Представления и их обновление

Эта статья находится в разработке!

Представления

Определение:

Представление — механизм, представляющий из себя именованный запрос. В момент каждого обращения к представлению, исполняется соответствующий ему SQL-запрос. При этом, представления могут использоваться как таблицы, на пример, в select ... from.

Наиболее распространенные случаи применения:

• Макросы — выделение общей части нескольких запросов;
• Независимость от данных — использование представлений вместо декомпозированной таблицы для сохранения механизма взаимодействия для чтения со стороны клиента;
• Сокрытие данных;

Синтаксис

create view имя as запрос -- объявление представления 
drop view имя -- удаление представления по его имени

Примеры

 -- Представление для подсчета текущих средних баллов студентов: 
create view AveragePoints(SId, AvgPoints) as select SId, avg(Points) from Points

 -- Представление для получения имени и фамилии студента 
 -- с текущим количеством баллов, полученных им на каждом курсе: 
create view StudentCourse(FN, LN, N, P) as select s.FirstName, s.LastName, c.Name, p.Points
from Students s natural join Points p natural join Courses c

Данный пример, в частности, демонстрирует удобство использования представлений — без их использования указанное выше выражение с тремя join пришлось бы писать каждый раз. Также, если бы таблицы [math]Students, Points[/math] и [math]Courses[/math] являлись бы результатом декомпозиции таблицы [math]StudentCourse[/math], создание данного представления позволяет избежать необходимости изменять код взаимодействия с ней.

Обновление представлений

Рассмотрим пример: в результате декомпозиции имевшейся таблицы [math]T[/math] получились таблицы [math]T_1[/math] и [math]T_2[/math]. Было создано представление [math]T[/math], объединяющее результаты запроса из двух таблиц в тот вид, в котором данные присутствовали в изначальной.
Так же существует необходимость использовать не только операции чтения, но и записи, такие, чтобы:

• их результаты отражались [math]T_1[/math] и [math]T_2[/math];
• вставка была взаимообратна удалению;
• делать запись как если бы представление было таблицей;

Будем рассматривать обновления, как предварительное удаление (без проверки целостности) и последующую вставку обновленных данных.

Унарные операции

Фильтрация

Вставка кортежа в результат [math]R[/math] выполнения операции фильтрации [math]\sigma_{P}(R)[/math] возможна только при выполнении им условия [math]P[/math] фильтра. В противном случае такая строка не окажется в результате, так как будет отфильтрована: она будет вставлена в базовую таблицу, но не появится в представлении.

Если кортеж удовлетворяет условию, данные можно как вставить, так и удалить.

Проекция

В проекции при вставки кортежа имеется набор атрибутов, на который значение проецируется; его необходимо дополнить значениями атрибутов, которые при проекции были отброшены: для этого выбираются значения по умолчанию, с которыми кортеж вставляется.

При удалении данных из проекции, необходимо удалить все соответствующие кортежи из базового отношения: если удалить лишь один из нескольких, в проекции этот кортеж останется.

Переименование

Для выполнения вставки, происходит переименование атрибутов в исходном кортеже, после чего он вставляется.

При удалении соответствующий кортеж удаляется.

Множественные операции

Пересечение

Для пересечения [math]R_1 \cap R_2[/math] вставка кортежа выполняется как в [math]R_1[/math], так и в [math]R_2[/math]. Так как предикатом пересечения является конъюнкция предикатов двух отношений, их проверка для кортежа не производится - в противном случае, кортеж не появится в ответе.

Аналогично, для удаления, кортеж должен быть удален из обоих отношений.

Объединение

Отсюда — алгоритм вставки для объединения [math]R_1 \cup R_2[/math]: для каждого из отношений проверить соответствие кортежа предикатам каждой из сторон; в случае удовлетворения, вставить в соответствующее отношение. Если кортеж удовлетворяет обоим предикатам, он должен появиться и слева, и справа

При удалении кортеж удаляется как из [math]R_1[/math], так и из [math]R_2[/math].

Разность

Для разности [math]R_1 \setminus R_2[/math] вставка производится в [math]R_1\lt tex\gt . Удаление также производится из \lt tex\gt R_1[/math].

Соединения

При вставке кортежа в естественное соединение [math]R_1 \Join R_2[/math] часть его атрибутов, соответствующих [math]R_1[/math], при удовлетворении предикату, вставляются в него, аналогично для [math]R_2[/math].

Таким же образом, при удалении, из каждой из частей удаляются соответствующие атрибуты кортежа.

Алгоритмы вставки и удаления базируются на ограничениях целостности:

• один-к-одному: вставка и удаление производятся как для левой, так и для правой части;
• один-ко-многим: кортеж вставляется в часть «многие», а в части «один» соответствующие данные уже могут присутствовать;
• многие-ко-многим: с точки зрения реальных баз данных, данное отношение преобразуется в join-table, имеющую отношение «один-ко-многим» с обеих из своих сторон;

Обновления и SQL

С точки зрения SQL:

• Унарные операции:
  • обновляемые;
• Множественные операции:
  • необновляемые, несмотря на теоретическую возможность для обновления и пересечения и, с определенными ограничениями, для разности;
• Соединения
  • один-к-одному — обновляемые;
  • один-ко-многим — обновляемые только со стороны «многие»;
  • многие-ко-многим — необновляемые (там, где поддерживаются);

Материализованные представления

Определение:

Материализованное представление (МП) — в отличие от представления, является «слепком» данных на определенный момент времени, который хранящимся физически в виде отдельной таблицы и не изменяется при изменении базовой версии.

Преимущества:

• быстрота выборки: МП может быть сформировано на основе сложного подзапроса, и, из-за того, что данные будут сохранены, этот запрос не будет пересчитываться повторно;
• возможность «фиксации» данных;

Недостатки:

• для работы с актуальными данными, появляется необходимость обновления МП;
• физически хранимые данные могут занимать большие объемы памяти;

Синтаксис

create materialized view имя
[
    refresh [{fast|complete}] [on {commit|demand}]
    [start with время] [next время]  -- в некоторых БД
]
as запрос

Режимы обновления:

• fast: инкрементальные обновления в зависимости того, какие фрагменты данных были изменены в базовых таблицах этого отношения. Не рекомендуется использовать в условиях частого обновления исходной таблицы, для некоторых запросов данный режим может не поддерживаться;
• complete: полный пересчет;

Частота обновлений:

• commit: при завершении любой операции;
• demand: при вызове команды refresh materialized view;

refresh materialized view имя

Пример

 -- МП для подсчета текущих средних баллов студентов, обновляемое раз в день:
create materialized view AveragePoints
refresh next dateadd(day, now(), 1)
as select SId, avg(Points) from Points group by SId

См. также

• Реляционная алгебра: унарные операции
• Реляционная алгебра: операции над множествами
• Реляционная алгебра: соединения, деление
• Преобразование модели сущность-связь в физическую модель
• Базы данных

Литература

1. https://www.kgeorgiy.info/courses/dbms/
2. Введение в системы баз данных, 8-е издание.: Пер. с англ. — М.: Издательский дом "Вильяме", 2005. — 1328 с.
3. Gulutzan P., Pelzer T.(1999) SQL-99 complete, really. Gilroy,CA:CMP Books