【课堂笔记】《数据库系统概论（第5版）》-第8章：数据库编程

第8章：数据库编程

SQL缺少流程控制能力，难以实现业务应用中的逻辑控制；SQL编程技术可以有效地克服SQL语言实现复杂应用方面的不足，提高应用系统和数据库管理系统之间的互操作性。

使用SQL编程来访问和管理数据库中数据的方式主要有：嵌入式SQL（ESQL），过程化SQL（PL/SQL），储存过程和自定义函数，开放数据库连接（ODBC）等。。。

8.1 嵌入式SQL

SQL的特点之一就是可以在交互式和嵌入式两种不同的使用方式下工作。

8.1.1 嵌入式SQL的处理过程

被嵌入的语言，如Java，被称为宿主语言。

嵌入式SQL的基本处理过程：

在嵌入式SQL中，为了能够快速区分SQL语言与主语言，所有SQL语句都必须加前缀，对于C语言，格式为：

EXEC SQL </*SQL语句*/>;

对于Java，格式为：

# SQL {</*SQL语句*/>};

8.1.2 嵌入式SQL与主语言之间的通信

数据库工作单元与源程序工作单元之间的通信主要包括：

1. 向主语言传递SQL语句的执行状态信息，给主语言提供控制流程的依据，这部分主要由SQL通信区（SQLCA）来实现
2. 主语言向SQL语句提供参数，主要用主变量（host variable）实现
3. 将SQL语句的查询结果提交给主语言处理，主要用主变量和游标实现（cursor）

• SQL通信区

  SQL语句执行过后，需要返回主程序若干信息，包括当前的工作状态和各种运行环境的数据等，这些信息将被送到SQL通信区中，应用程序将从SQL通信区中读取这些信息作为流程控制的依据。

  SQL通信区使用exec sql include sqlca加以定义，其中有一个变量sqlcode，用来存放每次执行SQL之后返回的代码。

  应用程序每执行一次SQL就应检查一下sqlcode的值（success，其他）

• 主变量

  嵌入式SQL中可以使用主语言程序中的变量来输入或者输入数据；

  SQL语句中使用的主语言程序变量称为主变量；

  根据作用不同分为输入主变量（主程序赋值，SQL引用）和输出主变量（同理）；

  一个主变量可以附带一个任选的指示变量（indicator variable），为一个整数变量，用来指示其所属的主变量的值或者条件，例如只是或者检测主变量是否为空；

  所有主变量必须在begin decalre section和end declare section之间进行说明，说明之后，主变量就可以在SQL语句中任何可以使用表达式的地方出现，为了与数据库对象名（表名，列名等）区分，嵌入式SQL语句中的主变量和指示变量都要在前面加上冒号；

• 游标

  SQL语言面向集合，一条SQL语句可以返回多条记录；
  主语言一般是面向记录的，一次只能处理一条记录；

  为了协调，ESQL引入了游标的概念；

  游标是系统为用户开设的一个数据缓冲区，存放SQL的执行结果，每一个游标区都有自己的名字，用户可以通过游标逐一获得记录并进行处理。

• 建立和关闭数据库连接

  • 建立数据库连接

    exec sql connect to target[AS connection-name][USER user-name]
    

    target：要连接的数据库服务器，可以是像@:一样的服务器表示串，还可以是DEFAULT，还可以是包含服务器标识的SQL串常量。

    connection-name：可选的连接名，用来识别程序内建立的多个数据库连接，如果程序内只有一个数据库连接，也可以不指定。

  • 关闭数据库连接

    exec sql disconnect[connection];
    

• 程序实例

  EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION; /*主变量说明开始*/
  char Deptname[20];
  char Hsno[9];
  char Hsname[20];
  char Hssex[2];
  int HSage;
  int NEWAGE;
  EXEC SQL END DECLARE SECTION; /*主变量说明结束*/
  long SQLCODE;
  EXEC SQL INCLUDE SQLCA; /*定义SQL通信区*/
  
  int main(void) /*C语言主程序开始*/
  {
      int count = 0;
      char yn; /*变量yn代表yes或no*/
  
      printf("Please choose the department name(CS/MA/IS): ");
      scanf("%s", deptname); /*为主变量deptname赋值*/
  
      EXEC SQL CONNECT TO TEST @localhost : 54321 USER "SYSTEM" / "MANAGER"; /*连接数据库TEST*/
      EXEC SQL DECLARE SX CURSOR FOR /*定义游标SX*/
          SELECT Sno,
          Sname, Ssex, Sage /*SX对应的语句*/
          FROM Student 
          WHERE SDept = :deptname;
  
      EXEC SQL OPEN SX; /*打开游标SX，指向查询结果的第一行*/
  
      for (;;)          /*用循环结构逐条处理结果集中的记录*/
      {
          EXEC SQL FETCH SX INTO :HSno, :Hsname, :HSsex, :HSage;
  
          /*推进游标，将当前数据放入主变量*/
          if (SQLCA.SQLCODE != 0) /*SQLCODE != 0，表示操作不成功*/
              break;              /*利用SQLCA中的状态信息决定何时退出循环*/
  
          if (count++ == 0)       /*如果是第一行的话，先打出行头*/
              printf("\n%-10s %-20s %-10s %-10s\n", "Sno", "Sname", "Ssex", "Sage");
  
          printf("%-10s %-20s %-10s %-10d\n", "HSno", "Hsname", "Hssex", "HSage"); /*打印查询结果*/
  
          printf("UPDATE AGE(y/n)?"); /*询问用户是否要更新该学生的年龄*/
          do
          {
              scanf("%c", &yn);
          } while (yn != 'N' && yn != 'n' && yn != 'Y' && yn != 'y');
          if (yn == 'y' || yn == 'Y') /*如果选择更新操作*/
          {
              printf("INPUT NEW AGE:");
              scanf("%d", &NEWAGE);   /*用户输入新年龄到主变量中*/
              EXEC SQL UPDATE Student /*嵌入式SQL更新语句*/
                  SET Sage = :NEWAGE
                  WHERE CURRENT OF SX;
          } /*对当前游标指向的学生年龄进行更新*/
      }
      EXEC SQL CLOSE SX;        /*关闭游标SX，不再和查询结果对应*/
      EXEC SQL COMMIT WORK;     /*提交更新*/
      EXEC SQL DISCONNECT TEST; /*断开数据库连接*/
  }
  

8.1.3 不用游标的SQL语句

以下ESQL语句不需要使用游标：

• 说明性语句
• 数据定义语句
• 数据控制语句
• 查询结果为单条记录的SELECT语句
• 非CURRENT形式的增删改语句

1. 查询结果为单条记录的SELECT语句

   因为查询结果只有一个，只需要一个into子句指定存放查询结果的主变量，无需游标。

   注意事项：

   1. into,where,having中的条件表达式均可以使用主变量；
   2. 为了应对查询结果为空值的情况，会使用到指示变量，当出现空值的时候，指示变量会被赋值负值。
   3. 如果实际结果不为单条记录，将导致错误

2. 非CURRENT形式的增删改语句

   （啥是current形式自行百度解决吧。。。）
   如果是非current形式的增删改语句，无需使用游标，在update的set子句和where子句中均可以使用主变量，set子句还可以使用指示变量。

8.1.4 使用游标的SQL语句

必须使用游标的SQL语句包括：

1. 查询结果为多条记录的select语句；

   使用游标机制将查询结果一条一条的送给主程序处理；

   1. 说明游标

      exec sql declare <游标名> cursor for <select 语句>;
      

      此时并不会执行SQL语句；

   2. 打开游标

      exec sql open <游标名>;
      

      执行相应的select语句，并将结果放置到缓冲区。

   3. 推进游标指针并获取当前的记录

      exec sql fetch <游标名>
          into <主变量>[<指示变量>][,<指示变量>]...;
      

   4. 关闭游标

      exec sql close <游标名>;
      

      游标被关闭后就不再与原来的查询结果相关联；

      被关闭的游标可以被再次打开；

2. current形式的update和delete语句；

   在update和delete中使用如下的子句：

   where current of <游标名>;
   

8.1.5 动态SQL

前文使用的嵌入式SQL中，主变量、查询目标列等都是固定的，属于静态SQL。

如果某些应用需要等到执行时才能够确定需要提交的SQL语句，需要用到动态SQL。

动态SQL支持动态组装SQL和动态参数两种形式。

1. 使用SQL语句主变量

   程序主变量包含的内容是SQL语句的内容，称为SQL语句主变量。

2. 动态参数

   使用(?)表示SQL语句中的可变元素。

   需要通过prepare语句来准备主变量或者execute语句来绑定数据。

   （具体用法见教材）

过程化SQL

8.2.1 过程化SQL的快结构

基本的SQL是高度非过程化的语言；

嵌入式SQL借助高级语言实现了过程化；

过程化SQL是对SQL的扩展，使其增加了过程化语句的功能；

过程化SQL程序的基本结构是块，所有的过程化SQL程序都是由块组成的；

块之间可以相互嵌套，每个块完成一个逻辑操作；

8.2.2 变量和常量的定义

1. 变量定义

   变量名 数据类型 [[not null] := 初值表达式];
   变量名 数据类型 [[not null] 初值表达式];
   

2. 常量的定义

   常量名 数据类型 constant := 常量表达式;
   

   必须要赋初值。

3. 赋值语句

   变量名 := 表达式；
   

8.2.3 流程控制

1. 条件控制语句

   if condition then
       statement1;
   else
       statement2;
   end if;
   

   if语句之间可以嵌套

2. 循环控制语句

   1. 最简单的loop语句

      loop
          some_statement;
      end loop;
      

   2. while-loop语句

      while condition loop
          some_statement
      end loop;
      

   3. for-loop语句

      for count in [reverse] bound1 .. bound2 loop
          some_statement
      end loop;
      

3. 错误处理

   教材：请读者根据具体情况处理

8.3 存储过程和函数

过程化SQL主要有匿名块和命名块两种类型；

前面介绍的是匿名块，每次执行时都需要编译，不会被保存、调用；

过程和函数是命名块，它们被编译和保存在数据库中，称为持久性储存模块，可以被反复调用；

8.3.1 存储过程

存储过程由过程化SQL书写，被编译和优化后储存在数据库中，使用时只需要调用；

1. 存储过程的优点

   1. 运行效率高
   2. 降低了客户端和服务器端之间的通信量（只需要发送存储过程的名字和参数）
   3. 方便实施企业规则

2. 存储过程的用户接口

   1. 创建存储过程

      create or replace procedure 过程名 ([参数1, 参数2,...])
      as <过程化SQL块>;
      

   2. 执行存储过程

      call / perform procedure 过程名 ([参数列表])
      

   3. 重命名一个存储过程

      alter procedure name_1 rename to name_2;
      

   4. 重新编译一个存储过程

      alter procedure 过程名 compile;
      

   5. 删除存储过程

      drop procedure 过程名;
      

8.3.2 函数

也称为自定义函数；

函数的定义与存储过程类似，但是函数必须指定返回类型；

1. 函数的定义语句格式

   create or replace function 函数名 ([param_1, param_2, ...]) returns <data_type>
   as <过程化SQL块>;
   

2. 函数的执行语句格式

   call / select 函数名 ([param_1, param_2, ...]);
   

   这么久了，还没提过这些方括号、尖括号在代码里啥意思，这里放个链接，以防有人不知道

3. 修改函数

   可以重命名和重编译，和上面的存储过程一样；

8.4 ODBC编程

ODBC是啥自行百度

优点：

• 程序可移植性好
• 能同时访问不同的数据库
• 共享多个数据资源

8.4.1 ODBC概述

ODBC有两重功效或者说约束力：

1. 规范应用程序开发
2. 规范关系数据库管理系统应用接口

8.4.2 ODBC工作原理概述

1. 用户应用程序

   提供用户界面、应用逻辑、事务逻辑；

   ODBC应用程序包含的内容有：

   • 请求连接数据库
   • 向数据源发送SQL语句
   • 为SQL语句执行结果分配存储空间，定义所读取的数据格式
   • 获取数据库操作结果或处理错误
   • 进行数据处理并向用户提交处理结果
   • 请求事务的提交和回滚操作
   • 断开与数据源的连接

2. ODBC驱动程序管理器

   • 包含在ODBC32.DLL中
   • 管理应用程序和驱动程序之间的通信
   • 建立、配置或删除数据源，并查看系统当前所安装的数据库ODBC驱动程序

3. 数据库驱动程序

   提供应用系统与数据库平台的独立性

4. ODBC数据源管理

   数据源是是最终用户需要访问的数据，包含了数据库位置和数据库类型等信息，是一种数据连接的抽象；

8.4.3 ODBC API基础

各个数据库厂商的ODBC应用程序编程接口都要符合两方面的一致性：

• API一致性
• 语法一致性

1. 函数概述

   • 分配和释放环境句柄、连接句柄、语句句柄
   • 连接函数（SQLDriverconnect等）
   • 与信息相关的函数（SQLGetinfo、SQLGetFuction等）
   • 事务处理函数（如SQLEndTran）
   • 执行相关函数（SQLExecdirect、SQLExecute等）
   • 编目函数，ODBC 3.0提供了11个编目函数，如SQLTables、SQLColumn等。应用程序可以通过对编目函数的调用来获取数据字典的信息，如权限、表结构等

2. 句柄及其属性

   句柄是32位整数值，代表一个指针；

   分为：

   • 环境句柄
   • 连接句柄
   • 语句句柄
   • 描述符句柄

   1. 每个ODBC应用程序需要建立一个ODBC环境，分配一个环境句柄，存取数据的全局性背景，如环境状态、当前环境状态诊断、当前在环境上分配的连接句柄等；

   2. 一个环境句柄可以建立多个连接句柄，每一个连接句柄实现与一个数据源之间的连接；

   3. 在一个连接中可以建立多个语句句柄，它不只是一个SQL语句，还包括SQL语句产生的结果集以及相关的信息等；

   4. 在ODBC 3.0中又提出了描述符句柄的概念，它是描述SQL语句的参数、结果集列的元数据集合；

3. 数据类型

ODBC定义了两套数据类型，一套是SQL数据类型，一套是C数据类型，两者之间可以相互转换。

8.4.4 ODBC工作流程