データベース設計制約とトリガ

データベース設計
制約とトリガ
講師：福田剛志
fukudat@fukudat.com
http://www.fukudat.com/
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制約とトリガ (constraints and triggers)
• 制約 (constraint) とは，DBMSが強制するデー
タ項目間の関係
– 例）キー制約
• トリガ (trigger) とは，ある条件が成立したとき
(に限って)実行されるアクション
– 条件の例) タプルが挿入されたとき
– 制約よりも簡単に実装できる
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制約の種類
• キー (key)
– 外部キー (foreign-key) または
参照整合性 (referential-integrity)
• 値に基づく制約 (value-based constraints)
– 属性の値に対する制約
• タプルに基づく制約 (tuple-based constraints)
– タプル内の要素間の制約
• 表明 (assertion)
– 任意の SQL boolean expression
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外部キー (foreign key)
• リレーション販売(飲み屋, 酒, 値段) について考
える
• 属性「酒」の値は実際に存在することが求められ
る．
– すなわち，酒（名前，製造元）リレーションの（名前属
性）に値として現れている．
• 「販売」リレーションの「酒」が「酒」リレーションの
「名前」でなければならないと言うような制約を
「外部キー制約」と言う
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SQLでの外部キーの表現方法
• キーワード REFERENCES を用いて，
– 属性宣言の後に
REFERENCES <relation>(<attributes>)
をつけるか，
– テーブル要素として
FOREIGN KEY ( <list of attributes> )
REFERENCES <relation>( <attributes> )
• 参照される属性は，PRIMARY KEY か
UNIQUE と宣言されていなければならない．
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例えば+: 属性宣言で
• CREATE TABLE 酒 (
名前
CHAR(20) PRIMARY KEY,
製造元 CHAR(20) );
• CREATE TABLE 販売 (
飲み屋 CHAR(20),
酒
CHAR(20)
REFERENCES 酒(名前),
値段
REAL );
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例えば...：テーブル要素として
• CREATE TABLE 酒 (
名前
CHAR(20) PRIMARY KEY,
製造元 CHAR(20) );
• CREATE TABLE 販売 (
飲み屋 CHAR(20),
酒
CHAR(20)
値段
REAL,
FOREGN KEY 酒
REFERENCES 酒(名前) );
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外部キー制約の強制
• リレーション R の属性からリレーション S の主
キー (primary key) に対する外部キー制約
(foreign-key constraint) があるとき，次の2種類
の制約違反(violation)が発生する可能性があ
る：
– R に対する挿入または更新によって，S にない値が
入力される．
– S に対する削除または更新によって，R が参照して
いた値がなくなる．
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制約違反の対処法 (1)
• R = 販売, S = 酒とする．
• 販売に対する挿入や更新で，酒に存在しない値
が入力された場合は，拒否する．
• 酒に対する削除や更新で，販売に存在する酒が
なくなった場合は，3通りの対処法がある．
– デフォルト (default): 変更を拒否する
– 連鎖 (cascade): 販売に対しても同じ変更を施す
• 酒の削除: 販売も削除する
• 酒の更新: 販売もその値に更新する
– 無効化 (set null): 販売の属性「酒」の値を NULL に
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例えば+: 連鎖
• 酒リレーションから名前 = ‘久保田千寿’ のタプ
ルを削除したなら
– 販売リレーションから，酒 = ‘久保田千寿’ を満たす
全てのタプルを削除する
• 酒リレーションの「久保田千寿」を「千寿」に変更
したなら
– 販売リレーションの酒 = ‘久保田千寿’ を満たす全
てのタプルを酒 = ‘千寿’ と変更する．
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例えば+: 無効化
• 酒リレーションから名前 = ‘久保田千寿’ のタプ
ルを削除したなら
– 販売リレーションから，酒 = ‘久保田千寿’ を満たす
全てのタプルを酒 = NULL と変更する
• 酒リレーションの「久保田千寿」を「千寿」に変更
したなら
– 販売リレーションから，酒 = ‘久保田千寿’ を満たす
全てのタプルを酒 = NULL と変更する
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対処法の選択
• 外部キー制約を宣言するとき，対処法のポリ
シーを指定する．
ON [UPDATE | DELETE]
[SET NULL | CASCADE]
• どちらも指定しなかった場合は，デフォルト（拒否
する)
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例えば+
• CREATE TABLE 販売 (
飲み屋 CHAR(20),
酒
CHAR(20),
値段
REAL,
FOREIGN KEY(酒)
REFERENCES 酒(名前)
ON DELETE SET NULL
ON UPDATE CASCADE
);
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属性に基づく検査 (attribute-based check)
• 特定の属性の値に対して制約条件を付与する．
• 属性宣言の後に CHECK( <condition> ) を記
述する．
• この条件には，制約が付与される属性の名前を
用いることができるが，その他のリレーションや
属性名は副問合せの中でのみ使用できる．
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例えば+
• CREATE TABLE 販売 (
飲み屋 CHAR(20),
酒
CHAR(20)
CHECK ( 酒 IN
(SELECT 名前 FROM 酒)),
値段
REAL
CHECK ( 値段 < 1000 )
);
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検査のタイミング
• 属性に基づく検査は，その属性の値が挿入また
は更新されたときにだけ検査される．
– 例えば: CHECK (値段 < 1000) は値段に新しい値
が入力されるたびに検査され，1000円以上のとき拒
否する．
– 例えば: CHECK (酒 IN (SELECT 名前 FROM 酒))
は酒リレーションに対する削除では検査されない．
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タプルに基づく検査 (tuple-based check)
• CHECK ( <condition> ) は一つのテーブル要素
として宣言することもできる．
• その場合，条件はそのリレーションの任意の属
性を参照することができる．
• ほかのリレーションの属性は，副問合せないで
のみ使用できる．
• 挿入と更新でのみ検査される．
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例えば+
• 「高い店」だけが 1000円より高い酒を売ることが
できる:
• CREATE TABLE 販売 (
飲み屋 CHAR(20),
酒
CHAR(20),
値段
REAL,
CHECK (飲み屋 = ‘高い店’ OR
値段 <= 1000)
);
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表明 (assertion)
• データベーススキーマの要素
• 定義方法:
CREATE ASSERTION <名前>
CHECK ( <条件> );
• 条件は任意のリレーションと属性を参照すること
ができる
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例えば+ (1)
• リレーション販売(飲み屋，酒，値段) において，どの店
の平均価格は500円以下でなければならないとする．
• CREATE ASSERTION ボッタクリ禁止
CHECK (
NOT EXISTS (
SELECT 飲み屋 FROM 販売
GROUP BY 飲み屋
HAVING 500 > AVG(値段)
)
);
平均価格が500円を超える飲み屋
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例えば+ (2)
• リレーション酒飲み(名前，住所，電話番号) と
飲み屋(名前，住所) において，飲み屋の数は酒
飲みの人数より少なくなければならないとする
• CREATE ASSERTION 数制限
CHECK (
(SELECT COUNT(*) FROM 飲み屋) <
(SELECT COUNT(*) FROM 酒飲み)
);
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表明を検査するタイミング
• 原則としては，リレーションに変更があった後に
は，全ての表明を検査しなければならない．
• しかし，賢いシステムはどの種類の変更の後に
表明を検査すべきか判断できる．
– 例えば: 酒に対する変更は「数制限」に対する影響
はない．酒飲みに対する挿入も同じ
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問題点
• 属性に基づく検査，タプルに基づく検査には限
界がある
• 表明はほとんどのアプリケーションに対して十分
な一般性があるが，効率的に実装することが難
しい
– DBMS は，違反する可能性のない表明を検査しな
いようにしなければならないが，簡単でない．
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解決策: トリガ (trigger)
• トリガはユーザにいつ検査すべきか指定させる
• 表明のように，トリガには一般の条件を記述する
ことができ，任意の SQL による更新を実行する
ことができる．
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イベント・条件・アクションルール
(event-condition-action rule)
• トリガはECAルール(event-condition-action
rule) とも言う
• イベント: データベースに対する変更の種類
– 例: 販売に対する挿入
• 条件: 任意の SQL条件式
• アクション: 任意の SQL文
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例えば+
• 販売(飲み屋，酒，値段)に対して未知の酒が挿
入されたとき
• 外部キー制約を使って拒否するのではなく
• 酒(名前，製造元)リレーションにその酒を追加し
たい
– 製造元 = NULL にする
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例えば+: 定義方法
イベント
• CREATE TRIGGER 酒トリガ
AFTER INSERT ON 販売
REFERENCING NEW ROW AS NewTuple
FOR EACH ROW
WHEN (NewTuple.酒 NOT IN
(SELECT 名前 FROM 酒))
INSERT INTO 酒(名前)
条件
VALUES(NewTuple.酒);
アクション
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バリエーション (1)
• AFTER BEFORE.
– またリレーションがビューのときは INSTEAD OF が
使える
• ビューに対する変更をベーステーブルの変更に変換する方
法として使える
• INSERT DELETE または UPDATE.
– UPDATE はさらに UPDATE B ON <属性>
でも良い
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バリエーション (2)
• トリガは行レベルか文レベルの2種類
• FOR EACH ROW をつけると，行レベルのトリ
ガとなる．つけなければ文レベル
• 行レベルのトリガは，タプルが変更されるたびに
1回実行される
• 文レベルのトリガは，一つのSQL文が（何行変
更するかにかかわらず）1回実行される
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バリエーション (3)
• REFERENCING は
– INSERT 文の場合，新しいタプル (行レベルの場合
は 1つ; 文レベルの場合はタプルの集合) を表す．
– DELETE 文の場合は，削除されるタプルの集合
– UPDATE 文の場合は，変更前と変更後の両方
を [NEW OLD][TUPLE TABLE] AS <名前>
として参照するときに用いる
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バリエーション (4)
• 条件には任意の条件式が書ける．
• 条件式はトリガのイベントが発生する前
(BEFORE) か後 (AFTER) に評価される
• REFERENCING 節で宣言された名前で，変更
によって影響されるタプルを参照することができ
る．
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バリエーション (5)
• アクションには一つ以上の SQL文が書ける
– 複数文の場合はBEGIN と END で囲う
• アクションに問合せ文は意味がないので，更新
文に限られる．
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別の例+
• 販売(飲み屋，酒，値段) に対して 100円以上の
値上げを行った飲み屋をボッタクリ(飲み屋) と
して保持することを考える．
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トリガの宣言
イベント
値段に対する変更があったとき
• CREATE TRIGGER 値段トリガ
AFTER UPDATE OF 値段 ON 販売
REFERENCING
変更前・後のタプルを参照
できるようにする
OLD ROW as old
NEW ROW as new 各行の変更を考慮する必要が
あるので，行レベル
FOR EACH ROW
WHEN(new.値段 >= old.値段 + 100)
INSERT INTO ボッタクリ
値段が100円以上，
値上がったか
VALUES(new.飲み屋);
アクション: ボッタクリに
値上げをした飲み屋を追加
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ビューに対するトリガ
• 一般には，ビューは変更することができない．
• しかし INSTEAD OF トリガを使うと，ビューに対
する変更を意味のあるような変更に変換できる
• 例えば+: ビューつながり(酒飲み，酒，飲み
屋) を，酒飲みが好きな酒を売っている，その酒
飲みの行きつけの飲み屋の関係を表すように定
義する．
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ビューの定義
• CREATE VIEW つながり AS
SELECT 好き.酒飲み, 好き.酒, 販売.飲み屋
FROM 好き, 販売, 行きつけ
WHERE 好き.酒飲み = 行きつけ.酒飲み
AND 好き.酒 = 販売.酒
AND 販売.飲み屋 = 行きつけ.飲み屋
好き，販売，行きつけリレーションを自然結合
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ビューの更新の解釈方法
• つながりリレーションに挿入することはできない
• しかし，INSTEAD OF トリガを用いて，
(酒飲み，酒，飲み屋) タプルを好き，販売，行き
つけに対する3つの挿入に変換することができる
– ただし，販売の値段はわからないのでデフォルト値
NULL とする
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トリガの定義
• CREATE TRIGGER つながりトリガ
INSTEAD OF INSERT ON つながり
REFERENCING NEW ROW AS n
FOR EACH ROW
BEGIN
INSERT INTO 好き
VALUES(n.酒飲み, n.酒);
INSERT INTO 販売(飲み屋, 酒)
VALUES(n.飲み屋, n.酒);
INSERT INTO 行きつけ
VALUES(n.酒飲み, n.飲み屋);
END;
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