Сучасний стан справОтже, за роки свого існування група ANSI-SQL опублікувала три стандарти: ü SQL89 (SQL1); ü SQL92 (SQL2); ü SQL99 (SQL3). ü SQL2012 Зазначені модифікації торкнулися лише незначної частини мови, і це, безумовно, потрібно віднести до його достоїнств, оскільки і на цей час зберігається можливість використання майже всього, що написано ще в стандарті 1989 р. Іншими словами, тому, хто приступає до вивчення SQL, не доводиться починати на голому місці – код, накопичений за останні роки, буде гарною основу як для вивчення, так і для написання нових кодів. Більшість СКБД створені відповідно стандарту SQL92. Майже весь матеріал цієї посібника був реалізований уже в ранніх стандартах. Багато розвинених засобів дотепер не реалізовані в сучасних СКБД, тому потреба в новому стандарті відчувалася не занадто сильно. Проте був виданий стандарт SQL99 зі специфікаціями розвинених засобів SQL. При цьому всі головні SQL-функції – запис, читання й модифікація даних – залишилися колишніми, тому новий стандарт не розглядається в посібнику. i На початок XXI ст., стандарт SQL99 не був реалізований жодним виробником програмного забезпечення. У цей час розвиток SQL-стандартів відбувається в трьох областях. Перша із цих областей – доступ до даних через Internet (зокрема, у зв’язку з виникненням стандартів XML); друга – інтегрування з Java за допомогою JDBC (Java Database Connectivity – з’єднання з базами даних на основі Java) компанії Sun, або власних реалізацій. Нарешті, групи розробки SQL-стандартів розглядають способи реалізації в мові моделей програмування на основі об’єктів. 4 Версії SQL Для комп’ютерної галузі, як, втім, і для будь-якої іншої, дотримання стандартів забезпечує ряд переваг й, одночасно, становить неприємний обов’язок. Як уже було сказано, SQL являє собою відкритий стандарт, що не належить якій-небудь компанії, але вихідний від ANSI. SQL, повністю відповідній цій умові, називається «чистим» SQL або ANSI-SQL. Чистоту злегка мажуть дві проблеми. По-перше, кожен розробник намагається зробити свою СКБД несхожою на інші. У результаті кожна з них надає SQL з розвиненими засобами, удосконаленнями або розширеннями, що виходять за межі стандарту ANSI-SQL і, зрозуміло, відсутніми в продуктах інших розробників. Наприклад, у більшості сучасних СКБД реалізовані поля з автоматичним збільшенням значення лічильника, які не передбачені жодним стандартом SQL. Подібний патентований засіб, як правило, не застосовано в продукті конкурента. На рівні матеріалу даного посібника зазначені розходження мінімальні, і ми будемо звертати на них увагу в міру потреби. Багато які із зазначених засобів досить потужні й надійні, однак через відсутність однаковості до їхнього використання потрібно ставитися з великою обережністю. Безпечніше обмежуватися, по можливості, чистим SQL. Зважившись порушити це правило, потрібно усвідомлювати ймовірну втрату можливості перекладу операторів (або навіть даних) в іншу систему. Проте, додаткові оператори досить корисні. Приміром, в ANSI-SQL відсутній засіб автоматичної нумерації записів, але воно реалізовано в більшості СКБД, що продаються у цей час. А оскільки необхідність у нумерації виникає дуже часто, програмісти охоче використають цей засіб. Однак реалізації цього методу різні, тому оператори, написані для однієї СКБД, можуть виявитися непрацездатними в іншій. Ми намагалися зробити посібник корисним для користувачів всіх версій SQL. Однак, оскільки він призначається для починаючого SQL-програміста, основу матеріалу становить ANSI-SQL, сумісний із СКБД всіх розробників. Ми будемо особливо відзначати ті місця, у яких піде мова про засоби, специфічні для певного розробника. Припускаючи, що читач поки тільки вивчає SQL і не знаючи, з якою СКБД йому доведеться працювати, ми намагаємося орієнтуватися на найбільш чистий SQL. 5 Термінологія Як і будь-яка інша школа високої думки, структурована мова запитів і теорія баз даних породили чимало специфічних термінів. Багато які SQL-терміни співзвучні один одному, але позначають зовсім різні поняття. Приміром, ряд термінів містить слово «дані», і в кожному з них це слово має специфічні значеннєві відтінки. Дані – певна інформаційна множина з деякими загальними характеристиками. Приміром, дані про працівників підприємства або установи про дати народження: «30.08.1963 – Ольга Бабкіна, 19.09.1958 – Дарина Воронова, 02.07.1969 – Інна Ясенєва». Метадані – інформація про структуру й організацію даних у базі даних. У термінах баз даних, які ми розглянемо в темі «Введення в реляційні бази даних», метадані складаються, головним чином, з опису структур таблиць (разом з накладеними обмеженнями), полів (з розмірами й правилами), а також відношень між таблицями. Популярне визначення метаданих як «даних про дані». Приміром, метадані бази даних працівників підприємства або установи можуть виглядати приблизно в такий спосіб: Таблиця ім’я = Сотрудники число полів = 17 Поле №1 ім’я = КодСотрудника тип = Счетчик розмір = Длинное целое Поле №2 ім’я = Фамилия тип = Текстовый розмір = 20 Поле №3 ім’я = Имя тип = Текстовый розмір = 10 ... Поле №17 ім’я = Подчиняется тип = Числовой розмір = Длинное целое або в такий:
База даних – сукупність даних і метаданих. Іншими словами, база даних – це багато зв’язаної між собою інформації разом з описом її організації. База даних працівників підприємства складається з наведених вище метаданих плюс самі дані:
i Зверніть увагу, що подання даних у вигляді таблиці застосовується досить часто. Однак це лише логічне подання, ніяк не пов’язане з фактичним розташуванням даних на диску. Спосіб розташування залежить від типу СКБД, але найчастіше дотримується загальний принцип розміщення їх у тій послідовності, у якій відбувається запис. Втім, як ми далі переконаємось, метод запису для нас значення не має. Сховище даних – джерело даних (у нашому випадку джерело даних, здатне реагувати на SQL-оператори). Приблизно з 1985 р. найбільше поширення одержали бази даних, іменовані реляційними. Вивченням змісту цього терміна ми займемося далі, поки ж досить буде нагадати, що реляційні бази даних створюються за правилами, розробленим д-ром Е. Ф. Коддом (Тедом). Останнім часом все-таки виник також інтерес до нереляційної організації даних – головним чином, ієрархічної. Представимо, приміром, деякий обсяг інформації у вигляді документів, приготовлених у текстовому редакторі, що зберігаються на диску настільного комп’ютера. Звичайно ж багато цих документів можна розглядати як базу даних, організовану по трохи іншому ієрархічному принципу: диск, папка, папки наступних рівнів, файл. Структура даних на кожному рівні тут не регламентується. Щоб виділити методи обробки інформації, що не залежать від типу джерела даних (реляційного або іншого), замість терміна „база даних” скористаємося словосполученням „сховище даних”, яке традиційно застосовувалось до ранніх, дореляційних видів баз даних. У наш час такі бази називаються базами даних на пласких файлах. Отже, термін база даних буде означати для нас сучасну реляційну БД, сховище даних – сховище даних довільного виду, у тому числі нереляційну базу даних. Компанії-розробники програмного забезпечення створили чимало засобів для забезпечення взаємодії зі сховищами даних всіх типів, у тому числі й з реляційними базами даних, за допомогою SQL. Сервер даних – містить дані і являє собою один або кілька серверів мережного оточення. Сучасні комерційні обчислювальні системи будуються на основі одного або декількох центральних серверів, що містять дані й централізовано виконують їхню обробку. У минулому завдання зберігання даних, забезпечення безпеки, друку, і множини інших офісних функцій були під силу одній машині. Однак згодом число цих функцій зросло (додалися, приміром, електронна пошта, підтримка Web-вузлів і багато чого іншого), і виникла необхідність розподілу завдань на кілька серверів з оптимізацією кожного під завдання певного типу. Сервери можуть відповідати за діловий регламент, мережу або Web-службу й т.п. Один із серверів може бути виділений для обробки SQL-операторів. Можливі простіші схеми, у яких сервер даних відправляє результат безпосередньо клієнтові – наприклад, настільному ПК. Тут самий час звернути увагу на те, що сервер даних – зовсім не теж саме, що файловий сервер. В останньому документи розподілені по папках різних рівнів й єдине його призначення – зберігання документів підприємства в одному місці. На сервері даних застосовується більш досконала реляційна схема. Якщо використовується єдиний комп’ютер (наприклад, у невеликій крамниці), він може використовуватись одночасно як файловий сервер й як сервер даних, для чого на різних ділянках його диска організуються різні структури даних. Зверніть увагу, що в системах з більшим числом серверів різниця між сервером і клієнтом стає умовною. Коли web-сервер передає SQL-оператор серверу даних, він діє, власне кажучи, як клієнт. Однак, він залишається сервером стосовно браузера. У такий спосіб клієнт – це машина або програма, що посилає SQL-оператори на СКБД, сервер же – машина або група машин, що приймає й обробляє ці оператори. Система керування базами даних (СКБД) – програма, що виконує більшу частину операцій з даними, включаючи їхній фізичні запис, зчитування й модифікацію, забезпечення безпеки, реплікацію, виправлення помилок і багато чого іншого. Найпоширеніші СКБД: IBM DB2, Microsoft SQL Server, Oracle, Sybase й Informix. Microsoft Access, залишаючись локальною базою даних, також здатний обробляти SQL-оператори. Кожна СКБД має можливість прийому SQL-операторів і передачі їх на процесор бази даних. І, звичайно ж, вона повертає результати виконання цих операторів програмі, що послала запит. Більші й складні СКБД бувають тісно інтегровані в конкретні операційні системи; деякі з них містять у собі ОС, оптимізовану для керування даними. Процесор бази даних – частина СКБД, безпосередньо зайнята обробкою даних. Процесор звичайно виконує пошук, зчитування, запис й інші операції з даними. У більшості СКБД процесор – це компонент, що працює з найбільшим навантаженням, і тому компанії-розробники не жаліють сил для його оптимізації. Деякі СКБД мають розвинені процесори, які автоматично оптимізуються, вивчивши середовище в процесі установки. Додаткові компоненти СКБД, наприклад, функції аналізу запитів, реплікації й резервного копіювання, керування користувачами, безпеки й моніторингу, не є складовою частиною процесора бази даних. Результати – вивчаючі SQL іноді невірно розуміють цей термін, оскільки він може вживатися в трьох різних змістах: 1. Найчастіше результат означає набір даних, що СКБД повертає зовнішньому інтерфейсу у відповідь на SQL-оператор. Наприклад, зовнішній інтерфейс запитує «імена й прізвища співробітників, що прийшли на роботу після 1995 р.», і одержує результат у вигляді набору записів, що містять потрібні імена й прізвища. Однак SQL-оператор може являти собою запит не на зчитування даних, а на їхню модифікацію. 2. У цьому випадку результатом є сам факт зміни даних. СКБД може не повертати ніякої інформації, крім повідомлення про успішне завершення операції. 3. Третій варіант – внесення змін у дані, після чого СКБД повертає звіт про виконання операції. Звичайно звіт містить дані про кількість модифікованих записів, про наявність або відсутність помилок, а також про те, чи успішним було виконання SQL-оператора. У цьому випадку ми маємо реальний результат, але він не має фактичних даних. Це просте повідомлення або код, що вказує число оброблених записів і наявність або відсутність помилок. Під час відсутності загальноприйнятих альтернативних термінів нам не залишається нічого іншого, як вживати даний термін у всіх трьох змістах. SQL й SQL-сервер. SQL – відкритий стандарт мови для програмування взаємодії з базами даних. Microsoft SQL Server й Sybase SQL Server – патентовані СКБД, здатні обробляти SQL-оператори. Microsoft SQL Server – дуже популярна СКБД, але це лише одна з множини систем, здатних обробляти дані й SQL-оператори. 6 Процедурні й декларативні мови Як уже було сказано на початку теми, SQL не відноситься до процедурних мов програмування. Перш ніж приступати до вивчення способів фактичної реалізації SQL, розглянемо в чому принципова різниця між процедурними й декларативними мовами. Багато читачів безсумнівно мають досвід роботи з мовами програмування на зразок Pascal або Basic, у яких певні дії програмуються за допомогою послідовності операторів. Цілком імовірно читач уже намагався скласти з таких операторів процедуру перегляду набору даних, щоб знайти потрібну інформацію. Щоб внести зміни в дані, пишеться послідовність операторів, які певним чином відкривають сховище даних, установлюють покажчик у потрібне положення, модифікують дані, переміщають покажчик до наступного елемента даних (з перевіркою, чи залишається він, як і раніше, усередині області даних), знову виконують модифікацію, а наприкінці процесу закривають сховище даних. Процедурна мова вимагає опису кожної дії, і тоді, зробивши це правильно, можна отримати бажаний результат. Однак SQL – мова не процедурна, а декларативна. Ми пишемо на ньому єдиний оператор і відправляємо його СКБД. Одержавши оператор, СКБД запускає власну, приховану від нас процедуру, потім повертає набір даних, організований деяким чином. Приміром, якщо написати оператор повернення прізвищ всіх працівників, СКБД на декілька мікросекунд «задумається», потім видасть набір даних, у якому будуть прізвища Бабкіна, Воронова, Ясенєва тощо. У декларативній мові ми вказуємо лише бажаний результат, а спосіб його досягнення – справа СКБД. Якщо SQL-оператор складено правильно, СКБД поверне саме те, що нам потрібно. i Процедурні мови вимагають написання множини операторів, у декларативних результат досягається за рахунок написання одного оператора. При програмуванні баз даних нам доведеться постійно тримати в пам’яті різницю між декларативними й процедурними мовами програмування. За моїми спостереженнями, причина багатьох помилок програмування криється в «процедурному» способі мислення при написанні SQL-операторів. У посібнику наведена багато прикладів добре написаних SQL-операторів, покликаних допомогти читачеві виробити декларативний стиль програмування. 6.1 Мови й поїздка в таксі Можна провести аналогію між розглянутими двома видами мов програмування й спілкуванням з таксистом. Сідаючи в таксі, ми вказуємо маршрут одним із двох способів. Якщо водій виглядає не новачком у своїй справі, досить повідомити йому кінцеву адресу. Але якщо же він схожий на людину, що лише напередодні переїхала у це місто, то краще описати докладно весь маршрут. У першому випадку ми спілкуємося з таксистом у стилі SQL – даємо опис бажаного результату, надаючи виконавцеві волю в способі його досягнення. Водій може вибрати напрямок на південь, щоб потім повернути на схід, або направитися на схід, а потім повернути на південь. Він вільний приймати рішення залежно від умов – наприклад, перекриття доріг або заторів. Кваліфікований водій все зробить якнайкраще, і пасажирові під час поїздки залишається тільки любуватися видом з віконця. Якщо ж адреса записана на клаптику паперу, його можна використати багаторазово, пред’являючи водієві таксі в кожній поїздці. Якщо водієві даються докладні інструкції, ми маємо справу з діалогом у стилі процедурної мови програмування. Водій одержує інструкцію проїхати від автостанції до центру і далі біля кафе «Корона» повернути праворуч. Процедурна мова зручна при недостатній кваліфікації водія таксі й відсутності несподіваних змін ситуації. Однак при цьому потрібне постійне спілкування з водієм. Якщо пасажир, приміром, зачитається, він може проскочити потрібне місце. До того ж, існує можливість помилки через те, що, приміром, кафе «Корона» має більш поширену «вуличну» назву – «Черепашка». Наведена аналогія вказує на ряд особливостей SQL. По-перше, декларативна мова працює тільки при наявності потужної СКБД із підтримкою SQL (водія таксі). По-друге, процедурна мова може не спрацювати в умовах різкої зміни ситуації (міських орієнтирів). По-третє, для процедурних мов потрібна взаємодія в процесі виконання завдання (на зразок вказівки водієві кожного повороту), у той час як декларативній мові досить указати необхідний результат. Нарешті, по-четверте, добре написаний SQL-оператор буде виконаний у будь-якій СКБД, що підтримує SQL (подібно тому, як клаптик паперу з адресою можна показати будь-якому водієві). 6.2 Порівняння процедурних і декларативних мов
Додамо до цього, що декларативні мови принципово відрізняються від процедурних, з якими читачі можливо працюють. Процедурні мови, на зразок Pascal, потребують від програміста написання великої кількості операторів, що описують кожен крок у процесі досягнення результату. На відміну від цього, у декларативній мові дається лише опис самого результату, а вибір способу його досягнення надається самій СКБД. Гарний SQL-програміст уміє докладно описати бажаний результат, але не має ні найменшого уявлення про способи його досягнення. 7 Місце SQL у центрі даних Отже, яке ж місце повинен займати SQL у рішенні завдань керування даними? Як уже було сказано на самому початку, в SQL немає ні зовнішнього інтерфейсу (інтерфейсу користувача), ні прикладної частини (СКБД). Тому наступні кілька розділів ми присвятимо обговоренню варіантів цих компонентів, а також протоколів, що утворюють міст для передачі SQL-операторів. 7.1 Де взяти SQL? Потрібно придбати зовнішній інтерфейс, здатний з’єднуватися із СКБД, що підтримує SQL, і передавати SQL-оператори. Про з’єднання ми докладно поговоримо далі, поки ж будемо представляти їх як деякий місток для передачі SQL-операторів. Найпростіший аналог з’єднання – зв’язок двох телефонних апаратів. Крім цього, буде потрібно СКБД із підтримкою SQL. Що стосується зовнішнього інтерфейсу, що підтримує SQL, те він, цілком ймовірно, у читача вже є (у тому або іншому виді – про це ми поговоримо нижче). Якщо ні, можна придбати недорогу або пробну версію, що дозволить приступити до вивчення SQL. Потрібно пам’ятати, що SQL є загальнодоступним стандартом, тому для роботи з ним не потрібна спеціальна програма або ліцензія. Щоб володіти SQL, досить опанувати його синтаксисом. Однак для складання й запуску SQL-операторів будуть потрібні три компоненти: ü зовнішній інтерфейс; ü з’єднання; ü прикладна частина. Надалі ми докладно розглянемо кожну із цих частин у різних варіантах, а поки обмежимося коротким оглядом. Зовнішній інтерфейс надає засоби передачі SQL-операторів. Як правило, він включає інтерфейс користувача із формою збору даних і кнопками запуску завдань. Зовнішній інтерфейс може працювати з фіксованим SQL-оператором або використати програму їхнього складання на основі даних, надаваних користувачем. Найпоширеніший різновид зовнішнього інтерфейсу – браузер. З’єднання – засіб передачі SQL-операторів на прикладну частину й повернення результатів на зовнішній інтерфейс (подібно телефонному з’єднанню, що використовується для передачі розмовної мови, що сам по собі незалежний). У цей час використовуються головним чином з’єднання ADO (Active Data Objects – об’єкти даних Active), але можливі й інші варіанти. Прикладна частина – це СКБД, що приймає й виконує SQL-оператори. Звичайно прикладна частина складається із двох компонентів – власне бази даних і процесора, що може виконувати SQL-оператори. Найбільш відомі прикладні частини – СКБД на зразок Access або Microsoft SQL Server. i Microsoft SQL Server утворює дуже потужну прикладну частину, але не містить програм зовнішнього інтерфейсу й з’єднань. Однак він включає утиліту Query Analyzer, що може служити зовнішнім інтерфейсом, оптимізованим для розробників, які тестують SQL-оператори. Це дуже проста програма, що дозволяє писати SQL-оператори, запускати їх і переглядати результати. Повноцінний зовнішній інтерфейс повинен був би володіти також засобами створення адаптованого інтерфейсу користувача, але Query Analyzer призначений винятково для тестування. У цю утиліту вбудована програма створення з’єднань. Вона автоматично створює з’єднання, коли розроблювач указує базу даних, з якою збирається працювати. 8 Зовнішній інтерфейс на прикладі Access У цьому посібнику ми не будемо розглядати все розмаїття зовнішніх інтерфейсів. Розходжень між ними не так багато, оскільки синтаксис SQL-операторів не залежить від типу зовнішнього інтерфейсу. i Можливі деякі відмінності в синтаксисі SQL-операторів для окремих зовнішніх інтерфейсів. Аналогічно, кожен зовнішній інтерфейс має власний синтаксис (або засоби) обробки даних, які вони повертають. У СКБД для настільних ПК від Microsoft передбачене різноманітне застосування SQL. Тут можна складати й зберігати запити у формі SQL-операторів; можна використати SQL для визначення джерела звіту або форми. Існує варіант розміщення реального SQL-оператора у звіті, у формі. Ще одна можливість – запис оператора в запиті, ім’я якого задається як значення «джерело запису». Крім цього, SQL-оператори можуть використовуватись як джерела списків у формах Access. Незважаючи на те, що Access не вимагає цього від користувача, існує багато варіантів використання SQL замість об’єктів. Сітка запитів містить дуже потужний засіб, звичний для тих, хто вивчає SQL, маючи досвід роботи з Access. До цього додається можливість візуального перегляду отриманого SQL оператора за допомогою команди меню Bид/Режим SQL; до того ж можливі його копіювання й вставка. Існує також зворотна процедура подання SQL-оператора у вигляді сітки запитів. У будь-який момент можливе відправлення запиту й одержання результату. Читач можливо вміє працювати із сіткою запиту Access:
9 Прикладні частини Як ми вже з’ясували, зовнішній інтерфейс містить або може створювати SQL-оператори, які він передає на прикладну частину, використовуючи з’єднання. Підтримка SQL-операторів забезпечена практично в будь-якому зовнішньому інтерфейсі. Аналогічно, практично будь-яка прикладна частина, із проданих за останні десять років має здатність приймати й обробляти SQL-оператори. Потужні системи, використовувані на підприємствах, незмінно містять у назві слово «сервер»; інші, призначені для настільних ПК, також працюють із SQL-операторами.
|
Наведені метадані описують дані про працівників підприємства або організації, представлені у вигляді таблиці. Таблиця містить елементи інформації про кожного працівника: його номер, прізвище і т.д. Далі метадані описують форму подання кожного елемента. Далі ми більш повно засвоїмо ці поняття, поки ж досить буде запам’ятати, що метадані – це не самі дані, а лише опис їх організації.
Щоб представити цей же запит у формі SQL-оператора, виконаємо команду меню Bид/Режим SQL:
