蔡朝暉，劉 春

(大慶師范學(xué)院 計算機科學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院，黑龍江 大慶 163712)

0 引言

本文中提到的實驗管理系統(tǒng)(以下簡稱為實驗系統(tǒng))，是作者在研項目《軟件工程專業(yè)理論課程實驗管理網(wǎng)絡(luò)化研究與實現(xiàn)》中實驗管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計開發(fā)和實現(xiàn)部分。

在實驗系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)過程中，應(yīng)用DML觸發(fā)器完成了數(shù)據(jù)參照完整性實現(xiàn)以及自動更新等功能的實現(xiàn)。完成本文的主要目的：研究、分析、總結(jié)應(yīng)用觸發(fā)器機制的優(yōu)勢及使用注意事項；同時研究分析了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中觸發(fā)器機制的潛在應(yīng)用。

1 關(guān)于觸發(fā)器

1.1 什么是觸發(fā)器

觸發(fā)器是數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中發(fā)生事件時自動執(zhí)行的特殊存儲過程。它與存儲過程經(jīng)歷的過程類似，但不同的是觸發(fā)器沒有接口，不能被顯示調(diào)用，只有當(dāng)某一事件發(fā)生時由數(shù)據(jù)庫服務(wù)自動執(zhí)行[1]，而我們主要用到的正是它自動執(zhí)行的優(yōu)勢特性。

1.2 DML觸發(fā)器

一般的DBMS，提供的觸發(fā)器機制基本都包括DML觸發(fā)器和DDL觸發(fā)器兩種。如果要通過數(shù)據(jù)操縱語言(DML)事件修改數(shù)據(jù)，則執(zhí)行DML觸發(fā)器。DML事件是指對表或視圖的INSERT、UPDATE或DELETE這三種更新操作。我們在實驗系統(tǒng)中使用的DML事件觸發(fā)器，是針對學(xué)生實驗管理表的INSERT語句、學(xué)生實驗成績表的UPDATE語句、系統(tǒng)用戶登錄表的DELETE語句而設(shè)計觸發(fā)的。

1.3 觸發(fā)器的使用原則[1]

觸發(fā)器常用于強制業(yè)務(wù)規(guī)則和數(shù)據(jù)完整性。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般提供兩種機制來實現(xiàn)業(yè)務(wù)規(guī)則和數(shù)據(jù)完整性：約束和觸發(fā)器。完整性約束機制在檢測出違反約束條件的操作后，只能做簡單的動作；觸發(fā)器則可以通過用戶使用編程的方法實現(xiàn)復(fù)雜的業(yè)務(wù)規(guī)則。在觸發(fā)器的使用中，應(yīng)當(dāng)記住的一個原則是，如果能夠通過約束實現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性，那么就使用約束實現(xiàn)。如果無法通過約束實現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性，嘗試使用存儲過程能否實現(xiàn)，讓存儲過程在確定更新之前先執(zhí)行檢查。只有在這些方法都無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性時才使用觸發(fā)器。

2 實驗系統(tǒng)中由觸發(fā)器實現(xiàn)的功能分析

2.1 導(dǎo)入新實驗用戶信息至登錄表中

每個新學(xué)期開學(xué)時都應(yīng)導(dǎo)入新的實驗用戶數(shù)據(jù)至實驗系統(tǒng)中，這些導(dǎo)入的數(shù)據(jù)主要是本學(xué)期上課學(xué)生及任課教師的相關(guān)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)要同時存儲到學(xué)生實驗成績管理表和系統(tǒng)用戶登錄表中。

我們希望在DBA將學(xué)生數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入至實驗成績管理表中時，同時實現(xiàn)關(guān)于學(xué)生用戶的信息導(dǎo)入至系統(tǒng)用戶登錄表中。因為每學(xué)期參與完成實驗的學(xué)生必定是系統(tǒng)用戶，而學(xué)生信息數(shù)據(jù)相對于教師信息數(shù)據(jù)的錄入工作量至少是幾百倍。

2.2備份已完成實驗評分的學(xué)生實驗信息

學(xué)生完成實驗后提交的實驗總結(jié)，由教師用來做為評價學(xué)生實驗情況的依據(jù)，教師打分完成后，學(xué)生就不再具有此實驗的使用權(quán)限，此時的數(shù)據(jù)我們希望備份至另附的表中存儲。

2.3 級聯(lián)刪除

隨著每個學(xué)期課程的結(jié)束，其相關(guān)實驗對于本年級開課學(xué)生來說也結(jié)束了，那么在實驗管理系統(tǒng)中，學(xué)生成績上報完成后，實驗系統(tǒng)中就可以不必直接管理這些學(xué)生的相關(guān)信息了，同時登錄用戶中也應(yīng)及時刪除這些學(xué)生的信息。

3 觸發(fā)器的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 三個觸發(fā)器的定義(代碼)

1)級聯(lián)插入功能觸發(fā)器

create trigger tri_stu_insert

on 學(xué)生表

for insert

begin

insert into 登錄表 values(id,name) as select sno,sname from inserted;

end

//代碼說明：其中用到的字段名sno、sname分別為學(xué)生學(xué)號和學(xué)生姓名，登錄表中學(xué)生用戶初始密碼默認(rèn)為“000000”。

2)自動備份功能觸發(fā)器

create trigger tri_stug_update

on 學(xué)生成績表

for update

begin

if exists

(select * from 備份_學(xué)生成績表 where sno=inserted.sno)

update備份_學(xué)生成績表 set grade=inserted.grade

else

insert into 備份_學(xué)生成績表as select * from inserted;

end

//代碼說明：備份_學(xué)生成績表為先前創(chuàng)建好的與學(xué)生成績表完全同構(gòu)的成績備份表。

//代碼說明：update語句分為兩步操作：即捕獲數(shù)據(jù)前像的delete語句和捕獲數(shù)據(jù)后像的insert語句。當(dāng)在定義有觸發(fā)器的表上執(zhí)行update語句時，原始行(前像)被移入到deleted表，更新行(后像)被移入到inserted表。

//另注：此觸發(fā)器的使用權(quán)限只授權(quán)給教師用戶。

3)級聯(lián)刪除功能觸發(fā)器

create table 學(xué)生成績表

(

sno char(12),

cno char(8),

pno char(10),

pwork varchar(1000),

grade float default 0,

primary key(sno,pno),

foreign key(sno) references student(sno),

foreign key(pno) references pra(pno)

on delete cascade

);

//代碼說明：這里在創(chuàng)建學(xué)生成績表時使用了外碼約束，同時直接使用了級聯(lián)刪除機制。由于其實質(zhì)是系統(tǒng)觸發(fā)器，所以總結(jié)在此。

3.2 設(shè)計說明

我們在系統(tǒng)中用到的級聯(lián)刪除功能，直接體現(xiàn)了觸發(fā)器最常用的功能，即實現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性之參照完整性；對于在實驗系統(tǒng)中用到的自動備份功能觸發(fā)器和級聯(lián)插入功能觸發(fā)器，我們意在使用它的主動功能，提高數(shù)據(jù)錄入效率。

盡管級聯(lián)插入觸發(fā)器執(zhí)行時系統(tǒng)開銷會比較大，但綜合考慮觸發(fā)器執(zhí)行頻率和數(shù)據(jù)插入操作頻率的對比，設(shè)計并使用了該觸發(fā)器；對于自動備份功能觸發(fā)器，其在每修改一行學(xué)生成績時會備份其所在行至學(xué)生成績表中，在此使用的是觸發(fā)器的級聯(lián)修改機制，只需針對是初始修改還是非初始修改設(shè)計即可。對于可能在使用級聯(lián)更新觸發(fā)器時產(chǎn)生的更新鏈循環(huán)問題，從設(shè)計上給予重視是可以避免的。

4 觸發(fā)器的潛在應(yīng)用

4.1 數(shù)據(jù)庫重構(gòu)中使用觸發(fā)器

許多人將代碼重構(gòu)視為軟件開發(fā)的一個基本組成部分，而應(yīng)用開發(fā)的一個很大部分是與數(shù)據(jù)庫打交道，重構(gòu)數(shù)據(jù)庫會引入一些新的問題，所以數(shù)據(jù)庫是重構(gòu)的一個主要問題領(lǐng)域。做為一個具有完整功能的應(yīng)用軟件，實驗系統(tǒng)也不例外，所以在此我們也設(shè)計了在實驗系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫重構(gòu)時使用觸發(fā)器。

4.1.1 理論依據(jù)

數(shù)據(jù)庫重構(gòu)是對數(shù)據(jù)庫模式的一個簡單變更，在保持其行為語義和信息語義的同時改進它的設(shè)計。而數(shù)據(jù)庫模式既包括結(jié)構(gòu)的方面，也包括功能的方面。所以數(shù)據(jù)庫重構(gòu)在概念上比代碼重構(gòu)更困難，因為代碼重構(gòu)只需要保持行為語義；另外，由于數(shù)據(jù)庫架構(gòu)所導(dǎo)致的耦合度，數(shù)據(jù)庫重構(gòu)會變得更加復(fù)雜。[4]

尤其是當(dāng)有多個外部程序與數(shù)據(jù)庫交互時，一些程序可能在你的控制范圍之外。這種情況下，數(shù)據(jù)庫重構(gòu)會需要一個比較長的轉(zhuǎn)換期，在這個期間，不可能依靠一個應(yīng)用同時更新兩個模式中的表(新、舊模式中的同一個表)，所以需要一種像觸發(fā)器這樣的機制來保持它們的值同步,以確保不論應(yīng)用訪問哪一個版本的模式，都能訪問到一致的數(shù)據(jù)。在轉(zhuǎn)換期之后，需要刪除重構(gòu)前的舊值(列/表)和觸發(fā)器，當(dāng)然，要在足夠的測試可以確保安全時，才能刪除它們。

4.1.2 重構(gòu)策略中同步方法對比分析[4]

根據(jù)經(jīng)驗，在數(shù)據(jù)庫重構(gòu)策略中，觸發(fā)器在絕大多數(shù)情況下都是最好的保證新舊模式同步的方法。觸發(fā)器優(yōu)于視圖或批量同步，具體參見表1所示：

表1 模式同步策略

4.2 使用觸發(fā)器完成實時監(jiān)控

4.2.1 理論依據(jù)

目前，已經(jīng)有些商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)加入了主動機制，即能主動地向用戶提供服務(wù)，通常稱其為主動數(shù)據(jù)庫。它是數(shù)據(jù)庫與人工智能技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它可以根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的當(dāng)前狀況，主動適時地做出反應(yīng)，執(zhí)行某些操作向用戶提供相關(guān)信息[1]。主動數(shù)據(jù)庫的核心是規(guī)則的概念，而這些規(guī)則的初級模型就是觸發(fā)器，當(dāng)然，主動規(guī)則絕不是觸發(fā)器設(shè)計與使用的簡單堆砌。

主動規(guī)則由事件、條件、動作組成，記為ECA。規(guī)則的基本動作方式是，一旦系統(tǒng)檢測到相應(yīng)規(guī)則事件發(fā)生，就在特定時刻檢查規(guī)則的條件，若條件滿足，則執(zhí)行相應(yīng)的動作。[3，6]

4.2.2 實驗有效期監(jiān)控

在實驗系統(tǒng)的實驗管理功能中，我們要求按每個實驗的有效期來設(shè)置權(quán)限。即當(dāng)一個實驗布置給學(xué)生后的一定時間內(nèi)，要求學(xué)生完成實驗并提交實驗總結(jié)，一旦過了這個時間期限，就將此實驗的學(xué)生用戶權(quán)限修改為只讀(我們這里采用取消學(xué)生所做提交操作)。

通常這個功能由DBA來定期手工完成，哪怕他只是調(diào)用存儲過程。但如果將這個操作交由主動規(guī)則來做，情況就不同了：即我們對實驗加一個計時器，用來累計實驗布置的天數(shù)，實驗被學(xué)生使用時主動規(guī)則被觸發(fā)，如果這個天數(shù)離規(guī)定期限還有2天，提醒學(xué)生，如果達到期限，則執(zhí)行規(guī)則定義的動作——取消學(xué)生的上傳實驗總結(jié)操作。

另外，與提醒學(xué)生實驗有效期一樣，也可以設(shè)計一個規(guī)則用來監(jiān)控學(xué)生實驗成績，即設(shè)定一個閥值，如果學(xué)生的成績低于這個閥值，便會向教師發(fā)出警示信息。

5 結(jié)語

在數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器機制的基本應(yīng)用中，觸發(fā)器的作用通常主要是用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性，觸發(fā)器比約束更加靈活，可以實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)完整性，另外觸發(fā)器還可以實現(xiàn)審核更改等更多的功能。僅就實現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性方面，應(yīng)綜合考慮功能和性能開銷來決定使用何種數(shù)據(jù)完整性的方法。約束比較簡單，開銷低，適用于完整性邏輯比較簡單的場合。觸發(fā)器執(zhí)行速度快，所引用的表和所影響的行的數(shù)目決定了觸發(fā)器的執(zhí)行時間，觸發(fā)器的系統(tǒng)開銷很大，在使用觸發(fā)器之前應(yīng)該首先考慮使用約束。[1]

慎用級聯(lián)更新觸發(fā)器機制，要注意其潛伏著的復(fù)雜問題，因為過長的更新鏈可能降低系統(tǒng)速度，更復(fù)雜的問題是這個鏈構(gòu)成的自身循環(huán)。SQL標(biāo)準(zhǔn)禁止觸發(fā)器循環(huán)，即系統(tǒng)會監(jiān)視整個更新鏈，如果遇到循環(huán)，取消修改并發(fā)出警告。盡管如此，設(shè)計者仍然需要避免問題發(fā)生，因為不管這類循環(huán)收斂還是發(fā)散，都會消耗大量資源。使用觸發(fā)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫重構(gòu)的模式同步，以及實驗有效期的實時監(jiān)控等應(yīng)用，為區(qū)別于觸發(fā)器的直接基本應(yīng)用，本文將它們歸結(jié)為潛在應(yīng)用。也因為這些應(yīng)用的完成相對比較復(fù)雜，更多的涉及到數(shù)據(jù)庫架構(gòu)耦合度、主動規(guī)則終止性分析等復(fù)雜問題的研究，究其實質(zhì)，這些問題主要癥結(jié)也是源于觸發(fā)器循環(huán)的問題。至于更多的觸發(fā)器潛在應(yīng)用，比如基于語義分析的查詢優(yōu)化等，希望在接下來的觸發(fā)器機制應(yīng)用中有更深入的研究。

[參考文獻]

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