Bases de Dados 2012/2013 Restrições de Integridade em SQL. Helena Galhardas 2012 IST. Bibliografia

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1 Bases de Dados 2012/2013 Restrições de Integridade em SQL Helena Galhardas Bibliografia Raghu Ramakrishnan, Database Management Systems, Cap. 3 e 5 1 1

2 Sumário Restrições de Integridade (RIs) em SQL Chave primária e candidata PRIMARY KEY UNIQUE Chave estrangeira FOREIGN KEY Restrições de domínio NOT NULL (Valor de preenchimento obrigatório) CREATE DOMAIN Outras RIs CHECK CREATE ASSERTION CREATE TRIGGER 2 Captura e Tratamento das RIs Identificadas durante a fase da análise de requisitos Fazem parte do esquema conceptual Devem ser introduzidas na BD Garantia de integridade e consistência Armazenamento no catálogo de dados Utilização independente das aplicações (Web Forms, cliente JDBC, etc...) 3 2

3 Restrições de Integridade nos Modelos Especificação de Requisitos requisito funcional 1: requisito funcional 2: regra de integridade 1: regra de integridade 2:... Esquema Conceptual (diagrama EA) Esquema Relacional Os Requisitos Funcionais e as Regras de Integridade são invariantes dos modelos nos vários níveis 4 Modelos Modelo de Informação Tipos de Estruturas de Dados Operações Restrições/regras de Integridade Modelo Relacional Tipo único: Relação Seleção, projecção, junção, Regras de integridade: Column User Defined Referencial Entity Domain 5 3

4 Chaves no Modelo Relacional Chave candidata - qq uma das chaves de uma relação que verifica as seguintes propriedades: unicidade: dois tuplos da relação não têm a mesma chave. minimalidade: nenhum dos componentes da chave pode ser retirado a esta sem destruir a sua unicidade Chave primária: uma das possíveis chaves candidatas seleccionada como tal. Chave candidata alternativa: qq uma das chaves candidatas não seleccionadas para primária. 6 Integridade de Entidades E Nenhuma componente de uma chave primária de uma relação poderá em algum momento ter valor NULL e não podem existir valores duplicados da chave primária 7 4

5 Chave primária CREATE TABLE Sailors (!! sid INTEGER,! sname CHAR(10),! rating INTEGER,! age REAL,! CONSTRAINT SailorsKey PRIMARY!!KEY (sid))! Chave candidata CREATE TABLE Sailors (!!sid INTEGER,! sname CHAR(10) NOT NULL,! rating INTEGER,! age REAL,! PRIMARY KEY (sid),!!!unique (sname))! 5

6 Integridade Referencial (chave estrangeira) R Uma base de dados não pode conter uma ocorrência (valor) de uma chave estrangeira para a qual não exista ocorrência idêntica da chave primária da tabela referenciada 10 Chave estrangeira CREATE TABLE Reserves (!!!!sid!integer,!!!!!bid!integer,!!!!!day DATE,!!PRIMARY KEY (sid, bid, day)!!!!foreign KEY (sid) REFERENCES!!!Sailors,!!!!FOREIGN KEY (bid) REFERENCES!!!Boats)! 6

7 Chave estrangeira (forma abreviada) CREATE TABLE Reserves (!!!!sid!integer REFERENCES Sailors,!!!!!bid!INTEGER REFERENCES Boats,!!!!!day DATE,!!PRIMARY KEY (sid, bid, day))! Chaves Estrangeiras em SQL-92 Em SQL-92 podem ter componentes com valor NULL Condições da operação DELETE de um tuplo referenciado por uma chave estrangeira: RESTRICTED: só é apagado se não existirem referências ao tuplo CASCADES: todos os tuplos que o referenciam são também apagados NULLIFIES: a chave estrangeira é colocada a NULL em todos os tuplos que referenciam o tuplo na tabela referenciadora 13 7

8 Opções em SQL Forma geral on delete action!!!on update action! action é uma de: cascade apaga/actualiza registos que apontam para o tuplo em causa set null coloca os registos inconsistentes a null set default coloca os registos com o valor por omissão no action impede a remoção/actualização IST DEI Bases de Dados 14 Exemplo CREATE TABLE Reserves (!!!!sid!integer,!!!!!bid!integer,!!!!!day DATE,!!PRIMARY KEY (sid, bid, day)!!!!foreign KEY (sid) REFERENCES Sailors!!!!ON DELETE CASCADE,!!!!FOREIGN KEY (bid) REFERENCES Boats!!!!ON DELETE CASCADE)! 8

9 Integridade de Domínio D Cada atributo de uma relação tem um domínio, isto é, um conjunto (limitado ou não) de valores possíveis. Em todas as linhas dessa relação, o valor dessa coluna terá que pertencer SEMPRE a esse domínio. 16 Restrições de integridade de domínio CREATE TABLE Sailors (!!!sid INTEGER,! sname CHAR(10),! rating INTEGER NOT NULL,! age INTEGER DEFAULT 0,! PRIMARY KEY (sid))! 17 9

10 Integridade de Coluna C Refinamento da integridade de domínio. Exemplo Empregado( n-emp, nome, morada, salário, diuturnidades,...) Domínio : Inteiros Regras de Integridade de Coluna : n-emp Positivo, múltiplo de 10 salário Positivo diuturnidades > 0 e < 5 18 Restrições de integridade de coluna/tabela CREATE TABLE Sailors (!!sid INTEGER,! sname CHAR(10),! rating INTEGER,! age INTEGER,! PRIMARY KEY (sid),! CHECK (rating >= 1! AND rating <= 10 ))! 10

11 Restrições de coluna/tabela - com sub-interrogações CREATE TABLE Reserves (!!sid INTEGER,! bid INTEGER,! day DATE,!!PRIMARY KEY (sid, bid, day)! FOREIGN KEY (sid) REFERENCES Sailors! FOREIGN KEY (bid) REFERENCES Boats! CONSTRAINT nointerlakeres! CHECK ( 'Interlake' <>! ( SELECT B.bname! FROM Boats B! WHERE B.bid = Reserves.bid )))! Criação de Domínios Para definir novos domínios de valores: CREATE DOMAIN ratingval INTEGER DEFAULT 1! CHECK ( VALUE >= 1 AND VALUE <= 10 )! Uso: CREATE TABLE Sailors (! rating ratingval! 11

12 Criação de Tipos CREATE TYPE ratingtype AS INTEGER! Colunas ratingtype não podem ser comparadas com colunas INTEGER Enquanto colunas ratingval podem ser comparadas com colunas INTEGER Adicionar restrições de Integridade Como impôr restrições de integridade a uma tabela já criada? ALTER TABLE tabela ADD restrição! E se a tabela já tiver dados e estes não forem consistentes? a operação é rejeitada IST DEI Bases de Dados 23 12

13 Deferimento das RI SET TRANSACTION DEFERRED! Uma restrição em modo DEFERRED só é verificada na altura do COMMIT de uma transação Exemplo: relação Reserves Como poderíamos ter uma associação casado com numa relação de casais com a RI de que todos têm de ser casados? 24 Restrições Complexas A soma do número de barcos e marinheiros não pode ultrapassar os 100 CREATE TABLE Sailors (!! CHECK ( ( SELECT COUNT (S.sid) FROM Sailors S )! + ( SELECT COUNT (B. bid) FROM Boats B ) < 100 ))! Problema: Embora a restrição esteja associada à tabela Sailors a restrição também se aplica a actualizações na tabela Boats 13

14 Asserções CREATE ASSERTION smallclub! CHECK (( SELECT COUNT (S.sid) FROM Sailors S )! + ( SELECT COUNT (B. bid) FROM Boats B) < 100 )! Esta asserção deve ser sempre válida em cada actualização da base de dados Não está associada a nenhuma tabela Não suportado pelo Postgres => Extensões procedimentais Triggers Integridade Definida pelo Utilizador U Qualquer regra de negócio a que as ocorrências de uma determinada base de dados deverão obedecer Base de dados activa: SGBD que permitem a especificação destas RI através de especificação procedimental 27 14

15 Triggers Procedimento que é automaticamente invocado em reposta a actualizações específicas da base de dados A sua definição contém: Evento: qual o tipo de actualização que activa o trigger Condição: uma interrogação ou um teste para verificar se a acção deve ser executada Acção: um procedimento que é executado quando o trigger é activado e a condição anterior é verdadeira Exemplo de Trigger CREATE TRIGGER incr_count! AFTER INSERT ON Students Evento WHEN (new.age < 18) Condição -- 'new' is just-inserted tuple! FOR EACH ROW Acção (Oracle PL/SQL Syntax) BEGIN count := count + 1;! END! 15

16 Sintaxe Triggers em SQL:1999 CREATE TRIGGER set_count! AFTER INSERT ON Students! REFERENCING NEW TABLE AS InsertedTuples! FOR EACH STATEMENT! INSERT INTO StatisticsTable (ModifiedTable, ModificationType, Count)! SELECT 'Students', 'Insert', COUNT *! FROM InsertedTuples I! WHERE I.age < 18! Mantêm log das operações na StatisticsTable Problemas dos Triggers O seu efeito pode ser complexo Vários triggers podem ser accionados numa só operação A acção de um trigger pode activar um outro trigger Triggers recursivos 16

17 CHECK vs. Triggers CHECK! São declarativos Mais fáceis de entender Mais eficientes Triggers São procedimentais Algumas restrições só podem ser implementadas através de triggers Podem ser usados para outras objectivos Logs, Warnings, Security Especificação das RIs Declarativa - Associadas à informação Especificam-se predicados que são garantidos pelo SGBD CREATE TABLE titulos_filmes( custo DECIMAL (9,2) CHECK (custo < 5000) Procedimental - Associadas às operações sobre a informação BD Activa pode ter vários triggers. Componentes: Evento, Condição, Acção (procedimento) CREATE TRIGGER incr_count AFTER INSERT ON Students /* evento */ WHEN (new.age > 18) / * condição */ FOR EACH ROW BEGIN count := count + 1; /* acção:oracle PL/SQL */ END 33 17

18 Especificação Declarativa + Maior produtividade no desenvolvimento das aplicações Não requer programação específica Facilidade de especificação e manutenção Independência do ambiente aplicacional Redução na codificação de múltiplas validações + Desempenho + De acordo com a norma ANSI SQL-92 - Não possui generalidade suficiente em muitas situações 34 Especificação Procedimental + Generalidade Regras podem ser definidas com código externo ao SGBD Regras podem estender integridade a informação armazenada externamente ao SGBD Muitas outras aplicações: alertas, logs, réplicas,... - Regras associadas às operações, não aos dados Quando as regras evoluem, não há garantias de integridade da informação - Resultados imprevisíveis recursividade vários triggers: qual a ordem? 35 18

19 Resumo A especificação das restrições de integridade dos modelos conceptuais a nível lógico e sua verificação automática são uma das funções fundamentais de um SGBD. O Modelo Relacional oferece suporte para a sua especificação declarativa (SQL-92 - regras CURED) e procedimental (SQL-99) 36 Sumário Restrições de Integridade (RIs) em SQL Próxima aula: Triggers e stored procedures em PostgreSQL 37 19