青少年编程与数学 02-007 PostgreSQL数据库应用 12课题、存储过程编写

课题摘要:本课题详细介绍了PostgreSQL中存储过程的编写和操作。存储过程是一系列SQL语句的集合，可作为单元保存在数据库中，用于执行数据查询、更新、插入和删除等操作。它们具有封装性、提高性能、增强安全性、事务管理、参数化和返回结果等特点。存储过程的分类包括按返回类型、参数类型、事务管理、触发时机、安全性和用途进行分类。创建存储过程使用CREATE PROCEDURE语句，调用使用CALL语句，修改可使用CREATE OR REPLACE PROCEDURE或ALTER PROCEDURE，删除使用DROP PROCEDURE。应用示例展示了如何创建、调用和更新存储过程，以及如何通过存储过程封装业务逻辑。最后，指出PostgreSQL不提供预定义的存储过程，但提供了丰富的内置函数。

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一、存储过程

在PostgreSQL中，存储过程（Stored Procedure）是一种用户定义的函数，它由一系列SQL语句和可选的控制流语句组成，这些语句作为一个单元一起保存在数据库中。存储过程可以接收输入参数、返回单个值或者结果集，并且可以执行一系列的数据库操作，如数据查询、数据更新、数据插入和删除等。

存储过程的主要特点包括：

1. 封装性：存储过程将一系列SQL语句封装在一起，使得代码更加模块化，易于管理和重用。

2. 性能：由于存储过程在数据库服务器上执行，减少了网络通信开销，可以提高执行效率。

3. 安全性：通过存储过程，数据库管理员可以控制对特定数据的访问，增强数据安全性。

4. 事务管理：存储过程可以包含事务控制语句，如BEGIN、COMMIT和ROLLBACK，以确保数据的完整性。

5. 参数化：存储过程可以接受参数，使得调用更加灵活。

6. 返回结果：存储过程可以返回单个值或者结果集，供调用者使用。

在PostgreSQL中创建存储过程通常使用CREATE PROCEDURE语句，并且可以使用LANGUAGE plpgsql来指定存储过程的编程语言，其中plpgsql是PostgreSQL的存储过程语言，是一种基于PostgreSQL的扩展的SQL过程语言。

二、分类

在PostgreSQL中，存储过程可以根据不同的标准进行分类。以下是一些常见的分类方式：

1. 按返回类型分类：

   • 不返回值：这类存储过程执行后不返回任何值，它们通常用于执行数据的插入、更新、删除等操作。
   • 返回单个值：这类存储过程通过OUT参数或返回语句返回一个单一的值。
   • 返回结果集：这类存储过程返回一个或多个结果集，通常用于查询操作。

2. 按参数类型分类：

   • 无参数：不接收任何输入参数。
   • 有参数：接收一个或多个输入参数，可以是IN、OUT或INOUT参数。
   • 可变参数：使用可变参数列表，允许存储过程接受不确定数量的参数。

3. 按事务管理分类：

   • 自动提交：存储过程中的每个SQL语句都会自动提交。
   • 手动事务控制：存储过程内部包含事务控制语句，如BEGIN、COMMIT和ROLLBACK，允许更细粒度的事务管理。

4. 按触发时机分类：

   • 触发器存储过程：这类存储过程与数据库触发器相关联，当特定的数据库事件（如INSERT、UPDATE、DELETE）发生时自动执行。
   • 用户调用存储过程：这类存储过程由用户显式调用，不与触发器关联。

5. 按安全性分类：

   • 安全存储过程：这类存储过程在执行时不会对数据库安全造成威胁，通常由数据库管理员创建和管理。
   • 不安全存储过程：可能包含不安全的操作，如动态SQL执行，需要谨慎使用。

6. 按用途分类：

   • 数据操作存储过程：用于执行CRUD（创建、读取、更新、删除）操作。
   • 数据报告存储过程：用于生成报告和统计信息。
   • 业务逻辑存储过程：封装复杂的业务逻辑，以提高代码的可维护性和重用性。

7. 按编程语言分类：

   • PL/pgSQL存储过程：使用PostgreSQL的过程语言PL/pgSQL编写。
   • 其他语言存储过程：PostgreSQL支持多种编程语言，如C、Perl、Python等，存储过程可以使用这些语言编写。

每种分类方式都有其特定的用途和适用场景，开发者可以根据实际需求选择合适的存储过程类型来实现特定的功能。

三、创建

在PostgreSQL中，创建存储过程通常使用CREATE PROCEDURE语句。以下是创建存储过程的基本步骤和语法：

1. 使用CREATE PROCEDURE语句：这是创建存储过程的SQL命令。

2. 定义存储过程名称：为存储过程指定一个名称。

3. 指定参数：定义输入（IN）、输出（OUT）或输入输出（INOUT）参数。

4. 选择编程语言：指定存储过程的编程语言，PostgreSQL中最常用的是plpgsql。

5. 编写存储过程体：在存储过程体内编写SQL语句和控制流语句。

6. 结束存储过程定义：使用END;来结束存储过程的定义。

下面是一个创建存储过程的示例：

CREATE OR REPLACE PROCEDURE my_procedure(
    IN param1 INT,
    OUT result INT
) LANGUAGE plpgsql
AS $$
BEGIN
    -- 在这里编写SQL语句和控制流语句
    -- 例如，将某个查询的结果赋值给OUT参数
    SELECT MAX(column_name) INTO result FROM table_name WHERE condition;
    -- 可以添加更多的逻辑和SQL语句
END;
$$;

在这个例子中：

• CREATE OR REPLACE PROCEDURE：创建一个新的存储过程，如果同名的存储过程已存在，则替换它。
• my_procedure：存储过程的名称。
• IN param1 INT：一个输入参数，类型为整数。
• OUT result INT：一个输出参数，类型为整数。
• LANGUAGE plpgsql：指定存储过程的编程语言为plpgsql。
• AS $$ ... END;：存储过程的主体，用$$包围，以区分存储过程的开始和结束。

注意事项：

• 在存储过程中，可以使用BEGIN和END来定义一个代码块，这有助于组织代码和处理异常。
• 可以使用EXCEPTION部分来处理存储过程中可能发生的异常。
• 存储过程可以调用其他存储过程或函数。
• 存储过程的权限管理：可以通过GRANT和REVOKE语句来控制对存储过程的访问权限。

创建存储过程后，可以通过CALL语句来调用它：

CALL my_procedure(1);

这里的1是传递给IN参数param1的值，存储过程执行后，可以通过GET DIAGNOSTICS语句或特定的变量来获取OUT参数result的值。

四、调用

在PostgreSQL中，调用存储过程通常使用CALL语句。以下是调用存储过程的基本步骤：

1. 使用CALL语句：这是调用存储过程的SQL命令。

2. 指定存储过程名称：提供你想要调用的存储过程的名称。

3. 传递参数：如果存储过程需要参数，按照定义的顺序提供这些参数值。

4. 执行调用：执行CALL语句来运行存储过程。

下面是一个调用存储过程的示例：

CALL my_procedure(参数值);

在这个例子中，my_procedure是存储过程的名称，参数值是传递给存储过程的参数值。如果存储过程有多个参数，你需要按照存储过程定义时的顺序提供它们：

CALL my_procedure(参数1值, 参数2值, ...);

对于有输出参数的存储过程，你需要使用变量来接收这些输出参数的值。在PostgreSQL中，你可以使用GET DIAGNOSTICS来获取输出参数的值：

CALL my_procedure(输入参数值);
GET DIAGNOSTICS integer_var = ROW_COUNT;

或者，如果你的存储过程使用RETURN语句返回值，你可以直接捕获这个返回值：

CALL my_procedure(输入参数值) INTO 返回值变量;

这里，返回值变量是一个变量，用来存储存储过程返回的结果。

示例：

假设你有一个存储过程get_employee_count，它接受一个部门ID作为输入参数，并返回该部门的员工数量作为输出参数：

CREATE OR REPLACE PROCEDURE get_employee_count(
    IN department_id INT,
    OUT employee_count INT
) LANGUAGE plpgsql
AS $$
BEGIN
    SELECT COUNT(*) INTO employee_count
    FROM employees
    WHERE department_id = department_id;
END;
$$;

要调用这个存储过程并获取输出参数的值，你可以这样做：

CALL get_employee_count(1, employee_count_variable);
GET DIAGNOSTICS employee_count_variable = ROW_COUNT;

或者使用INTO语句：

CALL get_employee_count(1) INTO employee_count_variable;

在这里，employee_count_variable是一个变量，用来存储从存储过程返回的员工数量。

请注意，PostgreSQL中的CALL语句和参数传递的具体语法可能会根据你的客户端工具或编程语言有所不同。上述示例适用于大多数情况，但具体实现可能需要根据你的环境进行调整。

五、修改

在PostgreSQL中，修改存储过程可以通过两种主要方式进行：

1. 使用CREATE OR REPLACE PROCEDURE语句：
   这是修改存储过程最常用的方法。你可以使用CREATE OR REPLACE PROCEDURE语句来重新创建存储过程，如果该存储过程已经存在，它将被替换。这种方法简单直接，不需要先删除旧的存储过程。

   示例：

   CREATE OR REPLACE PROCEDURE my_procedure(
       IN param1 INT,
       OUT result INT
   ) LANGUAGE plpgsql
   AS $$
   BEGIN
       -- 新的存储过程逻辑
       SELECT MAX(column_name) INTO result FROM table_name WHERE condition;
   END;
   $$;
   

   在这个例子中，如果my_procedure存储过程已经存在，它将被新的版本替换。如果不存在，将创建一个新的存储过程。

2. 使用ALTER PROCEDURE语句：
   PostgreSQL也支持使用ALTER PROCEDURE语句来修改存储过程的属性，如更改参数的默认值或者更改存储过程的所有权等。但是，ALTER PROCEDURE不支持修改存储过程的主体逻辑。如果你需要修改存储过程的主体逻辑，你需要使用CREATE OR REPLACE PROCEDURE。

   示例：

   ALTER PROCEDURE my_procedure(param1 INT) OWNER TO new_owner;
   

   在这个例子中，my_procedure的拥有者被更改为new_owner。

请注意，当你使用CREATE OR REPLACE PROCEDURE来修改存储过程时，你需要确保新的存储过程定义与旧的存储过程在参数类型和数量上保持一致，否则调用存储过程的现有代码可能会因为不匹配的参数而出错。

在修改存储过程时，还需要注意以下几点：

• 备份：在修改存储过程之前，最好备份原始的存储过程代码，以防需要回滚到旧版本。
• 测试：修改存储过程后，应该在开发或测试环境中充分测试新的存储过程，确保它按预期工作，并且没有引入新的错误。
• 文档：更新相关的文档，以反映存储过程的变更，确保开发团队和最终用户都了解变更。
• 权限：确保你有足够的权限来修改存储过程，通常需要数据库的写权限或者特定的数据库角色。

最后，修改存储过程可能会影响依赖于它的应用程序或脚本，因此在生产环境中进行此类修改时应该格外小心，并确保所有相关的依赖项都已经更新和测试。

六、删除

在PostgreSQL中，删除存储过程可以通过使用DROP PROCEDURE语句来完成。以下是删除存储过程的基本步骤和语法：

1. 使用DROP PROCEDURE语句：这是删除存储过程的SQL命令。

2. 指定存储过程名称：提供你想要删除的存储过程的名称。

3. 执行删除命令：执行DROP PROCEDURE语句来删除存储过程。

下面是一个删除存储过程的示例：

DROP PROCEDURE IF EXISTS my_procedure;

在这个例子中，my_procedure是存储过程的名称。使用IF EXISTS选项可以避免在存储过程不存在时产生错误。

如果你确定存储过程存在，并且不想检查它是否存在，可以直接使用：

DROP PROCEDURE my_procedure;

注意事项：

• 在删除存储过程之前，确保没有任何应用程序或用户正在使用它，以避免运行时错误。
• 删除存储过程可能会影响依赖于该存储过程的应用程序或数据库功能，因此在删除之前应该通知所有相关的利益相关者，并确保所有依赖项都已更新。
• 在生产环境中删除存储过程之前，最好在开发或测试环境中进行测试，以确保删除操作不会导致意外的副作用。
• 如果存储过程是由其他数据库对象（如触发器或事件）调用的，那么在删除存储过程之前，需要先更新或删除这些依赖项。
• 删除存储过程是一个不可逆的操作，所以在执行删除之前，确保你有存储过程的备份，以防需要恢复。

请记住，删除存储过程需要适当的权限，通常需要数据库的DROP权限或者特定的数据库角色。如果你没有足够的权限，需要联系数据库管理员来执行删除操作。

七、应用示例

好的，以下是一个在PostgreSQL中综合应用存储过程的示例。这个存储过程将执行以下操作：

1. 接受两个输入参数：员工ID和奖金金额。
2. 检查员工是否存在。
3. 如果员工存在，更新员工的奖金字段。
4. 将更新操作的结果（成功或失败）返回给调用者。

首先，我们需要一个员工表（employees）作为示例数据表：

CREATE TABLE employees (
    employee_id SERIAL PRIMARY KEY,
    employee_name VARCHAR(100),
    bonus DECIMAL(10, 2)
);

接下来，创建存储过程：

CREATE OR REPLACE PROCEDURE update_employee_bonus(
    IN emp_id INT,
    IN bonus_amount DECIMAL(10, 2)
) LANGUAGE plpgsql
AS $$
DECLARE
    existing_employee BOOLEAN;
BEGIN
    -- 检查员工是否存在
    SELECT EXISTS(SELECT 1 FROM employees WHERE employee_id = emp_id)
    INTO existing_employee;

    -- 如果员工存在，则更新奖金
    IF existing_employee THEN
        UPDATE employees
        SET bonus = bonus_amount
        WHERE employee_id = emp_id;
        -- 返回成功消息
        RAISE NOTICE 'Bonus updated successfully for employee_id: %', emp_id;
    ELSE
        -- 返回失败消息
        RAISE NOTICE 'Employee with employee_id: % not found', emp_id;
    END IF;
END;
$$;

在这个存储过程中：

• DECLARE部分声明了一个变量existing_employee来存储员工是否存在的标志。
• SELECT EXISTS查询用于检查是否存在具有指定employee_id的员工。
• 如果员工存在，使用UPDATE语句更新奖金字段。
• 使用RAISE NOTICE语句返回操作结果的消息。

现在，我们可以调用这个存储过程来更新员工的奖金：

CALL update_employee_bonus(1, 1000.00);

这个调用将尝试为employee_id为1的员工更新奖金为1000.00。根据员工是否存在，存储过程将返回相应的通知消息。

这个示例展示了如何在PostgreSQL中创建和调用存储过程，以及如何在存储过程中使用条件逻辑和异常处理。通过这种方式，存储过程可以封装复杂的业务逻辑，提高数据库操作的效率和安全性。

八、内置存储过程

PostgreSQL是一个功能强大的开源数据库系统，它提供了许多内置的函数和操作，但与某些其他数据库系统（如MySQL或SQL Server）不同，PostgreSQL不提供“存储过程”作为预定义的数据库对象。在PostgreSQL中，存储过程通常是用户自定义的，这意味着用户可以根据需要创建和使用存储过程，但它们不是数据库系统的一部分，不会在安装时预装。

然而，PostgreSQL提供了大量的内置函数，这些函数可以被视为内置的“过程”，因为它们封装了一系列操作，可以在数据库中存储和重复调用。这些内置函数包括：

1. 字符串处理函数：如LENGTH(), SUBSTRING(), TRIM(), REPLACE()等，用于处理字符串数据。

2. 数值处理函数：如ABS(), CEIL(), FLOOR(), ROUND()等，用于执行数学运算。

3. 日期和时间函数：如CURRENT_DATE, CURRENT_TIME, NOW()等，用于获取当前日期和时间。

4. 聚合函数：如SUM(), AVG(), MAX(), MIN(), COUNT()等，用于对一组值执行计算。

5. 加密函数：如MD5(), SHA256()等，用于数据加密。

6. 条件表达式：如CASE和COALESCE()等，用于条件逻辑处理。

7. JSON和XML处理函数：用于处理JSON和XML数据类型的函数。

这些内置函数可以在SQL查询中直接使用，它们是PostgreSQL提供的一部分，不需要用户额外定义。用户可以利用这些内置函数来构建复杂的查询和操作，而不需要创建自己的存储过程。尽管PostgreSQL没有预定义的存储过程，但用户可以根据自己的需求创建自定义存储过程，以封装复杂的业务逻辑和提高代码的重用性。