第8讲 数据库完整性.ppt

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1、第第第第8 8讲讲讲讲 数据库完整性数据库完整性数据库完整性数据库完整性An Introduction to Database System8.18.1事务事务1.1.事务的概念：事务的概念：事务是一个操作序列。这些操作要么什么都做，要么都不做，是一个 不可分割 的工作单位。事务以BEGIN BEGIN TRANSACTIONTRANSACTION语句开始，以语句开始，以COMMIT(COMMIT(提交提交)语句或语句或ROLLBACKROLLBACK(回退或撤消回退或撤消)语句结束。语句结束。一个程序的执行可通过若干事务的执行序列来完成。2 2.事务的性质：事务的性质：为保证数据库的完整性，

2、事务必须具有下列四个性质：1.1.原子性原子性（automicity）一个事务中对数据库的操作，是一个不可分割的整体。2.2.一致性一致性（consistency）数据不会因事务的执行而遭受破坏。8.8.隔离性隔离性（isolation）在多个事务并发执行时，系统应保证与这些事务先后单独执行时的结果一样。4.4.持久性持久性（durability）一个事务一旦完成全部操作，它对数据库的所有更新应永久地反映在数据库中。8.28.2数据库的恢复数据库的恢复1.1.数据库的可恢复性定义？数据库的可恢复性定义？系统能把数据库从被破坏、不正确的状态，恢复到最近一个正确的状态，DBMS的这种能力称为数据库

3、的可恢复性2.2.故障类型故障类型）事务故障）系统故障8）介质故障8.88.8数据库的并发控制数据库的并发控制1.1.并发控制带来的三类问题：并发控制带来的三类问题：(1)丢失更新的问题(2)不一致分析问题(8)“脏数据”的读出。(在数据库技术中，未提交的随后又被撤消的数据为“脏数据”。)2.2.封锁技术封锁技术X封锁的规则称为PX协议，其内容为：任何企图更新记录R的事务必须先执行LOCK X(R)操作，以获得对该记录进行寻址的能力，并对它取得X封锁。如果未获得X封锁，那么这个事务进入等待状态，一直到获准X封锁，事务继续进行。简记为：先锁X，再执行，取不到，就等待。S封锁的规则称为PS协议：其

4、内容为：任何要更新记录R的事务必须先执行LOCK S(R)操作，以获得对该记录寻址的能力并对它取得S封锁。如果未获准S封锁，那么这个事务进入等待状态，一直到获准S封锁，事务才继续进行下去。当事务获准对记录R的要封锁后，在记录R修改前必须把S封锁升级为X封锁。简记为：先锁S，再执行，锁不到，就等待，若要修改则升X。为什么需要完整性？为什么需要完整性？防止不符合用户防止不符合用户“语义语义”的数据存入数据库中。的数据存入数据库中。例如:表示一个人的年龄的字段Age=-20例如:一名学生的学号为NULL例如:有一个00000学号的学生选了管理信息系统的课第8章 数据库完整性u数据库的完整性是指数据的

5、数据库的完整性是指数据的正确性正确性、有效性有效性和和相容性相容性，防止错误数据进入数据库，保证数据，防止错误数据进入数据库，保证数据库中数据的质量。库中数据的质量。u正确性是指数据的合法性；正确性是指数据的合法性；u有效性是指数据是否属于所定义的有效范围；有效性是指数据是否属于所定义的有效范围；u相容性是指描述同一现实的数据应该相同。相容性是指描述同一现实的数据应该相同。数据库中是否存在完整的数据关系到数据库系统能否数据库中是否存在完整的数据关系到数据库系统能否真实地反映现实世界。它是衡量数据库中数据质量好真实地反映现实世界。它是衡量数据库中数据质量好坏的一种标志，是确保正确的数据被存放在正

6、确的位坏的一种标志，是确保正确的数据被存放在正确的位置的一种手段。置的一种手段。数据完整性种类数据完整性种类 根据数据完整性机制所作用的数据库对象和范围不同，根据数据完整性机制所作用的数据库对象和范围不同，数据完整性可分数据完整性可分：实体完整性实体完整性 域完整性域完整性 引用完整性引用完整性 用户定义完整性用户定义完整性1 1.实体完整性实体完整性 实体是指表中的纪录，一个实体就是表中的一条纪录。实体是指表中的纪录，一个实体就是表中的一条纪录。完整性要求在表中不能存在完全相同的纪录，而且每条记完整性要求在表中不能存在完全相同的纪录，而且每条记录都要具有一个非空且不重复的主键值。这样就能保证

7、事录都要具有一个非空且不重复的主键值。这样就能保证事物的唯一性。物的唯一性。实现实体完整性的方法主要有主键约束、唯一索引、实现实体完整性的方法主要有主键约束、唯一索引、唯一约束和指定唯一约束和指定IDENTITY属性。属性。2、域完整性、域完整性 组成记录的列称为域，域完整性也可称为列完整性。组成记录的列称为域，域完整性也可称为列完整性。域完整性要求向表中指定列输入的数据必须具有正确的数域完整性要求向表中指定列输入的数据必须具有正确的数据类型、格式以及有效的数据范围。据类型、格式以及有效的数据范围。实现域完整性的方法主要有实现域完整性的方法主要有CHECK约束、外键约束、约束、外键约束、默认约

8、束、非空定义、规则以及在建表时设置的数据类型。默认约束、非空定义、规则以及在建表时设置的数据类型。第8章 数据库完整性8、参照完整性、参照完整性 参照完整性又称为引用完整性。参照完整性是指作参照完整性又称为引用完整性。参照完整性是指作用于有关联的两个或两个以上的表，通过使用主键和外键用于有关联的两个或两个以上的表，通过使用主键和外键或主键和唯一键之间的关系，使表中的键值在所有表中保或主键和唯一键之间的关系，使表中的键值在所有表中保持一致。持一致。实现参照完整性的方法主要有外键约束。实现参照完整性的方法主要有外键约束。主键主键是定义一个表中起主要作用的数据项，这些数据项的数据在表是定义一个表中起

9、主要作用的数据项，这些数据项的数据在表中是唯一的。中是唯一的。外键外键是定义一个表中的某数据项的数据，要参照另一个表的主键数是定义一个表中的某数据项的数据，要参照另一个表的主键数据。即没有在另一个表的主键数据中出现的数据，不允许在这个表的据。即没有在另一个表的主键数据中出现的数据，不允许在这个表的外键数据项中出现。外键数据项中出现。外键：依赖于别的表的数据外键：依赖于别的表的数据唯一键：在表中唯一，一张表可以有多个唯一键，正如可以识别你的唯一键：在表中唯一，一张表可以有多个唯一键，正如可以识别你的身份的可以是身份证，学生证，军人证身份的可以是身份证，学生证，军人证学生（学号，姓名，系号）系别（

10、系号，系名）“学生基本信息表”的主键是“学号”，“课程表”的主键是“课程号”，“学生选课表”的主键是“学号”和“课程号”两个字段。主键与唯一键的区别主键与唯一键的区别主要为：1、唯一键主要用在非主键的一列或多列上。2、唯一键允许该列上存在NULL值，而主键 决不允许出现这种情况。8、可以在一个表上设置唯一键，而在一个表中只能设置一个主键。第8章 数据库完整性4、用户定义的完整性、用户定义的完整性 用户定义的完整性是应用领域需要遵守的约束条件，用户定义的完整性是应用领域需要遵守的约束条件，其允许用户定义不属于其他任何完整性分类的特定业务规其允许用户定义不属于其他任何完整性分类的特定业务规则。所有

11、的完整性类型都支持用户定义完整性。则。所有的完整性类型都支持用户定义完整性。第8章 数据库完整性SQL ServerSQL Server实现数据完整性的具体方法实现数据完整性的具体方法 SQL Server实现数据完整性的主要方法有4种：约束、默认、规则和触发器。约束 约束通过限制列中的数据、行中的数据和表之间数据来保证数据完整性。完整性类型完整性类型约束类型约束类型完整性功能描述完整性功能描述域完整性DEFAULT(默认)插入数据时，如果没有明确提供列值，则用默认值作为该列的值CHECK(检查)指定某个列或列组可以接受值的范围，或指定数据应满足的条件实体完整性PRIMARY KEY(主码)指

12、定主码，确保主码不重复，不允许主码为空值UNIQUE(惟一值)指出数据应具有惟一值，防止出现冗余参照完整性FOREIGN KEY(外码)定义外码、被参照表和其主码SQL Server 2000约束的5种类型和其完整性功能第8章 数据库完整性8.1 非空约束8.2 唯一约束8.8 主码约束8.4 检查约束8.5 缺省值约束8.6 外码约束创建约束使用CREATE语句创建约束的语法形式如下：CREATE TABLE(，n ，n)其中，的格式和内容为：CONSTRAINT PRIMARY KEY|UNIQUE|FOREIGN KEY（列名）REFERENCES（）|DEFAULT|CHECK 8.1

13、 非空约束非空（非空（NOT NULL）约束）约束非空约束用来强制数据的非空约束用来强制数据的域完整性域完整性，它用，它用于设定某列值不能为空。如果指定某列不于设定某列值不能为空。如果指定某列不能为空，则在进行插入记录时，此列必须能为空，则在进行插入记录时，此列必须要插入数据。要插入数据。在CRETE TABLE 中的属性定义后面加上NOT NULL关键字即可。例：建立一个“学生选课”表SC，Sno不能为空。CREATE TABLE SC(Sno CHAR(5)not null,Cno CHAR(8),Grade int );8.2 唯一约束唯一（唯一（UNIQUE）约束）约束唯一约束用来强制

14、数据的实体完整性，它唯一约束用来强制数据的实体完整性，它主要用来限制表的非主键列中主要用来限制表的非主键列中不允许输入不允许输入重复值重复值。唯一约束有如下特点：一个表中。唯一约束有如下特点：一个表中可以定义多个唯一约束；每个唯一约束可可以定义多个唯一约束；每个唯一约束可以定义到一列上，也可以定义到多列上；以定义到一列上，也可以定义到多列上；空值可以出现在某列中一次。空值可以出现在某列中一次。UNIQUE约束主要是用来确保不受主键约约束主要是用来确保不受主键约束的列上的数据的惟一性。束的列上的数据的惟一性。8.2 创建唯一约束1、通过企业管理器完成添加、删除和修改主键的操作、通过企业管理器完成

15、添加、删除和修改主键的操作 2、使用查询分析器创建、使用查询分析器创建UNIQUE约束约束使用CREATE语句创建约束的语法形式如下：CREATE TABLE(，n ，n)其中，的格式和内容为：CONSTRAINT PRIMARY KEY|UNIQUE|FOREIGN KEY（列名）REFERENCES（）|DEFAULT|CHECK 例：创建课程表course，包含三个字段：课程号no，课程名name，学分credit，要求课程号满足唯一条件。Create table course(no char(10)unique,name varchar(20),credit int )例：创建一个表级

16、的创建一个表级的UNIQUE约束约束 CREATE TABLE test (event_name char(20),event_type char(20),event_time datetime,event_id int,UNIQUE (event_type,event_time)8.8 主码约束主码约束又称为主键约束主码约束又称为主键约束表中经常有一个列或列的组合，其值能唯一地标识表中的表中经常有一个列或列的组合，其值能唯一地标识表中的每一行。这样的一列或多列称为每一行。这样的一列或多列称为表的主键表的主键，通过它可强制，通过它可强制表的表的实体完整性实体完整性。当创建或更改表时可通过定义。

17、当创建或更改表时可通过定义PRIMARY KEY 约束来创建主键。约束来创建主键。一个表只能有一个表只能有一个一个 PRIMARY KEY 约束，而且约束，而且 PRIMARY KEY 约束中的列约束中的列不能接受空值不能接受空值。由于。由于 PRIMARY KEY 约束确保唯一数据，所以经常用来定义约束确保唯一数据，所以经常用来定义标识列标识列。如果如果 PRIMARY KEY 约束定义在不止一列上，则一列中约束定义在不止一列上，则一列中的值可以重复，但的值可以重复，但 PRIMARY KEY 约束定义中的所有列约束定义中的所有列的的组合的值必须唯一组合的值必须唯一。8.8 创建主码约束1通

18、过企业管理器完成添加、删除和修改主码的操作通过企业管理器完成添加、删除和修改主码的操作 2、使用查询分析器创建主键、使用查询分析器创建主键 使用CREATE语句创建约束的语法形式如下：CREATE TABLE(，n ，n)其中，的格式和内容为：CONSTRAINT PRIMARY KEY|UNIQUE|FOREIGN KEY（列名）REFERENCES（）|DEFAULT|CHECK 8.8创建主码约束例：将表S 中的Sno定义为码(1)在列级定义主码在列级定义主码 CREATE TABLE S (Sno CHAR(9)PRIMARY KEY，Sname CHAR(20)NOT NULL，Ss

19、ex CHAR(2)，Sage SMALLINT，Sdept CHAR(20);(2)在表级定义主码 CREATE TABLE S (Sno CHAR(9)，Sname CHAR(20)NOT NULL，Ssex CHAR(2)，Sage SMALLINT，Sdept CHAR(20)，PRIMARY KEY(Sno);例：将SC表中的Sno，Cno属性组定义为码 CREATE TABLE SC (Sno CHAR(9)，Cno CHAR(4)，Grade SMALLINT not null，PRIMARY KEY(Sno，Cno)/*只能在表级定义主码*/);/*如果在表级定义实体完整性，隐

20、含了Sno，Cno不允许取空值，则在列级不允许取空值的定义就不必写了*/用Primary Key定义关系的主码后，每当用户程序对基本表插入一条记录或对主码进行更新操作时，DBMS将根据实体完整性规则进行自动检查：1、检查主码值是否唯一，如果不唯一就拒绝插入或修改。2、检查主码的各个属性是否为空，只要有一个为空就拒绝插入或修改。从而保证实体完整性。8.4 检查约束检查（CHECK）约束检查约束用来强制数据的域完整性，它使用逻辑表达式来限制表中的列可以接受哪些数据值。例如，通过创建 CHECK 约束可将 salary 列的取值范围限制在 15,000 至 100,000 之间，从而防止输入的薪金值

21、超出正常的薪金范围。逻辑表达式为：salary=15000 AND salary=100000 1通过企业管理器完成添加、删除和修改检查约束的操通过企业管理器完成添加、删除和修改检查约束的操作作 2、使用查询分析器创建检查约束、使用查询分析器创建检查约束使用CREATE语句创建约束的语法形式如下：CREATE TABLE(，n ，n)其中，的格式和内容为：CONSTRAINT PRIMARY KEY|UNIQUE|FOREIGN KEY（列名）REFERENCES（）|DEFAULT|CHECK 8.4 创建检查约束8.4 创建检查约束创建表时建立检查约束。内容为系部代码在创建表时建立检查约束

22、。内容为系部代码在0101到到1111之间。之间。create table 专业专业(专业代码专业代码 char(2)primary key,专业名称专业名称 varchar(20)not null,系部代码系部代码 char(10)CHECK(系部代码系部代码 BETWEEN 0101 and 1111)8.4 创建检查约束学习表SC的Grade应在0100之间CREATE TABLE SC(Sno CHAR(5),Cno CHAR(8),Grade int CHECK(Grade=0 and Grade=100),Primary key(Sno,Cno);8.5 缺省值约束缺省值（DEFA

23、ULT）约束也称为默认值约束，该约束用来强制数据的域完整性，它为表中某列建立一个默认值，当用户插入记录时，如果没有为该列提供输入值，则系统会自动将默认值赋给该列。例如，通常将数字型列的默认值指定为零，将字符串列的默认值指定为暂缺。8.5 创建缺省值约束1使用企业管理器创建默认约束使用企业管理器创建默认约束2使用使用SQL语句创建默认约束语句创建默认约束 使用CREATE语句创建约束的语法形式如下：CREATE TABLE(，n ，n)其中，的格式和内容为：CONSTRAINT PRIMARY KEY|UNIQUE|FOREIGN KEY（列名）REFERENCES（）|DEFAULT|CHEC

24、K 8.5 创建缺省值约束8.5 创建缺省值约束例：create table 专业(专业代码 char(2)primary key,专业名称 varchar(20)not null,授课语言 char(10)DEFAULT(汉语)8.6 外码约束外码（外码（FOREIGN KEY）约束）约束外码是指一个表中的一列或列组合，它虽不是该外码是指一个表中的一列或列组合，它虽不是该表的主键，但却是另一个表的主键。通过将保存表的主键，但却是另一个表的主键。通过将保存表中主键值的一列或多列添加到另一个表中，可表中主键值的一列或多列添加到另一个表中，可创建两个表之间的链接。这个列就成为第二个表创建两个表之间

25、的链接。这个列就成为第二个表的外键。的外键。通过外码约束可以为相关联的两个表建立联系，通过外码约束可以为相关联的两个表建立联系，实现数据的引用完整性，维护两表之间数据的一实现数据的引用完整性，维护两表之间数据的一致性关系。致性关系。8.6 外码约束1、在企业管理器中添加外键约束 2、使用CREATE语句创建约束的语法形式如下：CREATE TABLE(，n ，n)其中，的格式和内容为：CONSTRAINT PRIMARY KEY|UNIQUE|FOREIGN KEY（列名）REFERENCES（）|DEFAULT|CHECK 8.6 外码约束在CREATE TABLE中用FOREIGN KEY

26、短语定义哪些列为外码用REFERENCES短语指明这些外码参照哪些表的主码 8.6 外码约束例如，关系SC中（Sno，Cno）是主码。Sno，Cno分别参照引用S表的主码和C表的主码 例：定义SC中的参照完整性 CREATE TABLE SC (Sno CHAR(9)，Cno CHAR(4)，Grade SMALLINT，PRIMARY KEY(Sno，Cno)，/*在表级定义实体完整性*/FOREIGN KEY(Sno)REFERENCES S(Sno)，/*在表级定义参照完整性*/FOREIGN KEY(Cno)REFERENCES C(Cno)/*在表级定义参照完整性*/);8.7 修改

27、约束 约束与数据库中的表和视图一样，可以进行增、删、改的更新操作。为了改和删约束，需要在定义约束时对其进行命名，在各种约束的说明前加上关键字CONSTRAINT 和该约束的名称即可。CONSTRAINT 的用法例：建立学生登记表Student，要求学号在9000099999之间，姓名不能取空值，年龄小于80，性别只能是“男”或“女”。CREATE TABLE Student (Sno INT CONSTRAINT C1 CHECK(Sno BETWEEN 90000 AND 99999)，Sname CHAR(20)CONSTRAINT C2 NOT NULL，Sage SMALLINT CO

28、NSTRAINT C8 CHECK(Sage 80)，Ssex CHAR(2)CONSTRAINT C4 CHECK(Ssex IN(男，女)，CONSTRAINT StudentKey PRIMARY KEY(Sno)；在Student表上建立了5个约束条件，包括主码约束（命名为StudentKey）以及C1、C2、C8、C4四个列级约束。8.7 修改约束修改表中的完整性限制修改表中的完整性限制使用ALTER TABLE语句修改表中的完整性限制。语法结构ALTER TABLE table_nameADD CONSTRAINT constraint_name constraint_type8.

29、7 修改约束在学生表中把学号作为主键。alter table 学生表 add constraint jw041 primary key(学号)8.7 修改约束例：修改表Student中的约束条件，要求学号改为在900000999999之间，年龄由小于80改为小于40可以先删除原来的约束条件，再增加新的约束条件 ALTER TABLE Student DROP CONSTRAINT C1;ALTER TABLE Student ADD CONSTRAINT C1 CHECK(Sno BETWEEN 900000 AND 999999)，ALTER TABLE Student DROP CONST

30、RAINT C8;ALTER TABLE Student ADD CONSTRAINT C8 CHECK(Sage=17 AND 年龄年龄=100)ALTER TABLE 客户个人信息客户个人信息 ADD CONSTRAINT 性别约束性别约束 CHECK(性别性别=男男 OR 性别性别=女女),CONSTRAINT 性别默认性别默认 DEFAULT 男男FOR 性别性别使用规则规则是一种数据库对象，如右图所示在企业管理器中点击某个数据库，会看到规则与表，视图等在同一级中规则的作用也是用来限制取值范围的所以是为了实现域完整性规则是独立于表的数据库对象，定义后需绑定到列或用户定义的数据类型。它类

31、似于CHECK约束，但规则不能进行同表不同列之间的比较。它只能用于检查单列。规则的优点是同一个规则对象可以供不同数据表的不同字段使用，但每个字段最多只能和一个规则对象结合。在一个数据表中可以同时使用CHECK约束和规则对象，但微软建议尽量使用CHECK来做检查，这是因为当很多规则对象和很多字段绑定时，数据库会变得较为复杂而不易管理及维护，而且规则对象只能针对单一字段做检查，不像CHECK约束方式使用灵活。使用规则创建规则右键，选择新建规则，则会弹出右图窗口在这里输入表达式，来定义该规则。在这里为规则命名。命名时以_rule结束使用规则应用规则创建好规则后，可双击该规则，打开规则属性窗口，将规则

32、绑定到某一列将规则绑定到用户将规则绑定到用户自定义的数据类型自定义的数据类型使用规则应用规则（绑定与解绑）创建好规则后，可双击该规则，打开规则属性窗口，完成添加后，点击应用，确定即可。而要解绑，则先从右边选取某一列，然后点击删除就解绑了从左边选取要绑定的列，点击添加到右边从下拉列表框中选择要运用规则的表从右边选取某一列，点击删除，就可解绑使用规则查看规则的运用将规则绑定到某个表的某列后，如何看到该规则运用在哪些列上呢？可右键该规则，选取所有任务/显示相关性。会看到如下页显示的图。使用规则查看规则的运用该图显示了该规则已绑定的列所在的表。如学生在企业管理器中删除规则选取该规则，右键/删除删除规则删除规则前必须解绑规则。可以在属性窗口中删除掉已绑定的规则。如不先解绑，则系统会报错。如右图所示。使用默认 默认值对象是为特定数据库定义的。使用默认值可以实现当用户向数据库表中插入新记录时，如果没有给定某列的输入值，则由SQL Server系统自动为该列输入默认值的功能。通过将其绑定到默认值要应用的某个列上，它可为不同表的列所共享。使用默认默认与规则一样，也是一种数据库对象。如右图。默认也有创建，绑定，解绑，删除，其操作类似于规则的操作。作业认真看书本章后的练习题Thank you very much!