基于Client/Server數(shù)據(jù)完整性約束的實(shí)現(xiàn)技術(shù)
汪 勝 彭湘凱 時(shí)亞弘
（中共廣州市委辦公廳自動(dòng)化中心 510046；廣東省財(cái)貿(mào)管理干部學(xué)院計(jì)算機(jī)系 510400；
廣州工程總承包集團(tuán)有限公司 510620）
摘 要：
本論文主要討論基于Client/Server數(shù)據(jù)完整性約束及其如何實(shí)施企業(yè)業(yè)務(wù)規(guī)則，并以SQLServer和PowerBuilder為例，介紹了數(shù)據(jù)完整性約束的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。
關(guān)鍵詞：Client/Server，數(shù)據(jù)完整性約束, 企業(yè)業(yè)務(wù)規(guī)則
DBMS已從早期的分散的一個(gè)個(gè)計(jì)算模型、網(wǎng)絡(luò)/文件服務(wù)計(jì)算模型(針對(duì)文件)發(fā)展到現(xiàn)在的Client/Server計(jì)算模型(針對(duì)表中的一行)。Client/Server模型是非對(duì)等的(decoupled)，客戶發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求，服務(wù)器作出響應(yīng)，提供服務(wù)，即所謂的“請(qǐng)求驅(qū)動(dòng)”。DB的Client/Server系統(tǒng)由DBServer、客戶應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)組成。DBServer(即后端)負(fù)責(zé)有效地管理系統(tǒng)的資源，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)安全性、數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)等�？蛻魬�(yīng)用程序(即前端)是系統(tǒng)中供用戶與數(shù)據(jù)進(jìn)行交互的部件，主要任務(wù)是提供交互式界面完成數(shù)據(jù)的錄入、分析、檢查和顯示，向DBServer發(fā)出請(qǐng)求(SQL語(yǔ)句)并接收結(jié)果和錯(cuò)誤信息。網(wǎng)絡(luò)和通信軟件是系統(tǒng)中客戶和服務(wù)器之間數(shù)據(jù)傳送的工具。
由于現(xiàn)在的數(shù)據(jù)庫(kù)都是開放、多用戶共享，因此維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的正確性至關(guān)重要。數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性描述為數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容的完整性約束集合，其中完整性約束指數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)狀態(tài)是否合理，這是一組謂詞。DBS檢查數(shù)據(jù)的狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換，判定它們是否合理，是否應(yīng)予接受。對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)操作，要判定其是否符合完整性約束，全部斷言無(wú)矛盾時(shí)才可以執(zhí)行。完整性約束的形式化定義I=(O,P,A,R),其中O是完整性約束所涉及的數(shù)據(jù)對(duì)象集合，P是對(duì)象所滿足的謂詞，A是觸發(fā)檢查的條件，R是約束不滿足時(shí)的反應(yīng)動(dòng)作[2]
一、 常見(jiàn)的數(shù)據(jù)完整性約束
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nbsp; 根據(jù)分類角度不同，可將完整性約束分為如下幾類：
·域、元組、集合完整性
·立即約束和推遲(到EOT)約束
·狀態(tài)約束和狀態(tài)演變約束。
·標(biāo)準(zhǔn)和定制的數(shù)據(jù)完整性約束
實(shí)際的系統(tǒng)中，一般將數(shù)據(jù)完整性約束分為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)完整性約束和定制的數(shù)據(jù)完整性約束。標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)完整性約束是DBS已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)部規(guī)則，包括域完整性、實(shí)體完整性和引用完整性。
域完整性(Field Integrity)保證一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)不包含無(wú)意義的或不合理的值，即保證表的某一列的任何值是該列域(即合法的數(shù)據(jù)集合)的成員。方法是限制列的數(shù)據(jù)類型、精度、范圍、格式和長(zhǎng)度等。
實(shí)體完整性(Entity Integrity)保證一個(gè)表中的每一行必須是唯一的(元組的唯一性)。為保證實(shí)體完整性，需指定一個(gè)表中的一列或一組列作為它的主鍵(Primary Key)。一個(gè)表中每行的主鍵必須確實(shí)含有一個(gè)值。一個(gè)表只能含有一個(gè)主鍵，如需要從其它列中除去重復(fù)的值，可以將一個(gè)或一組非主鍵列指定為一個(gè)候選鍵或唯一值鍵。
引用完整性(Reference Integrity)定義了一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中不同的列和不同的表之間的關(guān)系(主鍵與外鍵)。要求一列或一組列中的值必須要與相關(guān)的一列或一組列中的值相匹配。從屬的一列或一組列稱之為外鍵(Foreign Key)。被引用的列或一組列稱之為父鍵，父鍵必須是一個(gè)主鍵或唯一鍵。外鍵屬于子表或明細(xì)表，父鍵屬于父表或主表。若父鍵和外鍵屬于同一表，則稱之為自引用完整性。子表某行的外鍵必須與主表的主鍵相匹配，只要依賴于某主鍵的外鍵仍存在，主表中包含該主鍵的行就不能刪除。
由于每個(gè)公司的數(shù)據(jù)庫(kù)都有自己獨(dú)特的業(yè)務(wù)規(guī)則集，所以系統(tǒng)必須有一種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)定制的業(yè)務(wù)規(guī)則即定制的數(shù)據(jù)完整性約束。定制的數(shù)據(jù)完整性約束可由如下幾種方法實(shí)施。
一種最原始的方法是將將每一個(gè)完整性約束編入要訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的每個(gè)應(yīng)用程序中，缺點(diǎn)是在每個(gè)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序中，開發(fā)者都要對(duì)相同的完整性規(guī)則進(jìn)行編碼、測(cè)試和排錯(cuò)。若某一規(guī)則變動(dòng)，所有相關(guān)的應(yīng)用程序都得改動(dòng)。應(yīng)用程序須向DBServer請(qǐng)求大量的數(shù)據(jù)，以執(zhí)行該應(yīng)用程序內(nèi)部的數(shù)據(jù)完整性規(guī)則檢查，這將阻塞網(wǎng)絡(luò)。因而這是一種耗時(shí)、低性能的方法。
用戶定義的數(shù)據(jù)類型(User-defined DataType)是由標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型導(dǎo)出的新數(shù)據(jù)類型，它比標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)類型更準(zhǔn)確地限定了數(shù)據(jù)輸入的范圍。
約束(Check)用于限制列的值域，在數(shù)據(jù)類型限制的基礎(chǔ)上對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)一步進(jìn)行限制。通過(guò)邏輯表達(dá)式來(lái)定義列的有效值。
缺省(Default) 定義了一個(gè)數(shù)值，當(dāng)用戶向數(shù)據(jù)表插入數(shù)據(jù)時(shí)，若某個(gè)域未給定值，系統(tǒng)自動(dòng)將定義在該域上的缺省作為輸入值，保證數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的合理性。
規(guī)則(Rule) 是一個(gè)用來(lái)綁定域或用戶定義數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，規(guī)則說(shuō)明了哪些數(shù)據(jù)可以輸入到域中。任何時(shí)刻，用戶輸入或修改數(shù)據(jù)（INSERT 或 UPDATE）, DBMS都將檢查該數(shù)據(jù)是否違反綁定在域上的規(guī)則。
存儲(chǔ)過(guò)程(Stored Procedure)是由編譯過(guò)的SQL語(yǔ)句、控制流語(yǔ)句、變量說(shuō)明和賦值運(yùn)算等組成的集合，由開發(fā)者創(chuàng)建并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)字典(大部分DBMS叫系統(tǒng)表)中。我們可以通過(guò)存儲(chǔ)過(guò)程中的語(yǔ)句來(lái)定義企業(yè)業(yè)務(wù)規(guī)則，特別對(duì)于復(fù)雜的表與表之間的餓關(guān)系，用存儲(chǔ)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)將變得相當(dāng)容易。
觸發(fā)器(Trigger)也是一個(gè)存儲(chǔ)過(guò)程，該過(guò)程在插入、修改和刪除等操作事前或事后由DBS自動(dòng)激發(fā)(執(zhí)行)。經(jīng)常用于實(shí)現(xiàn)邏輯上相關(guān)的數(shù)據(jù)表之間的數(shù)據(jù)完整性和一致性。觸發(fā)器非常適合于實(shí)施企業(yè)規(guī)則，如果某個(gè)輸入違反了其中的某個(gè)企業(yè)規(guī)則，觸發(fā)器可以顯示相應(yīng)錯(cuò)誤并中止正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)作。
二、Client/Server模型下實(shí)施企業(yè)規(guī)則的準(zhǔn)則
在Client/Server系統(tǒng)中，前端和后端都提供數(shù)據(jù)完整性約束。在前端可進(jìn)行域完整性約束，并能定制業(yè)務(wù)規(guī)則。在后端幾乎可以實(shí)現(xiàn)上述所列的所有的完整性約束。E.F.Codd在衡量關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的十二條準(zhǔn)則之第十條指出關(guān)系完整性約束條件必須用數(shù)據(jù)子語(yǔ)言定義并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)字典中，而不是在應(yīng)用程序中。這樣，當(dāng)完整性約束改變時(shí)，只要修改數(shù)據(jù)字典即可，完整性的改變一般不會(huì)在邏輯上影響應(yīng)用程序的活動(dòng)。
前端應(yīng)用程序也可以進(jìn)行某些完整性檢查并實(shí)施企業(yè)規(guī)則，但是這些做法不能用于取代在數(shù)據(jù)庫(kù)里的完整性約束定義。如果數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者完全正確地說(shuō)明了所有的約束和企業(yè)規(guī)則，則任何違反約束和規(guī)則的數(shù)據(jù)操作都會(huì)引起數(shù)據(jù)庫(kù)錯(cuò)誤。前端應(yīng)用程序的任務(wù)是盡量減少產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫(kù)錯(cuò)誤的可能性，只有從這個(gè)意義上說(shuō)，前端應(yīng)用程序才應(yīng)當(dāng)包含完整性檢查和實(shí)施事務(wù)規(guī)則。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有完整性約束時(shí)，前端應(yīng)用程序必須實(shí)施企業(yè)規(guī)則。
由此我們得出在實(shí)施企業(yè)規(guī)則時(shí)須遵循如下準(zhǔn)則：
·集中在數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)施企業(yè)規(guī)則
·減少對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)請(qǐng)求的次數(shù)，盡量減少返回結(jié)果
我們?cè)趯?shí)施企業(yè)規(guī)則時(shí)，應(yīng)將所有的企業(yè)規(guī)則定義在數(shù)據(jù)字典中，應(yīng)用程序在向數(shù)據(jù)庫(kù)提交SQL語(yǔ)句之前盡量減少由用戶引起數(shù)據(jù)庫(kù)錯(cuò)誤的可能性，使應(yīng)用程序運(yùn)行順暢，對(duì)用戶友好，開銷少。
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