SQL

Эта статья о языке базы данных. Чтобы узнать о других значениях, см. SQL (значения) .

«ПРОДОЛЖЕНИЕ» перенаправляется сюда. По теме слова см. продолжение . Чтобы узнать о других значениях, см. Продолжение (значения) .

SQL (язык структурированных запросов)

Парадигма	Декларативный
Семья	Язык запросов
Разработано	Дональд Д. Чемберлин Раймонд Ф. Бойс
Разработчик	ISO/IEC JTC 1 (Объединенный технический комитет 1) / SC 32 (Подкомитет 32) / WG 3 (Рабочая группа 3)
Впервые появился	1974 год ( 1974 )
Стабильная версия	SQL:2023 / июнь 2023 г ( 2023-06 )
Дисциплина набора текста	Статический , сильный
ТЫ	Кросс-платформенный
Веб-сайт	www .iso .org /стандартный /76583 .html
Основные реализации
Много
Диалекты
SQL-86 SQL-89 SQL-92 SQL:1999 SQL:2003 SQL:2006 SQL:2008 SQL:2011 SQL:2016 SQL:2023
Под влиянием
Ученый-компьютерщик
Под влиянием
CQL , LINQ , SPARQL , SOQL, PowerShell , JPQL , JOOQ , N1QL , GQL
Язык структурированных запросов в Wikibooks

SQL (формат файла)

Расширение имени файла	.sql
Тип интернет-СМИ	приложение/sql
Разработано	ИСО / МЭК
Первоначальный выпуск	1986  ( 1986 )
Тип формата	База данных
Стандартный	ИСО/МЭК 9075
Открытый формат ?	Да
Веб-сайт	www .iso .org /стандартный /76583 .html

Язык структурированных запросов ( SQL ) ( произносится как S-QL ; исторически «продолжение») — это предметно-ориентированный язык , используемый для управления данными, особенно в системе управления реляционными базами данных (СУБД). Это особенно полезно при работе со структурированными данными , т. е. данными, включающими отношения между сущностями и переменными.

Представленный в 1970-х годах, SQL предлагал два основных преимущества по сравнению со старыми API-интерфейсами чтения и записи, такими как ISAM или VSAM . Во-первых, он представил концепцию доступа ко многим записям с помощью одной единственной команды . Во-вторых, это устраняет необходимость указывать, как добраться до записи, т. е. с индексом или без него .

Первоначально основанный на реляционной алгебре и кортежном реляционном исчислении , SQL состоит из множества типов операторов. которые можно неофициально классифицировать как подъязыки , обычно: язык запросов данных (DQL), язык определения данных (DDL), язык управления данными (DCL) и язык манипулирования данными (DML).

Область применения SQL включает запрос данных, манипулирование данными (вставка, обновление и удаление), определение данных ( создание и изменение схемы ) и управление доступом к данным. Хотя SQL по сути является декларативным языком ( 4GL ), он также включает в себя процедурные элементы.

SQL был одним из первых коммерческих языков, использовавших Эдгара Ф. Кодда реляционную модель . Модель была описана в его влиятельной статье 1970 года «Реляционная модель данных для больших общих банков данных». Несмотря на то, что SQL не полностью придерживался реляционной модели, описанной Коддом , он стал наиболее широко используемым языком баз данных.

SQL стал стандартом Американского национального института стандартов (ANSI) в 1986 году и Международной организации по стандартизации (ISO) в 1987 году. С тех пор стандарт несколько раз пересматривался, чтобы включить больший набор функций и общие расширения. Несмотря на существование стандартов, практически ни одна из существующих реализаций не соответствует им полностью, и большая часть кода SQL требует хотя бы некоторых изменений перед переносом в другие системы баз данных .

История

SQL был первоначально разработан в IBM Дональдом Д. Чемберлином и Рэймондом Ф. Бойсом после изучения реляционной модели от Эдгара Ф. Кодда. в начале 1970-х годов. Эта версия, первоначально называвшаяся SEQUEL (Structured English Query Language), была разработана для манипулирования и извлечения данных, хранящихся в оригинальной квазиреляционной системе управления базами данных IBM, System R , которую группа IBM в исследовательской лаборатории IBM в Сан-Хосе разработала в 1970-х годах.

Первой попыткой Чемберлина и Бойса создать язык реляционных баз данных был SQUARE (определение запросов в реляционной среде), но его было трудно использовать из-за нотации индексов и надстрочных индексов. Переехав в Исследовательскую лабораторию Сан-Хосе в 1973 году, они начали работу над продолжением SQUARE. Оригинальное название SEQUEL, которое широко рассматривается как игра слов на QUEL , языке запросов Ingres . позже был изменен на SQL (отбросив гласные), поскольку «SEQUEL» было товарным знаком британской компании Hawker Siddeley Dynamics Engineering Limited. Метка SQL позже стала аббревиатурой языка структурированных запросов.

После тестирования SQL на испытательных площадках клиентов для определения полезности и практичности системы, IBM начала разработку коммерческих продуктов на основе своего прототипа System R, включая System/38 , SQL/DS и IBM Db2 , которые были коммерчески доступны в 1979, 1981 годах. и 1983 год соответственно.

В конце 1970-х годов компания Relational Software, Inc. (ныне Oracle Corporation ) увидела потенциал концепций, описанных Коддом, Чемберлином и Бойсом, и разработала собственную СУБД на основе SQL с намерением продать ее ВМС США и Центральной разведке. Агентство и другие правительственные учреждения США . В июне 1979 года компания Relational Software представила одну из первых коммерчески доступных реализаций SQL — Oracle V2 (Версия 2) для VAX компьютеров .

К 1986 году группы стандартов ANSI и ISO официально приняли стандартное определение языка «Язык баз данных SQL». Новые версии стандарта публиковались в 1989, 1992, 1996, 1999, 2003, 2006, 2008, 2011 гг. 2016 и совсем недавно 2023 год.

Синтаксис

Основная статья: синтаксис SQL

$\underbrace {\left.{\begin{array}{rl}\textstyle {\mathtt {UPDATE~clause{\mathtt {:}}}}&\{{\mathtt {UPDATE\ \overbrace {\mathtt {countries}} ^{\mathtt {table}}}}\}\\\textstyle {\mathtt {SET~clause:}}&\{{{\mathtt {SET\ \overbrace {\mathtt {population}} ^{\mathtt {column}}=~}}\overbrace {\mathtt {{population}+\underbrace {\mathtt {1}} _{\mathtt {literal}}}} ^{\mathtt {expression}}}\}\\\textstyle {\mathtt {WHERE~clause:}}&\{{{\mathtt {WHERE\ \underbrace {\overbrace {\mathtt {name}} ^{\mathtt {column}}{\mathtt {=}}\overbrace {\overbrace {\mathtt {'USA'}} ^{\mathtt {literal}}} ^{\mathtt {expression}}} _{\mathtt {predicate}}}}\}{\texttt {;}}}\end{array}}\right\}{\textstyle {\texttt {statement}}}} _{\textstyle {\mathtt {SQL~query}}}$

Диаграмма, показывающая несколько элементов языка SQL, составляющих один оператор.

Язык SQL подразделяется на несколько языковых элементов, в том числе:

• Предложения , являющиеся составными компонентами операторов и запросов. (В некоторых случаях это необязательно.)
• Выражения , которые могут создавать либо скалярные значения, либо таблицы, состоящие из столбцов и строк данных.
• Предикаты , которые определяют условия, которые могут быть оценены с помощью трехзначной логики SQL (3VL) (истина/ложь/неизвестно) или логических значений истинности и используются для ограничения эффектов операторов и запросов или для изменения хода программы.
• Запросы , которые извлекают данные на основе определенных критериев. Это важный элемент SQL .
• Операторы , которые могут оказывать постоянное влияние на схемы и данные или могут управлять транзакциями , потоком программы, соединениями, сеансами или диагностикой.
  • Операторы SQL также включают в себя точку с запятой (";"). Хотя он не требуется на каждой платформе, он определяется как стандартная часть грамматики SQL.
• Незначительные пробелы обычно игнорируются в операторах и запросах SQL, что упрощает форматирование кода SQL для удобства чтения.

Процедурные расширения

SQL создан для конкретной цели: для запроса данных , содержащихся в реляционной базе данных . SQL — это множествах , основанный на декларативный язык программирования , а не императивный язык программирования, такой как C или BASIC . Однако расширения стандартного SQL добавляют функциональные возможности процедурного языка программирования , такие как конструкции управления потоком.

В дополнение к стандартным расширениям SQL/PSM и собственным расширениям SQL, процедурное и объектно-ориентированное на многих платформах SQL доступно программирование посредством интеграции СУБД с другими языками. Стандарт SQL определяет расширения SQL/JRT (подпрограммы и типы SQL для языка программирования Java) для поддержки кода Java в базах данных SQL. Microsoft SQL Server 2005 использует SQLCLR (SQL Server Common Language Runtime) для размещения управляемых .NET сборок в базе данных , в то время как предыдущие версии SQL Server были ограничены неуправляемыми расширенными хранимыми процедурами, написанными в основном на C. PostgreSQL позволяет пользователям писать функции в широком множество языков, включая Perl , Python , Tcl , JavaScript (PL/V8) и C.

Функциональная совместимость и стандартизация

Обзор

Реализации SQL несовместимы между поставщиками и не обязательно полностью соответствуют стандартам. В частности, синтаксис даты и времени, конкатенация строк, NULLs, а чувствительность к регистру при сравнении варьируется от поставщика к поставщику. PostgreSQL и Мимер SQL стремитесь к соблюдению стандартов, хотя PostgreSQL не всегда придерживается стандартов. Например, преобразование имен, не заключенных в кавычки, в нижний регистр в PostgreSQL несовместимо со стандартом SQL. в котором говорится, что имена без кавычек должны быть свернуты в верхний регистр. Таким образом, согласно стандарту, Foo должно быть эквивалентно FOO, нет foo.

Популярные реализации SQL обычно не поддерживают основные функции стандартного SQL, такие как DATE или TIME типы данных. Наиболее очевидными такими примерами и, между прочим, наиболее популярными коммерческими и частными СУБД SQL являются Oracle (чья DATE ведет себя как DATETIME, и ему не хватает TIME тип) и MS SQL Server (до версии 2008 года). В результате код SQL редко можно переносить между системами баз данных без изменений.

Причины несовместимости

Несколько причин отсутствия переносимости между системами баз данных включают в себя:

• Сложность и размер стандарта SQL означают, что большинство разработчиков не поддерживают весь стандарт.
• Стандарт SQL не определяет поведение базы данных в некоторых важных областях (например, индексы , хранилище файлов), оставляя реализации самим решать, как себя вести.
• Стандарт SQL откладывает некоторые решения на отдельные реализации, например, как назвать столбец результатов, который не был назван явно.
• Стандарт SQL точно определяет синтаксис, который должна реализовать соответствующая система баз данных. Однако спецификация стандарта семантики языковых конструкций менее четко определена, что приводит к двусмысленности.
• Многие поставщики баз данных имеют большие клиентские базы; Если новая версия стандарта SQL конфликтует с предыдущим поведением базы данных поставщика, поставщик может не захотеть нарушать обратную совместимость .
• У поставщиков мало коммерческих стимулов упрощать смену поставщиков баз данных (см. привязку к поставщику ).
• Пользователи, оценивающие программное обеспечение баз данных, склонны отдавать другим факторам, таким как производительность, более высокий приоритет, чем соответствие стандартам.

История стандартизации

SQL был принят ANSI в качестве стандарта в 1986 году как SQL-86. и ISO в 1987 году. Его поддерживает ОТК 1 ИСО/МЭК, Информационные технологии, Подкомитет ПК 32, Управление данными и обмен ими .

До 1996 года программа стандартов управления данными Национального института стандартов и технологий (NIST) сертифицировала соответствие СУБД SQL стандарту SQL. Теперь поставщики самостоятельно сертифицируют соответствие своей продукции.

Исходный стандарт декларировал, что официальное произношение слова «SQL» представляет собой инициализм : / ˌ ɛ s ˌ k juː ˈ ɛ l / ( «ess cue el»). Несмотря на это, многие англоговорящие специалисты по базам данных (включая самого Дональда Чемберлина) ) используйте аббревиатурное произношение / ˈ s iː k w əl / («продолжение»), отражает название предварительной версии языка, «SEQUEL».
Стандарт SQL претерпел ряд изменений:

Год	Имя	Псевдоним	Комментарии
1986	SQL-86	SQL-87	Впервые формализовано ANSI
1989	SQL-89	ФИПС 127-1	Незначительная версия, которая добавила ограничения целостности, принятые как FIPS 127-1.
1992	SQL-92	SQL2, ФИПС 127-2	Основная версия (ISO 9075), SQL-92 начального уровня принят как FIPS 127-2.
1999	SQL:1999	SQL3	Добавлено сопоставление регулярных выражений, рекурсивные запросы (например, транзитивное замыкание ), триггеры , поддержка процедурных операторов и операторов управления потоком, нескалярные типы (массивы) и некоторые объектно-ориентированные функции (например, структурированные типы ), поддержка встраивания SQL. в Java ( SQL/OLB ) и наоборот ( SQL/JRT )
2003	SQL:2003		Представлены XML функции, связанные с ( SQL/XML ), оконные функции , стандартизированные последовательности и столбцы с автоматически генерируемыми значениями (включая столбцы идентификаторов).
2006	SQL:2006		ISO/IEC 9075-14:2006 определяет способы использования SQL с XML. Он определяет способы импорта и хранения данных XML в базе данных SQL, манипулирования ими внутри базы данных и публикации данных XML и обычных данных SQL в форме XML. Кроме того, он позволяет приложениям интегрировать запросы в свой код SQL с помощью XQuery , языка запросов XML, опубликованного Консорциумом Всемирной паутины ( W3C ), для одновременного доступа к обычным данным SQL и документам XML.
2008	SQL:2008		Легализует ORDER BY вне определений курсора. Добавляет триггеры INSTEAD OF, оператор TRUNCATE, предложение FETCH
2011	SQL:2011		Добавляет временные данные (ПЕРИОД ДЛЯ) (дополнительную информацию можно найти в базе данных Temporal#History ). Улучшения для оконных функций и предложения FETCH.
2016	SQL:2016		Добавляет сопоставление шаблонов строк, функции полиморфных таблиц, операции с данными JSON, хранящимися в полях строк символов.
2019	SQL:2019–2020		Добавляет часть 15, многомерные массивы (тип и операторы MDarray).
2023	SQL:2023		Добавляет тип данных JSON (SQL/Foundation); Добавляет часть 16, Запросы графа свойств (SQL/PGQ).

Текущий стандарт

Стандарт обычно обозначается шаблоном: ISO/IEC 9075-n:yyyy Part n: title или, сокращенно, ISO/IEC 9075 . Заинтересованные стороны могут приобрести документы по стандартам в ISO, МЭК или ANSI. Некоторые старые проекты находятся в свободном доступе.

ISO/IEC 9075 дополняется ISO/IEC 13249: Пакеты мультимедиа и приложений SQL и некоторыми техническими отчетами .

Альтернативы

Следует проводить различие между альтернативами SQL как языку и альтернативами самой реляционной модели. Ниже предлагаются реляционные альтернативы языку SQL. См. навигационную базу данных и NoSQL для альтернатив реляционной модели.

• .QL : объектно-ориентированный журнал данных
• Язык 4D-запросов (4D QL)
• Datalog : критики предполагают, что Datalog имеет два преимущества перед SQL: он имеет более чистую семантику, что облегчает понимание и обслуживание программы, и он более выразительный, особенно для рекурсивных запросов.
• HTSQL : метод запроса на основе URL-адреса.
• IBM Business System 12 (IBM BS12): одна из первых полностью реляционных систем управления базами данных, представленная в 1982 году.
• ИСБЛ
• jOOQ : SQL реализован на Java как внутренний предметно-ориентированный язык.
• Язык запросов Java Persistence (JPQL): язык запросов, используемый Java Persistence API и Hibernate . библиотекой персистентности
• JavaScript : MongoDB реализует свой язык запросов в API JavaScript.
• LINQ : запускает операторы SQL, написанные как языковые конструкции, для запроса коллекций непосредственно из .Net. кода
• Язык объектных запросов
• QBE ( запрос по примеру ), созданный Моше Злуфом, IBM, 1977 г.
• QUEL, представленный в 1974 году проектом Калифорнийского университета в Беркли Ingres, ближе к кортежному реляционному исчислению, чем SQL.
• XQuery

Распределенная обработка SQL

Архитектура распределенной реляционной базы данных (DRDA) была разработана рабочей группой IBM с 1988 по 1994 год. DRDA позволяет реляционным базам данных, подключенным к сети, взаимодействовать при выполнении запросов SQL.

Интерактивный пользователь или программа может отправлять операторы SQL в локальную RDB и получать в ответ таблицы данных и индикаторы состояния от удаленных RDB. Операторы SQL также можно скомпилировать и сохранить в удаленных RDB в виде пакетов, а затем вызывать по имени пакета. Это важно для эффективной работы прикладных программ, выдающих сложные высокочастотные запросы. Это особенно важно, когда таблицы, к которым осуществляется доступ, расположены в удаленных системах.

Сообщения, протоколы и структурные компоненты DRDA определяются архитектурой управления распределенными данными . Распределенная обработка SQL, известная как DRDA, отличается от современных распределенных баз данных SQL .

Критика

Дизайн

SQL во многом отклоняется от своей теоретической основы — реляционной модели и кортежного исчисления. В этой модели таблица представляет собой набор кортежей, тогда как в SQL таблицы и результаты запроса представляют собой списки строк; одна и та же строка может встречаться несколько раз, а порядок строк можно использовать в запросах (например, в предложении LIMIT). Критики утверждают, что SQL следует заменить языком, который строго возвращается к исходной основе: например, см. «Третий манифест» Хью Дарвена и Си Джей Дейта (2006, ISBN   0-321-39942-0 ).

Ортогональность и полнота

Ранние спецификации не поддерживали основные функции, такие как первичные ключи. Наборы результатов не могли быть названы, а подзапросы не были определены. Они были добавлены в 1992 году.

Отсутствие типов сумм было описано как препятствие на пути к полному использованию определяемых пользователем типов SQL. Например, поддержку JSON необходимо было добавить в новом стандарте в 2016 году.

Нулевой

Концепция Null является предметом некоторых дискуссий . Маркер Null указывает на отсутствие значения и отличается от значения 0 для целочисленного столбца или пустой строки для текстового столбца. Концепция Nulls обеспечивает 3-значную логику в SQL , которая является конкретной реализацией общей 3-значной логики .

Дубликаты

Другая популярная критика заключается в том, что он допускает дублирование строк, что затрудняет интеграцию с такими языками, как Python , типы данных которого могут затруднить точное представление данных. с точки зрения разбора и отсутствия модульности. Обычно этого можно избежать, объявляя первичный ключ или ограничение уникальности с одним или несколькими столбцами, которые однозначно идентифицируют строку в таблице.

Несоответствие импеданса

В некотором смысле, аналогично несоответствию объектно-реляционного импеданса , несоответствие возникает между декларативным языком SQL и процедурными языками, в которые обычно встроен SQL.

Типы данных SQL

Стандарт SQL определяет три типа типов данных (глава 4.1.1 SQL/Foundation):

• предопределенные типы данных
• сконструированные типы
• определяемые пользователем типы.

К составным типам относятся ARRAY, MULTISET, REF(erence) или ROW. Пользовательские типы сравнимы с классами объектно-ориентированного языка со своими собственными конструкторами, наблюдателями, мутаторами, методами, наследованием, перегрузкой, перезаписью, интерфейсами и т. д. Предопределенные типы данных внутренне поддерживаются реализацией.

Предопределенные типы данных

• Типы персонажей
  • Персонаж (СИМВОЛ)
  • Изменение символов (VARCHAR)
  • Большой символьный объект (CLOB)
• Национальные типы характера
  • Национальный характер (НЧАР)
  • Национальный характер варьируется (NCHAR VARYING)
  • Большой объект национального характера (NCLOB)
• Двоичные типы
  • Двоичный (БИНАРНЫЙ)
  • Двоичная переменная (VARBINARY)
  • Большой двоичный объект (BLOB)
• Числовые типы
  • Точные числовые типы (NUMERIC, DECIMAL, SMALLINT, INTEGER, BIGINT)
  • Приблизительные числовые типы (FLOAT, REAL, DOUBLE PRECISION)
  • Десятичный тип с плавающей запятой (DECFLOAT)
• Типы даты и времени (DATE, TIME, TIMESTAMP)
• Тип интервала (ИНТЕРВАЛ)
• логическое значение
• XML (см. SQL/XML )
• JSON

См. также

• Викибук SQL
• База данных объектов
• Список систем управления реляционными базами данных
• Сравнение систем управления реляционными базами данных
• Сравнение объектно-реляционных систем управления базами данных
• Запрос по примеру
• Зарезервированные слова SQL
• Синтаксис SQL
• Oracle PL/SQL
• Microsoft Transact-SQL (T-SQL)
• Онлайн-обработка транзакций (OLTP)
• Онлайн-аналитическая обработка (OLAP)
• Хранилище данных
• Реляционная система управления потоками данных
• NoSQL
• Свинка
• Иерархическая модель базы данных
• Схема звезды
• Схема снежинки

Источники

• Кодд, Эдгар Ф. (июнь 1970 г.). «Реляционная модель данных для больших общих банков данных» . Коммуникации АКМ . 13 (6): 377–87. дои : 10.1145/362384.362685 . S2CID   207549016 .
• Обсуждение предполагаемых недостатков SQL (вики C2)
• CJ Date с Хью Дарвеном : Руководство по стандарту SQL: руководство для пользователей по стандартному языку баз данных SQL, 4-е изд. , Эддисон Уэсли, США, 1997 г., ISBN   978-0-201-96426-4

Внешние ссылки

• «Воссоединение SQL: люди, проекты и политика» , 1995 г., Пол МакДжонс (редактор) : стенограмма встречи воссоединения, посвященной личной истории реляционных баз данных и SQL.
• Американский национальный институт стандартов. X3H2 Records, 1978–1995 Коллекция Института Чарльза Бэббиджа документирует разработку комитетом H2 стандартов NDL и SQL.
• Интервью по устной истории с Дональдом Д. Чемберлином Институт Чарльза Бэббиджа В этой устной истории Чемберлин рассказывает о своей молодости, своем образовании в колледже Харви Мадда и Стэнфордском университете , а также о своей работе над технологией реляционных баз данных. Чемберлин был членом исследовательской группы System R и вместе с Рэймондом Ф. Бойсом разработал язык базы данных SQL. Чемберлин также кратко обсуждает свои недавние исследования языков запросов XML.