約束被 DB2 Universal Database(TM)(DB2 UDB)用來對數據實施業(yè)務規(guī)則。本文描述了下列類型的約束：
非空(NOT NULL)、惟一、主鍵、外鍵、表檢查。此外，還有另一種名為信息約束(informational constraint)的約束。與上面所列的這五種約束類型不同的是，信息約束不是由數據庫管理器實施的，但是 SQL 編譯器可用它來提高查詢性能。在這篇文章中，我將只關注上面所列的這幾類約束，而不會討論信息約束。
您可以在創(chuàng)建一個新表時定義一個或多個 DB2 UDB 約束，也可以稍后通過更改表來定義它們。CREATE TABLE 語句是十分復雜的;所以盡管實際上其選項中只有一小部分是用于定義約束的，但是當在語法圖(圖1和 圖2)中進行查看時，那些選項本身看上去就相當復雜。通過 DB2 Control Center 可使約束管理更簡單、方便。
圖 1. CREATE TABLE 語句的部分語法，顯示了用于定義約束的子句
約束定義與它們所應用的數據庫相關聯，并存儲在數據庫目錄中(表1)。您可以查詢數據庫目錄來檢索并查看該信息。您可以從命令行直接進行(請記住要首先建立數據庫連接)，同樣，您會發(fā)現通過 Control Center 來訪問這些信息會更方便。
可將所創(chuàng)建的約束像對待其他數據庫對象一樣進行處理。它們具有名稱和關聯模式(creator ID)，并且在有些情況下還能被撤銷(刪除)。
圖 2. CREATE TABLE 語句的部分語法，顯示了用于定義約束的子句(續(xù))
表1. 數據庫目錄中的約束信息。要運行成功，對目錄的查詢需要建立數據庫連接。 目錄視圖 視圖列 描述 查詢實例
SYSCAT.CHECKS為每個表檢查約束包含一行記錄db2 select constname, tabname, text from syscat.checks
SYSCAT.COLCHECKS為表檢查約束所引用的每一列包含一行記錄db2 select constname, tabname, colname, usage from syscat.colchecks
SYSCAT.COLUMNSNULLS指明一列是可為空(Y)還是不可為空(N)db2 select tabname, colname, nulls from syscat.columns where tabschema = ''MELNYK'' and nulls = ''N''
SYSCAT.CONSTDEP為某些其他對象上的約束的每個依賴性包含一行記錄db2 select constname, tabname, btype, bname from syscat.constdep
SYSCAT.INDEXES為每個索引包含一行記錄db2 select tabname, uniquerule, made_unique, system_required from syscat.indexes where tabschema = ''MELNYK''
SYSCAT.KEYCOLUSE為惟一、主鍵或外鍵約束定義的鍵中所包含的每個列包含一行記錄db2 select constname, tabname, colname, colseq from syscat.keycoluse
SYSCAT.REFERENCES為每個參照約束包含一行記錄db2 select constname, tabname, refkeyname, reftabname, colcount, deleterule, updaterule from syscat.references
SYSCAT.TABCONST為每個惟一(U)、主鍵(P)、外鍵(F)或表檢查(K)約束包含一行記錄db2 select constname, tabname, type from syscat.tabconst
SYSCAT.TABLESPARENTS該表的父表數目(該表在其中充當子表的參照約束數目)db2 "select tabname, parents from syscat.tables where parents > 0"
SYSCAT.TABLESCHILDREN該表的子表數目(該表在其中充當父表的參照約束數目)db2 "select tabname, children from syscat.tables where children > 0"
SYSCAT.TABLESSELFREFS該表的自引用參照約束數目(該表在其中既充當父表又充當子表的參照約束數目)db2 "select tabname, selfrefs from syscat.tables where selfrefs > 0"
SYSCAT.TABLESKEYUNIQUE在該表上所定義的惟一約束(除了主鍵)的數目db2 "select tabname, keyunique from syscat.tables where keyunique > 0"
SYSCAT.TABLESCHECKCOUNT在該表上所定義的檢查約束的數目db2 "select tabname, checkcount from syscat.tables where checkcount > 0"
“不能為空值!” - 非空約束
非空約束(NOT NULL constraint)防止向一列添加空值。這就確保了該列在表中每一行都存在一個有意義的值。例如，SAMPLE 數據庫中 EMPLOYEE 表的定義包括 LASTNAME VARCHAR(15) NOT NULL ，這就確保每行都將包含一個雇員的姓。
要判斷一列是否可為空，您可以查閱該表的數據定義語言(DDL)(可通過調用 db2look 工具來生成);您也可以使用 DB2 Control Center(圖3和圖4);或者您還可以查詢數據庫目錄(清單1)。
圖 3. DB2 Control Center 的內容窗格中顯示了在其對象樹中選中的關聯了特定數據庫的表。該列表是在 melnyk 模式上篩選的。
DB2 Control Center 讓您方便地訪問諸如表這樣的數據庫對象。圖 3 顯示了 SAMPLE 數據庫中的用戶表。當在對象樹中選中 Tables 時，它們就會出現在其內容窗格中。如果選擇 EMPLOYEE 表，我們可以打開 Alter Table 窗口來查看表定義，包括列屬性(圖 4)。
圖 4. Alter Table 窗口提供了一個方便方式來查看表屬性。
清單 1. 查詢數據庫目錄以判斷哪些數據庫列可為空
db2 select tabname, colname, nulls
from syscat.columns
where tabschema = ''MELNYK'' and nulls = ''N''
“僅單獨存在” - 惟一約束
惟一約束(unique constraint)防止一個值在表中的特定列里出現不止一次。它還防止一組值在特定的一組列里出現不止一次。必須將惟一約束中所引用的列定義為非空(NOT NULL)。可在 CREATE TABLE 語句中使用 UNIQUE 子句(圖1和圖2)或者在如下的 altER TABLE 語句中定義惟一約束。
清單 2. 創(chuàng)建惟一約束。除了 ORG_TEMP 中的 LOCATION 列不能為空且在其上定義了惟一約束之外，ORG_TEMP 表與 SAMPLE 數據庫中的 ORG 表是相同的。
db2 create table org_temp (
deptnumb smallint not null,
deptname varchar(14),
manager smallint,
division varchar(10),
location varchar(13)
not null)
db2 alter table org_temp
add unique (location)
db2 insert into org_temp
values (10, ''Head Office'', 160, ''Corporate'', ''
New York'')
DB20000I The SQL command completed successfully.
db2 insert into org_temp
values (15, ''New England'', 50, ''Eastern'', ''
New York'')
SQL0803N One or more values in the INSERT statement, UPDATE statement, or
foreign key update caused by a DELETE statement are not valid because the
primary key, unique constraint or unique index identified by "1" constrains
table "MELNYK.ORG_TEMP" from having duplicate rows for those columns.
SQLSTATE=23505
惟一約束通過防止無意的復制有助于確保數據的完整性。本例中，它防止插入第二條指定 New York 為該組織某部門位置的記錄。惟一約束是通過惟一索引來實施的。
“頭號人物!” - 主鍵約束
主鍵約束(primary key constraint)確保了表中構成主鍵的一列或一組列的所有值是惟一的。主鍵用于識別表中的特定行。每個表只能有一個主鍵，但可以有幾個惟一鍵。主鍵約束是惟一約束的特例，它是通過主索引來實施的。
必須將主鍵約束中所引用的列定義為非空(NOT NULL)。可在 CREATE TABLE 語句中使用 PRIMARY KEY 子句(圖1和圖2)或者在如下的 altER TABLE 語句中定義主鍵約束。
清單 3. 創(chuàng)建主鍵約束。EMPLOYEE 表中的 EMPNO 列不能為空，并可在其上定義主鍵約束。
db2 alter table employee
add primary key (empno)
您也可以使用 DB2 Control Center 來定義表上的主鍵約束(圖5)。
圖 5. Alter Table 窗口提供了一個方便方式來定義表上的主鍵約束。從 available columns 的列表中選擇一個或多個列并單擊按鈕以將選中的列名移至 primary key columns 列表中。選中的列必須不可為空。
“都是相關的!” - 外鍵約束
外鍵約束(foreign key constraint)有時候稱作參照約束。 參照完整性(referential integrity)被定義為“數據庫的所有外鍵值都是有效的狀態(tài)”。那外鍵又是什么呢? 外鍵(foreign key)是指表中的一列或一組列，其值必須至少匹配其父表中一行的一個主鍵或惟一鍵值。這真正意味著什么呢?它實際上并非如聽起來那般復雜。簡單來說，它意味著如果表(T2)中的一列(C2)存在值匹配另一個表(T1)中的一列(C1)的值， 并且 C1 是 T1 的主鍵，那么 C2 就是 T2 中的外鍵列。將包含了父鍵(主鍵或惟一鍵)的表稱為 父表(parent table)，而將包含了外鍵的表稱為 子表(dependent table)。讓我們來考慮一個實例。
SAMPLE 數據庫中的 PROJECT 表有一個稱為 RESPEMP 的列。該列中的值表示負責該表中所列的每個項目的雇員編號。RESPEMP 是不能為空值的。因為該列對應了 EMPLOYEE 表中的 EMPNO 列，并且我們知道 EMPNO 是 EMPLOYEE 表的主鍵，RESPEMP 就可以定義為 PROJECT 表中的外鍵(清單 4)。這將確保今后對 EMPLOYEE 表進行的刪除不會讓 PROJECT 表包含“不存在的”項目負責雇員。
可在 CREATE TABLE 語句中使用 FOREIGN KEY 子句(圖 1 和圖 2)或者在如下的 altER TABLE 語句中定義外鍵約束。
清單 4. 創(chuàng)建外鍵約束。
db2 alter table project
add foreign key (respemp)
references employee on delete cascade
REFERENCES 子句指向此參照約束的父表。定義外鍵約束的語法包括 規(guī)則從句(rule-clause)，在其中您可以從參照完整性角度告訴 DB2 如何處理 update 或 delete 操作(圖1)。
將以標準方式處理 Insert 操作，您不能對其進行控制。參照約束的 插入規(guī)則(insert rule) 是指外鍵的插入值必須匹配其父表中的某個父鍵值。這是有道理的，并且與上述內容一致。如果向 PROJECT 表插入一條新記錄，那么該記錄必須包含對 EMPLOYEE 表中一個現有記錄的引用(通過父-外鍵關系)。
參照約束的 更新規(guī)則(update rule) 是指 外鍵(foreign key)的更新值必須匹配其父表中的某個父鍵值，并且當完成 父鍵(parent key)上的 update 操作時，所有的外鍵值必須有匹配的父鍵值。總的來說，這意味著不能存在任何“孤兒”;每個子表必須有一個父表。
參照約束的 刪除規(guī)則(delete rule) 是當從父表中刪除一行時應用的，并且依賴于在定義參照約束時所指定的選項。如果指定了 RESTRICT 或 NO ACTION 子句，就不能刪除任何一行。如果指定了 SET NULL 子句，則會將每個可為空的外鍵列設置為 null。然而，如果在創(chuàng)建參照約束時指定了 CASCADE 選項，那么 delete 操作將會被傳播到父表的各子表上。因為已指定這些子表與父表是 刪除關聯的(delete-connected。
下列實例說明了這些觀點。
清單 5. 演示了外鍵約束中的更新規(guī)則和刪除規(guī)則。
db2 update employee set empno = ''350'' where empno = ''000190''
DB20000I The SQL command completed successfully.
db2 update employee set empno = ''360'' where empno = ''000150''
SQL0531N The parent key in a parent row of relationship
"MELNYK.PROJECT.SQL040103212526610" cannot be updated. SQLSTATE=23504
db2 "select respemp from project where respemp < ''000050'' order by respemp"
RESPEMP
-------
000010
000010
000020
000030
000030
db2 delete from employee where empno = ''000010''
DB20000I The SQL command completed successfully.
db2 "select respemp from project where respemp < ''000050'' order by respemp"
RESPEMP
-------
000020
000030
000030
父表(EMPLOYEE)中為“000190”的 EMPNO 值 可以被更改，因為子表(PROJECT)中不存在為“000190”的 RESPEMP 值。然而，對于為“000150”的 EMPNO 值就不是這樣的了，它在 PROJECT 表中有匹配的外鍵值，因而不能被更新。指定了 CASCADE 選項的刪除規(guī)則確保了當從 EMPLOYEE 表中刪除主鍵值時，刪除關聯的 PROJECT 表將丟失包含相匹配的外鍵值的所有記錄行。
#p#“檢查和再次檢查” - 表檢查約束
表檢查約束(table check constraint)對將要添加到表中的數據實施已定義的限制。例如，一個表檢查約束可確保每當在 EMPLOYEE 表中添加或更新電話分機時，雇員的電話分機號碼都正好為四位數字。可在 CREATE TABLE 語句中使用 CHECK 子句(圖1和圖2)或者在如下的 altER TABLE 語句中定義表檢查約束。
清單 6. 創(chuàng)建表檢查約束。PHONENO_LENGTH 約束確保向 EMPLOYEE 表添加的電話分機正好為四位數字。
db2 alter table employee
add constraint phoneno_length check (length(rtrim(phoneno)) = 4)
您也可以使用 DB2 Control Center 來定義表檢查約束(圖 6)。
圖 6. Alter Table 窗口提供了一個方便方式來定義一列上的表檢查約束。
單擊 Add 按鈕以定義新約束(將打開 Add Check Constraint 窗口)，或者單擊 Change 按鈕以修改在列表中選中的現有的約束(圖7)。
圖 7. Change Check Constraint 窗口讓您修改現有的檢查條件。
如果表中的現有行包含違反新約束的值，您就不能創(chuàng)建此表檢查約束(圖 8)。在適當更新了那些不兼容的值之后，您就可以成功添加或修改此約束了。
圖 8. 如果新的表檢查約束與表中現有的值不兼容，則會返回一條錯誤。
使用 SET INTEGRITY 語句可以打開或者關閉表檢查約束。這將非常有用，例如，當在給表加載大型數據的期間優(yōu)化性能時。清單 7 呈現了一個簡單場景，展示了使用 SET INTEGRITY 語句的一種可能方式。本例中，將雇員“000100”的電話分機更新為 123，然后關閉 EMPLOYEE 表的完整性檢查。在 EMPLOYEE 表上定義要求電話分機值為 4 位數字的檢查約束。創(chuàng)建名為 EMPL_EXCEPT 的異常表;這個新表的定義是 EMPLOYEE 表的鏡像。然后打開完整性檢查，而違反檢查約束的行將被寫入異常表中。對這些表的查詢將證實有問題的行現在僅存在于異常表中。
清單 7. 使用 SET INTEGRITY 語句來延遲約束的檢查。
db2 update employee set phoneno = ''123'' where empno = ''000100''
db2 set integrity for employee off
db2 alter table employee add constraint phoneno_length check (length(rtrim(phoneno)) = 4)
db2 create table empl_except like employee
db2 set integrity for employee immediate checked for exception in employee use empl_except
SQL3602W Check data processing found constraint violations and moved them to
exception tables. SQLSTATE=01603
db2 select empno, lastname, workdept, phoneno from empl_except
EMPNO LASTNAME WORKDEPT PHONENO
------ --------------- -------- -------
000100 SPENSER E21 123
1 record(s) selected.
結束語
我們已經探索了 DB2 Universal Database 所支持的不同類型的約束：非空(NOT NULL)約束、惟一約束、主鍵約束、外鍵(參照)約束以及表檢查約束。我們展示了 DB2 UDB 是如何使用約束來對數據實施業(yè)務規(guī)則以及幫助維護數據庫完整性的。我們還講解了如何使用命令行和 DB2 Control Center(和如何查詢數據庫目錄)來有效地管理約束。