SQL

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
SQL
Класс языка:

Мультипарадигмальный

Появился в:

1974

Автор:

Дональд Чемберлин
Рэймонд Бойс

Расширение файлов:

.sql

Выпуск:

SQL:2008 (2008)

Система типов:

Статическая, строгая

Основные реализации:

Много

Диалекты:

SQL-86, SQL-89, SQL-92, SQL:1999, SQL:2003, SQL:2008

Испытал влияние:

Datalog

Повлиял на:

Agena, CQL, LINQ, Windows PowerShell[1]

SQL
Расширение

.sql

MIME-тип

application/x-sql и application/sql[2]

Разработчик

ISO/IEC

Опубликован

1986

Последний выпуск

SQL:2008 / 2008

Тип формата

Базы данных

Стандарт(ы)

ISO/IEC 9075

Открытый формат?

Да

SQL (ˈɛsˈkjuˈɛl; англ. structured query language — «язык структурированных запросов») — формальный непроцедурный язык программирования, применяемый для создания, модификации и управления данными в произвольной реляционной базе данных, управляемой соответствующей системой управления базами данных (СУБД). SQL основывается на исчислении кортежей.

История[править | править вики-текст]

Первые разработки[править | править вики-текст]

В начале 1970-х годов в одной из исследовательских лабораторий компании IBM была разработана экспериментальная реляционная СУБД IBM System R, для которой затем был создан специальный язык SEQUEL, позволявший относительно просто управлять данными в этой СУБД. Аббревиатура SEQUEL расшифровывалась как Structured English QUEry Language — «структурированный английский язык запросов». Позже по юридическим соображениям[3] язык SEQUEL был переименован в SQL. Когда в 1986 году первый стандарт языка SQL был принят ANSI (American National Standards Institute), официальным произношением стало [,es kju:' el] — эс-кью-эл. Несмотря на это, даже англоязычные специалисты зачастую продолжают читать SQL как сиквел (по-русски часто говорят «эс-ку-эль»).

Целью разработки было создание простого непроцедурного языка, которым мог воспользоваться любой пользователь, даже не имеющий навыков программирования. Собственно разработкой языка запросов занимались Дональд Чэмбэрлин (Donald D. Chamberlin) и Рэй Бойс (Ray Boyce). Пэт Селинджер (Pat Selinger) занималась разработкой стоимостного оптимизатора (cost-based optimizer), Рэймонд Лори (Raymond Lorie) занимался компилятором запросов.

Стоит отметить, что SEQUEL был не единственным языком подобного назначения. В Калифорнийском Университете Беркли была разработана некоммерческая СУБД Ingres (являвшаяся, между прочим, дальним прародителем популярной сейчас некоммерческой СУБД PostgreSQL), которая являлась реляционной СУБД, но использовала свой собственный язык QUEL, который, однако, не выдержал конкуренции по количеству поддерживающих его СУБД по сравнению с языком SQL.

Первыми СУБД, поддерживающими новый язык, стали в 1979 году Oracle V2 для машин VAX от компании Relational Software Inc. (впоследствии ставшей компанией Oracle) и System/38 от IBM, основанная на System/R.

Стандартизация[править | править вики-текст]

Поскольку к началу 1980-х годов существовало несколько вариантов СУБД от разных производителей, причём каждый из них обладал собственной реализацией языка запросов, было принято решение разработать стандарт языка, который будет гарантировать переносимость ПО с одной СУБД на другую (при условии, что они будут поддерживать этот стандарт).

В 1983 году Международная организация по стандартизации (ISO) и Американский национальный институт стандартов (ANSI) приступили к разработке стандарта языка SQL. По прошествии множества консультаций и отклонения нескольких предварительных вариантов, в 1986 году ANSI представил свою первую версию стандарта, описанного в документе ANSI X3.135-1986 под названием «Database Language SQL» (Язык баз данных SQL). Неофициально этот стандарт SQL-86 получил название SQL1. Год спустя, была завершена работа над версией стандарта ISO 9075-1987 под тем же названием. Разработка этого стандарта велась под патронажем Технического Комитета TC97 (англ. Technical Committee TC97), областью деятельности которого являлись процессы вычисления и обработки информации (англ. Computing and Information Processing). Именно его подразделение, именуемое как Подкомитет SC21 (англ. Subcommittee SC21), курировало разработку стандарта, что стало залогом идентичности стандартов ISO и ANSI для SQL1 (SQL-86).

Стандарт SQL1 разделялся на два уровня. Первый уровень представлял собой подмножество второго уровня, описывавшего весь документ в целом. То есть, такая структура предусматривала, что не все спецификации стандарта SQL1 будут относиться к Уровню 1. Тем самым, поставщик, заявлявший о поддержке данного стандарта, должен был заявлять об уровне, которому соответствует его реализация языка SQL. Это значительно облегчило принятие и поддержку стандарта, поскольку производители могли реализовывать его поддержку в два этапа.

Со временем к стандарту накопилось несколько замечаний и пожеланий, особенно с точки зрения обеспечения целостности и корректности данных, в результате чего в 1989 году данный стандарт был расширен, получив название SQL89. В частности, в него была добавлена концепция первичного и внешнего ключей. ISO-версия документа получила название ISO 9075:1989 «Database Language SQL with Integrity Enhancements» (Язык баз данных SQL с добавлением контроля целостности). параллельно была закончена и ANSI-версия.

Сразу после завершения работы над стандартом SQL1 в 1987 году была начата работа над новой версией стандарта, который должен был заменить стандарт SQL89, получив название SQL2, поскольку дата принятия документа на тот момент была неизвестна. Таким образом, фактически SQL89 и SQL2 разрабатывались параллельно. Новая версия стандарта была принята в 1992 году, заменив стандарт SQL89. Новый стандарт, озаглавленный как SQL92, представлял собой по сути расширение стандарта SQL1, включив в себя множество дополнений имевшихся в предыдущих версиях инструкций.

Как и SQL1, SQL92 также был разделён на несколько уровней, однако, во-первых, число уровней было увеличено с двух до трёх, а во-вторых, они получили названия вместо порядковых цифр: начальный (англ. entry), средний (англ. intermediate), полный (англ. full). Уровень «полный», как и Уровень 2 в SQL1, подразумевал весь стандарт целиком. Уровень «начальный» представлял собой подмножество уровня «средний», в свою очередь, представлявшего собой подмножество уровня «полный». Уровень «начальный» был сравним с Уровнем 2 стандарта SQL1, но спецификации этого уровня были несколько расширены. Таким образом, цепочка включений уровней стандартов выглядела примерно следующим образом: SQL1 Уровень 1 → SQL1 Уровень 2 → SQL92 «Начальный» → SQL92 «Средний» → SQL92 «Полный».

После принятия стандарта SQL92 к нему были добавлены ещё несколько документов, расширявших функциональность языка. Так, в 1995 году был принят стандарт SQL/CLI (Call Level Interface, интерфейс уровня вызовов), впоследствии переименованный в CLI95. На следующий год был принят стандарт SQL/PSM (Persistent Stored Modules, постоянно хранимые модули), получивший название PSM-96.[4]

Следующим стандартом стал SQL:1999 (SQL3). В настоящее время действует стандарт, принятый в 2003 году (SQL:2003) с небольшими модификациями, внесёнными позже (SQL:2008). История версий стандарта:

Год Название Иное название Изменения
1986 SQL-86 SQL-87 Первый вариант стандарта, принятый институтом ANSI и одобренный ISO в 1987 году.
1989 SQL-89 FIPS 127-1 Немного доработанный вариант предыдущего стандарта.
1992 SQL-92 SQL2, FIPS 127-2 Значительные изменения (ISO 9075); уровень Entry Level стандарта SQL-92 был принят как стандарт FIPS 127-2.
1999 SQL:1999 SQL3 Добавлена поддержка регулярных выражений, рекурсивных запросов, поддержка триггеров, базовые процедурные расширения, нескалярные типы данных и некоторые объектно-ориентированные возможности.
2003 SQL:2003 Введены расширения для работы с XML-данными, оконные функции (применяемые для работы с OLAP-базами данных), генераторы последовательностей и основанные на них типы данных.
2006 SQL:2006 Функциональность работы с XML-данными значительно расширена. Появилась возможность совместно использовать в запросах SQL и XQuery.
2008 SQL:2008 Улучшены возможности оконных функций, устранены некоторые неоднозначности стандарта SQL:2003[5]

Вопросы совместимости[править | править вики-текст]

По традиции, как и со многими стандартами в IT-индустрии, с языком SQL возникла проблема: на каком-то этапе многие производители использующего SQL программного обеспечения решили, что функциональность в текущей (на тот момент времени) версии стандарта недостаточна, и её желательно расширить. В результате у разных производителей систем управления базами данных (СУБД) в ходу разные диалекты SQL, в общем случае между собой несовместимые.

До 1996 года вопросами соответствия коммерческих реализаций SQL стандарту занимался в основном Национальный институт стандартов и технологий (NIST), который и устанавливал уровень соответствия стандарту. Поздне́е подразделение, занимавшееся СУБД, было расформировано, и на текущий момент все усилия по проверке СУБД на соответствие стандарту ложатся на её производителя.

Впервые понятие «уровня соответствия» было предложено в стандарте SQL-92. А именно, ANSI и NIST определяли четыре уровня соответствия реализации этому стандарту:

  1. Entry (базовый)
  2. Transitional (переходный) — проверку на соответствие этому уровню проводил только NIST
  3. Intermediate (промежуточный)
  4. Full (полный)

Легко можно понять, что каждый последующий уровень соответствия заведомо подразумевал соответствие предыдущему уровню. Далее, согласно данной «лесенке» стандартов любая СУБД, которая соответствовала уровню Entry, могла заявлять себя как «SQL-92 compliant», хотя на самом деле переносимость и соответствие стандарту ограничивалось набором возможностей, входящих в этот уровень.

Положение изменилось с введением стандарта SQL:1999. Отныне стандарт приобрёл модульную структуру — основная часть стандарта была вынесена в раздел «SQL/Foundation», все остальные были выведены в отдельные модули. Соответственно, остался только один уровень совместимости — Core, что означало поддержку этой основной части. Поддержка остальных возможностей оставлена на усмотрение производителей СУБД. Аналогичное положение имело место и с последующими версиями стандарта.

Введение[править | править вики-текст]

SQL является прежде всего информационно-логическим языком, предназначенным для описания, изменения и извлечения данных, хранимых в реляционных базах данных. SQL можно назвать языком программирования, при этом он не является тьюринг-полным, но вместе с тем стандарт языка спецификацией SQL/PSM предусматривает возможность его процедурных расширений.

Изначально SQL был основным способом работы пользователя с базой данных и позволял выполнять следующий набор операций:

  • создание в базе данных новой таблицы;
  • добавление в таблицу новых записей;
  • изменение записей;
  • удаление записей;
  • выборка записей из одной или нескольких таблиц (в соответствии с заданным условием);
  • изменение структур таблиц.

Со временем SQL усложнился — обогатился новыми конструкциями, обеспечил возможность описания и управления новыми хранимыми объектами (например, индексы, представления, триггеры и хранимые процедуры) — и стал приобретать черты, свойственные языкам программирования.

При всех своих изменениях SQL остаётся единственным механизмом связи между прикладным программным обеспечением и базой данных. В то же время современные СУБД, а также информационные системы, использующие СУБД, предоставляют пользователю развитые средства визуального построения запросов.

Каждое предложение SQL — это либо запрос данных из базы, либо обращение к базе данных, которое приводит к изменению данных в базе. В соответствии с тем, какие изменения происходят в базе данных, различают следующие типы запросов:

  • запросы на создание или изменение в базе данных новых или существующих объектов (при этом в запросе описывается тип и структура создаваемого или изменяемого объекта);
  • запросы на получение данных;
  • запросы на добавление новых данных (записей);
  • запросы на удаление данных;
  • обращения к СУБД.

Основным объектом хранения реляционной базы данных является таблица, поэтому все SQL-запросы — это операции над таблицами. В соответствии с этим, запросы делятся на:

  • запросы, оперирующие самими таблицами (создание и изменение таблиц);
  • запросы, оперирующие с отдельными записями (или строками таблиц) или наборами записей.

Каждая таблица описывается в виде перечисления своих полей (столбцов таблицы) с указанием

  • типа хранимых в каждом поле значений;
  • связей между таблицами (задание первичных и внешних ключей);
  • информации, необходимой для построения индексов.

Запросы первого типа в свою очередь делятся на запросы, предназначенные для создания в базе данных новых таблиц, и на запросы, предназначенные для изменения уже существующих таблиц. Запросы второго типа оперируют со строками, и их можно разделить на запросы следующего вида:

  • вставка новой строки;
  • изменение значений полей строки или набора строк;
  • удаление строки или набора строк.

Самый главный вид запроса — это запрос, возвращающий (пользователю) некоторый набор строк, с которым можно осуществить одну из трёх операций:

  • просмотреть полученный набор;
  • изменить все записи набора;
  • удалить все записи набора.

Таким образом использование SQL сводится, по сути, к формированию всевозможных выборок строк и совершению операций над всеми записями, входящими в набор.

Описание[править | править вики-текст]

Язык SQL представляет собой совокупность

  • операторов
  • инструкций
  • вычисляемых функций

Операторы[править | править вики-текст]

Согласно общепринятому стилю программирования, операторы (и другие зарезервированные слова) в SQL обычно рекомендуется писать прописными буквами.[6]

Операторы SQL делятся на:

  • операторы определения данных (Data Definition Language, DDL):
    • CREATE создает объект БД (саму базу, таблицу, представление, пользователя и т. д.),
    • ALTER изменяет объект,
    • DROP удаляет объект;
  • операторы манипуляции данными (Data Manipulation Language, DML):
    • SELECT выбирает данные, удовлетворяющие заданным условиям,
    • INSERT добавляет новые данные,
    • UPDATE изменяет существующие данные,
    • DELETE удаляет данные;
  • операторы определения доступа к данным (Data Control Language, DCL):
    • GRANT предоставляет пользователю (группе) разрешения на определенные операции с объектом,
    • REVOKE отзывает ранее выданные разрешения,
    • DENY задает запрет, имеющий приоритет над разрешением;
  • операторы управления транзакциями (Transaction Control Language, TCL):
    • COMMIT применяет транзакцию,
    • ROLLBACK откатывает все изменения, сделанные в контексте текущей транзакции,
    • SAVEPOINT делит транзакцию на более мелкие участки.

Преимущества и недостатки[править | править вики-текст]

Преимущества[править | править вики-текст]

Независимость от конкретной СУБД

Несмотря на наличие диалектов и различий в синтаксисе, в большинстве своём тексты SQL-запросов, содержащие DDL и DML, могут быть достаточно легко перенесены из одной СУБД в другую. Существуют системы, разработчики которых изначально ориентировались на применение по меньшей мере нескольких СУБД (например: система электронного документооборота Documentum может работать как с Oracle Database, так и с Microsoft SQL Server и DB2). Естественно, что при применении некоторых специфичных для реализации возможностей такой переносимости добиться уже очень трудно.

Наличие стандартов

Наличие стандартов и набора тестов для выявления совместимости и соответствия конкретной реализации SQL общепринятому стандарту только способствует «стабилизации» языка. Правда, стоит обратить внимание, что сам по себе стандарт местами чересчур формализован и раздут в размерах (например, базовая часть стандарта SQL:2003 состоит из более чем 1300 страниц текста).

Декларативность

С помощью SQL программист описывает только то, какие данные нужно извлечь или модифицировать. То, каким образом это сделать, решает СУБД непосредственно при обработке SQL-запроса. Однако не стоит думать, что это полностью универсальный принцип — программист описывает набор данных для выборки или модификации, однако ему при этом полезно представлять, как СУБД будет разбирать текст его запроса. Чем сложнее сконструирован запрос, тем больше он допускает вариантов написания, различных по скорости выполнения, но одинаковых по итоговому набору данных.

Недостатки[править | править вики-текст]

Несоответствие реляционной модели данных

Создатели реляционной модели данных Эдгар Кодд, Кристофер Дейт и их сторонники указывают на то, что SQL не является истинно реляционным языком. В частности, они указывают на следующие дефекты SQL с точки зрения реляционной теории[7]:

  • SQL разрешает в таблицах строки-дубликаты, что в рамках реляционной модели данных невозможно и недопустимо;
  • SQL поддерживает неопределённые значения (NULL) и многозначную логику;
  • SQL использует порядок колонок и ссылки на колонки по номерам;
  • SQL разрешает колонки без имени и дублирующиеся имена колонок.

В опубликованном Кристофером Дейтом и Хью Дарвеном Третьем манифесте[8] они излагают принципы СУБД следующего поколения и предлагают язык Tutorial D, который является подлинно реляционным.

Сложность

Хотя SQL и задумывался как средство работы конечного пользователя, в конце концов он стал настолько сложным, что превратился в инструмент программиста.

Отступления от стандартов

Несмотря на наличие международного стандарта ANSI SQL-92, многие разработчики СУБД вносят изменения в язык SQL, применяемый в разрабатываемой СУБД, тем самым отступая от стандарта. Таким образом появляются специфичные для каждой конкретной СУБД диалекты языка SQL.

Сложность работы с иерархическими структурами

Ранее диалекты SQL большинства СУБД не предлагали способа манипуляции древовидными структурами. Некоторые поставщики СУБД предлагали свои решения (например, в Oracle Database используется выражение CONNECT BY). В настоящее время в ANSI стандартизована рекурсивная конструкция WITH из диалекта SQL DB2. В Microsoft SQL Server рекурсивные запросы (Recursive Common Table Expressions) появились лишь в версии 2005.

Расширения[править | править вики-текст]

Процедурные расширения[править | править вики-текст]

Поскольку SQL не является привычным процедурным языком программирования (то есть не предоставляет средств для построения циклов, ветвлений и т. д.), вводимые разными производителями расширения касались в первую очередь процедурных расширений. Это хранимые процедуры (stored procedures) и процедурные языки-«надстройки». Практически в каждой СУБД применяется свой процедурный язык, в частности, в Oracle Database используется PL/SQL (поддерживается также в DB2 и Timesten[en]), в Interbase и Firebird — PSQL, в DB2 — SQL PL[en], в Microsoft SQL Server и Adaptive Server Enterprise — Transact-SQL, в PostgreSQL — PL/pgSQL.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Ryan Paul. A guided tour of the Microsoft Command Shell. Ars Technica. Проверено 10 апреля 2011. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
  2. http://www.iana.org/assignments/media-types/application/sql — 2013.
  3. Andy Oppel. Databases Demystified. — San Francisco, CA: McGraw-Hill Osborne Media. — С. 90—91. — ISBN 0-07-146960-5. — «„SEQUEL“ был торговой маркой британской авиастроительной группы компаний Hawker Siddeley»
  4. Standardization of SQL
  5. Re: Window functions patch v04 for the September commit fest
  6. Стиль программирования Джо Селко на SQL, глава 2
  7. O’Reilly Network An Interview with Chris Date
  8. The Third Manifesto

Литература[править | править вики-текст]

  • Джеймс Р. Грофф, Пол Н. Вайнберг, Эндрю Дж. Оппель. SQL: полное руководство, 3-е издание = SQL: The Complete Reference, Third Edition. — М.: «Вильямс», 2014. — 960 с. — ISBN 978-5-8459-1654-9.
  • Крис Фиайли. SQL: Руководство по изучению языка. — М.: Peachpit Press, 2003. — 456 с.
  • Аллен Тейлор. SQL для чайников, 8-е издание = SQL For Dummies, 8th edition. — М.: «Диалектика», 2014. — 416 с. — ISBN 978-5-8459-1903-8.
  • К. Дж. Дейт. Введение в системы баз данных / Пер. с англ. — 8-е изд. — М.: Вильямс, 2005. — 1328 с.

Ссылки[править | править вики-текст]