【梳理】数据库系统概论 第8章 数据库编程 8.1 嵌入式SQL 8.2 过程化SQL 8.3 存储过程和函数 8.4 ODBC编程

教材：王珊 萨师煊 编著 数据库系统概论（第5版） 高等教育出版社
注：文档高清截图在后

第8章 数据库编程

标准SQL是非过程化的查询语言，操作统一、面向集合、功能丰富、使用简单。非过程化语言是相对于过程化语言而言的，语言的使用者只需给出输入，计算机执行并输出，使用者无需干预执行过程。相对地，关系代数是过程化的，使用者必须一步一步指定执行过程。高度非过程化的语言的一个弱点是：缺少流程控制能力，难以实现应用中的逻辑控制。SQL编程技术可以有效克服SQL语言的复杂应用的不足，提高应用系统和DBMS的互操作性。

8.1 嵌入式SQL

1、嵌入式SQL，是指将SQL语句包含到程序设计语言中去。被嵌入的程序设计语言，如C / CPP / Java等，称为宿主语言，简称主语言。对嵌入式SQL，DBMS一般采用预编译方法处理，即DBMS的预处理程序对源程序扫描，识别出嵌入式SQL语句并转换成主语言的语句，主语言的编译器就能识别它们并连通代码的其它部分进行编译。
对编程语言的语法部分的细节不会被写入本归纳梳理中。

2、SQL通信区（SQL Communication Area，SQLCA）是一片内存空间，主要包括描述当前工作状态和运行环境的各种数据。SQL语句执行后，相应的信息会传入SQLCA。应用程序据此决定接下来的执行语句。SQLCA中的变量SQLCODE存放每次执行SQL语句后返回的代码。每执行完一条SQL语句，都应该测试SQLCODE的值，了解执行情况并作相应处理。一般而言0为成功，非0为出错。程序员可以根据SQLCODE的错误代码查找问题。

3、嵌入式SQL语句可以使用整份代码的SQL语句以外的变量，即主语言的程序变量来输入输出。SQL语句中使用的来自主语言程序的变量简称主变量（host variable），分为输入主变量和输出主变量。输入主变量由应用程序赋值，SQL语句引用；输出主变量由SQL语句赋值或设置状态信息，返回给应用程序。
一个主变量可附带一个任选的指示变量（indicator variable），它是整型的，用于“指示”所指主变量的值或条件。例如：指示输入主变量是否为空，检测输出主变量是否为空，值是否被截断。

4、SQL面向集合，一条SQL语句可以产生或处理多条记录；主语言是面向记录的，一组主变量一次只能存放一条记录。嵌入式SQL引入了游标（cursor），通过在多条记录中移动游标，可以将指向的记录传给主变量。游标的本质是数据缓冲区，存放SQL语句的执行结果。每个游标区都有命名。

5、嵌入式SQL程序访问数据库时必须首先连接数据库，RDBMS根据用户信息对连接进行合法性验证，通过身份验证才能建立可用的合法连接。当某个连接上的所有数据库操作完成后，应用程序应该主动释放占用的连接资源。

6、当嵌入式SQL语句中使用的主变量、查询的目标列和条件等都是固定的时候，SQL语句属于静态SQL语句。而某些应用可能需要在执行过程中才能确定需要执行的SQL语句和查询的条件，这时候需要使用动态SQL语句解决这类问题。动态SQL方法允许在程序运行过程临时“构造”SQL语句。动态SQL支持动态组装SQL语句和动态参数两种形式，给开发者提供设计任意SQL语句的能力。

8.2 过程化SQL

1、基本的SQL是高度非过程化的语言。嵌入式SQL将SQL语句嵌入了程序设计语言，借助高级语言的控制功能实现过程化。过程化SQL是对SQL的扩展，使其增加了过程化语句功能。过程化SQL程序的基本结构是块。块之前可以互相嵌套，每个块完成一个逻辑操作。

2、过程化SQL提供了流程控制语句，主要由条件控制语句和循环控制语句。这些语句的语法语义和一般的高级语言类似，使用时应该参照具体数据库产品的语法规则。

3、如果过程化SQL在执行时出现一次，应该让程序在异常处暂停，执行异常处理语句。错误处理也需要根据具体系统的支持情况来进行。

8.3 存储过程和函数

1、过程化SQL块主要有两种类型：命名块和匿名块。匿名块每次执行时都需要编译，不能被存储到数据库中，也不能在其它过程化SQL块中调用。过程和函数是命名块，编译后存在数据库中，称为持久性存储模块（Persistent Stored Module，PSM），可以反复调用，运行较快。

2、存储过程是由过程化SQL语句书写的过程，经编译和优化后存储在数据库服务器中，使用时只需调用即可。

3、存储过程的优点：
（1）不像解释执行的SQL语句那样在提出请求时才进行语法分析和优化，因而运行效率高。它提供了在服务器端快速执行SQL语句的有效途径。
（2）降低客户端和服务器的通信量。客户端的应用程序只需通过网络发送调用存储过程的名称和参数，就可以让RDBMS执行其中的多条SQL语句并进行数据处理，仅返回最终结果到客户端。
（3）方便实施企业规则。可以把企业规则的运算程序写成存储过程放入数据库的服务器中，由RDBMS管理，既利于集中控制又方便维护。当企业规则变化时只需修改存储过程，无需修改其它应用程序。

4、函数也称自定义函数，因为是用户自己使用过程化SQL时定义的。函数也是持久性存储模块，定义和存储过程类似，但必须指定返回类型。

8.4 ODBC编程

1、提出和产生ODBC的原因是：存在不同的DBMS。
目前广泛使用的RDBMS有很多，尽管都属于关系数据库，也都遵循SQL标准，但不同的系统仍有众多差异。因此，某个RDBMS下编写的应用程序并不能在另一RDBMS下运行，适应性和可移植性较差。例如：Oracle上运行的应用系统要在KingbaseES上运行，就必须进行修改移植。移植过程一般是繁琐的，开发人员必须清楚不同RDBMS的各种区别，细心地一一修改、测试。
但更重要的是，许多应用程序需要共享多部门的数据，访问不同的RDBMS。谓词，人们开始研究开发连接不同RDBMS的方法、技术和软件，使数据库系统开放，实现数据库互连。ODBC（Open Database Connectivity，开放数据库互连）是Microsoft推出的接口标准，属于Microsoft的开放服务体系（Windows Open Services Architecture，WOSA）的有关数据库的一个部分。它建立了一组规范，并提供一组访问数据库的API（应用程序编程接口，Application Programming Interface）。ODBC具有两重功效或约束力：规范应用开发、规范RDBMS应用接口。

2、ODBC应用系统由4部分组成：用户应用程序、ODBC驱动程序管理器、数据库驱动程序、数据源（如RDBMS和数据库）。

3、用户应用程序提供UI（用户界面）、应用逻辑和事务逻辑。使用ODBC开发数据库应用程序时，应用程序调用的是标准的ODBC函数和SQL语句。应用层使用ODBC API与数据库交互。使用ODBC开发应用系统的程序，简称ODBC应用程序，包括：
·请求连接数据源。
·向数据源法搜你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。

4、ODBC驱动程序管理器用于管理各种驱动程序。ODBC驱动程序管理器由Microsoft提供，包含在ODBC32.DLL中，对用户透明，管理应用程序和驱动程序的通信。ODBC驱动程序管理器的主要功能包括：装在ODBC驱动程序、选择和连接正确的驱动程序、管理数据源（建立、配置或删除）、检查ODBC调用参数的合法性，以及记录ODBC函数的调用等。当应用层需要时，还可以返回驱动程序的有关信息。ODBC驱动程序管理器还可以查看当前安装的数据库ODBC驱动程序。

5、ODBC通过数据库驱动程序提供应用系统与数据库平台的独立性。
ODBC应用程序不能直接存取数据库，其各种操作请求由驱动程序管理器提交给某个RDBMS的ODBC驱动程序，通过调用驱动所支持的函数存取数据库。数据库的操作结果也通过驱动返回给应用程序。如果应用程序要操作不同的数据库，就要动态链接到不同的驱动程序上。
目前，ODBC驱动程序主要由单束和多束两类。单束一般是数据源和应用程序在同一台机上，驱动直接完成对数据文件的IO。这时驱动相当于数据管理器。多束驱动支持客户端-服务器（C-S Architecture）、客户端-应用服务器/数据库服务器等网络环境下的数据访问，这时由驱动完成数据库访问请求的提交和结果集接受，应用程序使用驱动提供的结果集管理接口操纵执行后的结果数据。

6、数据源是最终用户需要访问的数据，包含数据库位置和数据库类型等信息，实际上是一种数据连接的抽象。ODBC给每个被访问的数据源指定唯一的数据源名（Data source name，DSN），并映射到所有必要的、用来存储数据的低层软件。在连接中，用DSN代表用户名、服务器名、所连接的数据库名等。最终用户无需知道DBMS或其它数据管理软件、网络及有关ODBC驱动的细节，数据源的最终用户是透明的。
例如：某校在MySQL和SQL Server上各创建一个数据库：学术活动数据库、文艺活动数据库。学校的信息系统要从这两个数据库中存取数据。为方便地与两个数据库连接，为这两个数据库分别创建DSN：AcademicEvents和LAEvents。此后，要访问相应的数据库，只需与AcademicEvents和LAEvents连接即可，无须记住驱动程序、服务器名、数据名等。所以，在开发ODBC数据库应用程序时，首先要为相应的DBMS或数据库建立数据源并命名。

7、各数据库厂商的ODBC API都要符合两方面的一致性：
·API一致性，包括核心级、扩展1级、扩展2级。
·语法一致性，包含最低限度SQL语法级、核心SQL语法级、扩展SQL语法级。

8、ODBC不同版本的函数和函数使用是由差异的，必须注意使用的版本。

9、句柄（handle）是一个对象的唯一标示，和对象一一对应。ODBC中的句柄包括：
（1）环境句柄。每个ODBC应用需要建立一个ODBC环节，分配一个环境句柄，通过句柄存取数据的全局背景，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）通过一个环境句柄可以在环境中建立多个连接句柄。每一个连接句柄实现与一个数据源之间的连接。
（3）一个连接中还可以建立多个语句句柄，它不只是对应SQL语句，还包括SQL语句产生的结果集以及相关信息等。
（4）通过描述符句柄，可以获得描述SQL语句的参数、结果集列的元数据集合。

10、ODBC定义了两套数据类型，即SQL数据类型和主语言的数据类型。SQL数据类型用于数据源，主语言数据类型用于应用程序的主语言代码。应用程序可以通过SQLGetTypeInfo来获取不同的驱动对数据类型的支持状况。
（本条以下部分给出课本的描述和Microsoft的描述，两者存在冲突，我会继续查证）
课本内容：
SQL数据通过SQLBindcol从结果集列返回到应用程序变量；如果SQL语句含有参数，应用程序为每个参数调用SQLBindParameter，并把它们绑定至应用程序变量。
Microsoft的描述：
SQLBindCol 函数
符合性
引入的版本：ODBC 1.0 标准符合性：ISO 92
摘要
SQLBindCol将应用程序数据缓冲区绑定到结果集中的列。
Conformance
Version Introduced: ODBC 1.0 Standards Compliance: ISO 92
Summary
SQLBindCol binds application data buffers to columns in the result set.
SQLBindParameter 函数
符合性
版本引入了：ODBC 2.0 标准符合性：ODBC
摘要
SQLBindParameter将缓冲区绑定到的 SQL 语句中的参数标记。 SQLBindParameter支持绑定到 Unicode 的 C 数据类型，即使基础驱动程序不支持 Unicode 数据。
Conformance
Version Introduced: ODBC 2.0 Standards Compliance: ODBC
Summary
SQLBindParameter binds a buffer to a parameter marker in an SQL statement. SQLBindParameter supports binding to a Unicode C data type, even if the underlying driver does not support Unicode data.

11、使用ODBC的应用系统的大致工作流程：
【1】配置数据源。
配置数据源有两种方法：
（1）运行数据源管理工具。
（2）使用驱动程序管理器提供的ConfigDsn函数来对数据源增删改。此方法特别实用于在应用中创建的临时数据源。
【2】初始化环境。
由于还没有和具体的驱动关联，所以不是由具体的DBMS驱动来管理，而是由驱动管理器来控制并配置环境。直到应用程序通过调用连接函数和某个数据源连接后，驱动管理器才调用所连的驱动中的SQLAllocHandle来真正分配环境句柄的数据结构。
【3】建立连接。
分配连接句柄后，通过相应的连接函数来与数据源连接。一般至少要提供DSN、UID和口令作为连接的参数。
【4】分配语句句柄。
处理任何SQL语句之前，应用程序需要首先分配一个语句句柄。语句句柄指向具体的SQL语句和输出的结果集等信息。还可以通过SQLtStmtAttr更改语句属性。
【5】执行SQL语句。
应用程序处理SQL语句的方式有两种：预处理和直接执行。执行后，对于有结果集的语句，进行结果集处理；否则，可以直接利用本语句的句柄执行新语句或获取行计数（执行影响的行数）之后继续执行。
【6】结果集处理。
应用程序获取结果集的列数、每一列的名称、数据类型、精度、范围等。对信息明确的函数，可以省略这些获取过程。
ODBC使用游标处理结果集数据。Forward-only游标只能向前滚动，是ODBC的默认游标类型。Scroll游标则分为静态（static）、动态（dynamic）、码集驱动（keyset-driven）和混合型（mixed）四种。
ODBC游标的打开方式与嵌入式SQL不同，不是显式声明而是系统自动产生。结果集刚刚生成时，游标指向第一行数据之前。应用程序先将结果绑定到应用程序的缓冲区，再移动游标获取结果集的每一行。对于图像等特别的数据类型，一个缓冲区不足以容纳所有数据时，可以分多次获取内容。最后，需要通过SQLClosecursor关闭游标。
【7】中止处理。
处理结束后，应用程序释放语句句柄，然后释放数据库连接并与数据库服务器断开，最后释放ODBC环境。