5.数据库完整性

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5.1实体完整性

5.1.1定义实体完整性

1.在列级定义主码

2.在表级定义主码

5.1.2实体完整性和违约处理

5.2参照完整性

5.2.1定义SC中的参照完整性：

5.2.2参照完整性检查和违约处理

5.3用户定义的完整性

5.3.1属性上的约束条件

1.属性上约束条件的定义

2.属性上约束条件的检查和违约处理

5.3.2元组上的约束条件

1.元组上约束条件的定义

2.元组上约束条件的检查和违约处理

5.4完整性约束命名子句

1.完整性约束命名子句

2.修改表中地完整性限制

5.5域中的完整性限制

5.6断言

1.创建断言的语句格式

2.删除断言的语句格式

5.7触发器

5.7.1定义触发器

5.7.2激活触发器

5.7.3删除触发器

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数据库的完整性是指数据的正确性和相容性。数据的正确性是指数据是否符合现实世界语义、反映当前实际状况的；数据的相容性是指数据库同一对象在不同关系表中的数据是否符合逻辑。

数据的完整性是为了防止数据库中存在不符合语义的数据，也就是防止数据库中存在不正确的数据。数据的安全性是保护数据库防止恶意破坏和非法存取。因此，完整性检查和控制的防范对象是不合语义的、不正确的数据，防止它们进入数据库。

为维护数据库的完整性，数据库管理系统必须能够实现如下功能。

1.提供定义完整性约束条件的机制

2.提供完整性检查的方法

数据库管理系统中检查数据是否满足完整性约束条件的机制称为完整性检查。一般在INSERT、UPDATE、DELETE语句执行后开始检查，也可以在事务提交时检查。

3.进行违约处理

完整性定义和检查控制由关系数据库管理系统实现，不必由应用程序来完成，从而减轻了应用程序员的负担。

5.1实体完整性

5.1.1定义实体完整性

关系模型的实体完整性在CREATE TABLE中用PRIMARY KEY定义。对单属性构成的码由两种说明方法，一种是定义为列级约束条件，另一种是定义为表级约束条件。对多个属性构成的码只有一种说明方法，即定义为表级约束条件。

例如，将Student表中的Sno属性定义为码：

1.在列级定义主码

CREATE TABLE Student
    (Sno CHAR(9) PRIMARY KEY,
     Sname CHAR(20) NOT NULL,
     Ssex CHAR(2),
     Sage SMALLINT,
     Sdept CHAR(20)
    );

2.在表级定义主码

CREATE TABLE Student
    (Sno CHAR(9),
     Sname CHAR(20) NOT NULL,
     Ssex CHAR(2),
     Sage SMALLINT,
     Sdet CHAR(20),
     PRIMARY KEY(Sno));

5.1.2实体完整性和违约处理

用PRIMARY KEY 定义了关系的主码后，每当用户程序对基本表插入一条记录或对主码列进行更新操作时，关系数据库管理系统将按照实体完整性规则自动进行检查，包括：

1）检查主码值是否唯一，如果不唯一则拒绝插入或修改。

2）检查主码的各个属性是否为空，只要有一个为空就拒绝插入或修改。

检查记录中主码值是否唯一的一种方法是进行全表扫描，依次判断表中每一条记录的主码值与将插入记录的主码值是否相同。但全表扫描是十分耗时的，关系数据库管理系统一般都在主码上自动建立一个索引，通过索引查找基本表中是否已经存在新的主码值将大大提高效率。

5.2参照完整性

关系模型的参照完整性在CREATE TABLE中用FOREIGN KEY短语定义哪些列为外码，用REFERENCES短语指明这些外码参照哪些表的主码。

例如，关系SC中一个元组表示一个学生选修的某门课程的成绩，（Sno，Cno）是主码。Sno、Cno分别参照引用Student表的主码和Course表的主码。

5.2.1定义SC中的参照完整性：

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),
     FOREIGN KEY(Cno) REFERENCES Course(Cno));

5.2.2参照完整性检查和违约处理

参照完整性将两个表中的相应元组联系起来了。因此，对被参照表和参照表进行增、删、改操作时有可能破坏参照完整性，必须进行检查以保证这两个表的相容性。

例如，对表SC和Student有4种可能破坏参照完整性的情况：

1）SC表种增加一个元组，该元组的Sno属性值在表Student种找不到一个元组，其Sno属性值与之相等。

2）修改SC表中的一个元组，修改后该元组的Sno属性值在表Student中找不到一个元组，其Sno属性值与之相等。

3）从Student表中删除一个元组，修改后该元组的Sno属性值在表Student中找不到一个元组，其Sno属性值与之相等。

4）修改Student表中一个元组的Sno属性，造成SC表中某些元组的Sno属性值在表Student中找不到一个元组，其Sno属性值与之相等。

当上述的不一致发生时，系统可以采用以下策略加以处理：

1）拒绝（NO ACTION)执行

不允许执行该操作。该策略一般设置为默认策略。

2）级联（CASCADE)操作

当删除或修改被参照表中的一个元组导致与参照表的不一致时，删除或修改参照表中的所有导致不一致的元组。

例如，删除Student表中Sno值为“201215121”的元组，则从要SC表中级联删除SC.Sno='201215121'的所有元组。

3）设置空值

当删除或修改被参照表的一个元组时造成了不一致，则将参照表中的所有造成不一致的元组对应的属性设置为空值。

对于参照完整性，除了应定义外码，还应定义外马列是否允许空值。

显示说明参照完整性的违约处理实例：

ON DELETE CASCADE
ON DELETE NO ACTION
ON UPDATE CASCADE

5.3用户定义的完整性

5.3.1属性上的约束条件

1.属性上约束条件的定义

在CREATE TABLE中定义属性的同时，可以根据应用要求定义属性上的约束条件，即属性值限制，包括：

a.列值非空（NOT NULL)。

b.列值唯一（UNIQUE)。

c.检查列值是否满足一个条件表达式（CHECK短语）。

1）允许取空值

例如，在定义SC表时，说明Sno、Cno、Grade属性不允许取空值。

CREATE TABLE SC
    (Sno CHAR(9) NOT NULL,
     Cno CHAR(4) NOT NULL,
     Grade SMALLINT NOT NULL,
     PRIMARY KEY(Sno,Cno),  /*在表级定义实体完整性，隐含了Sno、Cno不允许取空值*/
     ...
    );

2)列值唯一

例如，建立部门表DEPT，要求部门名称Dname列值取唯一，部门编号Deptno列为主码：

CREATE TABLE DEPT
    (Deptno NUMERIC(2),
     Dname CHAR(9) UNIQUE NOT NULL,
     Location CHAR(10),
     PRIMARY KEY(Deptno)
    );

3)用CHECK短语指定列值应该满足的条件

例如，Student表的Ssex只允许取“男”或“女”：

CREATE TABLE Student
    (Sno CHAR(9) PTIMARY KEY,
     Sname CHAR(8) NOT NULL,
     Ssex CHAR CHECK(Ssex IN ('男','女')),
     Sage SMALLINT,
     Sdept CHAR(20)
    );

2.属性上约束条件的检查和违约处理

当往表中插入元组或修改属性的值时，关系数据库管理系统将检查属性上的约束条件是否被满足，如果不满足则操作被拒绝执行。

5.3.2元组上的约束条件

1.元组上约束条件的定义

与属性上约束条件的定义类似，在CREATE TABLE语句中可以用CHECK短语定义元组上的约束条件，即元组级的限制。同属性值限制相比，元组级的限制可以设置不同属性之间的取值的相互约束条件。

例如，当学生的性别时男时，其名字不能以Ms.开头：

CREATE TABLE Student
    (Sno CHAR(9),
     Sname CHAR(8) NOT NULL,
     Ssex CHAR(2),
     Sage SAMLLINT,
     Sdept CHAR(20),
     PRIMARY KEY(Sno),
     CHECK (Ssex='女' OR Sname NOT LIKE 'Ms.%'));

当Ssex=‘男’时，条件想要为真值，Sname NOT LIKE 'Ms.%'必须为真值。

2.元组上约束条件的检查和违约处理

当往表中插入元组或修改属性的值时，关系数据库分类系统将检查元组上的约束条件是否被满足，如果不满足则拒绝执行该操作。

5.4完整性约束命名子句

以上讲解的完整性约束条件都在CREATE TABLE语句中定义，SQL还在CREATE TABLE语句中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条件。

1.完整性约束命名子句

CONSTRAINT<完整性约束条件名><完整性约束条件>

<完整性约束条件包括>NOT NULL,UNIQUE,PRIMARY KEY,FOREIGN KEY,CHECK短语等。

例如，极爱能力学生登记表Student，要求学号在90000~99999之间，姓名不能取空值，年龄小于30，性别只能是男或女：

CREATE TABLE Student
    (Sno NUMERIC(6)
        CONSTRAINT C1 CHECK(Sno BETWEEN 90000 AND 99999),
     Sname CHAR(20)
        CONSTRAINT C2 NOT NULL,
     Sage NUMERIC(3)
        CONSTRAINT C3 CHECK(Sage<30),
     Ssex CHAR(2)
        CONSTRAINT C4 CHECK(Ssex IN ('男','女')),
        CONSTRAINT StudentKeY PRIMARY KEY(Sno));

2.修改表中地完整性限制

可以使用ATERT TABLE语句修改表中的完整性限制

例如，去Student表中对性别的限制：

ALTER TABLE Student
    DROP CONSTRAINT C4;

5.5域中的完整性限制

可以用CREATE DOMAIN语句建立一个域以及该域应该满足的完整性约束条件，然后就可以用域来定义属性。这样定义的优点是，数据库中不同的属性可以来自同一个域，当域上的完整性约束条件改变时只要修改域的定义即可，而不必一一修改域上的各个属性。

5.6断言

在SQL中可以使用数据定义语言中的CREATE ASSSERTION语句，通过声明性断言来指定更具一般性的约束。断言创建以后，任何对断言中所涉及关系的操作都会触发关系数据库管理系统对断言的检查，任何使断言不为真值的操作都会被拒绝执行。

1.创建断言的语句格式

CREATE ASSERTION<断言名>

每个断言都被赋予一个名字，CHECK子句中的约束条件与WHERE子句的条件表达式类似。

例如，限制数据库课程最多60名学生选修：

CREATE ASSERTION ASSE_SC_DB_NUM
    CHECK(60>=(SELECT count(*)
               FROM Course,SC
               WHERE SC.CNO=COURSE.CNO AND COURSE.CNAME='数据库')
               );

每当学生选修课程时，将在SC表中插入一条元组（Sno，Cno，NULL），ASSE_SC_DB_NUM断言被触发检查。如果选修数据库课程的人数已经超过了60人，CHECK子句返回值为假，对SC表的插入操作拒绝。

2.删除断言的语句格式

DROP ASSERTION<断言名>

5.7触发器

触发器时用户定义在关系表上的一类由事件驱动的特殊过程。一旦定义，触发器将被保存在数据库服务器中。任何用户对表的增、删、改操作均由服务器自动激活相应的触发器，在关系数据库管理系统核心层进行集中的完整性控制。触发器类似于约束。但是比约束更加灵活。不同的关系数据库管理系统实现的触发器语法各不相同、互不兼容。

5.7.1定义触发器

触发器又叫做事件-条件-动作规则。当特定的系统事件（如对一个表的增、删、改操作，事物的结束等）发生时，对规则的条件进行检查，如果条件成立则执行规则中的动作。否则不执行该动作。

SQL使用CREATE TRIGGER命令建立触发器，其一般格式为：

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>]<触发动作体>

1）只有表的拥有者，即创建表的用户才可以在表上创建触发器，并且一个表上只能创建一定数量的触发器。

2）触发器名

触发器名可以包含模式名，则可以不包含模式名。同一模式下，触发器名必须是唯一的，并且触发器名和表明必须在同一模式下。

3）表名

触发器只能定义在基本表上，不能定义在视图上。当基本表的数据发生变化时，将激活定义在该表上相应触发事件的触发器，因此该表也称为触发器的目标表。

4）触发事件

触发事件可以是INSERT,DELETE,UPDATE,也可以是这几个事件的组合。AFTER/BEFORE是触发的时机。AFTER表示在触发事件的操作执行之后激活触发器；BEFORE表示在触发事件的操作执行之前激活触发器。

5）触发器类型

触发器按照所触发动作的间隔尺寸可以分为行级触发器（FOR EACH ROW)和语句触发器（FOR EACH STATEMENT)

例如，在TEACHER表上创建了一个AFTER UPDATE触发器，触发事件是UPDATE语句：UPDATE TEACHER SET Deptni=5；

假设表TEACHER有1000行，如果定义的触发器为语句级触发器，那么执行完UPDATE语句后触发动作体执行一次；如果是行级触发器，触发动作体将执行1000次。

6）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体才执行，否则触发动作体不执行。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。

7）触发动作体

触发动作体既可以是一个匿名PL/SQL过程块，也可以是对已创建存储过程的调用。如果是行级触发器，用户可以在过程体中使用NEW和OLD引用UPDATE/INSERT事件之后的新值和UPDATE/DELETE事件之前的旧值；如果是语句级触发器，则不能在触发动作体中使用NEW或OLD进行引用。

如果触发动作体执行失败，激活触发器的事件就会终止执行，触发器的目标表或触发器可能影响的其他对象不发生任何变化。

例如，将每次对表Student的插入操作所增加的学生个数就到表Student-Insertlog中：

CREATE TRIGGER Student_Count
AFTER INSERT ON Student
REFERENCING
    NEW TABLE AS DELTA
    FOR EACH STATEMENT

        INSERT INTO StudentInsertLog(Numbers)
        SELECT COUNT(*)FROM DELTA

例如，定义一个BEFORE行级触发器，为教师表Teacher定义完整性规则“教授的工资不得低于4000元，如果低于4000元，自动改为4000元”：

CREATE TRIGGER Insert_Or_Update_Sal
BEFORE INSERT OR UPDAET ON Teacher        /*触发事件*/
REFERENCING NEW row AS newTuple
FOR EACH ROW                              /*行级触发器*/
BEGIN
    IF(newtuple.Job='教授')AND(newtuple.Sal<4000)
        THEN newtuple.Sal:=4000;
    END IF;
END;                                      /*触发动作体结束*/

5.7.2激活触发器

一个数据表上可能定义了多个触发器，如多个BEFORE触发器、多个AFTER触发器等，同一个表上的多个触发器激活时遵循如下的执行顺序：

1）执行该表上的BEFORE触发器。

2）激活触发器的SQL语句。

3）执行该表上的AFTER触发器。

对于同一个表上的多个BEFORE（AFTER）触发器，遵循“谁先创建谁先执行”的原则，即按照出发i创建的时间先后顺序执行。

5.7.3删除触发器

其一般语法为：

DROP TRIGGER<触发器名>ON<表名>；

触发器必须是一个已经创建的触发器，并且只能由具有相应权限的用户删除。