《数据库概述》第五章 数据库完整性

数据库完整性：防止数据库存在不符合语义的数据

• 正确性：是指数据是符合现实世界语义，反映了当前实际状况的
• 相容性：是指数据库同一对象在不同关系表中的数据是符合逻辑的

为了维护数据库完整性，数据库管理系统必须：

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

3.违约处理：若出现违规操作->采取拒绝执行该操作、级连执行其他操作（有相关关系进行修改）

5.1 实体完整性

5.1.1 实体完整性定义

关系模型的实体完整性：CREATE TABLE中用PRIMARY KEY定义

单属性构成的码有两种说明方法：定义为列级约束条件、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：定义为表级约束条件

1.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,
           Sdept  CHAR(20),
           PRIMARY KEY (Sno)
         ); 

2.将SC表中的Sno，Cno属性组定义为码
      CREATE TABLE SC
           (  Sno   CHAR(9)  NOT NULL, 
              Cno  CHAR(4)  NOT NULL,  
              Grade    SMALLINT,
              PRIMARY KEY (Sno,Cno)    /*只能在表级定义主码*/
           ); 

5.1.2 实体完整性检查和违约处理

插入或对主码列进行更新操作时，关系数据库管理系统按照实体完整性规则自动进行检查。

• 检查主码是否唯一，不唯一拒绝插入或修改
• 检查主码是否为空，只要有空拒绝插入或修改

检查方式：全表扫描

缺点：耗时

为避免对基本表进行全表扫描，RDBMS核心一般都在主码上自动建立一个索引。

5.2 参照完整性

5.2.1 参照完整性定义

关系模式参照完整性定义：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。

关系SC中（Sno，Cno）是主码。Sno，Cno分别参照Student表的主码和Course表的主码 
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),   /*在表级定义实体完整性*/
            FOREIGN KEY (Sno) REFERENCES Student(Sno),  
                  /*在表级定义参照完整性*/
            FOREIGN KEY (Cno) REFERENCES Course(Cno)    
                  /*在表级定义参照完整性*/
             );

5.2.2 参照完整性检查和违约处理

一个参照完整性将两个表中的相应元组联系起来

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

参照完整性违约处理：

1. 拒绝执行（NOT ACTION)
2. 级联操作(CASCADE)
3. 设置为空值：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的对应属性设置为空值。（SET-NULL)

对于参照完整性，除了应该定义外码，还应定义外码列是否允许空值。

显式说明参照完整性的违约处理示例
       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) 
		   ON DELETE CASCADE        /*级联删除SC表中相应的元组*/
           ON UPDATE CASCADE,      /*级联更新SC表中相应的元组*/
           FOREIGN KEY (Cno) REFERENCES Course(Cno)	                    
           ON DELETE NO ACTION 	
                 /*当删除course 表中的元组造成了与SC表不一致时拒绝删除*/
           ON UPDATE CASCADE   
      	  /*当更新course表中的cno时，级联更新SC表中相应的元组*/
           );

5.3 用户定义的完整性

用户定义的完整性是:针对某一具体应用的数据必须满足的语义要求。

关系数据库管理系统提供了定义和检验用户定义完整性的机制，不必由应用程序承担。

5.3.1 属性上的约束条件

CREATE TABLE时定义属性上的约束条件：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）

（1）不允许取空值 
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),  
         ); 

（2）列值唯一 
建立部门表DEPT，要求部门名称Dname列取值唯一，部门编号Deptno列为主码
    CREATE TABLE DEPT
        (   Deptno  NUMERIC(2),
            Dname  CHAR(9)  UNIQUE NOT NULL，
            /*要求Dname列值唯一, 并且不能取空值*/
            Location  CHAR(10),
            PRIMARY KEY (Deptno)
         );

（3）用CHECK短语指定列值应该满足的条件
Student表的Ssex只允许取“男”或“女”。
     CREATE TABLE Student
          ( Sno  CHAR(9) PRIMARY KEY,
            Sname CHAR(8) NOT NULL,                     
            Ssex  CHAR(2)  CHECK （Ssex IN （‘男’,’女’）），           
            /*性别属性Ssex只允许取'男'或'女' */
            Sage  SMALLINT,
            Sdept  CHAR(20)
          );

属性上约束条件检查和违规处理

插入元组或修改属性的值时，关系数据库管理系统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

在CREATETABLE时可以用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

当学生的性别是男时，其名字不能以Ms.打头。
    CREATE TABLE Student
         (  Sno    CHAR(9), 
            Sname  CHAR(8) NOT NULL，
            Ssex    CHAR(2),
            Sage   SMALLINT,
            Sdept  CHAR(20),
            PRIMARY KEY (Sno),
            CHECK (Ssex='女' OR Sname NOT LIKE 'Ms.%')
                   /*定义了元组中Sname和 Ssex两个属性值之间的约束条件*/
          );
性别是女性的元组都能通过该项检查，因为Ssex=‘女’成立;
当性别是男性时，要通过检查则名字一定不能以Ms.打头

元组上的约束条件检查和违约处理

插入元组或修改属性的值时，关系数据库管理系统检元组上的约束条件是否被满足

如果不满足则操作被拒绝执行

5.4 完整性约束命名字句

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短语、FOREIGN KEY短语、CHECK短语等

建立学生登记表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)
        );
在Student表上建立了5个约束条件，包括主码约束（命名为StudentKey）以及C1、C2、C3、C4四个列级约束。

2.修改表中的完整性限制：使用ALTERTABLE语修改表中的完整性限制

去掉例Student表中对性别的限制。
        ALTER TABLE Student 
        DROP CONSTRAINT C4;


修改表Student中的约束条件，要求学号改为在900000~999999之间，年龄由小于30改为小于40
可以先删除原来的约束条件，再增加新的约束条件
        ALTER TABLE Student
        DROP CONSTRAINT C1;
        ALTER TABLE Student
        ADD CONSTRAINT C1 CHECK (Sno BETWEEN 900000 AND 999999),
        ALTER TABLE Student
        DROP CONSTRAINT C3;
        ALTER TABLE Student
        ADD CONSTRAINT C3 CHECK(Sage < 40);

*5.5 域中的完整性限制

5.6 断言

SQL中，可以使用CREATE ASSERTION语句，通过声明性断言来指定更具一般性的约束。

可以定义涉及多个表的或聚集操作的比较复杂的完整性约束。

断言创律以后，任何对断言中所涉及的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，中的约束条件与WHERE子句的条件表达式类似。

（1）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(*)
                  /*此断言的谓词涉及聚集操作count的SQL语句*/
    		            From Course,SC
    		    	Where SC.Cno=Course.Cno and Course.Cname ='数据库'));

（2）限制每一门课程最多60名学生选修

	CREATE ASSERTION ASSE_SC_CNUM1
		CHECK(60 >= ALL (SELECT count(*) FROM SC GROUP by cno));
 		/*此断言的谓词，涉及聚集操作count 和分组函数group by		的SQL语句*/

5.7 触发器

触发器是用户定义在关系表上的一类由事件驱动的特殊过程

• 触发器保存在数据库服务器中
• 任何用户对表的增、删、改操作由服务器自动激活相应的触发器
• 触发器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

5.7.1 定义触发器

CREATE TRIGGER语法格式
	   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>
触发器又叫做事件-条件-动作（event-condition-action）规则。
当特定的系统事件发生时，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。规则中的动作体可以很复杂，通
常是一段SQL存储过程。

(1)表的拥有者才可以在表上创建触发器

(2)触发器名

• 触发器名可以包含模式名，也可以不包含模式名
• 同一模式下，触发器名必须是唯一的
• 触发器名和表名必须在同一模式下

(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

(4)触发事件

触发事件可是INSERT、DELETE或UPDATE，也可以是这几个事件的组合

• 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

行级触发器 (FOR EACH ROW)：每一行都会触发

语句级触发器(FOR EACH STATEMENT)：整段执行后才会触发

(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，用户都可以在过程体中使用NEW和OLD引用事件之后的新值和事件之前的旧值
• 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

当对表SC的Grade属性进行修改时，若分数增加了10%则将此次操作记录到下面表中：
     SC_U（Sno,Cno,Oldgrade,Newgrade）
    其中Oldgrade是修改前的分数，Newgrade是修改后的分数。
	CREATE TRIGGER  SC_T		
	AFTER UPDATE OF Grade ON SC
     REFERENCING
	      OLD row  AS  OldTuple,
	      NEW row AS  NewTuple
	FOR EACH ROW 	
	WHEN (NewTuple.Grade >= 1.1*OldTuple.Grade)
	    INSERT INTO SC_U(Sno,Cno,OldGrade,NewGrade)  
VALUES(OldTuple.Sno,OldTuple.Cno,OldTuple.Grade,NewTuple.Grade)

将每次对表Student的插入操作所增加的学生个数记录到表StudentInsertLog中。

	CREATE TRIGGER Student_Count
	AFTER INSERT ON Student  
	        /*指明触发器激活的时间是在执行INSERT后*/     
	REFERENCING
     	NEW TABLE AS DELTA
	FOR EACH STATEMENT  
	       /*语句级触发器, 即执行完INSERT语句后下面的触发动作体才执行一次*/
		INSERT INTO StudentInsertLog (Numbers)
   		SELECT COUNT(*) FROM DELTA

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 UPDATE ON Teacher  
         			             /*触发事件是插入或更新操作*/
          FOR EACH ROW        /*行级触发器*/
          BEGIN                             /*定义触发动作体，是PL/SQL过程块*/
             		 IF (new.Job='教授') AND (new.Sal < 4000) 
             	 THEN  new.Sal :=4000;                
           	 END IF;
        END;                               	

5.7.2 激活触发器

触发器的执行，是由触发事件激活的，并由数据库服务器自动执行

一个数据表上可能定义了多个触发器，遵循如下的执行顺序:

• 执行该表上的BEFORE触发器
• 激活触发器的SQL语句:
• 执行该表上的AFTER触发器

5.7.3 删除触发器

删除触发器的SQL语法: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

5.8 小结

数据库的完整性是为了保证数据库中存储的数据是正确的

关系数据库管理系统完整性实现的机制：完整性约束定义机制、完整性检查机制、违背完整性约束条件时关系数据库管理系统应采取的动作