DB2 基础: 约束
简介： IBM® DB2® for Linux®, UNIX®, and Windows® (DB2) 使用约束对数据执行业务规则，并保障数据库的完整性。 本文描述 DB2 所支持的各种约束，并针对每种约束提供例子。 另外，作者还解释了约束管理的基本原理（使用命令行或者 DB2 Control Center）[本文已更新来反映 DB2 9.7 及其他更新。—— 编辑注]
简介
本部分描述 DB2 与 solidDB SQL 过程的结构差别。
DB2 for Linux, UNIX, and Windows (DB2 LUW) 使用约束对数据执行业务规则。本文介绍以下类型的约束：
- NOT NULL 约束
- 唯一性约束
- 主键约束
- 外键约束
- 表检查约束
还有称为信息约束 的其他类型约束。不同于上面所列的五种约束， 数据库管理员不强制信息约束，但 SQL 编译器可用它来提高查询性能。 本文只关注清单中所列出的约束。
在创建新表时可定义一个或多个约束， 还可在修改表时定义约束。语句 CREATE TABLE 非常复杂。 事实上，在定义约束时只用到该语句的一小部分选项，如图 1 所示，这些选项如果放在语法图表中会显得非常复杂。
图 1. CREATE TABLE 语句的部分语法，用于定义约束
如果采用 DB2 Control Center ，约束管理会变得简单而方便。
约束定义与其所要应用的数据库相关联，并存储在数据库目录中，如 表 1 所示。可通过查询数据库目录来检索和检查相关信息。可直接通过命令行执行该操作（首先要确认数据库已连接），或者，还可利用 DB2 Control Center 来很方便地执行该操作。
可以像处理其他数据库对象一样，来处理约束。 要为其命名，要有相关的架构（创建者 ID），有些情况下还可丢弃（删除）。
图 2. CREATE TABLE 语句的部分语法，用于定义约束（续）
表 1 展示数据库目录中的约束信息。为了成功运行，可再次查询该目录来发起数据库连接请求。
表 1. 数据库目录中的约束信息
| 目录视图 | 视图列 | 描述 | 查询举例 |
|---|---|---|---|
| SYSCAT.CHECKS | 为每个表检查约束保持一个行 | db2 select constname, tabname, text from syscat.checks | |
| SYSCAT.COLCHECKS | 为表检查约束所引用的每个列保持一个行 | db2 select constname, tabname, colname, usage from syscat.colchecks | |
| SYSCAT.COLUMNS | NULLS | 表明一个列是（Y）否（N）可空 | db2 select tabname, colname, nulls from syscat.columns where tabschema = 'DELSVT' and nulls = 'N' |
| SYSCAT.CONSTDEP | 为其他对象上约束的每个依赖项保持一个行 | db2 select constname, tabname, btype, bname from syscat.constdep | |
| SYSCAT.INDEXES | 为每个索引保持一个行。 | db2 select tabname, uniquerule, made_unique, system_required from syscat.indexes where tabschema = 'DELSVT' | |
| SYSCAT.KEYCOLUSE | 为每个唯一性、主键或者外键约束所定义的键所包含的列保持一个行 | db2 select constname, tabname, colname, colseq from syscat.keycoluse | |
| SYSCAT.REFERENCES | 为每个参照约束保持一个行 | db2 select constname, tabname, refkeyname, reftabname, colcount, deleterule, updaterule from syscat.references | |
| SYSCAT.TABCONST | 为每个唯一性（U）、主键（P）、外键（F）或者表检查（K）约束保持一个行 | db2 select constname, tabname, type from syscat.tabconst | |
| SYSCAT.TABLES | PARENTS | 此表的父表数量（该表所依赖参照约束的数量） | db2 "select tabname, parents from syscat.tables where parents > 0" |
| SYSCAT.TABLES | CHILDREN | 此表的相关表数量（此表作为父表的参照约束的数量） | db2 "select tabname, children from syscat.tables where children > 0" |
| SYSCAT.TABLES | SELFREFS | 该表自引用参照约束的数量 （此表既作为父表又作为相关表的参照性索引的数量） | db2 "select tabname, selfrefs from syscat.tables where selfrefs > 0" |
| SYSCAT.TABLES | KEYUNIQUE | 该表所定义的唯一性（与主键不同）约束的数量 | db2 "select tabname, keyunique from syscat.tables where keyunique > 0" |
| SYSCAT.TABLES | CHECKCOUNT | 该表所定义的检查约束的数量 | db2 "select tabname, checkcount from syscat.tables where checkcount > 0" |
“不能为空！” —— NOT NULL 约束
NOT NULL 约束 避免在列中加入空值。 这确保了表中每列中都是有意义的值。 例如，在数据库 SAMPLE 中定义表 EMPLOYEE 时包含 LASTNAME VARCHAR(15) NOT NULL，来确保每一行都包含员工的姓。
要确定一列是否可空，可参考该表的数据定义语言（DDL，可通过调用 db2look 工具来生成）。 可利用 DB2 Control Center，如图 3 和图 4 所示。
图 3. Control Center 中的表视图
利用 DB2 Control Center 可以很方便地访问表之类的数据库对象。 图 3 在数据库 SAMPLE 中展示用户表。 在对象树中选中表后，该表会出现在内容窗格中。 如果选择表 STAFF ，就可打开 Alter Table 窗口来查看表的定义， 包括图 4 中展示的列属性。
图 4. Control Center 当中的 Alter Table
还可查询数据库目录，如清单 1 所示。
清单 1. 查询数据库目录来确定哪些列可以为空
db2 select tabname, colname, nulls
from syscat.columns
where tabschema = 'DELSVT' and nulls = 'N'
|
“必须唯一” —— 唯一性约束
唯一性约束 避免在表的特定的列内多次出现同一个值。还可避免在一组列内多次出现一组值。 唯一性约束所引用的列必须定义为 NOT NULL。可利用 CREATE TABLE 的 UNIQUE 子句来定义唯一性约束 （ 图 1 和 图 2），还可利用 ALTER TABLE 语句进行定义，如清单 2 所示。
清单 2 展示如何创建唯一性约束。除了表 ORG_TEMP 中的列 LOCATION 不能为空之外，表 ORG_TEMP 等同于数据库 SAMPLE 中的表 ORG，还可在列 LOCATION 上定义唯一性约束。
清单 2. 创建唯一性约束
db2 create table org_temp (
deptnumb smallint not null,
deptname varchar(14),
manager smallint,
division varchar(10),
location varchar(13) not null)
db2 alter table org_temp add unique (location)
db2 insert into org_temp
values (10, 'Head Office', 160, 'Corporate', 'New York')
DB20000I The SQL command completed successfully.
db2 insert into org_temp
values (15, 'New England', 50, 'Eastern', 'New York')
DB21034E The command was processed as an SQL statement because it was not a
valid Command Line Processor command. During SQL processing it returned:
SQL0803N One or more values in the INSERT statement, UPDATE statement, or
foreign key update caused by a DELETE statement are not valid because the
primary key, unique constraint or unique index identified by "1" constrains
table "DELSVT.ORG_TEMP" from having duplicate values for the index key.
SQLSTATE=23505
|
唯一性约束能避免错误复制，来确保数据完整性。 在本例中，唯一性约束避免了第二次插入用于将 New York 指定为组织分支机构的记录。 通过唯一性索引来实施唯一性约束。
"我们是第一！ " - 主键约束
主键约束 确保表中一列或一组列中构成主键的所有值唯一。 主键用于在表中标识特定的行。 一个表不能有多个主键，但可以有多个唯一键。 主键约束是唯一性约束的特例。 通过主键索引来实施主键约束。
主键约束所引用的列必须定义为 NOT NULL。 可利用语句 CREATE TABLE 的子句 PRIMARY KEY 来定义主键约束（见 图 1 和 图 2），还可如图 3 所示，利用 ALTER TABLE 语句来定义。
图 3 展示如何创建主键约束。表 STAFF 中的列 ID 不能为空，可为其定义主键约束。
清单 3. 创建主键约束
db2 alter table staff add primary key (id) |
另外，可以利用 DB2 Control Center 在表上定义主键约束，如图 5 和图 6 所示。 Alter Table 窗口提供了在表上定义主键约束的便利方式。 选择 Keys 标签，然后单击 Add Primary。
图 5. Alter Table 窗口
如图 6 所示，出现 Define Primary Key 窗口。
图 6. Define Primary Key 窗口
Define Primary Key 窗口使得您可以从可用列列表中选择一个或多个列。 单击 > 按钮将名字从可用列列表中移动到选定列。 要注意选定列不能为空。
“都是相对的” —— 外键约束
外键约束 有时也称为参照约束。参照完整性 定义为，数据库中所有外键值都有效 。那么什么是外键？外键 是表中的一列或几列，这些列的值必须至少与父表中的一个主键值或唯一键值匹配。 这意味着什么？这意味着，如果表（T2）中一列（C2）的值匹配另一表（T1）中一列（C1）的值， 并且 C1 是 T1 主键所在的列，那么 C2 就是 T2 外键所在的列。 包含父键（是主键或唯一键）的表称为父表， 包含外键的表称为相关表。考虑如下例子。
数据库 SAMPLE 中的表 PROJECT 含有列 RESPEMP。 该列中的值表示负责表中所列出的每个项目的员工的员工工号。RESPEMP 不能为空。 因为该列与表 EMPLOYEE 中的列 EMPNO 相对应， 而 EMPNO 是表 EMPLOYEE 的主键， 如清单 4 所示，RESPEMP 可定义为表 PROJECT 的外键。 这确保今后对表 EMPLOYEE 进行删除操作时，不会导致表 PROJECT 出现不存在的 负责员工的情况。
可利用语句 CREATE TABLE 的子句 FOREIGN KEY 来定义外键约束 （见 图 1 和 图 2），或者如清单 4 所示，利用语句 ALTER TABLE 进行定义。
清单 4. 创建外键约束
db2 alter table project add foreign key (respemp) references employee on delete cascade |
子句 REFERENCES 为参照约束指明父表。 定义外键约束的语法包括一个 规则子句（rule-clause），用于告诉 DB2 您想如何从参照完整性的角度来进行更新或删除操作（见 图 1）。
插入操作以标准方式进行，不需要您作控制。 参照约束的插入规则 要求外键的插入值必须匹配父表中父键的一些值。 这与前面的描述一致。 如果向表 PROJECT 中插入新记录，则该记录必须包含一个对表 EMPLOYEE 中已有记录的引用（通过父-外键关系）。
参照约束的更新规则 是要求有关外键 的更新值必须与父表中一些父键的值匹配， 并且当对父键的 更新操作完成时，所有外键值必须匹配父键值。 所有这些都意味着不能存在孤儿 ，并且每个相关表必须有父表。
当从父表中删除行时，依据在定义参照约束时所指定的选项，来应用参照约束的删除规则。
表 2. 参照约束选项
| 如果该子句是在创建参照约束时指定的... | 那么结果会是 |
|---|---|
| RESTRICT or NO ACTION | 不删除任何行 |
| SET NULL | 外键的每个可空列设为空 |
| CASCADE | 删除操作传播到父表的相关表。 这些相关表与父表之间是 删除相关的（delete-connected） 。 |
清单 5 列出了几点。
清单 5. 演示外键约束的更新规则和删除规则
db2 update employee set empno = '350' where empno = '000200' DB20000I The SQL command completed successfully. db2 update employee set empno = '360' where empno = '000220' DB21034E The command was processed as an SQL statement because it was not a valid Command Line Processor command. During SQL processing it returned: SQL0531N The parent key in a parent row of relationship "DELSVT.PROJECT.FK_PROJECT_2" cannot be updated. SQLSTATE=23504 db2 "select respemp from project where respemp < '000050' order by respemp" RESPEMP ------- 000010 000010 000020 000030 000030 5 record(s) selected. db2 delete from employee where empno = '000010' DB21034E The command was processed as an SQL statement because it was not a valid Command Line Processor command. During SQL processing it returned: SQL0532N A parent row cannot be deleted because the relationship "DELSVT.PROJECT.FK_PROJECT_2" restricts the deletion. SQLSTATE=23001 db2 "select empno from employee where empno < '000050' order by empno" EMPNO ------ 000010 000020 000030 3 record(s) selected. |
可以改变父表（EMPLOYEE）中 EMPNO 的值 000200 ， 因为在相关表（PROJECT）中没有 RESPEMP 的值 000200。 然而，对于 EMPNO 的值 000220，由于它匹配表 PROJECT 的外键值，因此无法修改它。 删除规则中指定选项 RESTRICT，来确保当删除相关的表 PROJECT 包含匹配的外键值时，不会删除表 EMPLOYEE 中包含主键值 000010 的行。
“反复检查” —— 表检查约束
表检查约束 对加入表的数据实施预先定义的约束。 例如，表检查约束能确保不论是在表 EMPLOYEE 中增加或者更新电话分机时，员工的电话分机长度都为 4 位数字。 可利用语句 CREATE TABLE 的子句 CHECK 来定义表检查约束（见 图 1 和 图 2），或者如清单 6 所示，利用语句 ALTER TABLE 来定义。
清单 6. 创建表检查约束
db2 alter table employee add constraint phoneno_length check (length(rtrim(phoneno)) = 4) |
约束 PHONENO_LENGTH 确保增加到表 EMPLOYEE 中的电话分机正好为 4 位数字。
另外，如图 7 所示，可利用 DB2 Control Center 来定义表检查约束。
图 7. Alter Table 窗口提供了在列上定义表检查约束的便利方法
单击 Add 按钮来定义新的约束， 打开 Add Check Constraint 窗口。或者单击 Change 按钮来修改已从列表中选择的现有约束，如图 8 所示。
图 8. 利用 Change Check Constraint 窗口可修改已有的检查条件
如图 9 所示，如果表中现有行包含的值与新的约束冲突，则不能创建新的表检查约束。 正确更新不兼容的值以后，可以成功添加或者修改约束。
图 9. 如果新的表检查约束与表中现有的值不兼容，则返回一个错误
利用语句 SET INTEGRITY 可打开或关闭表检查约束。 这很有用，例如，可用于优化向表中加载大量数据的操作。 清单 7 展示如何使用语句 INTEGRITY 来编写简单方案的可能方法。 在本例中，员工的分机号 000100 更新为 123， 然后关闭表 EMPLOYEE 的完整性检查。 检查约束需要在表 EMPLOYEE 中定义 4 位的电话分机值。 创建了异常表 EMPL_EXCEPT。 定义的新表镜像了表 EMPLOYEE。 开启完整性检查，检查约束中冲突的行写入异常表。 再次查询这些表来确认异常表中已存在有问题的行。
清单 7. 利用语句 SET INTEGRITY 来推迟约束检查
db2 update employee set phoneno = '123' where empno = '000100' db2 set integrity for employee off db2 alter table employee add constraint phoneno_length check (length(rtrim(phoneno)) = 4) db2 create table empl_except like employee db2 set integrity for employee immediate checked for exception in employee use empl_except SQL3602W Check data processing found constraint violations and moved them to exception tables. SQLSTATE=01603 db2 select empno, lastname, workdept, phoneno from empl_except EMPNO LASTNAME WORKDEPT PHONENO ------ --------------- -------- ------- 000100 SPENSER E21 123 1 record(s) selected. |
结束语
本文探索了 DB2 for Linux, UNIX, and Windows 所支持的各类约束， 包括 NOT NULL 约束、唯一性 约束、主键约束、外键（参照）约束以及表检查约束。DB2 利用约束来对数据实施业务规则，并保证数据库的完整性。 您还可学习如何使用命令行和 DB2 Control Center（以及如何查询数据库目录）来高效地管理约束。
原文链接:http://www.ibm.com/developerworks/cn/data/library/techarticles/dm-0401melnyk/index.html
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