Основы программирования в паскале

Реляционная основа

SQL является языком  реляционных баз данных, поэтому  он стал популярным тогда, когда  популярной стала реляционная  модель представления данных. Табличная  структура реляционной базы данных  интуитивно понятна пользователям,  поэтому язык SQL является простым и легким для изучения. Реляционная модель имеет солидный теоретический фундамент, на котором были основаны эволюция и реализация реляционных баз данных. На волне популярности, вызванной успехом реляционной модели, SQL стал единственным языком для реляционных баз данных.

Высокоуровневая структура,

напоминающая  английский язык

Операторы SQL выглядят как обычные английские предложения, что упрощает их изучение и понимание. Частично это обусловлено тем, что  операторы SQL описывают данные, которые необходимо получить, а не определяют способ их поиска. Таблицы и столбцы в реляционной базе данных могут иметь длинные описательные имена. В результате большинство операторов SQL означают именно то, что точно соответствует их именам, поэтому их можно читать как простые, понятные предложения.

Интерактивные запросы

SQL является языком  интерактивных запросов, который  обеспечивает пользователям немедленный  доступ к данным. С помощью  SQL пользователь может в интерактивном  режиме получить ответы на  самые сложные запросы в считанные минуты или секунды, тогда как программисту потребовались бы дни или недели, чтобы написать для пользователя соответствующую программу. Из-за того, что SQL допускает немедленные запросы, данные становятся более доступными и могут помочь в принятии решений, делая их более обоснованными.

Программный доступ к базе данных

Программисты  пользуются языком SQL, чтобы писать приложения, в которых содержатся обращения к базам данных. Одни и те же операторы SQL используются как  для интерактивного, так и для  программного доступа, поэтому части программ, содержащие обращения к базе данных, можно вначале тестировать в интерактивном режиме, а затем встраивать в программу. В традиционных базах данных для программного доступа используются одни программные средства, а для выполнения немедленных запросов — другие, без какой либо связи между этими двумя режимами доступа.

Различные представления данных

С помощью SQL создатель  базы может сделать так, что различные  пользователи базы данных будут видеть различные представления её структуры и содержимого. Например, базу данных можно спроектировать таким образом, что каждый пользователь будет видеть только данные, относящиеся к его подразделению или торговому региону. Кроме того, данные из различных частей базы данных могут быть скомбинированы и представлены пользователю в виде одной простой таблицы. Следовательно, представления можно использовать для усиления защиты базы данных и ее настройки под конкретные требования отдельных пользователей.

Полноценный язык для работы с  базами данных

Первоначально SQL был задуман как язык интерактивных  запросов, но сейчас он вышел далеко за рамки чтения данных. SQL является полноценным и логичным языком, предназначенным  для создания базы данных, управления ее защитой, изменения ее содержимого, чтения данных и совместного использования данных несколькими пользователями, работающими параллельно. Приемы, освоенные при изучении одного раздела языка, могут затем применяться в других командах, что повышает производительность работы пользователей.

Динамическое определение данных

С помощью SQL можно  динамически изменять и расширять  структуру базы данных даже в то время, когда пользователи обращаются к ее содержимому. Это большое  преимущество перед языками статического определения данных, которые запрещают доступ к базе данных во время изменения ее структуры. Таким образом, SQL обеспечивает максимальную гибкость, так как дает базе данных возможность адаптироваться к изменяющимся требованиям, не прерывая работу приложения, выполняющегося в реальном масштабе времени.

Архитектура клиент/сервер

SQL — естественное  средство для реализации приложений  клиент/сервер. В этой роли SQL служит  связующим звеном между клиентской  системой, взаимодействующей с пользователем,  и серверной системой, управляющей  базой данных, позволяя каждой системе сосредоточиться на выполнении своих функций. Кроме того, SQL позволяет персональным компьютерам функционировать в качестве клиентов по отношению к сетевым серверам или более крупным базам данных, установленным на больших ЭВМ; это позволяет получать доступ к корпоративным данным из приложений, работающих на персональных компьютерах.

3. Стандарты SQL

Одним из наиболее важных шагов на пути к признанию SQL на рынке стало появление стандартов на этот язык. Обычно при упоминании стандарта SQL имеют в виду официальный стандарт, утвержденный Американским институтом национальных стандартов (American National Standards Institute — ANSI) и Международной организацией по стандартам (International Standards Organization— ISO). Однако существуют и другие важные стандарты SQL, включая SQL, реализованный в системе DB2 компании IBM, и стандарт X/OPEN для SQL в среде UNIX.

Стандарты ANSI/ISO

Работа над  официальным стандартом SQL началась в 1982 году, когда ANSI поставил перед своим  комитетом ХЗН2 задачу по созданию стандарта языка реляционных баз данных. Вначале в комитете обсуждались достоинства различных предложенных языков. Однако поскольку к тому времени SQL уже стал фактическим стандартом, комитет ХЗН2 остановил свой выбор на нем и занялся стандартизацией SQL.

Разработанный в результате стандарт в большой  степени был основан на диалекте SQL системы DB/2, хотя и содержал в себе ряд существенных отличий от этого  диалекта. После нескольких доработок, в 1986 году стандарт был официально утвержден  как стандарт ANSI номер Х3.135, а в 1987 году — в качестве стандарта ISO. Затем стандарт ANSI/ISO был принят правительством США как федеральный стандарт США по обработке информации (FIPS — Federal Information Processing Standard). Этот стандарт, незначительно пересмотренный в 1989 году, обычно называют стандартом "SQL-89", ил"SQLI". Когда в данной книге упоминается "стандарт ANSI/ISO", то подразумевается SQLI, который в настоящее время лежит в основе большинства коммерческих продуктов.

Многие из членов комитетов по стандартизации ANSI и ISO представляли фирмы-поставщики различных СУБД, в каждой из которых был реализован собственный диалект SQL. Как и диалекты человеческого языка, диалекты SQL были в основном похожи друг на друга, однако несовместимы в деталях. Во многих случаях комитет просто обошел существующие различия и не стандартизировал некоторые части языка, определив, что они реализуются по усмотрению разработчика. Этот подход позволил объявить большое число реализаций SQL совместимыми со стандартом, однако сделал сам стандарт относительно слабым.

Чтобы заполнить  эти пробелы, комитет ANSI продолжил  свою работу и создал проект нового, более жесткого стандарта SQL2. В отличие  от стандарта 1989 года, проект SQL2 предусматривал возможности, выходящие за рамки  таковых, уже существующих в реальных коммерческих продуктах. А для следующего за ним стандарта SQL3 были предложены еще более глубокие изменения. В результате предложенные стандарты SQL2 и SQL3 оказались более противоречивыми, чем исходный стандарт. Стандарт SQL2 прошел процесс утверждения в ANSI и был окончательно принят в октябре 1992 года. В то время, как первый стандарт 1986 года занимает не более ста страниц, официальный стандарт SQL2 содержит около шестисот.

Вопреки стандарту SQL2, во всех существующих на сегодняшний день коммерческих продуктах поддерживаются собственные диалекты SQL. Более того, поставщики СУБД включают в свои продукты новые возможности и расширяют собственные диалекты SQL, чем еще больше отдаляют их от стандарта. Однако ядро SQL стандартизировано довольно жестко. Там, где это можно было сделать, не ущемляя интересы клиентов, поставщики СУБД привели свои продукты в соответствие со стандартом SQL-89, то же самое постепенно произойдет и с SQL2.

Другие  стандарты SQL

Хотя стандарт ANSI/ISO наиболее широко распространен, он не является единственным стандартом SQL. Европейская группа поставщиков X/OPEN также приняла SQL в качестве одного из своих стандартов для "среды переносимых приложений" на основе UNIX. Стандарты группы X/OPEN играют важную роль на европейском компьютерном рынке, где основной проблемой является переносимость приложений между компьютерными системами различных производителей. К несчастью, стандарт X/OPEN отличается от стандарта ANSI/ISO.

Кроме того, компания IBM включила SQL в свою спецификацию Systems Application Architecture (архитектура прикладных систем) и пообещала, что все ее продукты, очевидно, будут переведены на этот диалект SQL. Хотя данная спецификация и не оправдала надежд на унификацию линии продуктов компании IBM, движение в сторону унификации SQL в IBM продолжается. Система DB2 остается основной СУБД компании IBM для мэйнфреймов. Однако компания выпустила реализацию DB2 и для OS/2собственной операционной системы для персональных компьютеров, и для линии серверов и рабочих станций RS/6000, работающих под управлением UNIX. Таким образом, диалект DB2 языка SQLявляется мощным стандартом де-факто.

ODBC u консорциум SQL Access Group

В технологии баз  данных существует важная область, которую  не затрагивают официальные стандарты. Это способность к взаимодействию с другими базами данных — методы, с помощью которых различные базы данных могут обмениваться данными (как правило, по сети). В 1989 году несколько поставщиков сформировали консорциум SQL Access Group специально для решения этой проблемы. В 1991 году консорциум опубликовал спецификацию RDA (Remote Database Access — удаленный доступ к базам данных). К несчастью, эта спецификация тесно связана с протоколами OSI, которые не смогли завоевать широкого признания, поэтому она оказывает на рынок незначительное влияние. Прозрачность взаимодействия между различными базами данных остается иллюзорной мечтой.

Тем не менее, второй стандарт от SQL Access Group имеет на рынке  больший вес. В результате настойчивых  требований компании Microsoft, консорциум SQL Access Group включил в стандарт SQL интерфейс вызовов функций. Полученная спецификация CLI (Call Level Interface), основанная на разработках компании Microsoft, увидела свет в 1992 году. В этом же году 
была опубликована собственная спецификация ODBC (Open Database Connectivity — взаимодействие с открытыми базами данных) компании Microsoft, основанная на стандарте CLI. Благодаря рыночной силе Microsoft и благословению, полученному "открытым стандартом" от SQL Access Group, ODBC оказался стандартом де-факто для интерфейсов доступа к базам данных на персональных компьютерах. Весной 1993 года компании Apple и Microsoft объявили о соглашении относительно поддержки ODBC в MacOS и Windows, что закрепило за этой спецификацией статус стандарта в обеих популярных средах с графическим пользовательским интерфейсом.

Миф о переносимости

Появление стандарта SQL вызвало довольно много восторженных заявлений о переносимости SQL и  использующих его приложений. Для  иллюстрации того, как любое приложение, используя SQL, может работать с любой СУБД, часто приводят диаграммы, подобные изображенной на рис. 3.1. На самом деле пробелы в стандарте SQL-89 и различия между существующими диалектами SQL достаточно значительны, и при переводе приложения под другую СУБД его всегда приходится модифицировать. Эти отличия, большинство из которых устранено в стандарте SQL2, включают в себя:

·      Коды ошибок. В стандарте SQL-89 не определены коды, которые возвращают операторы SQL при возникновении ошибок, и в каждой из коммерческих реализаций используется собственный набор таких кодов. В стандарте SQL2 определены стандартные коды ошибок.

·      Типы данных. В стандарте SQL-89 определен минимальный набор типов данных, однако в нем отсутствуют некоторые из наиболее распространенных и полезных типов, например символьные строки переменной длины, дата и время, а также денежные единицы. В стандарте SQL2 упомянуты эти типы данных, однако отсутствуют "новые" типы данных, такие как графические и мультимедийные объекты.

·      Системные таблицы. В стандарте SQL-89 умалчивается о системных таблицах, в которых содержится информация о структуре самой базы данных. Поэтому каждый поставщик создавал собственные системные таблицы, и их структура отличается даже в четырех реализациях SQL компании IBM. Системные таблицы стандартизированы в SQL2.

·      Интерактивный SQL. В стандарте определен только программныйSQL, используемый прикладной программой, но не интерактивный SQL. Например, оператор select, предназначенный для выполнения запросов к базе данных в интерактивном режиме, в стандарте отсутствует.

·      Программный интерфейс. В первом стандарте определен абстрактный способ использования SQL в программах, написанных на таких языках программирования, как COBOL, FORTRAN и другие. Этот способ не используется ни в одном коммерческом продукте, а в существующих программных интерфейсах имеются значительные отличия. В стандарте SQL2 определен интерфейс встроенного SQL для популярных языков программирования, но не интерфейс вызова функций.

·      Динамический SQL. В стандарте SQL-89 не описаны элементы SQL, необходимые для разработки приложений общего назначения, таких как генераторы отчетов и программы создания и выполнения запросов. Однако эти элементы, известные под названием динамический SQL, имеются почти во всех СУБД и в различных системах значительно отличаются. В SQL2 входит стандарт динамического SQL.

·      Семантические отличия. Поскольку некоторые элементы определены в стандартах как зависящие от реализации, может возникнуть ситуация, когда в результате выполнения одного и того же запроса в двух совместимых СУБД будут получены два различных набора результатов. Отличия результатов обусловлены различиями в обработке значений null, разными агрегатными функциями и несовпадением процедур удаления повторяющихся строк.