WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |

«Содержит примеры проектирования и систем корпоративного уровня и подробные объяснения к ним главы по вопросам хранения распределенных баз и другим сложным темам Леоном ведущим специалистом с ...»

-- [ Страница 2 ] --

Предположим, к примеру, что одним из требований к системе является необходи мость уведомления об изменении информации о клиенте. Отсюда вытекает требование фиксировать время последнего изменения записей. Способ реализации этого требова ния должен быть оставлен на усмотрение разработчика. Можно добавлять метку време ни к каждой записи каждой таблицы, вести журнал операций и т.д. Директивный выбор конкретного варианта может быть продиктован лишь наличием других требований, на пример обязанностью взаимодействия с уже существующей системой, которая, допус тим, умеет читать журнальный файл определенного формата.

Спецификация требований является формальной и структурированной, но она должна быть понятна людям, не являющимся экспертами в технологии реализации баз данных. Описание поведения системы есть часть контракта между заказчиком и изготовителем. Четкое изложение исходных требований позволит избежать недора зумений, которые дорого обойдутся на поздних этапах разработки. Вряд ли стоит го ворить о том, насколько важна точность формулировок этого документа. По возмож ности требования должны выражаться в легко измеримых величинах. Например, ес ли сказано, что скорость поиска информации о клиенте по номеру социального страхования не должна превышать 10 с, то это невызывает возражений и впоследст вии легко проверяется. Если же сказано лишь, что система должна быстро находить записи, могут возникнуть вопросы.

Ниже перечислены шесть качеств, которым обязана удовлетворять идеальная спецификация требований:

1) должно быть описано только внешнее поведение системы;

2) должны быть определены ограничения реализации;

3) спецификация должна легко модифицироваться;

Спецификация требований 4) спецификация должна служить справочным руководством для тех, кто будет заниматься сопровождением системы;

5) должен быть заранее описан цикл функционирования системы;

6) должна быть предусмотрена приемлемая реакция на нежелательные события.

В спецификации должно присутствовать описание лишь внешних аспектов функ ционирования системы. Каждое требование должно быть выражено в виде ответа на вопрос "Что", а не "Как". Что делает система, если пользователь хочет узнать, когда клиент сделал заказ? Она возвращает дату за каза. Вопрос о том, как она определяет эту дату, рассматривается в спецификации проекта.

В спецификации требований должны быть четко определены ограничения систе мы. Это лучше всего выражается в таких показателях, как общее количество записей о клиентах и максимальная задержка между вводом запроса и получением результатов.

Эти ограничения предопределяют выбор разработчиком определенных решений.

Система, хранящая миллионы записей, реализуется не так, как система, хранящая лишь несколько сотен записей.

Спецификация должна быть составлена так, чтобы впоследствии ее легко можно было модифицировать. Отсюда вывод: избегайте многословия и повествовательного стиля. Это не только усложнит модификацию, но сделает документ сложным для вос приятия. Нумеруйте разделы документа и поясняйте сложные места диаграммами.

Спецификация требований должна быть документом, который поможет будущему программисту познакомиться с возможностями системы. Не удивляйтесь, если через полгода таким программистом окажетесь вы сами. И не допустите, чтобы данное ка чество спецификации вступило в конфликт с предыдущим качеством: простотой мо дификации. Спецификация требований — это "визитная карточка" системы, но не ее основная документация.

В спецификации должен быть описан весь жизненный цикл функционирования системы. Редко какие системы вечно остаются неизменными, поэтому необходимо отразить требования к сопровождению системы. Нужно также учесть возможность перехода на новую систему, если эта устареет.

В спецификации должно быть описано поведение системы при неблагоприятных обстоятельствах. Таковыми являются, с одной стороны, аварийные сбои системы, с другой — неправильный ввод пользователем данных. Если система должна остаться доступной после выхода из строя жесткого диска, необходимо предусмотреть созда ние активной резервной копии.

Ниже перечислены девять рекомендуемых разделов спецификации:

1) обзор целей и задач системы;

2) среда функционирования и разработки;

3) внешние интерфейсы и потоки данных;

4) функциональные требования;

5) требования к производительности;

6) обработка исключительных ситуаций;

7) приоритеты реализации;

8) возможные модификации;

9) проектные рекомендации.

86 Глава 7. Проектирование баз данных Начальный обзор должен занимать не больше страницы и содержать описание то го, для чего предназначена система. Важно объяснить, что привело к разработке сис темы. Из этого вытекают начальные требования, а из них — проект системы.

Наша книга посвящена программе MySQL ибазам данных, но в полной программ ной системе всегда есть какие то подсистемы. W eb приложению требуется Web сервер, сервер приложений и Web броузер. Можно составить общую спецификацию всей системы или отдельно описать каждую подсистему, но позаботьтесь о том, чтобы база данных упоминалась в правильном контексте.

Знание среды функционирования помогает определить список внешних интер фейсов. MySQL работает по технологии "клиент/сервер". Клиенты подключаются по протоколам TCP/IP, через UNIX сокеты или именованные каналы. СУБД может соз давать на диске журнальные файлы и образы таблиц. Опишите потоки данных в сис теме. Лучше всего сделать это с помощью диаграмм.

Функциональные требования составляют основную часть документа. Если выше уже была составлена диаграмма потоков данных, то общее представление о том, ка ким образом система должна быть разбита на модули, уже имеется. Чем выше степень такого секционирования, тем проще будет проектировать систему, потому что поя вится возможность сосредоточиться на решении более локальных проблем.

Требования к производительности накладывают ограничения на функционирова ние системы. Должны быть заданы как минимальные, так и максимальные требова ния. Например, следует указать минимальное число записей, поддерживаемое систе мой, и максимальное время выполнения запроса. Сюда также входят нефункциональ ные ограничения, в частности требуемые технологии. Если все программисты в команде являются экспертами Java, имеет смысл выбрать Java языком реализации.

В разделе обработки исключительных ситуаций описана работа системы в случае аппаратных сбоев или неправильного ввода данных. Подумайте, как должна повести себя система в момент выхода из строя важного аппаратного компонента. Определи те требуемую периодичность создания резервных копий: каждый час, раз в день или раз в неделю, а может и реже. Решите, что нужно делать с неправильными данными:

отказаться добавлять запись или подставить значения по умолчанию.

Если заказчик настаивает на определенной очередности реализации модулей, опишите ее. Личный опыт автора говорит о том, что заказчик, которого поджимают сроки, будет просить в первую очередь реализовать самые необходимые для него функции. Остальное может быть не критичным, и заказчик согласится подождать.

Важно, чтобы разработчики и программисты знали об этом заранее.

Любая система рано или поздно подвергается модификации. Ее функции улучша ются, а требования к нейрастут. Система, которая поначалу поддерживала одновре менную работу пяти пользователей, через год должна будет справляться уже с деся тью пользователями. Подобную возможность следует предусмотреть заранее.

Последняя часть спецификации требований содержит список рекомендаций раз работчикам. Здесь можно заранее предупредить разработчиков о потенциальных просчетах, привести краткое описание схожего проекта и предложить конкретные подходы к проектированию.

Спецификация проекта Спецификация проекта В спецификации проекта описывается, как система реализует предъявленные к ней требования. Здесь документируются принятые решения, касающиеся управления потоками данных, реализации системы и взаимодействия ее компонентов.

Ниже приведен перечень свойств, которыми должна обладать хорошая специфи кация проекта:

1) должно быть упомянуто каждое исходное требование;

2) должны быть определены возможные варианты реализации;

3) спецификация должна легко модифицироваться;

4) спецификация должна служить справочным руководством для тех, кто будет заниматься сопровождением системы;

5) спецификация должна придерживаться простых решений;

6) связи между модулями должны быть слабыми.

Первые два свойства отражают основное назначение спецификации: выбрать точный способ реализации исходных требований. Требования простоты модифика ции и справочного использования унаследованы от предыдущей спецификации. По следние два свойства свидетельствуют об оптимальности принятых решений.

Все, что перечислено в спецификации требований, должно найти свое отражение в спецификации проекта. О полноте проектного реше ния судят, проверяя все исход ные требования. Если какое то требование осталось нереализованным, оно должно быть помечено как таковое. Например, во входной спецификации может говориться о необходимости обеспечить многоязыковую поддержку. Но если ограниченные сро ки и бюджет не позволяют этого сделать, разработчик может остановиться только на основном языке. Отдельным параграфом следует дать обоснование такого решения.

В основном разработчик решает, как, собственно, создавать систему. Конкретные детали реализации оставляются на усмотрение программистов, а в проектной части описываются принципы реализации. Нет необходимости указывать имя каждой пе ременной, достаточно задать правила выбора имен. Язык программирования, СУБД и другие структурные компоненты выбираются на этапе проектирования.

Проектирование— это итерационный процесс, поэтому проектная спецификация должна быть такой, чтобы изменения было легко вносить. Разбейте документ на логи ческие разделы и пронумеруйте их. Существуют программы, предназначенные для по строения проектных диаграмм. Среди них отметим открытый пакет Dia (www.lysator.liu.

se/alla/dia).

Программисты руководствуются спецификацией проекта при создании конечного продукта. И впоследствии они неоднократно обращаются к ней в процессе исправле ния ошибок и внесения улучшений. Убедитесь в том, что в документе описаны все де тали функционирования системы.

Хороший проект является простым. Простые проекты легче понять, следовательно, реализация получится более качественной. Чрезмерная сложность проекта обычно свидетельствует о преждевременных попытках оптимизировать систему. В контексте баз данных процесс оптимизации называется нормализацией (рассматривается в гла ве 8, "Нормализация").

88 Глава 7, Проектирование баз данных Полученное проектное решение должно иметь модульную структуру, в которой все модули обособлены, но в то же время связаны друг с другом. Обособленный мо дуль служит одной единственной цели. Наличие таких модулей помогает сделать сис тему простой, так как при реализации модуля можно сосредоточиться только на нем и не беспокоиться о том, как реализуются остальные модули.

Принцип связности касается взаимодействия модулей друг с другом. Оно должно происходить посредством четко определенных интерфейсов, которые позволяют менять внутреннюю структуру модулей, не затрагивая работу других частей системы.

Это называется слабой связностью. Сильная связность возникает, когда структуры модулей оказываются взаимозависимыми.

При проектировании баз данных слабая связность достигается путем обособления основных групп информации. Например, торговая компания использует адреса кли ентов в разных ситуациях: при оформлении заказов на покупку, при оформлении за казов на доставку, в маркетинговых отчетах. Нет необходимости повторять адреса в каждой таблице. Можно вынести их в отдельную таблицу, установив с ней связи из других таблиц посредством внешних ключей.

В спецификации проекта должны присутствовать четыре важных раздела:

1) стратегия;

2) архитектура;

3) правила;

4) детали проекта.

В разделе стратегии описаны внешние компоненты и средства, которые должны быть использованы в процессе последующей реализации. Сюда входят операционная система, СУБД и другие программные платформы. Их выбор влияет на архитектуру.

Рассмотрите основные методы решения главных проблем.

В разделе архитектуры дается высокоуровневый анализ системы и рассматрива ются связи между модулями. Детали работы самих модулей сюда не относятся, но диа граммы таблиц и вешних ключей будут очень полезными.

В разделе правил собраны рекомендации программистам. Сюда должны быть включены требования к оформлению исходных текстов. Здесь же м ожно указать пра вила интеграции новых модулей, местоположение совместно используемых ресурсов и принципы тестирования.

В последнем разделе описаны все модули и их компоненты. Описание компонен тов дается в виде названий алгоритмов или псевдокода. У таблиц базы данных долж ны быть перечислены столбцы и внешние ключи.

Составление схемы базы данных При проектировании часто пользуются диаграммами, так как успех проекта в зна чительной степени зависит от точности его спецификации. На основе этой специфи кации программисты реализуют модули, и любая неоднозначность приведет к тому, что исходные требования не будут соблюдены.

Существуют два основных типа диаграмм: диаграммы потоков данных и диаграм мы отношений объектов (entity relationship, ER). На примере первых демонстриру ются функциональные преобразования, претерпеваемые данными при переходе из Составление схемы базы данных одного модуля в другой. Диаграммы отношений объектов отображают логическую структуру данных и связи между модулями. Потоковые диаграммы плохо подходят для описания баз данных. Реляционные базы данных лучше всего описываются в виде структур данных.

Диаграммы отношений объектов соответствуют одному из трех уровней абстрак ции: физическому, программному или концептуальному. Диаграмма физического уровня описывает аппаратные компоненты. Это взгляд на систему как на совокуп ность физических устройств. На программном уровне система анализируется с точки зрения одного или нескольких программных компонентов. Концептуальный уровень представляет собой взгляд на систему со стороны пользователя.

Спецификация требований описывает систему на к онцептуальном уровне. Диа граммы в данном случае отражают происходящие в системе бизнес процессы и взаи модействие пользователя с ней. На рис. 7.1 из ображен продавец, решающий две сис темные задачи. Первая задача заключается в проверке цены продаваемого товара.

Вторая задача — это собственно продажа товара. Здесь возникает подзадача: добавле ние записи о клиенте.

Продавец Продать товар Добавить заказчика Рис. 7.1. Концептуальная диаграмма Каждый программный компонент имеет собственное представление о системе.

СУБД MySQL рассматривает данные как информационные блоки файлов на диске.

Приложения работают с данными как с записями, которые возвращаются в результа те SQL запросов.

На рис. 7.2 приведена диаграмма отношений между четырьмя таблицами. В этих таблицах хранятся сведения об адресах, клиентах, заказах и товарах. Каждый прямо угольник представляет собой таблицу. Линии, соединяющие таблицы, показывают отношения "внешний ключ — первичный ключ". Между таблицами клиентов и заказов существует отношение "один ко многим". Клиент может сделать произвольное число заказов (в том числе ни одного), но любой заказ принадлежит только одному клиенту.

Кружок на диаграмме говорит о том, что отношение является необязательным.

Рис. 7.2. Диаграмма таблиц 90 Глава 7. Проектирование баз данных В заказ включается один или несколько товаров. Обратите внимание на отноше ние "многие ко многим". Логически каждый заказ связан с группой товаров, а один и тот же товар может входить в несколько заказов. Вспомните из главы 5, "Реляционная модель", что реляционная модель не позволяет напрямую формировать отношения "многие ко многим". В ходе этапа проектирования это отношение преобразуется та ким образом, что появится промежуточная таблица.

В таблицу адресов вынесены столбцы, общие для таблиц заказов и клиентов.

В таблице заказов указывается адрес доставки, если заказ делается через Web узел.

В таблице клиентов приводятся их основные адреса, используемые при непосредст венном общении с клиентами. Наличие таблицы адресов позволяет гарантировать, что все адреса будут иметь одинаковую структуру.

На физическом уровне описывается архитектура системы. Диаграммы этого уров ня отражают взаимодействие аппаратных компонентов. Здесь могут быть представ лены сетевые соединения, а также каналы записи данных в постоянные хранилища.

Языки моделирования Существует несколько стандартов моделирования информационных структур во обще и баз данных в частности. Среди них диаграммы Бейчмана, модель отношений объектов, стандарты IDEF1X и UML (Uniform Modeling Language — единый язык мо делирования). Диаграммы Бейчмана были разработаны Чарльзом Бейчманом для описания сетевых баз данных, но некоторые их идеи применимы и для реляционных баз данных. Модель отношений объектов впервые была описана Питером Ченом (Peter Chen) в 1976 г. под влияниемстатьи доктора Кодда, посвященной реляционной алгебре. Стандарт IDEF1X был принят правительством США в 1993 г. UML— это по пулярный язык моделирования, созданный Гради Бучем (Grady Booch), Айваром Якобсоном (Ivar Jacobson) и Джимом Рамбо (Jim Rumbaugh) из компании Rational Software Corporation.

Люди часто говорят "база данных", имея в виду "система управления реляционны ми базами данных". Это объясняется двумя причинами: удобством и тем, что реляци онная модель намного превосходит по популярности все остальные модели. Точно так же диаграммами отношений объектов стали называть любые диаграммы, в кото рых информационные сущности изображаются в виде замкнутых фигур, а отношения между ними обозначаются линиями. Строгое определение таких диаграмм было дано в исходной работе Чена под названием "Модель отношений объектов: попытка уни фицированного представления данных" ("The Entity Relationship Model: Toward a Unified View of Data").

Дополнительную информацию о стандарте IDEF1X можно получить на Web узле www.idef.com. Там выложен 145 страничный документ, содержащий описание методик составления диаграмм.

Компания Rational Software ведет Web узел, посвященный языку UML (www.rational.

com/umt). Стандарт UML основан на методологии объектно ориентированного про ектирования, позволяющей создавать многократно используемые программные ком поненты. Концепции многих моделей хорошо выражаются диаграммами UML. Прав да, считается, что традиционные диаграммы лучше подходят для описания информа ционных систем, в частности баз данных.

Составление схемы базы данных Диаграммы отношений объектов Диаграммы отношений объектов отображают три основных типа информации:

объекты (сущности), отношения и характер этих отношений. Объекты представля ются прямоугольниками. Внутри прямоугольника находится имя объекта. Объект — это общее понятие, но при моделировании реляционных баз данных оно означает таблицу. На рис. 7.3 представлено типичное изображение объекта.

Прямые линии обозначают отношения между объектами. В реляционных базах данных отношения реализуются путем объединения двух таблиц по группе столбцов, общих для обеих таблиц. Характер отношения определяется числом строк, участ вующих в нем с каждой стороны. Таблице, над которой выполняется объединение, может быть поставлена в соответствие одна строка или несколько. Пе рпендикуляр ная черта означает единичную связь, а тройная линия — множественную.

На рис. 7.4 изображено отношение "один к одному" между таблицами клиентов и адресов. Специальные символы, выражающие характер отношения, ставятся на кон цах линии. Отношение может "читаться" в любом направлении, например "у каждого клиента есть один адрес" или "каждый адрес принадлежит к одному клиенту".

Рис. 7.3. Объект Рис. 7.4. Отношение "один к одному" На рис. 7.5 изображено отношение "один ко многим" между таблицами категорий и товаров. Рисунок читается так: "в каждую категорию входит один или несколько то варов" либо "каждый товар принадлежит к одной и только к одной категории".

Рис. 7.5. Отношение "один ко многим" Отношения между объектами могут быть необязательными. Чтобы подчеркнуть это, на линии рядом с символом отношения ставят незаштрихованный кружок. На рис. 7.6 изображено необязательное отношение между таблицами заказов и адресов.

Оно читается следующим образом: "в заказе может быть указан один адрес" или "каждый адрес принадлежит к одномузаказу".

Рис. 7.6. Необязательное отношение "один к одному" 92 Глава 7. Проектирование баз данных Создание диаграмм Прежде чем приступать к созданию диаграмм отношений объектов, необходимо определиться с самими объектами. Анализ поведения системы поможет установить способы получения пользователями информации. Составьте список информацион ных объектов.

Создание диаграммы — это итерационный процесс. Получив первую версию диа граммы, вы обязательно обнаружите, что какие то объекты и отношения пропущены.

Продолжайте улучшать модель до тех пор, пока она не будет завершена. Затем срав ните полученную диаграмму с исходными требованиями и определите ее полноту.

Если моделируется существующий бизнес процесс, используйте бумажные доку менты и формуляры для определения атрибутов каждого объекта. Например, карто теку компании, торгующей автомобилями, наверняка можно взять за основу при вы боре способа описания автомобилей. Поля учетной карточки трансформируются в столбцы таблицы базы данных.

Не все из нас художники, поэтому для составления диаграмм лучше пользоваться специализированными приложениями. Наиболее популярны пакет Visio компании Microsoft (www.microsoft.com/office/visio) и его открыто распространяемый эквивалент Dia (www.lysator.liu.se/~alla/dia). В последнем применяется библиотека GTK, поэтому существуют его версии для Windows.

Пакеты Visio и Dia предназначены для создания диаграмм общего назначения.

Программа ArgoUML (http://argouml.tigris.org) строит диаграммы UML. Она написана на Java, поэтому может применяться в любой операционной системе, где есть вирту альная машина Java.

Пакет ERWin компании Computer Associates (www.ca.com) позволяет моделировать базы данных. Он может подключаться к СУБД и строить диаграммы существующих баз данных, а также создавать базы данных на основании диаграмм. Аналогичные функции выполняетпакет DeZign компании Datanamic (www.datanamic.com). К сожале нию, оба они доступны только в Windows.

Реализация модели Когда проект базы данных завершен, переходят к ее реализации. В соответствии с диаграммами создаются инструкции CREATE TABLE. Будьте готовы вернуться к этапу проектирования для внесения очередных модификаций: переход на язык SQL часто открывает различные упущения.

В спецификации проекта были описаны столбцы каждой таблицы. Для них необ ходимо подобрать типы данных, поддерживаемые в SQL. Дополнительно можно соз дать индексы, хотя зачастую схема их использования настолько сложна, что придется прибегнуть к инструкции EXPLAIN (описана в главе 13, "Инструкции SQL").

Все SQL инструкции, создающие базу данных, должны быть сведены в одном или нескольких текстовых файлах, а не вводиться в интерактивном режиме. Это позволит стирать базу данных и создавать ее "с нуля". Эти же файлы послужат в качестве доку ментации. Перед каждой инструкцией CREATE TABLE вставьте комментарии, пояс няющие назначение таблицы. Комментарии игнорируются синтаксическим анализа тором, поэтому они не сохраняются в базе данных, зато дают в озможность человеку, Реализация модели сопровождающему базу данных, понять ее структуру. Синтаксис комментариев опи сан в начале главы 13, "Инструкции SQL".

Можно также пользоваться опцией COMMENT инструкции CREATE TABLE. Такие комментарии хранятся вместе с таблицей. Для их просмотра необходимо ввести ин струкцию SHOW TABLE STATUS.

При переходе от этапа проектирования к этапу реализации необходимо придер живаться пяти ключевых принципов:

• первичные ключи следует помечать спецификатором NOT NULL;

• пользуйтесь флагом AUTO_INCREMENT для автоматического создания иденти фикаторов;

• внешние ключи должны ссылаться на первичные ключи;

• отношения "многие ко многим" должны устанавливаться через промежуточную таблицу;

• таблицы, между которыми существуют отношения "один к одному", лучше объ единять.

Как правило, всякая таблица должна иметь первичный ключ. Вспомните из гла вы 5, "Реляционная модель", что столбцы первичных ключей необходимо объявлять со спецификатором NOT NULL. В большинстве таблиц первичный ключ представляет собой отдельный столбец целочисленных значений, так как зачастую трудно сказать заранее, будут ли значения других полей уникальными. Например, всем клиентам можно присвоить целочисленные идентификаторы, что позволит различать тезок, но самим клиентам эти идентификаторы не нужны, они могут даже не догадываться об их существовании. В MySQL такие абстрактные первичные ключи реализуются в виде столбцов счетчиков.

Внешние ключи участвуют в отношениях "один ко многим". Таблица, с которой существует "множественная" связь, будет содержать внешний ключ, указывающий на первичный ключ противоположной таблицы. MySQL не проверяет правильность значений внешних ключей, т.е. предложения FOREIGN KEY инструкции CREATE TABLE являются необязательными. Но есть ряд причин, по которым их все же стоит указывать. Во первых, это послужит целям документации. Во вторых, это позволит некоторым приложениям читать схему базы данных и строить на ее основы диаграм мы. Наконец, впоследствии может понадобиться передать схему в другую СУБД, где внешние ключи играют более важную роль.

Если на диаграмме присутствуют отношения "многие ко многим", каждое из них должно быть преобразовано в два отношения "один ко многим" с промежуточной таблицей. Первичные столбцы исходных таблиц преобразуются во в нешние ключи промежуточной таблицы. Это означает, что у нее будут два целочисленных столбца.

Проверьте целесообразность отношений "один к одному". Бывают случаи, когда они действительно необходимы, но, возможно, вы просто пропустили возможность слияния двух таблиц.

Если бы СУБД MySQL проверяла правильность внешних ключей, пришлось бы за давать правила обновления и удаления записей. В настоящий момент такие функции возлагаются на программиста. В этом есть определенный смысл. Если приложение будет работать с другой СУБД, в которой есть свои правила, и приложение попытает 94 Глава 7. Проектирование баз данных ся выполнить изменения в нарушение этих правил, будет выдано сообщение об ошибке. А раз код проверки уже заложен в программы, то дублирование его в СУБД приведет лишь к снижению производительности.

Выбор правильных типов столбцов — это творческий процесс, частично связан ный с анализом исходных требований. Если необходимо заботиться об экономии дис кового пространства, следует выбирать минимально возможные типы, охватывающие заданный диапазон значений. Например, если известно, что в таблице будет пример но 500 строк, то трехзначного первичного ключа окажется достаточно. Специфика ция INT (3) является некорректной, поскольку для типа INT MySQLвсегда использует 32 разрядное целое число. Тип TINYINT занимает один байт, что недостаточно.

В рассматриваемом случае подойдет тип SMALLINT, т.е. спецификация типа должна выглядеть так: UNSIGNED SMALLINT (3).

Значения в столбцах счетчиках должны быть беззнаковыми, потому что отрица тельные целые числа будут трактоваться как большие положительные числа. Следо вательно, вставка в столбец отрицательного числа приведет к тому, что следующее число окажется очень большим. Таким образом, спецификация типа поля счетчика всегда должна включать ключевое слово UNSIGNED.

Столбцы, хранящие короткие значения одинаковой длины, например коды дета лей, должны иметь тип CHAR. Правда, если в таблице есть поля переменной длины, значения CHAR могут автоматически приводиться к типу VARCHAR. Строковые поля длиной более 255 символов должны иметь тип BLOB или TEXT.

Столбцы, хранящие денежные величины, должны иметь тип DECIMAL. Это тип чисел с фиксированным количеством цифр после запятой. В MySQL десятичные чис ла хранятся в строковом виде и не подлежат аппроксимации, в отличие от других ти пов чисел с плавающей запятой. Эффект аппроксимации приводит к тому, что числа, отличающиеся на очень незначительную величину, оказываются равными. В случае сравнения денежных сумм это может означать незапланированную потерю денег.

Значения типа DECIMAL преобразуются из строковой формы в числа с плавающей за пятой при выполнении математических операций. Чтобы защитить себя от ошибок аппроксимации, выполняйте эти операции в приложениях.

Индексы можно создавать не только для первичных и внешних ключей, но и для обычных столбцов. Индексы ускоряют поиск записей в запросах с объединением, группировкой или упорядочением записей. Наличие индекса позволяет сразу же пе рейти к нужной записи, а не сканировать всю таблицу по одной записи за раз. Однако трудно предугадать заранее, какие запросы будут выполняться тем или иным прило жением. Поэтому может понадобиться проанализировать запросы с помощью инст рукции EXPLAIN. Этот процесс рассматривается в главе 26, "Оптимизация".

Тестирование Тестирование бывает двух видов: на предмет поиска недочетов и на предмет про верки полноты реализации. Недочеты являются следствием человеческих ошибок.

Полной считается система, удовлетворяющая всем исходным требованиям.

На основании специф икации требований и спецификации проекта проверяются все функциональные возможности, реализованные в базе данных. Нужно убедиться, что всем информационным сущностям поставлены в соответствие таблицы или Планирование жизненного цикла столбцы. Выполните ряд типичных операций над базой данных и убедитесь в получе нии ожидаемых результатов.

Поиск недочетов поначалу кажется легкой задачей, и лишь впоследствии выясня ется, что это не так. Синтаксические ошибки SQL запросов выявляются сразу же и быстро исправляются, но есть ошибки, которые проявляются лишь в определенных ситуациях. Например, объединение двух таблиц без индекса выполняется быстро при малой загруженности системы. Однако когда 20 пользователей одновременно выпол няют один и тот же запрос, производительность падает ниже критической отметки.

Если в исходных требованиях оговорены ограничения производительности, по требуются специальные программы, которые вызовут высокую загруженность базы данных. Только так можно будет проверить ее работу в экстремальных условиях.

В пакет MySQL входят специальные утилиты тестирования, позволяющие изме рять производительность сервера. Они представляют собой Perl сценарии, находя щиеся в каталоге sql bench дистрибутива.

Планирование жизненного цикла Даже после ввода в эксплуатацию системе необходимы регулярный мониторинг и сопровождение. Исходные требования меняются, от системы ожидается все более высокая производительность. У любой системы есть свой жизненный цикл. Должен быть составлен план, описывающий действия, выполняемые в ходе нормальной экс плуатации системы, ее обновления и последующего списания.

В процессе эксплуатации системе необходим административный контроль. Жур нальные файлы разрастаются и могут потребовать усечения. Следует регулярно соз давать резервные копии на случай возможной аварии. Внешние события, например сбой питания, могут вызвать повреждение файлов MySQL, в которых хранятся таб лицы, и их придется восстанавливать. Все эти вопросы рассматриваются в главе 23, "Администрирование баз данных".

Очень часто недостатки проекта выявляются только после длительного использова ния системы. Подумайте заранее о будущих улучшениях. Вряд ли допустим полугодич ный простой, в течение которого система будет переписана, поэтому нужно составить план внедрения изменений с минимальным дискомфортом для пользователей. В MySQL есть очень гибкие средства изменения таблиц. Часто с помощью одной SQL инструкции можно интегрировать в базу данных новую информационную структуру.

Рано или поздно должен произойти переход на новую версию системы или пол ный отказ от нее по причине устаревания. В главе 28, "Перенос данных в разные СУБД", рассказывается о том, как переносить базы данных в другие СУБД.

НОРМАЛИЗАЦИЯ В этой главе...

Зачем нужна нормализация Первая нормальная форма Вторая нормальная форма Третья нормальная форма Нормальная форма Бойса Кодда Четвертая нормальная форма Денормализация ормализация — это метод организации реляционной базы данных с целью со кращения избыточности. В ходе этого процесса неоптимальная таблица раз бивается на две или более таблиц, между которыми создаются отношения.

Нормализация является частью этапа проектирования и выполняется над сущест вующими таблицами. Приобретя определенный опыт, можно научиться создавать нормализованные таблицы с первой попытки.

Нормализация позволяет в полной мере реализовать преимущества реляционной модели. Несмотря на все имеющиеся в распоряжении MySQL средства, ничто не ме шает разработчику реализовать базу данных так, как если бы это была коллекция файлов. Нормализация заставляет разработчика создавать больше таблиц, равномер нее распределяя в них информацию, что приводит к снижению избыточности.

Нормализация определяется в виде набора правил, известных как нормальные фор мы. После своей статьи, посвященной реляционной алгебре, доктор Кодд в 1972 г.

опубликовал работу под названием "Дальнейшая нормализация реляционной модели баз данных" ("Further Normalization of the Data Base Relational Model"). В этом доку менте были описаны первые три нормальные формы. В последующих работах докто ра Кодда и других авторов были определены три другие нормальные формы. Каждая нормальная форма основана на предыдущей, поэтому, н апример, третья форма более желанна, чем вторая.

Устранение избыточности не обязательно означает повышение производитель ности. Накладные расходы на выполнение операций объединения весьма значитель ны, поэтому разработчики иногда сознательно идут на нарушение правил нормализа ции. Это называется денормализацией.

98 Глава 8. Нормализация Зачем нужна нормализация Необходимость нормализации диктуется теми же соображениями, что и выбор реляционной СУБД: есть сложная информационная структура, и если выбрать любую другую модель представления данных, возникнет большая избыточность. В главе 4, "Концепции баз данных", рассматривались вопросы управления дублирующимися данными. Стоимость написания кода, который бы синхронизировал дублирующиеся значения, настолько высока, что оптимальным решением оказываются лишь самые простые базы данных.

Нормализация приводит к улучшению целостности данных. Потребность поддер жания целостности в приложениях уменьшается, следовательно, повышается их про изводительность. Растет и производительность самой СУБД. Сокращается число зна чений NULL, обработка которых незначительно, но все же влияет на производитель ность, и повышается эффективность индексов.

Нормализация чаще всего выполняется на этапе проектирования, поэтому под ру кой не оказывается готовых данных, на которых можно было бы выполнить провер ку. Разработчики обычно создают разного рода заменители, например таблицы с не большим числом строк. Но в действительности необходимо учитывать весь домен значений столбца, что требует немалого воображения. Иногда задача состоит в нор мализации рабочей базы данных, но, как правило, приходится трансформировать схему, получаемую на основании диаграмм и инструкций CREATE TABLE.

В табл. 8.1 показано последовательное изменение правил для первых пяти уровней нормализации. Есть еще как минимум две нормальные формы, но их практическая ценность весьма сомнительна. В большинстве случаев достаточно третьей нормаль ной формы.

Нормальная форма Свойства таблицы Первая Содержит информацию об одной сущности, имеет первич ный ключ;

каждая ячейка содержит одно значение Вторая Значения всех столбцов зависят от полного первичного ключа Третья Только первичный ключ определяет значения столбцов Бойса Кодда Ни одна часть первичного ключа не зависит от столбца, ко торый сам не может стать первичным ключом Четвертая Значения NULL во внешних ключах недопустимы, если этих ключей больше одного Первая нормальная форма В реляционной базе данныхтаблицы практически всегда по умолчанию находятся в первой нормальной форме. Проблемы возникают в ситуации, когда необходимо импортировать обычную файловую базу данных в MySQL. В такой базе данных отсут Первая нормальная форма ствуют какие бы то ни было отношения, поэтому в ней наверняка есть дублирующаяся информация.

Рассмотрим инструкцию CREATE TABLE, приведенную в листинге 8.1. Это таблица музыкального каталога. Она может хранить описание любой пластинки, любого ком пакт диска и любой кассеты, имеющихся в коллекции. Указываются дата приобрете ния носителя и его нынешняя цена.

CREATE TABLE recording ( Artist VARCHAR(32), # исполнитель Released DATE, # дата выпуска Title VARCHAR(32), # название Format VARCHAR(32), # формат Label VARCHAR(32), # студия звукозаписи Genre VARCHAR(32), # жанр Length INT(11), # продолжительность Purchased DATE, # дата приобретения Cost DECIMAL(11,2}, # цена CurrentValue DECIMAL(11,2) # нынешняя стоимость );

Главный принцип первой нормальной формы заключается в том, что любая за пись таблицы должна содержать описание одной сущности. Этому правилу удовле творяет практически любая таблица, поскольку столбцы выбираются сознательно.

В нашем случае в таблице находятся описания предметов музыкальной коллекции. Но если присмотреться, то окажется, что столбцы можно разделить на две группы.

Столбцы первой группы (Artist, Released, Title, Format, Label, Genre, Length, CurrentValue) описывают любой экземпляр музыкального носителя, а не только тот, что имеется в коллекции. Столбцы второй группы (Purchased, Cost) относятся к одному конкретному экземпляру. Может показаться, что таблицу следует разбить на две части. Но прежде давайте познакомимся с двумя другими принципами первой нормальной формы.

Второй принцип требует наличия первичного ключа. С технической точки зрения созданная выше таблица не имеет ключа: я просто не указал его в инструкции CREATE TABLE. Вспомните из главы 7, "Проектирование баз данных", что в качестве первичного ключа можно использовать столбец счетчик. Есть ли альтернативы? Допустим, столбцы Artist и Released формируют составной ключ. Тогда исполнитель не должен одно временно выпускать две разные работы. Это неразумное ограничение, потому что опи санная ситуация возможна. Тогда предположим, что первичный ключ образуют столб цы Artist, Released и Title. Кажется глупым, чтобы исполнитель одновременно выпустил две работы с одинаковым названием. Но не забывайте о формате. Очень часто бывает, что альбом выходит на компакт дисках и кассетах. Таким образом, можно про должить включать столбцы в первичный ключ. По сути, несложно привести разумные доводы в пользу того, почему ключом следует сделать всю совокупность столбцов. Это чересчур непрактично, поэтому мы воспользуемся полем счетчиком.

Третий принцип требует, чтобы ячейка не содержала группу значений. Это может показаться странным, но представьте себе список разделенных запятыми строк в поле 100 Глава 8. Нормализация типа VARCHAR. Например, в столбце Format может быть записано "78,LP". Это озна чает, что носитель представляет собой долгоиграющую пластинку на 78 оборотов. Та кой формат хранения не оптимален, поскольку пропадает возможность осуществлять отбор записей отдельно по каждому из этих критериев. Попробуйте найти все пластин ки в коллекции. Можно, конечно, применить оператор LIKE, описанный в главе 10, "Типы данных, переменные и выражения". В MySQL есть даже тип SET, обозначающий неупорядоченный набор значений, но его поддержка ограничена. Следует очень вни мательно контролировать ситуации, когда в ячейку заносится несколько значений.

В листинге 8.2 демонстрируется добавление к таблице первичного ключа, реали зованного в виде счетчика. Это разумное решение, поскольку большинство столбцов не зависит друг от друга. В данном примере это не отражено, но подразумевается, что в поле Format заносится одно значение. Если один и тот же альбом приобретается в разных форматах, для него создаются дополнительные записи.

CREATE TABLE recording ID NOT NULL Artist NOT Released DATE, Title NOT NULL, Format NOT NULL, Label Genre Length Purchased DATE, Cost PRIMARY Теперь таблица находится в первой нормальной форме, но многие проблемы все еще не решены. Основная из них — дублирование информации в когда один и тот же альбом доступен в разных форматах. Как минимум, имя исполнителя и назва ние альбома будут повторяться.

Вторая нормальная форма Вторая нормальная форма требует, чтобы все столбцы зависели от полного вичного ключа, а не от его частей. Таблица нарушает данное правило, если первич ный ключ является составным и подмножества его столбцов достаточно для идентификации записей.

Во второй нормальной форме подразумевается использование составного пер вичного ключа. Таблица, в которой первичным ключом является один столбец, матически считается имеющей вторую нормальную форму.

Рассмотрим таблицу, представленную в листинге 8.3. В ней отслеживается количе ство часов, за которые разработчики, действующие по контракту, выставляют счета по тем или иным проектам. У каждого проекта есть числовой а у раз Вторая нормальная форма номер социального страхования (social security number, SSN). Иденти фикаторы обоих типов являются уникальными и назначаются правительством в це лях упрощения налогообложения. Каждый разработчик трудится по фиксированной ставке (число долларов в час). Эта ставка зависит от вида выполняемой работы (столбец В столбце Quantity указано количество часов, затрачен ных на выполнение проекта.

CREATE TABLE work Project NOT NOT VARCHAR(16), Quantity PRIMARY ContractorSSN) Эта таблица находится в первой нормальной форме, но не во второй. Приведем пример. Представьте двух разработчиков, занимающихся одним и тем же проектом.

Соответственно, название проекта повторится дважды. Оно зависит только от иден тификатора проекта, т.е. от половины первичного ключа. То же самое можно сказать о столбцах ContractorName и ContractorRate.

Чтобы устранить дублирование, необходимо перенести информацию о проектах и разработчиках в отдельные таблицы. В листинге 8.4 исходная таблица разбита на три составляющие. В таблице work содержатся три столбца: ContractorSSN и Quantity. Первичный ключ тот же, что и прежде, но теперь столбцы Project и ContractorSSN являются внешними ключами. Название проекта хранится в таблице а имя разработчика и процентная ставка — в таблице contractor.

CREATE TABLE work Project NOT NULL, YARCHAR(16) NOT NULL, Quantity PRIMARY FOREIGN KEY(Project) REFERENCES FOREIGN REFERENCES CREATE TABLE project ID NOT NULL Name PRIMARY CREATE TABLE contractor 102 Глава 8. Нормализация NOT NULL, Name WorkType VARCHAR(16), Rate PRIMARY Всегда обращайте внимание на имена столбцов с общими префиксами. Очень час то это свидетельствует о необходимости создания дополнительной таблицы, как в данном случае.

На рис. 8.1 изображена схема отношений между тремя таблицами.

Рис. Диаграмма табличных связей Третья нормальная форма Вторая нормальная форма устраняет столбцы, зависящие от части первичного ключа. Третья нормальная форма устраняет столбцы, которые зависят от столбца, не являющегося первичным ключом. Это называется и ведет к ненужному дублированию данных.

Рассмотрим таблицу contractor в листинге 8.4. Столбец WorkType описывает вид выполняемой работы. Одни разработчики пишут программы на С, другие — гото вят иллюстрации. Эти задачи оплачиваются по разному. По сути, зная вид работы, можно определить процентную ставку. Правда, здесь применяется правило бизнес логики: работа конкретного вида всегда оплачивается одинаково.

Решением проблемы снова будет разделение таблицы надвое (листинг Вид работы и связанная с ним процентная ставка хранятся теперь в отдельной таблице.

Обратите внимание на то, что строка с названием вида работы является первичным ключом таблицы Может показаться, что применение целочисленного идентификатора в качестве первичного ключа было бы логичнее, но это лишь приве дет к возникновению транзитивной зависимости. Мы вернемся к рассмотрению дан ной ситуации при описании процесса CREATE TABLE contractor SSN NOT NULL, Name WorkType NOT NULL, PRIMARY FOREIGN KEY(WorkType) REFERENCES CREATE TABLE worktype ID Нормальная форма Rate PRIMARY Нормальная форма Бойса Кодда Первые три нормальные формы были описаны доктором в его основной работе, посвященной нормализации. Обычно третьей нормальной формы вполне достаточно для того, чтобы база данных считалась оптимизированной. Форма Бойса Кодда решает более узкую проблему, когда часть составного первичного ключа зави сит от значения другого столбца и этот столбец сам по себе не может быть первич ным ключом.

В листинге 8.6 приведен пример таблицы, находящейся в третьей нормальной форме, но не в форме Бойса Кодда. В таблице отслеживаются служащие офиса, заказывающие программное обеспечение из архивов. расположены в разных частях офиса, а каждому служащему разрешен доступ только в один архив.

CREATE TABLE software Cabinet (11) NOT NULL, Title NOT NULL, Employee INT PRIMARY FOREIGN KEY(Cabinet) REFERENCES cabinet(ID), FOREIGN REFERENCES CREATE TABLE employee ID NOT NULL Name Cabinet NOT NULL, PRIMARY FOREIGN REFERENCES Таблица не находится в форме Бойса Кодда, потому что по идентифи катору служащего можн о определить архив. Обратите внимание на то, что столбца title недостаточно для идентификации записей, потому что в двух архивах могут находиться копии одной и той же программы. Точно так же один служащий может одновременно заказать несколько программ.

Решение, переводящее таблицу в форму Бойса Кодда, заключается в уда лении из нее столбца Cabinet. Столбцов Title и Employee достаточно для идентификации записей. Новые определения таблиц приведены в листинге 8.7.

104 Глава 8. Нормализация CREATE TABLE software Title NOT NULL, Employee PRIMARY FOREIGN REFERENCES CREATE TABLE employee ID NOT NULL Name Cabinet NOT NULL, PRIMARY FOREIGN REFERENCES Четвертая нормальная форма Четвертая нормальная форма также относится к узкому кругу случаев. Ее обычно применяют лишь к промежуточным таблицам, создаваемым для преобразования от ношений "многие ко многим". Таблица нарушает требования четвертой нормальной формы, если служит мостом между более чем двумя таблицами.

Рассмотрим диаграмму на рис. 8.2. Программа работает с ресурсам и двух видов:

библиотеками функций и конфигурационными файлами. Это, в частности, справед ливо для утилит MySQL. Большинство из них использует клиентскую библиотеку MySQL, а также библиотеку языка С, храня при этом конфигурационные уста новки в Рис. 8.2. Многоцелевая промежуточная таблица В листинге 8.8 описаны таблицы, соответствующие этой диаграмме.

CREATE TABLE program ID NOT NULL Name PRIMARY CREATE TABLE resource ID NOT NULL Program NOT NULL, Library INT INT PRIMARY FOREIGN REFERENCES FOREIGN KEY(Library) REFERENCES library(ID), FOREIGN REFERENCES CREATE TABLE library ID NOT NULL Name PRIMARY CREATE TABLE ID NOT NULL Name PRIMARY Суть проблемы локализована в таблице resource и заключается в том, что в столбцах внешних ключей разрешены значения NULL. Это подразумевает их необяза тельность. С логической точки зрения необязательная связь между программой и ее ресурсами порождает неопределенность записей в таблице. Предположим, програм ма работает с одной библиот екой и одним файлом ресурсов. Тогда в таблицу следует добавить строку с соответствующими значениями в столбцах Library и Но можно поступить иначе: добавить две записи, в которых одно из значений уста навливается явно, а другое равно NULL.

Когда программа перестает работать с библиотекой, возникает неприятная про блема. Внесение изменений в таблицу зависит от того, каким образом в нее добавля лись записи. Потребуется либо инструкция UPDATE, либо DELETE.

Решение опять состоит в разбивке таблицы resource на две части. Мы не будем это показывать, так как уже неоднократно проделывали то же самое. Таблицы, нару шающие четвертую нормальную форму, редки и, очевидно, не совсем естественны.

При построении диаграмм с отношениями "многие ко многим" и преобразовании этих отношений в промежуточные таблицы несложно проконтролировать описан ную ситуацию.

Денормализация Следствием полной нормализации является переизбыток таблиц. Внешняя избы точность значений устранена, зато появилось множество значений, реализующих внутренние связи между таблицами. Кроме того, возникают дополнительные затраты на выполнение операций объединения, что влияет на производительность. Конечно, в 70 х годах дискового пространства была оправданной, но сегодня большее значение имеет скорость вычислений.

Глава 8. Нормализация Нормализация — это процесс логической группировки данных, направленный на то, чтобы приложению не нужно было заниматься синхронизацией дублирующихся значений. противоположным целям ради повышения произ водительности.

К нельзя подходить легкомысленно. Выполняя вы берете на себя обязанность поддерживать целостность базы данных программным путем. В большинстве случаев на это пойти легко, потому что в приложениях есть оп ределенные средства контроля целостности. Например, таблица адресов может со держать столбец с обозначениями штатов. Ему можно присвоить тип CHAR При ложение будет выдавать пользователям полные названия штатов, но в запросах ука зывать коды. В распоряжении приложения будет внутренняя таблица соответствий между полными названиями и кодами. Это хорошее решение, поскольку в обозримом будущем в США не предвидятся внутриполитические реформации.

В листинге 8.9 показана таблиц, взятых из листинга 8.5. Там, как вы помните, они находились в третьей нормальной форме. На этот раз к таблице добавляется первичный ключ, реализованный в виде поля счетчика. В ре зультате индекс будет состоять из целых чисел, а не строк, что приведет к существен ному ускорению объединений. К тому же, значения первичного ключа вычисляются автоматически, что вряд ли приведет к нарушению целостности.

CREATE TABLE contractor NOT NULL, Name PRIMARY FOREIGN REFERENCES CREATE TABLE worktype ID (11) NOT NULL Name NOT NULL, Rate PRIMARY Объединения, включающие более трех таблиц, сложнее выполнять человеку, чем СУБД. Не стоит недооценивать способность MySQL эффективно выполнять объеди нения при наличии правильного набора индексов. Крупные объединения можно оп тимизировать путем добавления индексов или изменения порядка таблиц в инструк ции SELECT. Это сложнои утомительно, но зато это можно сделать один раз, после чего программа всегда будет работать оптимальным образом.

Во многих СУБД поддерживаются подчиненные запросы: инструкции SELECT, размещаемые в скобках. В MySQL понятие подчиненного запроса отсутствует, но есть временные таблицы. Можно выполнить часть объединения и поместить его результат во временную таблицу. В главе "Инструкции SQL", приводится описание инструк ции CREATE TABLE, где рассказывается о том, как создать таблицу по результатам ра боты инструкции SELECT.

ТРАНЗАКЦИИ И ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ В этой главе.

Параллельные запросы Транзакции Блокировки Последовательности редставьте себе базу данных компании среднего размера, занимающейся Web коммерцией. В любой момент времени на Web узле компании могут находить ся до пятидесяти посетителей. Для загрузки каждой страницы требуется один или несколько запросов. Web приложение должно собрать содержимое "корзины" пользователя, а затем получить информацию о просматриваемом товаре. Иногда два пользователя могут одновременно выполнять запросы, и система должна обслужи вать их независимо друг от друга. Это называется Отсутствие контроля над параллельным выполнением операций может привести к искажению данных. Если два или более потоков начнут осуществлять запись в один и тот же файл, результат будет непредсказуем. Решение проблемы состоит в том, чтобы в тот или иной момент времени только один поток мог обращаться к файлу. Web хранящие данные в обычных файлах, при обращении к файлу блокиру ют его с помощью системных вызовов.

В реляционных СУБД блокировки реализованы на более абстрактном уровне в ви де транзакций. Под транзакцией понимается последовательность SQL инструкций, выполняемая полностью или не выполняемая вообще. Сервер изолирует менные потоки друг от друга, ограничивая их доступ к модифицируемым данным. По мере завершения транзакций сервер пытается выполнять их так, будто они происхо дят последовательно, а не паралле льно.

Транзакции являются относительно новым понятием в MySQL. Их можно приме нять лишь к таблицам определенных типов. В то же время в MySQL поддерж иваются табличные блокировки и другие функциональные возможности, позволяющие ими тировать транзакции.

Глава 9. Транзакции и параллельные вычисления Параллельные запросы Параллелизм — это сложная проблема для СУБД. MySQL является многопотоковой программой, поэтому вынуждена справляться с множественными запросами на под ключение. Но помимо проблемы планирования возникает еще и проблема одновре менного доступа к данным.

Представим себе двух менеджеров, пытающихся выяснить количество единиц од ного и того же товара на складе. Первый менеджер вводит инструкцию SELECT и оп ределяет, что на складе осталось 150 единиц. Второй менеджер получает те же самые данные. Первый менеджер оформляет покупку 30 ти единиц товара, поэтому он вво дит инструкцию устанавливая объем складского запаса равным 120 ти едини цам. А тем временем второй менеджер, ничего не подозревая, оформляет аналогич ный заказ на 10 единиц и тоже вводит инструкцию UPDATE. Он думает, что уменьшает количество товара на 10 единиц, а на самом деле — увеличивает на 20. В результате в базу данных вносится недостоверная информация.

Программисты решают проблему параллельного доступа с помощью блокировок.

Имеется центральный системный сервис, отслеживающий блокировки ресурсов и контролирующий работу потоков. Если какой то поток захватил ресурс, поставив на него блокировку, все остальные потоки, обращающиеся к тому же самому ресурсу, вынуждены ждать его освобождения. Это может приводить к ощутимому снижению производительности, поэтому вводятся блокировки разных уровней, позволяющие точнее определять область действия допустимых и недопустимых операций.

В MySQL блокировки реализуются без прямого вмешательства со стороны пользо вателей. Одиночные запросы выполняются в атомарном режиме, в котором каждый запрос представляет собой отдельную транзакцию. Таким образом, описанную выше проблему несогласованного заказа можно решить, объединив несколько операций в одном запросе, например:

UPDATE item SET Inventory Inventory WHERE ID He всякую последовательность операций можно выразить в виде одного запроса.

Скажем, для обновления двух таблиц необходимы два запроса. В таких случаях нужно явно указывать начало и конец каждой транзакции.

Транзакции Транзакция — это совокупность одной или нескольких SQL инструкций, имеющая начало и конец. В конце транзакции происходит либо ее отмена, либо завершение.

Отмена транзакции называется откатом (rollback), так как происходит последова тельная отмена всех сделанных изменений. Завершение транзакции называется фик сацией (commit).

Считается, что правильная транзакцияобладает следующими свойствами: атомар ностью, изолированностью и устойчивостью. Под понимают принцип неделимости: все инструкции, составляющие транзакцию, тельно выполняются, иначе не выполняется ни одна из них. Никаких промежуточных состояний не существует. База данных поддерживает внутреннюю согласованность за Транзакции счет транзакций. Несмотря на кажущуюся одновременность событий, результаты транзакций заносятся в базу данных последовательно. Все транзакции изолируются друг от друга, а изменения, вызываемые каждой из них, становятся дос тупными лишь после завершения транзакции. Свойство устойчивости означает, что при успешном завершении транзакции в базу данных вносятся постоянные, неотме няемые изменения. Устойчивая база данных способна выдержать внезапную аварию, например сбой питания, и при этом остаться согласованной.

Транзакции реализуются путем ведения журнала всех изменений, вносимых в базу данных в ходе каждой Когда происходит откат, СУБД сверяется с журна лом и отменяет все изменения. По журналу легко можно восстановить согласованное состояние базы данных в случае сбоя. Ведение журнала транзакций приводит к сни жению поэтому в MySQL для таблиц стандартного — — транзакции не поддерживаются. Это одна из причин столь высокой скорости работы программы.

Транзакции появились в MySQL сравнительно недавно. Они поддерживаются для таблиц расширенных типов, таких как Berkeley DB и Gemini. Однако следует отметить, что во многих ситуациях транзакции не нужны, так как табличных блоки ровок будет более чем достаточно. В отличие от других СУБД, MySQL предоставляет пользователям право выбора: можно работать с более медленными таблицами, под держивающими транзакции, или с более быстрыми таблицами, где транзакции пустимы.

В крупных банковских базах данных транзакции, несомненно, необходимы. В по добных системах множество параллельных потоков может соперничать за право дос тупа к ресурсам, а потеря данных обходится слишком дорого. С другой стороны, Web форумы, к примеру, не требуют столь тщательного управления, поскольку стоимость потери сообщения невысока. Конечно, активность посетителей форума может срав ниться с активностью клиентов небольшого банка, но вед ь форумы не приносят го дохода, поэтому приобретение дополнительного оборудования для обработки транзакций является неоправданным. В основном работа с базой данных форума сво дится к вставке новых сообщений и чтению существующих. Достаточно использовать первичные ключи, являющиеся автоматическими счетчиками.

Internet магазину требуется такая же целостность базы данных, как и в банке, только интенсивность трафика заметно ниже. В этой ситуации можно воспользовать ся табличными блокировками. Когда программа создает заказ, она блокирует опреде ленное число таблиц. В результате никакой другой клиент не сможет завершить свой заказ в это же самое время. Но в случае небольшого магазина, выписывающего поряд ка сотни счетов в день, весьма маловероятно, чтобы два клиента сделали заказы одно временно. По мере роста активности посетителей производительность системы сни жается, зато целостность остается неизменной. Таблицы, незаблокированные в ходе процедуры заказа, остаются нетронутыми. Например, незачем блокировать доступ к каталогу предлагаемых товаров. Как следствие, клиентам, помещающим товары в свои корзины, не приходится дожидаться разблокирования таблицы заказов.

Глава 9. Транзакции и параллельные вычисления Уровни изоляции Теоретически СУБД должна обеспечивать полную изоляцию транзакций. На прак тике же вводится несколько уровней изоляции, самый высокий из которых соответству ет полной изолированности. В MySQL выбор у осуществляется с помощью ровня рукции SET TRANSACTION, подробно описанной в главе 13, "ИнструкцииSQL".

В стандарте языка SQL определены четыре уровня изоляции: READ UNCOMMITTED, READ COMMITTED, READ и Они перечислены в порядке от наименьшей к наивысшей изолированности и по очереди решают три основные проблемы, возникающие при использовании транзакций: появление пром ежуточных данных, появление несогласованных данных и появление строк призраков.

Промежуточные данные появляются, когда незавершенная транзакция модифи цирует строку таблицы, а другая транзакция читает эту строку. Если первая транзак ция будет отменена (произойдет откат), то окажется, что вторая транзакция получи ла данные, которые официально никогда не существовали. Такое поведение проявля ется на уровне READ UNCOMMITTED.

В режиме READ COMMITTED транзакциям разрешено читать только подтвержден ные данные. Однако это не решает проблему несогласованных данных. Предполо жим, в ходе транзакции вводится запрос, определяющий число записей в таблице. По завершении этого запроса другая транзакция, работающая с той же самой таблицей, удаляет или добавляет записи. Если теперь первая транзакция повторно выполнит свой запрос, она получит другие результаты.

Проблема несогласованных данных решается на уровне REPEATABLE READ. В этом режиме строки, к которым транзакция обращается для чтения или записи, ся. Но и здесь есть проблема: строки призраки. Транзакция может заблокировать все записи, с которыми ведется работа, но она не может помешать другой транзакции доба вить строки в ту же самую таблицу. Если в ходе транзакции вводятся два запроса на вы борку, а между ними вторая транзакция добавляет в таблицу новую строку, эта строка станет "фантомом", так как она внезапно появляется в ходе одной и той же транзакции.

В режиме SERIALIZABLE транзакции принудительно выполняются одна задругой.

Именно такое поведение рекомендуется в стандарте SQL. Если две транзакции попы таются обновить одну и ту же строку, одна из них будет объявлена проигравшей в ту пиковой ситуации и как следствие — отменена.

Естественно, на любом уровнениже SERIALIZABLE появляется риск нарушения целостности базы данных. Как уже поминалось выше, в некоторых ситуациях такой риск вполне допустим.

Выполнение транзакций По умолчанию программа MySQL работает в режиме автоматического завершения транзакций. Каждый запрос представляет собой транзакцию, которая после получе ния результатов запроса немедленно завершается. Есть два способа изменить такое поведение: можно отключить режим автозавершения с помощьюинструкции SET ли бо воспользоваться инструкцией BEGIN. В первом случае каждый последующий будет входить в неявную транзакцию. Во втором случае инструкция BEGIN поме чает начало транзакции.

Транзакции Транзакции применимы лишь к некоторым типам таблиц. Для стандартного типа транзакции не поддерживаются. Попытка обновить таблицу типа в рамках транзакции просто при ведет к немедленному обновлению таблицы. Это изме нение уже нельзя будет отменить. Если транзакции используются довольно часто, можно изменить стандартный тип таблиц, отредактировав файл конфигурации MySQL, как описано в главе 14,"Утилиты командной строки".

Транзакция отменяется с помощью инструкции ROLLBACK. Если же необходимо принять изменения, воспользуйтесь инструкцией COMMIT. В листинге показана простая транзакция, завершающаяся откатом.

BEGIN;

Query OK, 0 rows affected (0.01 sec) SELECT * FROM \ name \ value \ \ seed \ 12345 \ 1 row in set (0.00 sec) mysql> SELECT @seed:=Value FROM config WHERE \ @seed:=Value \ \ 12345 \ 1 row in set (0.01 sec) mysql> UPDATE config SET Value Query OK, 1 row affected (0.03 sec) Rows matched: 1 Changed: 1 SELECT * FROM \ name \ value \ \ seed \ 18113 \ 1 row in set (0.00 sec) ROLLBACK;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> SELECT * FROM config;

Глава 9. Транзакции и параллельные вычисления В транзакциях разрешается обновлять таблицы, но только с помощью инструкций INSERT и UPDATE. Изменения схемы базы данных выполняются вне транзакций. Когда вводится инструкция, вносящая изменение в схему, текущая транзакция тут же заверша ется. К завершению транзакции приводят следующие инструкции: ALTER TABLE, BEGIN, CREATE DROP RENAME TABLE, TRUNCATE.

Блокировки Блокировки — это механизм, применяемый в MySQL дляреализации транзакций и обеспечения одновременного доступа к данным. Помимо этого можно явно запраши вать блокирование таблиц с помощью инструкции LOCK TABLES. Есть также функция позволяющая создавать произвольные блокировки. Блокировки тают с любыми таблицами, даже теми, которые не поддерживают транзакции.

На внутреннем уровне программа MySQL блокирует таблицы целиком в случае не обходимости. Допускается также блокировать строки, столбцы и страницы (под страницей понимается произвольный блок данных, связанных с таблицей). С точки зрения производительности преимущество той или иной модели проявляется по разному. Табличное блокирование выгодно для Web приложений. Блокирование на уровне строк лучше подходит для баз данных, в которых часто происходят откаты.

Инструкция LOCK TABLES описана в главе 13, "Инструкции SQL". С ее помощью можно ставить жесткую и нежесткую блокировки на одну или несколько таблиц. Не жесткая блокировка позволяет потокам осуществлять одновременное чтение данных из таблицы. Жесткая блокировка означает монопольный доступ к таблице со стороны потока. Инструкция UNLOCK TABLES снимает табличные бло кировки.

Имитировать блокировку на уровне строк можно путем добавления к таблице спе циального столбца. Ячейки этого столбца будут иметь два состояния: заблокировано и незаблокировано. Тип столбца можно задать как лучше, ENUM (подробнее об этих типах рассказывается в главе "Типы столбцов и индексов").

В листинге 9.2 приведено описание таблицы, посредством которой ся работа водяных насосов на ферме. Насосы расположены в разных местах, и каж дый из них можно настроить на прокачку определенного объема воды в час. Про грамма, написанная на языке С, проверяет таблицу и посылает насосам команды по беспроводной сети. Если программе требуется изменить мощность насоса, она снача ла пытается заблокировать строку, устанавливая значение столбца В лис тинге 9.3 показана инструкция, блокирующая строку с идентификатором 2.

Блокировки CREATE TABLE pump ID INT NOT NULL Location INT NOT NULL, Volume NOT NULL, PRIMARY UPDATE pump SET RowLock WHERE ID 2;

Когда СУБД MySQL попытается выполнить эту може т оказаться, что столбец RowLock уже содержит значение LOCKED. MySQL никогдане обновляет стро ки, если это не приводит к изменению содержащихся в них значений. Следовательно, попытка заблокировать строку, которая до этого уже была кем то заблокирована, ни к чему не приведет. MySQL сообщит программе о том, что изменению подверглись нуль строк, и программа поймет: со строкой работает другое приложение.

Функции GET_LOCK и RELEASE_LOCK реализуют другой механизм блокирова ния. Эти блокировки не связаны с какими либо ресурсами и не контролируются самой СУБД. Поэтому их называют программными блокировками, т.е. их ко нтроль должен осуществляться программным путем. У каждой такой блокировки есть имя, и в кон кретный момент времени поток может ставить только одну программную блокировку.

С помощью указанных функций можно создавать блокировки произвольного уровня детализации. Например, перед каждым обновлением строки можно запраши вать блокировку, имя которой будет состоять из имени таблицы и значения первич ного ключа. В случае обновления отдельной ячейки добавляется имя столбца.

Рассмотрим листинг 9.4. В первой инструкции запрашивается блокировка ячейки Price строки с идентификатором 3 в таблице item. Обратите внимание на то, что имя блокировки выбрано произвольно. Суть механизма в том, что все приложения придерживаются единого правила именования блокировок. Здесь нет тех издержек, которые свойственны транзакциям, хотя преимущества, посути, те же самые.

SELECT on UPDATE item SET WHERE SELECT RELEASE on Глава 9. Транзакции и параллельные вычисления Последовательности это специальная конструкция, доступная в некоторых реля ционных СУБД, включая Oracle. Она представляет собой счетчик, используемый для создания уникальных числовых идентификаторов. Текущее значение счетчика можно извлечь с помощью инструкции SELECT. Это происходит в атомарном режиме, т.е. га рантируется, что никакие два потока не получат два одинаковых идентификатора.

В MySQL уникальные идентификаторы строк лучше всего реализуются с помощью первичных Имитация последовательностей может потребоваться при переносе приложений в MySQL. Для этого необходимо создать таблицу, состоящую из одной ячейки. Таблица будет содержать один целочисленный столбец с единствен ным начальным числом последовательности. Работа с стями ведется посредством функции описанной в главе 12, "Встроенные функции". Будучи вызванной без аргументов, она возвращает последнее значение счетчика, установленное путем или же самой функ цией. Если вызвать функцию с аргументом, она вернетзначение аргумента.

Чтобы обновить значение счетчика последовательности, нужно вызвать функцию LAST_INSERT_ID передав ей текущее значение счетчика, увеличенное на единицу.

Это обновление выполняется атомарно, т.е. другие потоки не могут ему помешать.

Пример работы с последовательностями показан в листинге 9.5.

CREATE TABLE INT Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) INTO seq VALUES Query OK, 1 row affected (0.00 sec) UPDATE seq SET nextval OK, 1 row affected (0.01 sec) Rows matched: 1 Changed: 1 SELECT I | I 101 | 1 row in set (0.00 sec) UPDATE seq SET nextval Query OK, 1 row affected (0.00 sec) Rows matched: 1 Changed: 1 mysql> SELECT Последовательности He пытайтесь извлекать значение счетчика последовательности напрямую из таб лицы: другой поток мог изменить это значение.

СПРАВОЧНИК MYSQL часть книги представляет собой справочник по программе MySQL. В главе 10, "Типы данных, переменны е и выражения", рассматриваются поддерживаемые в MySQL типы данных, расска зывается о принципах составления выражений и об использовании пе ременных.

В главе 11, "Типы столбцов и индексов", речь пойдет о типах столбцов и индексов таблиц. Оказывается, в столбцах таблиц могут храниться не только числа и строки, но также значения даты/времени и даже боль шие двоичные объекты.

В главе 12, "Встроенные описаны все функции MySQL. Эти функции могут включаться в SQL инструкции с целью манипулирования столбцами, переменными и литералами. В главе 13, "Инструкции SQL", аналогичное описание дано для SQL инструкций. В MySQL поддержива ются не только стандартные инструкции языка, но и целый ряд собст венных расширений.

В главе 14, "Утилиты командной строки", содержится обзор утилит, дящих в дистрибутив MySQL. В главе 15, "Библиотека функций языка С", рас сматриваются структуры и функции библиотеки языка С, с помощью рых можно писать программы, напрямую взаимодействующие с СУБД MySQL. Эта библиотека используется всеми утилитами MySQL, напрямую или посредством языков сценариев.

Обычно авторы помещают справочные материалы в конец книги. Я же вставил их в середину, поскольку надеюсь, что часть времени кни га будет лежать открытой у вас на столе или на коленях. Чаще всего чита тели пользуются именно справочником, и чтобы его было удобно вать на нужной странице, он должен находиться посередине.

ТИПЫ ДАННЫХ, ПЕРЕМЕННЫЕ И ВЫРАЖЕНИЯ В этой главе.

Типы данных Переменные Операторы Имена с пробелами ft этой главе рассматриваются основные типы данных, которым могут принадле жать литералы и переменные. Описываются также операторы, применяемые к взначениям базовых типов, и выражения, формируемые из цепочек операторов.

Типы данных В MySQL используются два фундаментальных типа данных: строки и числа. Значе ния этих типов заносятся в таблицы, и на основании типа данных столбца определя ются правила его сравнения с другими столбцами.

Строки Строки — это последовательности символов произвольной длины. От ключевых слов SQL они отделяются кавычками. Стандарт SQL требует испол ьзовать одинарные кавычки но в MySQL, как и в других СУБД, вполне допускаются и двойные кавыч ки В листинге 10.1показано использование строк в качестве метки столбца и в операторе сравнения mysql> SELECT AS User FROM WHERE Host LIKE Глава Типы данных, переменные и выражения Поскольку некоторые символы имеют специальное назначение, для включения их в строку необходимо применять управляющие последовательности. Как правило, об ратная косая черта заставляет синтаксический анализатор проигнорировать следую щий символ. Есть также ряд управляющих последовательностей, начинающихся с об ратной косой черты и заменяющих собой непечатаемые символы наподобие символа новой строки (\п). Однако вполне допускается вводить символы новой строки и табу ляции нажатием клавиш и соответственно. Оба варианта продемонст рированы в табл. 10.1. Обратите внимание на что в обоих случаях строка "Line One Line Two разбивается на две части.

С помощью управляющей последовательности Путем нажатия клавиши SELECT "Line Two";

SELECT "Line One TWO";

I Line One Line Two | I Line One Line Two | I Line One Line Two | I Line One Line Two I 1 row in set (0.00 sec) 1 row in set (0.00 sec) Если одним из символов строки является кавычка, то в соответствии со стандар том SQL ее нужно удвоить. В MySQL то же самое применимо и в отношении двойных кавычек.

При работе со строками важно помнить о таком символе, как NUL (ASCII код — Он обозначает конец строки в C++ — языке, на котором написана программа MySQL.

Включение его в середину строки может привести к непредсказуемым последствиям.

Допустимые управляющие последовательности перечислены в табл. 10.2.

Код Описание \ или Позволяет поставить двойные кавычки внутри строки, которая са ма заключена в двойные кавычки или Позволяет поставить одинарную кавычку внутри строки, заклю ченной в одинарные кавычки Используется в выражениях оператора для отмены специаль ного назначения символа % 0 Соответствует символу NUL (ASCII код О) Соответствует символу возврата на одну позицию ("забой") Соответствует символу перевода строки (ASCII код 10) Соответствует символу возврата каретки (ASCII код Типы данных Соответствует символу горизонтальной табуляции (ASCII код Отменяет специальное назначение символа \ \_ Используется в выражениях оператора для отмены специаль ного назначения символа Те, кто знакомы с языком могут что вместо управляющих последова тельностей можно использовать ASCII коды. Но это не так.

грамма MySQL воспринимает только те коды, которые перечислены в табл. 10.2.

Допускается запись строк в виде. Такие строки не нужно брать в кавычки. Нужно лишь добавить к строке префикс Ох (большая буква X претируется неправильно). Пример такой строки показан в листинге 10.2. В MySQL версии 4.0 будет поддерживаться форма записи строк, соответ ствующая стандарту ANSI: прописная литера X, за которой следует строка шестнадца теричных символов, заключенная в одинарные кавычки, например X 4CG5GFGE SELECT Ox4C656F6E AS Числа Числовые литералы записываются в виде цепочек цифр без каких либо кавычек.

Числу может предшествовать знак минус, а если это дробное число, то оно будет держать десятичную точку. Максимальная разрядность целых 64 бита, т.е.

числа, большие чем будут представляться неправильно.

MySQL понимает научную запись дробных чисел. Это означает, что после мантис сы числа можно указывать символ экспоненты и показатель степени. Например, за пись 1.2е+3 соответствует числу Чтобы не возникало неоднозначности, показателю степени должен предшествовать знак "плюс" или "минус".

Шестнадцатеричные литералы, участвующие в числовых операциях, будут претироваться как числа. Для этого они приводятся к целочисленному типу (листинг 10.3).

Глава Типы данных, переменные и выражения Значения NULL В язык SQL введено понятие отсутствующего значения, записываемого как NULL.

Это не то же самое, что 0 или пустая строка. Если одним из операндов выражения явля ется значение NULL, результат также будет равен NULL. Отсюда следует, что проверку на равенство значению NULL необходимо выполнять с помощью специальных операторов IS NULL или либо функции ISNULL но не стандартного оператора Переменные Переменные — это символ ические имена, ссылающиеся на изменяемые значения.

Имя переменной может состоять из чисел, букв, знаков подчеркивания и доллара, а также точек. К нему всегда добавляется символ @, чтобы не возникала путаница с именами столбцов и ключевыми словами.

В MySQL переменные не требуют инициализации. Если происходит обращение к определенной переменной, ей присваивается значение NULL. По окончании сеанса менные автоматически удаляются. Об управлении памятью можно не заботиться, но обходимо помнить о том, что приложение способно формировать пул соединений. В этом случае переменная будет оставаться в памяти до завершения всей группы сеансов.

Переменные могут использоваться везде, где допускается имя столбца, в том числе в предложениях SELECT и WHERE. Соответствующий пример показан в листинге 10.4.

Запрещается указывать переменные в предложениях LIMIT и IGNORE, а также ис пользовать переменные для именования столбцов.

SET 2;

Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) SELECT ID, Name FROM item WHERE ID Программа MySQL назначает переменной тип лишь в момент инициализации, по этому нужно внимательно следить за соответствием типов. Даже если переменная со держит число, но ее тип был определен как строковый, в ходе числовых операций потребуется выполнять преобразование типов, что может сказаться на производи тельности.

Операторы Разрешается присваивать переменной значение прямо в инструкции SELECT. Для этого предназначен оператор Правым операндом может быть произвольное вы ражение, допустимое в списке возвращаемых столбцов. Эта особенность программы демонстрируется в листинге 10.5. Обратите внимание на то, что строка выражения стала надписью столбца в таблице результатов.

mysql> SELECT ID FROM item WHERE Name | @Special_Item ID | I 1 row in set (0.00 sec) SELECT ID, Name FROM item WHERE ID I ID | Name | I 3 I Brush | 1 row in set (0.00 sec) В показанном примере условию отбора соответствует одна строка. Если же запрос извлекает несколько строк, то столько же раз будет меняться значение переменной.

Операция присваивания в предложении SELECT выполняется тогда, когда строка форматируется и посылается клиенту. Следовательно, в предложении WHERE будет использовано то значение переменной, которое записалось в нее последним.

Операторы Операторы — это знаки записи математических и логических операций. Большин ство операторов бинарно: один операнд записывается слева и один — справа. Сущест вуют также унарные операторы, принимающие только один операнд.

За исключением оператора присваивания, все остальные операторы делятся на четыре категории: арифметические, реляционные (операторы сравнения), логиче ские и побитовые. Арифметические операторы выполняют простейшие математиче ские операции. Реляционные операторы предназначены для сравнения значений. С помощью логических операторов строятся булевы выражения. Побитовые ры работают с битовым представлением чисел.

Если оба операнда принадлежат к одному и тому же типу, тип результата опреде ляется тривиально. Строки, участвующие в арифметических выражениях, преобра зуются в числа. Несовпадение типов в операциях сравнения решается следующим Глава Типы данных, переменные и выражения разом: строки преобразуются в целые в числа с плавающей запятой, а числа — в значения даты/ Если оба операнда равны результатом выражения тоже будет NULL. В случае булевых выражений значению NULL соответствует значение Исключение со ставляет оператор Арифметические операторы К арифметическим операциям относятся сложение, вычитание, умножение и де ление. Добавление к числу знака "минус" называется отрицанием. Операция деления по модулю возвращает остаток от целочисленного деления двух Существующие арифметические операторы перечислены в табл. 10.3.

Оператор Операция Сложение Вычитание и унарное отрицание * Умножение Деление % Деление по модулю Арифметическими операндами могут быть только числа. В некоторых языках про граммирования поддерживается идея сложения строк, но в MySQL строки, входящие в состав арифметических выражений, будут преобразованы в числа. Если корректное преобразование невозможно, значением строки будет число 0. В случае необходимо сти целые числа будут преобразованы в числа с плавающей запятой, как показано в листинге 10.6.

Оператор возвращает число с плавающей точность которого на две цифры выше, чем количество цифр после запятой у самого точного из операндов.

Например, результат операции 10/3 будет равен 33, а операции — Оператор унарного отрицания меняет знак литерала или переменной. С мощью оператора можно указать на то, что значение является положительным.

Операторы Операторы сравнения Реляционные операторы, иначе называемые операторами сравнения (табл. 10.4), возвращают булевы значения TRUE (истина) или FALSE (ложь). Если булево значение стоит в списке возвращаемых столбцов или в правой части оператора присваивания, то оно будет преобразовано в 1 (TRUE) или О (FALSE).

Оператор Проверка Меньше Больше Меньше или равно (не больше) Больше или равно (не меньше) BETWEEN минимум AND максимум Принадлежность диапазону IN Членство в множестве NOT IN Отсутствие членства в множестве Равно Не равно (допускается сравнение со значе нием NULL) Соответствие шаблону NOT Несоответствие шаблону RLIKE Соответствие регулярному выражению NOT REGEXP, NOT RLIKE Несоответствие регулярному выражению Не равно IS NULL Равно NULL IS NOT NULL He равно NULL Строка, сравниваемая с числом, сама будет преобразована в число. Если коррект ное преобразование невозможно, вместо строки будет подставлено значение 0. Це лые числа, сравниваемые с числами с плавающей запятой, будут приведены к соответ ствующему типу.

Если в операции сравнения участвует значение программа MySQL попытается привести к этому типу второй операнд. Такое преобразование возможно для строки или числа, состоящих из восьми цифр. Первые четыре цифры считаются номером года, следующие две — номером месяца, а последние две — номером дня.

В случае, когда операнд представлен в другом формате, произойдет противополож ное преобразование: значения даты/времени — в строку или число. Столбцы типов и DATE всегда сравниваются в строковом виде.

По умолчанию строки сравниваются в алфавитном порядке без учета регистра.

Точный порядок сравнения определяется набором символов, который используется Глава Типы данных, переменные и выражения по умолчанию. Ключевое слово BINARY заставляет учитывать регистр при сортиров ке строк.

Оператор BETWEEN является упрощенным вариантом комбинации операторов и Таким образом, инструкции, показанные в листинге 10.7, являются эквивалентными.

SELECT SELECT ListPrice FROM invoice_sku FROM invoice_sku WHERE ListPrice 50 WHERE ListPrice BETWEEN 50 AND AND ListPrice Операторы IN и NOT IN принимают в скобках группу разделенных запятыми зна чений, задающих допустимое множество. Если левый операнд совпадает с одним из значений в скобках, результат проверки будет истинным. В списке должны быть ука заны литералы или имена столбцов. В отличие от некоторых СУБД, в MySQL не до пускается указывать в скобках запрос. Подчиненные запросы появятся в MySQL вер сии 4.1.

Значения, указанные в скобках, приводятся к типу левого операнда. Если, напри мер, целое число сравнивается с группой чисел с плавающей запятой, то последние будут округлены. Это означает, что проверка 5 IN окажется ис тинной, а проверка 5 О IN (3.2, Оператор проверяет равенство операндов, а операторы и о — их неравенст во. Если любой из операндов равен NULL, то результат проверки также будет равен NULL, а не TRUE или FALSE, как можно предположить. К примеру, инструкция SELECT 17 NULL вернет NULL, а не 0. Инструкция SELECT NULL = NULL тоже вернет NULL. Чтобы избежать такого поведения, пользуйтесь оператором специфичным для MySQL. Результат инструкции SELECT NULL NULL равен Аналогичные проверки выполняют операторы IS NOT NULL.

Операторы и NOT сравнивают левый операнд с шаблоном, указанным в правом операнде. Метасимвол % в шаблоне соответствует произвольному числу сим волов, а метасимвол — одиночному символу. Остальные символы воспринимаются буквально. Если необходимо выполнить сравнение с самим символом % или его нужно защитить от интерпретации с помощью обратной косой черты.

Строка шаблона анализируется дважды. При этом на первом проходе последова тельности \_ и \\ будут заменены соответствующими литералами, а вот остальные управляющие последовательности не распознаются, поэтому \п превратится в а не в символ новой строки. Проверка обычных управляющих последовательностей выполня ется на втором проходе. Это означает, что в данном случае символы обратной косой черты необходимо удваивать. Таким образом, чтобы вставить в шаблон символ табуля ции, следует записать \\\t. Обратной косой черте соответствует запись \\\\.

Операторы Всего этого можно избежать, если воспользоваться предложением ESCAPE, кото рое задает символ, служащий началом управляющих последовательно в данном стей конкретном операторе LIKE. В листинге 10.8 приведены примеры выражений с опе ратором LIKE, каждое из которых является истинным. Выражения с оператором LIKE чувствительны к регистру символов только в том когда левый операнд помечен ключевым словом BINARY.

SELECT LIKE SELECT LIKE SELECT LIKE SELECT LIKE SELECT LIKE ESCAPE '^';

Оператор сравнивает левый операнд с регулярным выражением, стоящим справа. В регулярных выражениях применяется специальный язык описания шаблонов, спецификация которого содержится в стандарте 1003.2. Они всегда чувствитель ны к регистру символов. Регулярные выражения также подвержены двойному синтак сическому анализу, но предложение ESCAPE в операторе REGEXP не поддерживается.

На самом верхнем уровне регулярное выражение состоит из одного или несколь ких блоков, разделенных вертикальной чертой Этот символ аналогичен операто ру OR в SQL, т.е. сравниваемая строка может соответствовать любой из ветвей.

В табл. 10.5 приведен ряд примеров.

Регулярное выражение Чему соответствует apple apple apple ball apple ball begin | end |break begin, end илиbreak Каждая ветвь состоит из одной или нескольких атомарных конструкций, за каждой из которых может следовать определяющий число повторений конструкции. Символ * означает произвольное количество повторений, символ — как минимум одно, а символ — не более одного.

Существуют и более точные модификаторы. Они записываются в фигурных скоб ках. Если в скобках стоит одно число, конструкция должна встречаться указанное ко личество раз. Число с запятой означает, что конструкция встречается как минимум указанное количество раз. Два числа, разделенных задают диапазон "от и до". Соответствующие примеры приведены в табл. 10.6.

Глава 10. Типы данных, переменные и выражения Регулярное выражение Чему соответствует...

ab, abb, abbb abb, abbb, Атомарная конструкция представляет собой последовательность символов, часть из которых имеет специальное назначение, а часть интерпретируется буквально. Ме тасимвол соответствует произвольному символу. Метасимвол обозначает начало строки, а метасимвол $ — ее конец. Если необходимо отменить интерпретацию спе циального символа, поставьте перед ним обратную косую черту. Разрешается группи ровать конструкции с помощью круглых скобок, чтобы все выражение в скобках стало атомарной конструкцией.

Квадратные скобки предназначены для задания диапазона возможных значений.

Эти значения могут быть просто перечислены через запятую, но можно также указать начало и конец непрерывного диапазона, разделив их символом Если выражение в скобках начинается с символа то этому выражению соответствует все, что не дит в заданный диапазон. Обратите внимание на двойственность символа Помимо списков и диапазонов в квадратных скобках можно указывать классы сим волов. Имена классов окружаются двоеточиями, например что значит "все символы алфавита". Допустимые классы таковы: alpha, blank, digit, и Наконец, есть два специальных шаблона, соответствующих началу и концу слова:

и Под словом здесь понимается произвольная последовательность ал фавитно цифровых символов и знаков подчеркивания. В табл. 10.7 показаны приме ры различных регулярных выражений, в том числе с квадратными скобками.

Регулярное Чему соответствует выражение с Любая строка, начинающаяся с а и заканчи вающаяся на с: и т.д.

Любая строка, начинающаяся с а Любая строка, содержащая буквы a, и с и заканчивающаяся на х, ах, и т.д.

Операторы bay или boy;

возможна альтернативная запись bay | boy у Любая строка, не содержащая Z или z Любая цифра;

возможна альтернативная запись [0 9] * Любое слово, начинающееся с а Логические операторы Логические операторы (табл. 10.8) работают с булевыми величинами. Обратите внимание на то, что у каждого оператора есть две формы записи: словесная и сим вольная.

Оператор Операция AND, Логическое умножение (И) OR, | Логическое сложение (ИЛИ) NOT, Логическое отрицание (НЕ) Те, кто не знакомы с логическими операциями, могут обратиться к табл. 10.9. Бу левы переменные и содержат значения "истина" или "ложь", что составляет четы ре комбинации.

р q Ложь Ложь Ложь Ложь Истина Ложь Истина Ложь Истина Истина Истина Ложь Ложь Истина Ложь Истина Истина Истина Истина Ложь Побитовые операторы Побитовые операторы (табл. 10.10) работают с числами как с цепочками битов.

Напомним, что двоичное число состоит из нулей и единиц, причем позиция каждой цифры соответствует степени числа 2, начиная с нулевой. Например, десятичное 9 в двоичной форме записывается как Глава Типы данных, переменные и выражения Оператор Операция \ Побитовое сложение (ИЛИ) & Побитовое умножение (И) Сдвиг всех битов влево Сдвиг всех битов вправо Побитовое отрицание (НЕ) Побитовые операции И, ИЛИ и НЕ работаю т так же, как и их логические эквива ленты, но для каждой пары битов выполняется отдельная операция. К примеру, ре зультатом операции 101 | 100 будет 101, поскольку она распадается на три опера ции: "1 ИЛИ 1", "О ИЛИ 0" и "1 ИЛИ О".

Операторы и сдвигают все биты числа соответственно влево и вправо, за полняя пустые позиции нулями. Таким образом, 100 2 равно 1, а 101 3 равно 101000.

Оператор ~ инвертирует каждый бит числа. Например, равно 010.

Прочие операторы Оператор предназначен для присваивания переменным значений в инструкции SELECT. О нем ужеговорилось выше.

Оператор BINARY преобразует строку в двоичную форму, вследствие чего в опера ции сравнения строк будет учитываться регистр символов. Если одна из строк в опе рации сравнения является двоичной, то и другая тоже становится двоичной. Два типа операций сравнения демонстрируются в листинге 10.9. Строки, задаваемые в виде, всегда считаются двоичными.

Выражения Выражения Выражения — это комбинации из идентификаторов и операторов. Идентификато рами могут быть литералы, а также имена столбцов и переменных. Выражения вы числяются слева направо в соответствии с приоритетом операторов (табл. 10.11).

Например, умножение выполняется раньше, чем сложение. Операторы, имеющие равный приоритет, тоже оцениваются слева направо.

Приоритет Оператор Самый высокий (унарный), (унарный), BINARY С помощью круглых скобок можно задавать принудительный порядок вычисле ний. Операнд, представляющий собой выражение в скобках, оценивается раньше, чем обычный операнд. Допускается вложение скобок. В листинге 10.10 показан при мер влияния скобок на порядок вычислений.

Глава Типы данных, переменные и выражения Имена с пробелами В SQL для разделения идентификаторов применяются пробелы. Вот почему стро ковые литералы заключаются в кавычки. Кавычки позволяют также отличать литера лы от имен баз данных, таблиц и столбцов. Имя таблицы, взятое в кавычки, становит ся обычной строкой. Но если имя содержит пробелы, то можно заключить его в об ратные кавычки тогда оно будет интерпретироваться правильно.

ТИПЫ СТОЛБЦОВ И ИНДЕКСОВ этой Числа Строки Значения даты/времени Альтернативные типы данных Индексы MySQL поддерживаются три основных типа столбцов: числа, строки и значе ния даты/времени. К первому типу относятся целые числа и числа с плаваю щей запятой. Строки содержат цепочки текстовых или двоичных символов.

Значения даты/времени могут быть представлены в самых разных форматах.

Тип столбца определяет диапазон значений, которые можно заносить в данный столбец. Здесь не допускается та гибкость, которая свойственна переменным. Тип столбца жестко задается при определении таблицы. При записи в ячейку значения другого формата осуществляется автоматическое приведение типа.

Спецификация большинства типов допускает указание размерности в скобках. Это значение определяет максимальное количество символов в представлении значения, не считая знака "минус" и цифр после запятой для чисел. В случае чисел с плавающей запятой можно указать вторую размерность, определяющую количество цифр после запятой.

Как правило, размерность не играет никакой роли для числовых столбцов. Более крупные значения принимаются и отображаются правильно. Разве что числа с плаваю щей запятой могут округляться до нужной разрядности. Размерность важна для строко вых столбцов. Слишком длинные строки усекаются в момент вставки в таблицу.

Числа Числа могут храниться в целом и десятичном форматах, а также в формате с пла вающей запятой. Особенностью десятичных чисел является то, что они хранятся в целочисленном виде с указанием точного количества цифр после запятой. Числа с плавающей запятой вычисляются приблизительно, с той или иной точностью.

Глава Типы столбцов и индексов Целые числа В табл. перечислены целочисленные типы данных и соответствующие им диапазоны значений. Числа, выходящие за пределы диапазона, преобразуются в ми нимальное или максимальное значение.

Тип Знаковый диапазон Беззнаковый диапазон TINYINT 127 127 0 32768 32767 0 INT, INTEGER 0 BIGINT Синтаксис спецификации целочисленного типа таков:

[UNSIGNED] Как минимум, нужно указать имя типа. Следом за ним в скобках приводится тре буемая размерность. Флаг UNSIGNED обозначает беззнаковое число. Флаг ZEROFILL говорит о том, что в случае необходимости число должно быть дополнено ведущими нулями до нужной размерности. Применение флага ZEROFILL продемонстрировано в листинге mysql> CREATE TABLE UNSIGNED ZEROFILL Query OK, 0 rows affected (0.01 sec) INSERT INTO testint VALUES (123);

Query OK, 1 row affected (0.01 sec) SELECT * FROM I i I I 00000000123 I 1 row in set (0.00 sec) Числа Числа с плавающей запятой Числа с плавающей запятой представляют собой приблизительные значения. Они подходят для столбцов, где хранятся дробные величины или числа, выходящие за пределы самого крупного целочисленного диапазона (BIGINT). Чтобы не происходи ло непредсказуемых погрешностей вычислений, MySQL округляет вставляемые числа до требуемой точности, которая указана в определении столбца, хотя на практике та кие погрешности никогда не возникают.

Имеются два типа чисел с плавающей запятой: числа одинарной точности и числа двойной точности. Их диапазоны приведены в табл.

Tun Диапазон FLOAT ±1,175494351Е 38 ±3,402823466Е+ DOUBLE, DOUBLE ±2,2250738585072014E 308 ±1,7976931348623157Е+ PRECISION, REAL Синтаксис спецификации типа с плавающей запятой таков:

это количество цифр после запятой. Флаг ZEROFILL указывает на не обходимость дополнения числа ведущими нулями до нужной размерности. Беззнако вые числа с плавающей запятой в MySQL не поддерживаются.

При описании столбца данного типа достаточно указывать одну лишь размер ность. Это соответствует спецификации ODBC. Согласно ей, столбец, размерность которого меньше чем 24, будет иметь тип FLOAT, иначе — тип DOUBLE (листинг 11.2).

CREATE TABLE Query OK, 0 rows affected sec) DESCRIBE Глава Типы столбцов и индексов Десятичные числа Десятичные числа имеют фиксированное количество цифр после запятой. Эти цифры вычисляются точно, в отличие от чисел с плавающей запятой. Столбцы дан ного типа удобно использовать для хранения денежных величин, где погрешности округлений недопустимы.

Создание столбца типа DECIMAL демонстрируется в листинге Размерность определяет общее количество цифр числа, включая те, что стоят после запятой.

В случае размерности 6 и точности 2 допустимый диапазон значений будет таким:

9999,99 — 9999,99. Беззнаковые десятичные числа не поддерживаются.

CREATE TABLE Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) INSERT INTO testdec VALUES (123.45) Query OK, 1 row affected (0.00 sec) mysql> SELECT * FROM testdec;

Строки Строки представляют собой цепочки символов и бывают трех типов:

большие двоичные объекты и перечисления. Длина ограничена 255 ю сим волами. Большой двоичный объект (Binary Large Object, BLOB) может содержать до Мбайт текста, а в MySQL версии 4.1 этот предел будет расширен до 4 Гбайт.

числения — это строки с предопределенным набором возможных значений.

ASCII строки ASCII строки имеют тип CHAR либо VARCHAR. Описание этих типов вместе с их псевдонимами приведено в табл. 11.3. Столбец типа CHAR имеет фиксированную раз мерность. Когда значения такого столбца записываются на диск, они дополняются до нужной размерности хвостовыми которые автоматически удаляются при извлечении этих значений. По сути, если в такой столбец заносится строка с хвосто выми пробелами, они удаляются.

Столбец типа VARCHAR хранится в базе данных в виде строки переменной длины, а в остальном ведет себя подобно столбцу типа CHAR. Это подразумевает удаление хво стовых пробелов при записи строки в ячейку. В MySQL версии 4.1 в столбцах типа Строки VARCHAR хвостовые пробелы удаляться не будут. В настоящее время аналогичные функции можно реализовать с помощью типа Тип Описание CHAR, CHARACTER Строка фиксированной длины VARCHAR, CHARACTER VARYING Строка переменной длины Синтаксис спецификации строкового типа таков:

[NATIONAL] [BINARY] Значение размерности определяет максимальную длину строки. Более длинные строки будут усекаться. Если присутствует флаг BINARY, то воперациях сортировки и сравнения значений данного столбца будет учитываться регистр символов. В против ном случае регистр не играет роли.

Флаг NATIONAL делает доменом столбца набор символов, установленный в системе по умолчанию. Это стандартный режим работы программы MySQL, поэтому данный флаг можно не указывать. Он присутствует для совместимости со стандартом Большие двоичные объекты Большие двоичные объекты ведут себя подобно строкам переменной длины, но способны хранить огромные информационные массивы. Кроме того, хвостовые про белы не отсекаются. Столбцы данного вида могут быть либо двоичными, либо тексто выми с дополнительной дифференциацией по размерности (табл. 11.4). Столбцы се мейства BLOB являются двоичными, поэтому в операциях сравнения будет учитывать ся регистр. Столбцы семейства TEXT являются текстовыми и не чувствительны к регистру. Как и в случае обычных строк, значения, превышающие максимальную длину, усекаются. У столбцов данного типа отсутствуют значения по умолчанию. По добная возможность появится в MySQL версии Tun длина 255 байтов BLOB, TEXT 64 Кбайт (65535 байтов) 16 Мбайт (16777215 байтов) LONGTEXT 4 Гбайт (4294967295 байтов) Глава Типы столбцов и индексов Перечисления и множества К строковым типам относятся также перечисления и множества (табл. 11.5).

Ячейка типа (перечисление) в определенный момент времени содержит лишь одно значение из списка возможных. Ячейка типа SET (множество) может содержать несколько уникальных значений из числатех, что входят в множество.

Тип Максимальное число значений SET заносимое в ячейку типа ENUM, указывается в строковом виде. Значение ячейки типа SET записывается в виде строки, содержащей разделенные запятыми элементы множества. Это подразумевает, что сами элементы не содержат запятых.

В листинге демонстрируется создание таблицы со столбцами типа ENUM и SET, а также вставка значений в эти столбцы. Строки, которые не указаны в определении перечисления или множества, игнорируются, за исключением пустых строк.

mysql> CREATE TABLE SET Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> INSERT INTO testenum VALUES Query OK, 1 row affected (0.00 sec) mysql> INSERT INTO testenum VALUES (2, Query OK, 1 row affected (0.00 sec) mysql> SELECT * FROM testenum;

Если в качестве значения перечисления указано число, оно считается индексом элемента в определении перечисления. Нумерация элементов начинается с единицы.

Ячейки типа SET интерпретируются как битовые поля. Первому элементу множества соответствует младший значащий бит.

Значения даты/времени Значения даты/времени В MySQL поддерживаются пять типов хранящих информацию о да те/времени (табл. 11.6). Чаще всего применяются типы DATETIME и Для всех типов значение 0 является допустимым.

Тип Диапазон значений DATE DATETIME TIME TIMESTAMP YEAR Значения даты/времени вполне можно хранить в целочисленных или строковых столбцах, но лишь благодаря специальным типам данных появляется возможность эффективно манипулировать этими значениями. Например, поддерживается опера ция сложения дат, что продемонстрировано в листинге Для управления такими столбцами на уровне строк или чисел потребовалось бы писать специальные про граммы. Значения даты/времени могут присутствовать в предложении ORDER BY и их можно сравнивать друг с другом.

mysql> CREATE TABLE TIMESTAMP, DATETIME, DATE, TIME, у Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) INSERT INTO testtime (dt, d, t, VALUES 19970322, Query OK, 1 row affected (0.01 sec) SELECT * FROM \G 1.row 1989 10 17 17:04: 1997 03 10:15: 1 row in set (0.01 sec) Глава Типы столбцов и индексов UPDATE SET у INTERVAL 15 MONTH;

Query OK, 1 row affected sec) Rows matched: 1 Changed: 1 SELECT * FROM testtime \G row dt: 1991 01 17 17:04: 1997 03 10:15: 1 row in set (0.00 sec) Значения данного типа являются составными, представляющими собой набор це лочисленных значений. У каждого компонента свой диапазон. Например, номер ме сяца должен находиться в интервале от 1 до 12, номер дня — от 1 до 31, часа — номер от 0 до 23, а число минут и секунд может меняться от 0 до 59.

MySQL не проверяет осмысленность таких дат, как, например, 31 февраля. Разра ботчики MySQL справедливо полагают, что подобные проверки должны осуществлять ся не в СУБД, а в прикладных программах. Допускаются неполные даты наподобие Это что дата относится к 1970 году, но месяц и день неизвестны.

Форматы, указанные в табл. используются при выводе значений на экран.

Вводимые данные могут быть представлены по другому, в строковом или числовом виде. Предполагается, что дата записывается как набор целых чисел в следующем по рядке: год, месяц, день, час, минуты, секунды. Номер года может состоять из двух или четырех цифр. Поля года, месяца и дня являются обязательными. Отсутствующие по ля времени заполняются нулями.

Значение даты, записанное в числовом виде, представляет собой цепочку цифр.

Дробная часть числа отбрасывается. В строковом представлении компоненты разде ляются знаками пунктуации. Это может быть любой печатный символ кроме буквы и числа. Между номером дня и часа может стоять пробел, но между всеми остальными компонентами пробелы недопустимы. Неправильные даты обнуляются. К номерам года в диапазоне добавляется значение 2000, а к номерам в диапазоне добавляется 1900.

Спецификация типов DATE и TIME не поддерживает понятия размер ности. Значения этих типов всегда содержат определенное количество информации.

Столбцы типа YEAR могут иметь размерность 2 или 4.

Столбцы типа TIMESTAMP по умолчанию имеют размерность 14. Допускаются так же размерности 12, 8 и 6. Нечетное число преобразуется в ближайшее большее чет ное. Размерность определяет, какая часть спецификации даты/времени должна ото бражаться в результатах запроса. Реальные значения столбца всегда хранят полную спецификацию. Необычный диапазон значений столбца объясняется тем, что в UNIX время измеряется ввиде количества секунд, прошедших с начала так на зываемой эпохи (1 января Это значение хранится в виде четырехбайтового целого числа.

Альтернативные типы данных В самую первую ячейку типа STAMP автоматически записывается текущее время при изменении других ячеек строки. Данная особенность была продемонстри рована в листинге Чтобы этого избежать, нужно явно занести в ячейку какое то значение.

Альтернативные типы данных В MySQL поддерживается несколько альтернативных названий базовых типов данных (табл. 11.7). Благодаря им упрощается перенос баз данных из других СУБД в MySQL.

Тип в MySQL CHAR.( число) BINARY CHAR FLOAT DOUBLE INT INT INT INT4 INT INT LONG LONG MEDIUMINT BINARY Индексы это внутренние механизмы, предназначенные для ускорения поиска строк. Они всегда связаны со списком столбцов какой либо таблицы. Создать индекс можно при определении таблицы или позднее с помощью инструкции ALTER TABLE.

То же самое делает инструкция CREATE INDEX, поддерживаемая другими СУБД. Син таксис создания индексов будет описан в главе 13, "Инструкции SQL". В табл. 11. типы индексов, поддерживаемые в MySQL.

Глава Типы столбцов и индексов Тип Описание Обычный индекс накладывающий на столбец ограничение уникальности PRIMARY KEY Индекс, используемый для идентификации записей FULLTEXT Индекс, используемый для поиска больших дв оичных объектов Индексы используются при выполнении операций объединения. Обычный индекс может быть создан для любого столбца, даже такого, в котором есть повторяющиеся или пустые значения.

Индекс типа UNIQUE содержит как указатели, так и ограничения на значения столб ца. Он определяет ключ кандидат, описанный в главе 5, "Реляционная модель". Каждое значение такого индекса уникальным образом идентифицирует строку таблицы.

Первичный ключ — это уникальный индекс, выбранный для идентификации запи сей. У таблицы может быть много уникальных индексов и лишь один первичный ключ.

В случае строковых столбцов можно создать индекс по нескольким первым симво лам. Иногда это при водит к существенному ускорению поиска. Столбцы типа BLOB или TEXT допускают лишь такой способ индексации. Максимальная размерность ин декса при этом составляет 1024 символа.

Индекс типа FULLTEXT применяется для поиска слов в больших двоичных объек тах. Этот индекс содержит показатели релевантности поиска, наход ящиеся в диапа зоне от 0,0 до 1,0. Все слова в индексируемом тексте разделяются пробелами. Количе ство появлений слова в тексте определяет вес этого слова, причем слова, встречаю щиеся чаще, имеют более низкую релевантность. Слова, состоящие не более чем из трех символов, а также слова, встречающиеся в более чем половине строк, отбрасы ваются и считаются нерелевантными.

Индексы типа FULLTEXT предназначены для относительно крупных столбцов. Ве роятно, их применение не даст полезных результатов, если индексом охвачено менее слов.

В MySQL версии 4.1 флаг UNIQUE будет задавать режим, в котором на столбец на кладывается ограничение уникальности, но индекс не строится. Будет также улучше на производительность индексов типа FULLTEXT.

ВСТРОЕННЫЕ ФУНКЦИИ этой Отладка и конфигурирование Управляющие функции Статистические функции Математические функции Строки Функции работы с датой и временем Прочие функции Процедуры ункции — это подпрограммы, возвращающие значения, иногда основываясь на значениях входных параметров. Функции можно использовать везде, где раз решены выражения, в том числе вместо параметров самих функций. Другими словами, допускаются вложенные вызовы функций.

Большинство функций принимает параметры в круглых скобках, причем между именем функции и открывающей скобкой не должно быть пробелов. Это помогает программе MySQL отличать имена функций от имен столбцов. Подобное поведение программы можно отменить с помощью аргументов командной строки, но тогда нельзя будет использовать функции в списке возвращаемых столбцов.

Некоторые функции правильнее было бы назвать операторами. Я решил помес тить их здесь, поскольку их работа во многом напоминает работу функций. Круглые скобки им, естественно, не требуются.

Описание каждой функции начинается с заголовка, где указан формат ее вызова.

Слова, набранные прописными буквами, являются зарезервированными. Строчными буквами даны параметры, которые могут быть литералами, именами столбцов или выражениями. MySQL распознает имена функций, записанные произвольной комби нацией прописных и строчных букв.

означает, что функция принимает список значений, разделенных запятыми. Все аргументы, находящиеся в квадратных скобках, явл яются необязатель ными. У некоторых функций есть несколько уровней необязательных параметров.

Не забывайте о том, что результатом большинства выражений, в которых участвует значение NULL, будет тоже NULL. Это справедливо и в отношении вызовов функций.

Например, конкатенация значения NULL и произвольной строки даст в итоге NULL.

Глава Встроенные функции Отладка и конфигурирование Описанные ниже функции возвращают информацию о сервере либо помогают при отладке.

значение) Функция BENCHMARK вычисляет требуемое выражение столько раз, сколько ука зано в первом аргументе. Она всегда возвращает нуль, но если используется клиент то будет также подсчитано время, затраченное на выполнение функции.

В листинге 12.1 показано, сколько времени ушло на выполнение 100000 вызовов функции Здесь подразумевается время, прошедшее с момента ввода за проса до момента получения его результатов, а не время использования центрального процессора. Время выполнения функции может существенно замедляться из за за груженности сервера или сети.

CONNECTION_ID() Эта функция возвращает идентификатор текущего соединения (листинг 12.2).

— — I | I 91 | 1 row in set (0.00 sec) Эта функция возвращает имя стандартной базы данных (листинг 12.3). Если тако вая не выбрана, возвращается NULL.

Отладка и конфигурирование Для каждого соединения программа MySQL хранит последнее значение счетчика, служащего первичным ключом. Функция возвращает это значе ние (листинг 12.4). Если функции передать аргумент, она установит его в качестве но вого значения счетчика.

INSERT INTO item VALUES (NULL, 3.75, Query OK, 1 row affected (0.06 sec) mysql> SELECT Существуют два основных применения функции LAST_INSERT_ID Чаще всего она используется со столбцами типа Если вследствие какого либо запроса значение данного столбца увеличивается автоматически, то это значение за поминается и впоследствии возвращается функцией Если же значение столбца задается вручную, то на функции это никак не отражается. В лис тинге 12.4 первый аргумент предложения VALUES инструкции INSERT равен NULL, что приводит к автоматическому увеличению счетчика.

С другой стороны, с помощью функции можно имитировать последовательные счетчики, связав ее с таблицей, состоящей из одного столбца. Об этом подробно рассказывалось в главе 9, "Транзакции и параллельные вычисления".

Глава Встроенные функции SESSION_USER() Это синоним функции USER Это синоним функции USER USER() Эта функция возвращает имя пользователя, начавшего текущий сеанс работы с сервером (листинг 12.5). Сообщается также имя компьютера, за которым работает пользователь.

SELECT Эта функция сообщает номер версии сервера MySQL (листинг mysql> SELECT Управляющие функции Описанные ниже функции управляют выполнением программного кода. Функции CASE и CASE WHEN реализованы подобно инструкциям языков третьего поколения и не используют скобки, но в остальном они аналогичны функциям. Две функции вания, а также функция, заставляющая главную базу данных дождаться синхронизации подчиненной базы данных, полезны при работе в многопользовательской среде.

Управляющие функции Синтаксис конструкции CASE таков:

CASE WHEN THEN [WHEN значение2 THEN [ELSE END Конструкция CASE вычисляет проверяемое выражение и сравнивает результат с одним из значений, указанных в предложении WHEN. Если найдено совпадение, воз вращается соответствующее значение предложения THEN. В противном случае воз вращается значение по умолчанию.

В листинге 12.7 демонстрируется применение конструкции CASE по отношению к таблице, состоящей из пяти строк. Когда идентификатор равен 1 или 2, возвращается строка One или Two, иначе отображается строка Other Value.

mysql> SELECT ID, CASE ID WHEN THEN WHEN 2 THEN ELSE END AS FROM item;

5 rows in set sec) Тип возвращаемого значения соответствует типу аргумента самого первого пред ложения THEN.

WHEN Синтаксис альтернативного варианта конструкции CASE таков:

CASE WHEN THEN [WHEN условие2 THEN [ELSE END Глава Встроенные функции Здесь проверяется каждое условие по отдельности. Возвращается то значение, для которого условие является истинным. Возвращаемое значение может быть произ вольным выражением, в том числе результатом вызова функции.

SELECT ID, CASE WHEN ID 3 THEN 2) WHEN ID 4 THEN ID ELSE Name END AS FROM item;

5 rows in set (0.00 sec) Поскольку результат конструкции CASE может менять свой тип в зависимости от условия, столбцу присваивается тип аргумента самого первого предложения THEN.

GЕТ_LОСК(имя, тайм аут) Функция GET_LOCK() запрашивает именованную блокировку на указанное число секунд. Функция не завершится до тех пор, пока не истечет период тайм аута или бло кировка не будет получена.

Одному сеансу может принадлежать только одна блокировка. Вызов функции GET_LOCK() приводит к снятию всех удерживаемых блокировок, но лучше все же снимать их явно с помощью функцииRELEASE_LOCK(). Блокировка снимается также в случае завершения сеанса.

Наличие блокировки не дает ее владельцу никаких преимуществ и никак не огра ничивает работу других сеансов. Тем не менее при согласованном име нованных блокировок несколькими программами появляется возможность реализо вать блокирование произвольного уровня детализации. Пример использования функции GET_LOCK() для блокирования записей приводился в главе 9, "Транзакции и параллельные вычисления". Похожий пример дан в листинге 12.9.

SELECT GET Управляющие функции 1 row in set (0.00 sec) mysql> UPDATE item SET WHERE Query OK, 1 row affected sec) Rows matched 1 Changed 1 Warnings SELECT RELEASE IF значение истина, Функция возвращает разные значения в зависимости от того, истинным или ложным является проверяемое выражение. Результат проверки приводится к целому типу.

Как и в случае конструкции тип результата функции IF нельзя определить заранее. Если одно из возвращаемых значений — строка, результат будет строковым.

Если же это условие не выполняется, но одно из значений является числом с плаваю щей запятой, то и результат будет аналогичным. В противном случае оба значения приводятся к целочисленному типу.

В листинге 12.10 с помощью функции IF является ли текущий день будним или выходным.

_значение) Функция возвращает проверяемое значение, если оно не равно NULL.

В противном случае возвращается второй аргумент. В листинге 12.11 показано, как с помощью этой функции заменить значения NULL описательной фразой.

Глава Встроенные функции mysql> SELECT Name, AS Description FROM item;

5 rows in set (0.01 sec) позиция) Функция дожидается, пока подчиненный сервер синхрони зируется с главным сервером в процессе ре пликации. Необходимо указать имя жур нального файла и позицию, которой должен достигнуть подчиненный сервер. Если данный компьютер не сконфигурирован в качестве главного сервера, функция немед ленно возвращает NULL. Если же подчиненный сервер еще не запущен, функция бло кируется до тех пор, пока сервер не запустится и не достигнет указанной позиции журнального файла.

Функция возвращает число событий, зарегистрированных в процессе ожидания.

Подробнее о репл икации рассказывается в главе 29, "Распределенные базы данных".

_значение 1, Функция возвращает NULL, если оба проверяемых значения равны друг другу. В противном случае возвращается первый аргумент. С помощью этой функции удобно преобразовывать значения 0 в NULL (листинг 12.12).

mysql> SELECT Name, 0) AS Inventory FROM item;

Статистические функции Функция RELEASE_LOCK снимает указанную именованную блокировку, которая ранее была получена с помощью функции Если имя блокировки не было зарегистрировано, возвращается NULL. Пример использования этой функции был приведен при описании функции GET_LOCK Статистические функции Описанные ниже функции выполняются по отношению к совокупности значений целого столбца. Если предложение GROUP отсутствует, обработке подвергается каждая запись. Ячейки со значением NULL не входят в оценочное множество. В лис тинге 12.13 приведено определение таблицы, которая используется в примерах дан ного раздела.

CREATE TABLE ID INT NOT NULL Team Score INT, PRIMARY INSERT INTO grouptest (Team, Score) VALUES 11) 45) 98) 19) 11) 37), 17) 75) 23) 91) 80) 63) 55) 89) 64) 5) (столбец) Функция AVG вычисляет среднее арифметическое группы значений (листинг Это число определяется путем суммирования вс ех элементов группы и деления результата на общее число элементов.

Глава Встроенные функции mysql> SELECT Team, FROM GROUP BY Team;

Функция BIT_AND выполняет побитовое умножение всех элементов группы и возвращает результат в виде целого числа (см. ниже).

Функция выполняет побитовое сложение всех элементов группы и воз вращает результат в виде целого числа (листинг 12.15).

mysql> SELECT Team, FROM GROUP BY Team;

Функция COUNT подсчитывает количество элементов группы, не равных NULL.

Если нужно определить число записей в таблице, можно вместо имени столбца ука зать звездочку Предикат DISTINCT позволяет исключить из группы повторяю щиеся значения (листинг 12.16).

Статистические функции SELECT Team, Score) FROM GROUP BY Team;

Этот вариант функции COUNT возвращает число уникальных комбинаций столб цов, указанных в списке аргументов (см. листинг 12.16).

Функция МАХ возвращает значение наибольшего элемента группы (листинг Максимальным строковым значением считается то, которое стоит последним по алфа виту. Поскольку даты тоже можно упорядочивать, то максимальной датой считается та, которая идет последней по порядку. Правда, двухзначные номера годов могут ваться неправильно, если они не хранятся в столбце типа YEAR. Следовательно, может потребоваться преобразовать их в четырехзначные значения путем добавления нуля с помощью функции DATE_ADD SELECT Team, FROM GROUP BY Team;

Функция MIN возвращает значение наименьшего элемента группы (см.

Минимальным строковым значением считается то, которое с тоит пер вым по алфавиту.

Глава Встроенные функции Функция STD вычисляет среднее отклонение элементов группы (листинг 12.18).

SELECT FROM GROUP BY Team;

Это синоним функции STD Функция SUM вычисляет сумму элементов группы (листинг 12.19). Строки и даты приводятся к целому типу.

SELECT Team, FROM grouptest GROUP BY Team;

Математические функции Описанные ниже функции выполняют различные математические операции.

В качестве аргументов большинство из них принимает числа с плавающей запятой и возвращает результат аналогичного типа.

Математические функции Эта функция возвращает модуль числа (листинг SELECT Эта функция возвращает арккосинус числа (листинг 12.21). Диапазон допустимых значений — от 1 до 1. Вне этого диапазона значение арккосинуса не определено.

mysql> SELECT Эта функция возвращает арксинус числа (листинг 12.22). Диапазон допустимых значений — от 1 до 1.Вне этого диапазона значениеарксинуса не определено.

SELECT Глава Встроенные функции AN Эта функция возвращает арктангенс числа (листинг 12.23).

mysql> SELECT число) Эта функция возвращает угол в радианах точки с заданными координатами.

SELECT Эта функцияокругляет число до ближайшего большего целого числа (листинг mysql> SELECT Математические функции Эта функция возвращает косинус числа в радианах (рис. 12.26).

SELECT I I I 0.540302 | 1 row in set (0.00 sec) СОТ(число) Эта функция возвращает котангенс числа (рис. 12.27).

mysql> SELECT I I I 0.64209262 | 1 row in set (0.02 sec) Эта функция переводит радианы в градусы (листинг 12.28).

мм SELECT I I I 57.295779513082 I 1 row in set (0.00 sec) Глава Встроенные функции ЕХР(число) Эта функция возводит число (основание натурального логарифма) в заданную степень (листинг 12.29).

mysql> SELECT I I I 7.389056 | 1 row in set (0.00 sec) Эта функция округляет число до ближайшего меньшего целого числа (листинг 12.30).

SELECT I | I 1 I 1 row in set (0.00 sec) Эта функция возвращает наибольшее значение из списка (листинг 12.31). Она мо жет работать как с числами, так и со строками.

SELECT | I I 3 I 1 row in set (0.00 sec) Математические функции Эта функция возвращает наименьшее значение из списка (листинг Она жет работать как с числами, так и со строками.

SELECT — — — — — — — — — — I I I 1 I 1 row in set (0.00 sec) Эта функция возвращает натуральный логарифм числа (листинг 12.33).

SELECT I | I 2.302585 | 1 row in set (0.00 sec) Эта функция возвращает десятичный логарифм числа (листинг 12.34).

SELECT I | I 3.091315 I 1 row in set (0.01 sec) Глава Встроенные функции MOD число) Эта функция возвращает остаток от деления первого числа на второе (листинг подобно оператору SELECT MOD(35, I MOD(35, 4) | I 3 | 1 row in set (0.00 sec) Pl() Эта функция возвращает значение числа л с точностью шесть цифр после запятой (листинг 12.36). Сама программа MySQL хранит это значение в формате с двойной точностью.

I I I I 1 row in set (0.00 sec) число) Эта функция возвращает результат возведения первого числа в степень, заданную вторым числом (рис. 12.37).

SELECT I 10) | I 1024.000000 I 1 row in set (0.00 sec) Математические функции (число, число) Это синоним функции Эта функция преобразует градусы в радианы (листинг 12.38).

SELECT I I I 0.78539816339745 I 1 row in set (0.00 sec) Эта функция возвращает псевдослучайное число в интервале от 0 до 1 (листинг 12.39).

Аргумент функции инициализирует генератор псевдослучайных чисел. Если аргумент сутствует, используется значение системных часов.

mysql> SELECT I RAND(12345) | I 0.18113073909761 | 1 row in set (0.00 sec) Эта функция округляет число с плавающей запятой до целого числа или, если ука зан второй аргумент, до заданного количества цифр после запятой (листинг 12.40).

mysql> SELECT I 2) | I 15.67 | 1 row in set (0.00 sec) Глава Встроенные функции Эта функция возвращает 1, если число является отрицательным, и если оно не отрицательно (листинг 12.41).

select I I I 1 I 1 row in set (0.00 sec) SIN Эта функция возвращает синус числа (листинг SELECT I SIN(l) | I 0.841471 I 1 row in set (0.00 sec) Эта функция возвращает квадратный корень числа (листинг 12.43).

SELECT I I I 3.872983 I 1 row in set (0.00 sec) Строки TAN Эта функция возвращает тангенс угла в радианах (листинг SELECT I | I 1.557408 I 1 row in set (0.00 sec) точность) Эта функция усекает число до требуемой точности (листинг SELECT 2) I 2) | I | 1 row in set (0. Строки Описанные ниже функции принимают строки в качестве аргументов либо возвращают строки. В MySQL есть также операторы сравнения строк, например LIKE и REGEXP.

Эта функция возвращает ASCII код первого символа заданной строки (листинг SELECT ASCII I I I 97 I 1 row in set (0. Глава Встроенные функции BIN (целое) Эта функция возвращает двоичное представление заданного целого числа (листинг 12.47).

mysql> SELECT I BIN(13) | I 1101 | 1 row in set (0.01 sec) BINARY строка Ключевое слово BINARY объявляет строку двоичной, операции сравнения с ней будут чувствительными к регистру (листинг 12.48). Это слово имеет более высо кий приоритет, чем операторы сравнения.

SELECT BINARY I I BINARY = | I 1 row in set (0.01 sec) Эта функция возвращает строку, заданную в виде списка ASCII кодов (листинг SELECT I99) | I | 1 row in (0.00 sec) Строки Это синоним функции CHAR_LENGTH Эта функция возвращает количество символов в строке (листинг 12.50).

байтовые символы учитываются один раз.

SELECT I | I 5 | 1 row in set (0.00 sec) Эта функция конкатенирует (объединяет) группу строк (листинг 12.51). Если ка кая либо строка равна NULL, то и результат будет равен NULL.

SELECT I | I | 1 row in set (0.00 sec) Эта функция конкатенирует строки, вставляя между ними разделитель (листинг 12.52).

В отличие от функции CONCAT значения NULL в списке аргументов игнорируются, но если строка разделитель равна NULL, то и результат будет равен NULL.

SELECT I CONCAT | Глава Встроенные функции I I 1 row in set (0.00 sec) Эта функция преобразует целое число из одной системы счисления в другую. С ее помощью можно дублировать работу функций HEX и ОСТ В ге 12.53 показан перевод числа 100 из восьмеричной в десятичную систему.

SELECT 8, | 8, 10) | I 64 | 1 row in set (0.00 sec) пароль) Эта функция расшифровывает строку, созданную фун кцией ENCODE (листинг SELECT I I I MySQL I 1 row in set (0.01 sec) Эта функция возвращает элемент списка с указанным индексом (листинг 12.55).

Нумерация элементов начинается с единицы.

Строки mysql> SELECT ELT(3, I | I с I row in set (0.00 sec) пароль) Эта функция возвращает строку, зашифрованную с помощью заданного пароля (листинг 12.56). Полученная строка является двоичной и имеет ту же длину, что и оригинал. Для расшифровки строки предназначена функция DECODE UPDATE user SET password WHERE Query OK, 1 row affected (0.00 sec) matched 1 Changed 1 Warnings He применяйте данную функцию для шифрования столбца паролей в таблице привилегий MySQL. Этой цели служит функция Эта функция является оболочкой функции crypt языка С. Она реализует алго ритм необратимого шифрования (листинг 12.57). Вторым аргументом может быть строка, повышающая степень случайности шифрования. Более длин ные строки усекаются.

Эта функция несовместима с функцией Кроме того, в каждой опера ционной системе может быть своя реализация функции crypt SELECT I | I | 1 row in set (0.00 sec) Глава Встроенные функции Эта функция возвращает строку флагов, соответствующих значениям битов перво го аргумента. Биты интерпретируются от младшего к старшему, а сама строка строит ся слева направо. Во втором и третьем аргументах задаются строки, которые подстав ляются при обнаружении соответственно единичного и нулевого бита.

По умолчанию разделителем служит запятая, но эту установку можно менять.

ме того, по умолчанию анализируются все 64 бита целого числа, но в пятом аргументе можно задать максимальное количество битов.

В листинге 12.58 вместо единичных битов подставляется Y, вместо нулевых би тов — N, а разделителем служит вертикальная черта. Анализируются первые восемь битов числа 9.

Эта функция возвращает индекс указанного элемента в приведенном далее списке (листинг 12.59). Нумерация элементов начинается с единицы. Если элемент не най ден, возвращается 0.

список) Эта функция возвращает индекс указанного элемента в списке, представляющем собой строку разделенных запятыми элементов (листинг 12.60). Нумерация тов начинается с единицы.

Строки точность) Эта функция возвращает число с указанным количеством цифр после десятичной точки и запятыми, вставленными между группами разрядов (листинг 12.61).

НЕХ(целое) Эта функция возвращает представление целого числа (листинг 12.62).

Эта функция преобразует IP адрес, записанный в строковом виде, в числовую форму (листинг 12.63). Понимаются как 4 байтовые, так и 8 байтовые адреса.

Глава Встроенные функции Эта функция возвращает строковое представление IP адреса, записанного в чи словом виде (листинг 12.64).

длина, подстрока) Эта функция вставляет в строку заданную подстроку. Второй аргумент определяет позицию вставки, а третий аргумент указывает на то, сколько символов можно зате реть, начиная с этой позиции. В листинге 12.65 показана вставка в строку подстроки ABC в позицию 3 с перезаписью одного символа.

Строки подстрока) Эта функция возвращает позицию первого вхождения указанной подстроки в строку (листинг 12.66).

Эта функция возвращает строку, все символы которой переведены в нижний ре гистр (листинг 12.67).

(строка, длина) Эта функция извлекает из строки подстроку заданной длины (листинг Эта функция возвращает количество байтов в строке (листинг 12.69). Двухбайто вые символы учитываются дважды. Длину строки многобайтовых символов можно уз нать с помощью функции CHAR_LENGTH Эта функция возвращает содержимое расположенного в файловой системе сервера (листинг 12.7). Пользователь MySQL должен иметь право доступа к этому файлу, а сам файл должен быть доступен для всеобщего чтения.

Эта функция находит позицию первого вхождения заданной подстроки в строку.

обязательный третий аргумент определяет начальную позицию поиска (листинг 12.71).

Строки Это синоним функции длина, заполнитель) Эта функция дополняет строку до указанной длины, вставляя слева строку заполнитель. В случае необходимости строка заполнитель будет продублирована (листинг 12.72).

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.