Введение в язык SQL
SQL (англ. Structured Query Language — язык структурированных запросов) — универсальный компьютерный язык, применяемый для создания, модификации и управления данными в реляционных базах данных. Вопреки существующим заблуждениям, SQL является информационно-логическим языком, а не языком программирования.
SQL основывается на реляционной алгебре.
Язык SQL делится на три части:
операторы определения данных (англ. Data Definition Language, DDL)
операторы манипуляции данными (англ. Data Manipulation Language, DML)
операторы определения доступа к данным (англ. Data Control Language, DCL)
История
В начале 1970-х годов в одной из исследовательских лабораторий компании IBM была разработана экспериментальная реляционная СУБД System R (англ.), для которой затем был создан специальный язык SEQUEL, позволявший относительно просто управлять данными в этой СУБД. Аббревиатура SEQUEL расшифровывалась как англ. Structured English QUEry Language — «структурированный английский язык запросов». Позже по юридическим соображениям[1] 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 по прежнему часто называют SQL сиквел, вместо эс-кью-эл (по-русски также 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 (англ. 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 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. Вопреки сложившемуся мнению, первой стала именно СУБД Oracle V2[источник?].
Первый официальный стандарт языка SQL был принят ANSI в 1986 и ISO (Международной организацией по стандартизации) в 1987 (так называемый SQL-86) и несколько уточнён в 1989 году. Дальнейшее развитие языка поставщиками СУБД потребовало принятия в 1992 г. нового расширенного стандарта (ANSI SQL-92 или просто SQL2). Следующим стандартом стал SQL:1999 (SQL3). В настоящее время действует стандарт, принятый в 2003 году (SQL:2003) с небольшими модификациями, внесёнными позже.
Полностью история версий стандарта:
Год Название Иное название Изменения
1986 SQL-86 SQL-87 Первый вариант стандарта, принятый институтом ANSI и одобренный ISO в 1987-ом 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[2]
Вопросы совместимости
Как и с многими стандартами, имеющими место в IT-индустрии, с языком SQL возникла проблема, что в прошлом многие производители использующего SQL ПО решили, что функционал в текущей (на тот момент времени) версии стандарта недостаточен (что, в принципе, для ранних версий SQL было в некотором роде справедливо) и его желательно расширить. Что и приводит в данный момент к тому, что у разных производителей СУБД в ходу разные диалекты SQL, в общем случае между собой несовместимые.
До 1996 года вопросами соответствия коммерческих реализаций SQL стандарту занимался в основном институт NIST, который и устанавливал уровень соответствия стандарту. Но позднее 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:
Entry (русск. базовый)
Transitional (русск. переходный) — проверку на соответствие этому уровню проводил только институт NIST
Intermediate (русск. промежуточный)
Full (русск. 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 приобрел 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.
Преимущества и недостатки
Преимущества
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 закладывались на применение по меньшей мере нескольких СУБД (например: система электронного документооборота Documentum может работать как с Oracle, так и с Microsoft SQL Server и IBM 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, Core-часть стандарта SQL:2003 представляет собой более 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. Особенно критичны такие моменты становятся при работе с большими базами данных и со сложными запросами — чем сложнее сконструирован запрос, тем больше он допускает вариантов написания, различных по скорости выполнения, но одинаковых по итоговому набору данных.
Недостатки
Несоответствие реляционной модели данных
Создатель 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 проблемы SQL[3]:
Повторяющиеся строки
Неопределённые значения (nulls)
Явное указание порядка колонок слева направо
Колонки без имени и дублирующиеся имена колонок
Отсутствие поддержки свойства «=»
Использование указателей
Высокая избыточность
В опубликованном Кристофером Дейтом и Хью Дарвеном Третьем Манифесте[4] 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
Отступления от стандартов
Несмотря на наличие международного стандарта ANSI SQL-92, многие компании, занимающиеся разработкой СУБД (например, Oracle, Sybase, Microsoft, MySQL AB), 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 SQL не предлагал стандартного способа манипуляции древовидными структурами. Некоторые поставщики СУБД предлагали свои решения. Например, Oracle использует выражение CONNECT BY. В настоящее время в качестве стандарта принята рекурсивная конструкция WITH.
Расширения
Процедурные расширения
Поскольку SQL не является языком программирования (то есть не предоставляет средств для автоматизации операций с данными), вводимые разными производителями расширения касались в первую очередь процедурных расширений. Это хранимые процедуры (англ. stored procedures) и процедурные языки-"надстройки". Практически в каждой СУБД применяется свой процедурный язык. Подобные языки для самых популярных СУБД приведены в следующей таблице.СУБД
Краткое название Расшифровка
Borland InterBase/Firebird PSQL Procedural SQL
IBM DB2 SQL PL (англ.) SQL Procedural Language (расширяет SQL/PSM)
Microsoft SQL Server/
Sybase ASE Transact-SQL Transact-SQL
MySQL SQL/PSM SQL/Persistent Stored Module (соответствует стандарту SQL:2003)
Oracle PL/SQL Procedural Language/SQL (основан на языке Ada)
PostgreSQL PL/pgSQL Procedural Language/PostgreSQL Structured Query Language (очень похож на Oracle PL/SQL)
|