高级SQL特性

目录

1、约束

（1）主键

（2）外键

（3）唯一约束 

（4）检查约束

2、索引

（1）什么是索引，为什么使用索引

（2）创建索引

3、触发器

4、数据库安全

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1、约束

关系数据库存储分解为多个表的数据，每个表存储相应的数据。利用键来建立从一个表到另一个表的引用（由此产生了术语引用完整性（referential integrity））。

正确地进行关系数据库设计，需要一种方法保证只在表中插入合法数据。例如，如果 Orders 表存储订单信息，OrderItems 表存储订单详细内容，应该保证 OrderItems 中引用的任何订单 ID 都存在于 Orders 中。类似地，在 Orders 表中引用的任意顾客必须存在于 Customers 表中。

约束（constraint）：管理如何插入或处理数据库数据的规则。

DBMS 通过在数据库表上施加约束来实施引用完整性。大多数约束是在表定义中定义的，如第 17 课所述，用 CREATE TABLE 或 ALTER TABLE语句。

使用 DESC 查看 orders 表的表设计：

DESC orders;

结果如下：除了列名外，还有各列的数据类型、是否NULL、KEY、Default、Extra，这些都是约束

（1）主键

主键是一种特殊的约束，用来保证一列（或一组列）中的值是唯一的，而且永不改动。换句话说，表中的一列（或多个列）的值唯一标识表中的每一行。这方便了直接或交互地处理表中的行。没有主键，要安全地 UPDATE 或 DELETE 特定行而不影响其他行会非常困难。

表中任意列只要满足以下条件，都可以用于主键。

• 任意两行的主键值都不相同。
• 每行都具有一个主键值（即列中不允许 NULL 值）。
• 包含主键值的列从不修改或更新。
• 主键值不能重用。如果从表中删除某一行，其主键值不分配给新行。

 创建表时定义主键：为列添加 PRIMARY KEY 关键字

CREATE TABLE Vendors 
( 
 vend_id CHAR(10) NOT NULL PRIMARY KEY, 
 vend_name CHAR(50) NOT NULL, 
 vend_address CHAR(50) NULL, 
 vend_city CHAR(50) NULL, 
 vend_state CHAR(5) NULL, 
 vend_zip CHAR(10) NULL, 
 vend_country CHAR(50) NULL 
);

修改表时添加主键：ADD CONSTRAINT PRIMARY KEY (vend_id)

ALTER TABLE Vendors 
ADD CONSTRAINT PRIMARY KEY (vend_id);

（2）外键

外键是表中的一列，其值必须列在另一表的主键中。外键是保证引用完整性的极其重要部分。我们举个例子来理解外键。

Orders 表将录入到系统的每个订单作为一行包含其中。顾客信息存储在Customers 表中。Orders 表中的订单通过顾客 ID 与 Customers 表中的特定行相关联。顾客 ID 为 Customers 表的主键，每个顾客都有唯一的ID。订单号为 Orders 表的主键，每个订单都有唯一的订单号。

Orders 表中顾客 ID 列的值不一定是唯一的。如果某个顾客有多个订单，则有多个行具有相同的顾客 ID（虽然每个订单都有不同的订单号）。同时，Orders 表中顾客 ID 列的合法值为 Customers 表中顾客的 ID。

这就是外键的作用。在这个例子中，在 Orders 的顾客 ID 列上定义了一个外键，因此该列只能接受 Customers 表的主键值。

下面是在创建表时定义这个外键的方法。

CREATE TABLE Orders 
( 
 order_num INTEGER NOT NULL PRIMARY KEY, 
 order_date DATETIME NOT NULL, 
 cust_id CHAR(10) NOT NULL REFERENCES Customers(cust_id) 
);


CREATE TABLE OrderItems_new3
( 
 order_num INTEGER NOT NULL, 
 order_item INTEGER NOT NULL, 
 prod_id CHAR(10) NOT NULL, 
 quantity INTEGER NOT NULL DEFAULT 1, 
 item_price DECIMAL(8,2) NOT NULL,
 PRIMARY KEY (order_num, order_item),
 FOREIGN KEY (prod_id) REFERENCES products(prod_id)
);

修改表时添加外键：

ALTER TABLE Orders 
ADD CONSTRAINT 
FOREIGN KEY (cust_id) REFERENCES Customers (cust_id)

（3）唯一约束 

唯一约束用来保证一列（或一组列）中的数据是唯一的。它们类似于主键，但存在以下重要区别。

• 表可包含多个唯一约束，但每个表只允许一个主键。
• 唯一约束列可包含 NULL 值。
• 唯一约束列可修改或更新。
• 唯一约束列的值可重复使用。
• 与主键不一样，唯一约束不能用来定义外键。

employees 表是一个使用约束的例子。每个雇员都有唯一的社会安全号，但我们并不想用它作主键，因为它太长（而且我们也不想使该信息容易利用）。因此，每个雇员除了其社会安全号外还有唯一的雇员 ID（主键）。

雇员 ID 是主键，可以确定它是唯一的。你可能还想使 DBMS 保证每个社会安全号也是唯一的（保证输入错误不会导致使用他人号码）。可以通过在社会安全号列上定义 UNIQUE 约束做到。唯一约束的语法类似于其他约束的语法。唯一约束既可以用 UNIQUE 关键字在表定义中定义，也可以用单独的 CONSTRAINT 定义。

（4）检查约束

检查约束用来保证一列（或一组列）中的数据满足一组指定的条件。检查约束的常见用途有以下几点。

• 检查最小或最大值。例如，防止 0 个物品的订单（即使 0 是合法的数）。
• 指定范围。例如，保证发货日期大于等于今天的日期，但不超过今天起一年后的日期。
• 只允许特定的值。例如，在性别字段中只允许 M 或 F。

换句话说，第 1 课介绍的数据类型限制了列中可保存的数据的类型。检查约束在数据类型内又做了进一步的限制，这些限制极其重要，可以确保插入数据库的数据正是你想要的数据。不需要依赖于客户端应用程序或用户来保证正确获取它，DBMS 本身将会拒绝任何无效的数据。下面的例子对 OrderItems 表施加了检查约束，它保证所有物品的数量大于 0。

CREATE TABLE OrderItems 
( 
 order_num INTEGER NOT NULL, 
 order_item INTEGER NOT NULL, 
 prod_id CHAR(10) NOT NULL, 
 quantity INTEGER NOT NULL CHECK (quantity > 0), 
 item_price MONEY NOT NULL 
);

利用这个约束，任何插入（或更新）的行都会被检查，保证 quantity大于 0。

检查名为 gender 的列只包含 M 或 F，可编写如下的 ALTER TABLE 语句

ADD CONSTRAINT CHECK (gender IN ('M', 'F'));

2、索引

（1）什么是索引，为什么使用索引

假如要找出本书中所有的“数据类型”这个词，简单的办法是从第 1 页开始，浏览每一行。但以这种方式浏览整部书就不可行了。

随着要搜索的页数不断增加，找出所需词汇的时间也会增加。这就是书籍要有索引的原因。索引按字母顺序列出词汇及其在书中的位置。为了搜索“数据类型”一词，可在索引中找出该词，确定它出现在哪些页中。然后再翻到这些页，找出“数据类型”一词。

使索引有用的因素是什么？很简单，就是恰当的排序。

数据库索引的作用也一样。主键数据总是排序的，这是 DBMS 的工作。因此，按主键检索特定行总是一种快速有效的操作。

但是，搜索其他列中的值通常效率不高。例如，如果想搜索住在某个州的客户，怎么办？因为表数据并未按州排序，DBMS必须读出表中所有行（从第一行开始），看其是否匹配。

解决方法是使用索引。可以在一个或多个列上定义索引，使 DBMS 保存其内容的一个排过序的列表。在定义了索引后，DBMS 以使用书的索引类似的方法使用它。DBMS 搜索排过序的索引，找出匹配的位置，然后检索这些行。

在开始创建索引前，应该记住以下内容。

• 索引改善检索操作的性能，但降低了数据插入、修改和删除的性能。在执行这些操作时，DBMS 必须动态地更新索引。
• 索引数据可能要占用大量的存储空间。
• 并非所有数据都适合做索引。取值不多的数据（如州）不如具有更多可能值的数据（如姓或名），能通过索引得到那么多的好处。
• 索引用于数据过滤和数据排序。如果你经常以某种特定的顺序排序数据，则该数据可能适合做索引。
• 可以在索引中定义多个列（例如，州加上城市）。这样的索引仅在以州加城市的顺序排序时有用。如果想按城市排序，则这种索引没有用处。

没有严格的规则要求什么应该索引，何时索引。大多数 DBMS 提供了可用来确定索引效率的实用程序，应该经常使用这些实用程序。

（2）创建索引

索引用CREATE INDEX语句创建（不同DBMS创建索引的语句变化很大）。

下面的语句在 Products 表的产品名列上创建一个简单的索引。

CREATE INDEX prod_name_ind 
ON Products (prod_name);

 索引必须唯一命名。这里的索引名 prod_name_ind 在关键字 CREATE INDEX 之后定义。ON 用来指定被索引的表，而索引中包含的列（此例中仅有一列）在表名后的圆括号中给出。

3、触发器

触发器是特殊的存储过程，它在特定的数据库活动发生时自动执行。触发器可以与特定表上的 INSERT、UPDATE 和 DELETE 操作（或组合）相关联。

与存储过程不一样（存储过程只是简单的存储 SQL 语句），触发器与单个的表相关联。与 Orders 表上的 INSERT 操作相关联的触发器只在Orders 表中插入行时执行。类似地，Customers 表上的 INSERT 和UPDATE 操作的触发器只在表上出现这些操作时执行。

触发器内的代码具有以下数据的访问权：

• INSERT 操作中的所有新数据；
• UPDATE 操作中的所有新数据和旧数据；
• DELETE 操作中删除的数据。

根据所使用的 DBMS的不同，触发器可在特定操作执行之前或之后执行。

下面是触发器的一些常见用途。

• 保证数据一致。例如，在 INSERT 或 UPDATE 操作中将所有州名转换为大写。
• 基于某个表的变动在其他表上执行活动。例如，每当更新或删除一行时将审计跟踪记录写入某个日志表。
• 进行额外的验证并根据需要回退数据。例如，保证某个顾客的可用资金不超限定，如果已经超出，则阻塞插入。
• 计算计算列的值或更新时间戳。

下面的例子创建一个触发器，它对所有 INSERT 和 UPDATE 操作，将Customers 表中的 cust_state 列转换为大写。

DELIMITER //

-- 用于 INSERT 操作的触发器
CREATE TRIGGER customer_state_after_insert
AFTER INSERT ON Customers
FOR EACH ROW
BEGIN
    -- 将新插入的 cust_state 转为大写
    UPDATE Customers
    SET cust_state = UPPER(NEW.cust_state)
    WHERE cust_id = NEW.cust_id;
END //

-- 用于 UPDATE 操作的触发器
CREATE TRIGGER customer_state_after_update
AFTER UPDATE ON Customers
FOR EACH ROW
BEGIN
    -- 仅在 cust_state 发生变化时更新
    IF NOT (NEW.cust_state <=> OLD.cust_state) THEN
        UPDATE Customers
        SET cust_state = UPPER(NEW.cust_state)
        WHERE cust_id = NEW.cust_id;
    END IF;
END //

DELIMITER ;

提示：约束比触发器更快

一般来说，约束的处理比触发器快，因此在可能的时候，应该尽量使用约束。

4、数据库安全

对于组织来说，没有什么比它的数据更重要了，因此应该保护这些数据，使其不被偷盗或任意浏览。当然，数据也必须允许需要访问它的用户访问，因此大多数 DBMS 都给管理员提供了管理机制，利用管理机制授予或限制对数据的访问。

任何安全系统的基础都是用户授权和身份确认。这是一种处理，通过这种处理对用户进行确认，保证他是有权用户，允许执行他要执行的操作。有的 DBMS 为此结合使用了操作系统的安全措施，而有的维护自己的用户及密码列表，还有一些结合使用外部目录服务服务器。

一般说来，需要保护的操作有：

• 对数据库管理功能（创建表、更改或删除已存在的表等）的访问；
• 对特定数据库或表的访问；
• 访问的类型（只读、对特定列的访问等）；
• 仅通过视图或存储过程对表进行访问；
• 创建多层次的安全措施，从而允许多种基于登录的访问和控制；
• 限制管理用户账号的能力。

安全性使用 SQL 的 GRANT 和 REVOKE 语句来管理，不过，大多数 DBMS 提供了交互式的管理实用程序，这些实用程序在内部使用 GRANT 和REVOKE 语句。