Ограничения

Ограничения являются средством, с помощью которого БД может принуждать к выполнению бизнес-правил и гарантировать что данные соответсвуют модели сущность-связь определённой  системным анализом определяя структуры данных приложения. Например, бизнес-аналитик в компании решил что каждый покупатель и каждый заказ должен определяться уникальным числом, что нельзя создать заказ до создания покупателя и каждый заказ должен иметь валидную дату и сумму большую нуля. Это может быть достигнуто путём создания первичных ключей для столбца CUSTOMER_ID таблицы CUSTOMERS и столбца ORDER_ID таблицы ORDERS, создания внешнего ключа для таблица ORDERS ссылающегося на таблицу CUSTOMERS, создания ограничения “not null” для столбца ORDER_DATE (тип данных DATE сам проверит удовлятворяет ли введённое значение типа дата или нет) и ограничения проверки для столбца ORDER_AMOUNT таблицы ORDERS.

Если какой либо DML запрос к таблице с ограничениями нарушит ограничение, тогда весь запрос будет отменем автоматически. Надо помнить что DML запрос может обновлять много строк и частично обновление было успешным до нарушения ограничения для конкретной строки. Если запрос это часть транзакции состоящей из нескольких запросов, то результат выполнения запросов которые уже выполнились успешно остаётся но не подтверждённым.

 

EXAM TIP

A constraint violation will force an automatic rollback of the entire statement that hit the problem, not just the single action within the statement, and not the entire transaction.

Типы ограничений

Ограничения поддерживаемые Orace это

• UNIQUE
• NOT NULL
• PRIMARY KEY
• FOREIGN KEY
• CHECK

У ограничений есть имя. Хорошей практикой считается именовать их согласно конвенции имен, но если явно не указывать имя, Oracle будет использовать сгенерированное имя.

Ограничение уникальности

Ограничение уникальности назначает столбец (или группу столбцов) для которых значение должно быть разным для каждой строки в таблице. Если ограничение настроено для одного столбца, это называется столбец-ключ (key column). Если ограничение состоит из нескольких столбцов (называется составной ключ (composite key)), столбцы не должны быть одинакового типы и располагаться последовательно в таблице.

Странностью уникального ограничения можно считать возможность добавления значения NULL в столбцы ключа; более того можно иметь неограниченное количество строк со значение NULL в столбцах ключа. Таким образом запрос строк по ключу ограничения гарантирует одну строку для значения – пока не используется NULL, в таком случае все строки со значением NULL будут результатом запроса.

 

EXAM TIP

It is possible to insert many rows with NULLs in a column with a unique constraint. This is not possible for a column with a primary key constraint.

 

Ограничения уникальности работают с помощью индексов. Когда мы определяем ограничение, Oracle проверит существует ли индекс для столбцов ограничения, и если индекс не сущетвует, он будет создан. Затем когда происходи попытка вставки новой строки, Oracle просматривает индекс на существование значения ключа; если значение сущесвтует – строка будет отклонена. Индекс ограничения – B* Tree индекс, и он не хранит значения NULL, вот почему ограничение не работает для NULL (т.е. можно добавлять много строк со значением NULL). Как мы обсуждали выше, целью индексов является не только обеспечение работоспособности механизма ограничений, но и повышение производительности запросов с секцией WHERE и объединением таблиц. Если в запросе используется WHERE key_column IS NULL – Oracle не может использовать индекс (потому что индекс не хранит значения NULL) и всегда будет использовано полное чтение таблицы.

Ограничения NOT-NULL

Ограничения NOT-NULL принуждают указать данные для столбцов ключа. Эти ограничения накладываются на столбец и иногда их называют обязательными для заполнения столбцами (mandatory columns). Если несколько столбцов должны иметь значения, то вы не можете создать одно ограничение для группы – необходимо создавать ограничения для каждого столбца.

Любая попытка записи строки без указания значения для обязательного столбца вернёт ошибку. Возможно обойти эту проверку указав директиву DEFAULT при создании таблицы.

Первичный ключ

Первичный ключ является средством для поиска любой одной строки в таблице. Реляционная парадигма утверждает что каждая таблица должна иметь первичный ключ: столбец (или группу столбцов) которые можно использовать для выделения каждой строки. Oracle позволяет создавать таблицы (как и некоторые другие РСУБД) без первичного ключа.

Реализацией первичного ключа является комбинация ограничений целостности и обязательности. Значение в столбцах ключе должно быть уникальным и не NULL. Так же как и для ограничения уникальности индекс должен существовать для столбцов ключа, иначе он будет создан. У таблицы может быть только один первичный ключ. Но у таблицы может быть сколько угодно ограничений уникальности и not-null ограничений. Если у вас есть несколько столбцов которые должны быть уникальны и обязательны вы можете использовать часть из них для создания первичного ключа, а для остальных создать ограничения уникальности и обязательности. Например таблица сотрудников: все сотрудники должны иметь уникальный номер (первичный ключ) и также значения email, номер соц. страха должны быть уникальны и обязательны для заполнения.

 

EXAM TIP

Unique and primary key constraints need an index. If one does not exist, one will be created automatically.

Внешние ключи

Внешний ключ определяет отношение родитель-наследник. Это ограничение назначает столбец (или столбцы) в дочерней таблице которые должны соответствовать столбцу(ам) первичного ключа родительской таблицы. Соответствующие столбцы необязательно должны иметь одинаковые названия, но они должны быть одного типа данных. Внешний ключ определяет отношения один-ко-многим в третьей нормальной форме.

Если  у родительской таблицы есть ограничение уникальности вместе (или вместо) первичного ключа, эти столбцы тоже могут использоваться как основа для внешнего ключа, даже если они не обязательны (nullable).

 

EXAM TIP

A foreign key constraint is defined on the child table, but a unique or primary key constraint must already exist on the parent table.

 

Как и ограничение уникальности внешний ключ допускает значение NULL в столбцах ключа. Вы можете вставить строки в дочернюю таблицу со значением NULL в столбцах внешнего ключа – даже если в родительской таблице нет строки со значением NULL. Это создаст строки призраки (orphaned rows) и может вызвать определённые недоразмения. Как правило все столбцы ограничения уникальности и все столбцы внешнего ключа лучше определять вместе с ограничениями not-null: так же это обычно требование бизнеса.

При попытки вставить строку в дочернюю таблицу со значением ключа которого нет в родительской таблице – произойдёт ошибка выполнения запроса. Также попытка удаления строки в родительской таблице вернёт ошибку если существуют строки в дочерней которые ссылаются на эту строке. Существует два способа обойти это ограничение. Во-первых, ограничения могут быть созданы с директивой ON DELETE CASCADE. Это значит что если мы удаляется строка из родительской таблицы – Oracle автоматически найдёт все строки ссылающиеся на эту строку в дочерней таблице и удалит их тоже. Менее кардинальный способ – использование директивы ON DELETE SET NULL. В этом случае если строка родительской таблицы удаляется – Oracle найдёт все соответствующие строки в дочерней таблице и установит значение ключа в NULL. Это значит что строки в дочерней таблице станут строками-призраками – но они будут существовать в таблице. Если столбцы внешнего ключа имеют ограничение not-null – то удаление из родительской таблицы вернёт ошибку. Нельзя ни удалить ни выполнить операцию TRUNCATE для родительской таблицы, даже если нет ни одной строки в дочерней таблице. Даже если использованы ON DELETE SET NULL или ON DELETE CASCADE.

Отдельным видом внешнего ключа является внешний ключ ссылающийся сам на себя (self-referencing). Такой ключ определяет отношение где родительский и дочернии строки находятся в одной таблице. Хорошим примером является таблица сотрудников, в которой есть столбец MANAGER_ID. И менеджер и сотрудник являются сотрудниками. Если первичный ключ EMPLOYEE_ID то для внешнего ключа используем EMPLOYEE_ID как родительский столбец и MANAGER_ID как дочерний. Если у сотрудника нет менеджера, то такая строка указывает сама на себя.

Ограничения проверки значения (Check constraints)

Ограничения проверки значения используются для проверки данных на удовлетворение простым правилам, к примеру введённое значение должно попадать в период значений. Правилом должно быть выражение результатом проверки которого будет либо ПРАВДА либо ЛОЖЬ. Правила могут использовать литералы, или другие столбцы той же строки и они могут использовать некоторые функции. Сколько угодно правил можно применить к одному ограничение проверки значения, но нельзя использовать подзапросы или такие функции как SYSDATE.

 

TIP

The not-null constraint is in fact implemented as a preconfigured check constraint.

 Определение ограничений

Ограничение можно определить при создании таблицы или добавить позже. При создании таблицы, ограничения можно указать в строке определяющей столбец используемые в ограничении, либо в конце оператора создания таблицы. В конце оператора создания вы можете определять ограничения более гибко. В строке определения столбца вы не можете создать ограничение использующее другие столбцы таблицы. При определении ограничения требующего индекс в момент создания таблицы также создастся индекс.

Расмотрим два запроса создания таблицы

 

1 create table dept(

2 deptno number(2,0) constraint dept_deptno_pk primary key

3 constraint dept_deptno_ck check (deptno between 10 and 90),

4 dname varchar2(20) constraint dept_dname_nn not null);

5 create table emp(

6 empno number(4,0) constraint emp_empno_pk primary key,

7 ename varchar2(20) constraint emp_ename_nn not null,

8 mgr number (4,0) constraint emp_mgr_fk references emp (empno),

9 dob date,

10 hiredate date,

11 deptno number(2,0) constraint emp_deptno_fk references dept(deptno)

12 on delete set null,

13 email varchar2(30) constraint emp_email_uk unique,

14 constraint emp_hiredate_ck check (hiredate >= dob + 365*16),

15 constraint emp_email_ck

16 check ((instr(email,’@’) > 0) and (instr(email,’.’) > 0)));

 

• Первая таблица создаётся с именем DEPT и предназначена для хранения одной строки для каждого департамента.
• DEPTNO – числовое поле, 2 цифры, нет точек после запятой. Первичный ключ таблицы – имя ограничения DEPT_DEPTNO_PK.
• Второе ограничение столбца DEPTNO это проверка значения на период от 10 до 90. Имя этого ограничения DEPT_DEPTNO_CK.
• Столбец DNAME – это строка нефиксированной длины, обязательна для заполнения – ограничение DEPT_DNAME_NN.
• Вторая табилца это EMP, предназаченная для хранения строки для каждого сотрудника.
• Столбец EMPNO типа данных NUMERIC, 4 цифры без дробной части первичный ключ EMP_EMPNO_PK. ENAME
• Столбец ENAME строка произвольной длины до 20 символов с not null ограничением EMP_ENAME_NN
• Столбец MGR определён так же как и EMPNO плюс является внешним ключом таблицы к самой себе по полям MGR-EMP_NO. Нет ограничения на not-null поэтому может быть NULL
• DOB – дата рождения сотрудника, тип данных дата нет ограничений
• HIREDATE – дата приёма на работу, нет ограничений
• DEPTNO департамент, определение столбца такое же как столбец DEPTNO таблицы DEPT. Внешний ключ к таблице департаментов: нельзя вставить строку со значением которого нет в таблице DEPT. Но значение может быть
• Внешний ключ EMP_DEPTO_FK определён с директивой ON DELETE SET NULL, т.е. при удалении строки из таблицы DEPT значение столбца DEPTNO во всех относящиеся к удаляемой строке будет обновлено в значение NULL.
• EMAIL – строка переменной длины и имеет ограничение уникальности (но может быть NULL)
• Определение дополнительного ограничения EMP_HIREDATE_CK. Дата приёма на работу должна быть не раньше чем 16 лет после даты рождения. Данное ограничение невозможно создать в строке определения столбца HIREDATE, так как ограничение ссылается на другой столбец
• Определение дополнительного ограничения проверки значения для строки EMAIL. Вызываются функции которые проверяют наличие @ и “.” в значении и если хотя бы одна функция вернёт ЛОЖЬ то строка будет отклонена.

 

Эти примеры показывают некоторые возможности определения ограничения при создании таблицы. Остальные возможности это

Управление созданием индексов для внешних ключей и ограничений уникальности

Определение времени проверки ограничения: во время вставки (значение по умолчанию) или позже, в момент подтверждения транзакции

Включено ли ограничение (по умолчанию) или отключено

Возможно создать таблицу без ограничений а затем добавить ограничения командой ALTER TABLE. Результат будет одинаковый но определение таблицы будет разбито на несколько запросов вместо одного.

Состояния ограничений

В любой момент времени, каждое ограничение включено или выключена и проверяется или не проверяется. Любая комбинация этих двух состояний возможна

• ENABLEVALIDATE – Невозможно добавить строку которая нарушает ограничение и все строки таблицы удовлетворяют ограничениям
• DISABLENOVALIDATE – Любые данные возможно ввести и в таблицу уже могут быть данные нарушающие ограничения
• ENABLENOVALIDATE – В таблице могут существовать данные не удовлетворяющие ограничениям, но все добавляемые данные должны удовлетворять ограничениям
• DISABLEVALIDATE – невозможная ситуация: все данные в таблице удовлетворяют ограничениям, но новые данные должны неудовлетворять. Т.е. нельзя вставить данные в таблицу.

 

Идеальной ситуацией (и состоянием по умолчанию при определении ограничения) является ENABLE VALIDATE. Это гарантирует что данные корректны и некорректные данные не могут быть добавлены.

Статус DISABLE NOVALIDATE полезен когда загружается много данных в таблицу одним запросом. Данные могут содержать плохие значения, но вместо ошибки выполнения запроса этот статус позволит загрузить данные. Сразу после загрузки данных, переведите состояние в ENABLE NOVALIDATE чтобы предотвратить вставку других неправильных данных пока вы будете проверять уже добавленные данные на удовлетворение ограничениям. И затем опять установите правильное состояние ENABLE VALIDATE.

Примером такой задачи может быть скрипт, читающий данные из активных данных в архив. Преположим что есть ограничение NOT-NULL на столбце архивной таблицы, которого нет у столбца активной

 

alter table sales_archive modify constraint sa_nn1 disable novalidate;

insert into sales_archive select * from sales_current;

alter table sales_archive modify constraint sa_nn1 enable novalidate;

update sales_archive set channel=’NOT KNOWN’ where channel is null;

alter table sales_archive modify constraint sa_nn1 enable validate;

Проверка ограничений

Ограничения могут проверятся на момент выполнения запроса (ограничение IMMEDIATE) или когда подтверждается вся транзакция (DEFERRED). По умолчанию все ограничения в режиме IMMEDIATE. Это может быть альтернативой использования состояний. Можно переписать скрипт из подпункта «Состояние ограничений» таким образом

 

set constraint sa_nn1 deferred;

insert into sales_archive select * from sales_current;

update sales_archive set channel=’NOT KNOWN’ where channel is null;

commit;

set constraint sa_nn1 immediate;

 

Для поддержки отложенного (DEFERRED) ограничения оно должно быть создано используя синтаксис

 

alter table sales_archive add constraint sa_nn1

check (channel is not null) deferrable initially immediate;

 

То есть невозможно сделать ограничение отложенным если директива deferrable не была указана при создании. В нашем случае ограничение SA_NN1 по умолчанию проверяется на момент вставки строки (или изменения), но проверку можно отложить до подтверждения транзакции. Часто отложенные ограничения используются для внешних ключей. Если операции обновления и изменения затрагивают и дочернюю и родительскую таблицу, и если внешний ключ не отложенный то операция может выполниться с ошибкой в зависимости от порядка обработки строк.

Изменение состояния ограничения затрагивает все сессии. Изменение времени проверки ограничения (IMMEDIATE или DEFERRED) затрагивает текущую сессию, но начальное состояние применяется ко всем сессиям.

 

EXAM TIP

By default, constraints are enabled and validated, and they are not deferrable.