Trigger）是用户定义在关系表上的一类由事件驱动的特殊过程
   1.  触发器保存在数据库服务器中
   2. 任何用户对表的增、删、改操作均由服务器自动激活相应的触发器
   3. 触发器可以实施更为复杂的检查和操作，具有更精细和更强大的数据控制能力

5.7.1 定义触发器

1. CREATE TRIGGER语法格式

          CREATE TRIGGER <触发器名> 

       {BEFORE | AFTER} <触发事件> ON <表名>

       REFERENCING NEW|OLD ROW AS<变量>

       FOR EACH  {ROW | STATEMENT}

       [WHEN <触发条件>]<触发动作体>

触发器又叫做事件-条件-动作（event-condition-action）规则。

当特定的系统事件发生时，对规则的条件进行检查，如果条件成立则执

行规则中的动作，否则不执行该动作。规则中的动作体可以很复杂，通

常是一段SQL存储过程。

1. 定义触发器的语法说明

（1）表的拥有者才可以在表上创建触发器

（2）触发器名

1. 1. 1. 触发器名可以包含模式名，也可以不包含模式名
      2. 同一模式下，触发器名必须是唯一的
      3. 触发器名和表名必须在同一模式下

（3）表名

1. 1. 1. 触发器只能定义在基本表上，不能定义在视图上
      2. 当基本表的数据发生变化时，将激活定义在该表上相应触

   发事件的触发器

（4）触发事件

1. 1. 1. 触发事件可以是INSERT、DELETE或UPDATE

   也可以是这几个事件的组合

1. 1. 1. 还可以UPDATE OF<触发列，...>，即进一步指明修改哪些列时激活触发器
      2. AFTER/BEFORE是触发的时机
         • AFTER表示在触发事件的操作执行之后激活触发器
         • BEFORE表示在触发事件的操作执行之前激活触发器

（5）触发器类型

• • • 行级触发器（FOR EACH ROW）
    • 语句级触发器（FOR EACH STATEMENT）

   

    例如,在例5.11的TEACHER表上创建一个AFTER UPDATE触发器，触发事件是UPDATE语句：

            UPDATE TEACHER SET Deptno=5;

    假设表TEACHER有1000行

 

1. 1. 1.  如果是语句级触发器，那么执行完该语句后，触发动作只发生一次
      2. （6）触发条件
      3. 触发器被激活时，只有当触发条件为真时触发动作体才执行;否则触发动作体不执行。
      4. 如果省略WHEN触发条件，则触发动作体在触发器激活后立即执行
      5. 如果是行级触发器，触发动作将执行1000次

（7）触发动作体

1. 1. 触发动作体可以是一个匿名PL/SQL过程块

    也可以是对已创建存储过程的调用

1. 1. 如果是行级触发器，用户都可以在过程体中使用NEW和OLD引用事件之后的新值和事件之前的旧值
   2. 如果是语句级触发器，则不能在触发动作体中使用NEW或OLD进行引用
   3. 如果触发动作体执行失败，激活触发器的事件就会终止执行，触发器的目标表或触发器可能影响的其他对象不发生任何变化

注意：不同的RDBMS产品触发器语法各不相同

5.7.2 激活触发器

1. 触发器的执行，是由触发事件激活的，并由数据库服务器自动执行
2. 一个数据表上可能定义了多个触发器，遵循如下的执行顺序:

（1） 执行该表上的BEFORE触发器;

（2） 激活触发器的SQL语句;

（3） 执行该表上的AFTER触发器。

5.7.3 删除触发器

1. 删除触发器的SQL语法：

     DROP TRIGGER <触发器名> ON <表名>;

1. 触发器必须是一个已经创建的触发器，并且只能由具有相应权限的用户删除。

 小结

1. 数据库的完整性是为了保证数据库中存储的数据是正确的
2. 关系数据库管理系统完整性实现的机制
   1. 完整性约束定义机制
   2. 完整性检查机制
   3. 违背完整性约束条件时关系数据库管理系统应采取的动作