第五章-完整性约束

目录

• 1. 概述
• 2. 实体完整性
  • 定义实体完整性
  • 实体完整性检查和违约处理
• 3. 参照完整性
  • 定义参照完整性
  • 参照完整性检查
  • 违约处理
• 4. 用户定义完整性
  • 属性上的完整性约束
  • 元组上的完整性约束
  • 完整性约束检查和违约处理
• 5. 完整性约束命名
  • 完整性约束命名
  • 修改完整性约束
• 6. 断言
  • 创建断言
  • 删除断言
• 7. 触发器
  • 定义触发器
  • 激活触发器
  • 删除触发器
• 小结

1. 概述

数据库的完整性指数据的正确性(correctness)和相容性(compat-ability)。

• 正确性：指数据符合现实语义。
• 相容性：指同一对象在不同关系表中的数据是符合逻辑的。

为了维护数据库的完整性，数据库管理系统(DBMS)必须实现如下功能：

1. 定义完整性约束
   在SQL标准中定义了一系列定义完整性约束的语句。

2. 完整性检查
   检查数据是否符合完整性约束条件的机制成为完整性检查。完整性检查通常在INSERT、UPDATE、DELETE语句执行后开始检查，也可在事务提交时检查。

3. 违约处理
   在DBMS发现用户的操作违背了完整性约束条件，将采取一定的操作。

关系数据库管理系统使得完整性控制成为其核心支持的功能，从而能为所有用户和应用提供一致的数据库完整性。

数据库完整性主要分为：实体完整性、参照完整性和用户定义完整性。
在下文中，我将逐一介绍上述三类完整性，并且还会介绍一些SQL中定义的一些特性。

2. 实体完整性

定义实体完整性

示例：

CREATE TABLE Student
    (Sno CHAR(9) PRIMARY KEY,   -- 在列一级定义主码
    Sname CHAR(20),    
    Ssex CHAR(2),
    Sage SMALLINT, 
    Sdept CHAR(20)
   
    PRIMARY KEY(Sno)    -- 在表一级定义主码
    );

实体完整性检查和违约处理

使用PRIMARY KEY短语定义关系的主码后。每当用户插入或更新记录时，DBMS都会自动进行实体完整性检查：

1. 检查主码是否唯一，若不唯一便拒绝插入或修改。
2. 检查主码的各个属性是否为空，若存在为空便拒绝插入或修改。

3. 参照完整性

关系模型的参照完整性在创建表时使用FOREIGN KEY短语定义参照关系。

定义参照完整性

示例：

CREATE TABLE SC
   (Sno CHAR(9) NOT NULL,
   Cno CHAR(4) NOT NULL,
   Grade SMALLINT,
   PRIMARY KEY (Sno, Cno),
   FOREIGN KEY (Sno) REFERENCES Student(Sno),   -- 定义表级参照完整性
   FOREIGN KEY (Cno) REFERENCES Student(Cno)   -- 定义表级参照完整性
   );

参照完整性检查

如你所知，参照完整性将两个表中相应的元组联系起来。因而在对参照表和被参照表进行增、删、改操作时有可能破坏参照完整性。

1. 在参照表中：插入元组或修改外码可能导致参照完整性被破坏。
2. 在被参照表中，删除元组或修改主码可能导致参照完整性被破坏。

违约处理

当上述情况发生时，系统将采取下列处理：

1. 拒绝执行（NO ACTION）：默认策略。
2. 级联操作（CASCADE）：修改或删除所有导致不一致的元组。
3. 设为空值（NULL）：删除或修改被参照表中的元组而造成不一致时，将参照表中所有造成不一致的元组的相应属性设为空值。
   
   

4. 用户定义完整性

属性上的完整性约束

分为三类：

• 列值非空（NOT NULL）
• 列值唯一（UNIQUE）
• 检查列值是否满足一个条件表达式（CHECK语句）

列值非空示例：

CREATE TABLE Student
    (Sno CHAR(9),
    Sname CHAR(20) NOT NULL,    -- 定义列值非空
    Ssex CHAR(2),
    Sage SMALLINT, 
    Sdept CHAR(20)

列值唯一示例：

CREATE TABLE dept
    (Deptno NUMERIC(2),
    Dname CHAR(9) UNIQUE
    Location CHAR(10)
    PRIMARY KEY(Deptno))

检查列值条件：

CREATE TABLE Score
    (Sno CHAR(10),
    Cno CHAR(20),
    Grade SMALLINT CHECK (Grade>=0 AND Grade <= 100)
    );

元组上的完整性约束

CREATE TABLE WStudent
    (Sno CHAR(9) PRIMARY KEY，
    Sname CHAR(20),    
    Ssex CHAR(2),
    Sage SMALLINT, 
    Sdept CHAR(20)
    
   CHECK(Ssex='女' AND Sage BETWEEN 18 AND 22)   -- 元组级完整性约束
    );

完整性约束检查和违约处理

在向表中插入元组或修改属性的值时，DBMS将检查属性和元组上的约束条件是否被满足，如果不满足该操作将被拒绝执行。

5. 完整性约束命名

SQL提供了完整性约束命名子句CONSTRAINT，用来对完整性约束条件命名，从而可以灵活地增加、删除一个完整性约束。

完整性约束命名

在创建关系表时定义完整性约束命名。

CREATE TABLE Student
    (Sno NUMERIC(6)
        CONSTRAINT C1 CHECK(Sno BETWEEN 90000 AND 99999),
     Sname CHAR(20)
        CONSTRAINT C2 NOT NULL);        -- 为约束条件命名

修改完整性约束

使用ALTER TABLE语句修改表中的完整性限制。

ALTER TABLE Student
    DROP CONSTRAINT C1;     -- 删除约束

ALTER TABLE Student 
    ADD CONSTRAINT C3 CHECK (Sage < 40);  -- 新增约束

6. 断言

SQL中可以使用CREATE ASSERTION语句来定义断言。通过断言可以来指定更具一般性的约束。

在断言创立后，任何对断言中所涉及的关系的操作都会触发DBMS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。

创建断言

CREATE ASSERTION <断言名> <CHECK子句>

示例，限制一门课最多60个学生选修：

CREATE ASSERTION ASSE_SC_CNUM2
    CHECK (60 >= ALL(SELECT COUNT(*) FROM SC GROUP BY cno, term))

删除断言

DROP ASSERTION <断言名>

7. 触发器

触发器（Trigger）使用户定义在关系表上的一类由事件驱动的特殊过程。

触发器类似于约束，但是比约束更灵活，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。

定义触发器

触发器又称事件-条件-动作规则。

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>

说明：

1. 只有表的创建者才能在表上创建触发器。
2. 激活时机
   AFTER表示在触发操作执行之后激活触发器，BEFORE表示在触发操作执行之前激活触发器。
3. 触发器类型
   按所触发动作的间隔尺寸可以分为行级（ROW）触发器和语句级（STATEMENT）触发器。
4. 触发条件
   触发器被激活时，只有当触发条件为真时触发动作才执行，否则触发动作不执行。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。

激活触发器

对于同一个表上的多个触发器，遵循”先创建的先执行“原则，即按触发器创建的是时间先后顺序执行。但具体执行顺序依所使用的DBMS而定。

删除触发器

DROP TRIGGER <触发器名> ON <表名>

小结

1. 本文讲解了关系数据库的完整性约束机制，包括完整性约束定义、完整性约束检查和违规处理。
2. 数据库完整性定义一般由SQL的数据定义语言来实现。他们作为数据库模式的一部分存入数据字典中，在数据被修改时，DBMS的完整性检查机制将按照数据字典中定义的这些约束进行检查。
3. 完整性约束机制也会影响系统的性能。
4. 触发器是实现数据库完整性的一个重要方法，触发器比完整性约束控制更灵活，功能更强。