Введение в разработку распределенных информационных систем: Курс лекций

Введение в разработку распределенных информационных систем. Курс лекций. Оглавление 1. Введение в информационные системы ..............................................................................2 1.1 Общее представление об информационных системах................................................2 1.2 Жизненный цикл информационных систем ................................................................3 1.3 Основные понятия теории реляционных систем баз данных ....................................5 1.4 Архитектура информационных систем ........................................................................8 2. Язык SQL...............................................................................................................................9 2.1 История и стандарты языка SQL...................................................................................9 2.2 Структура языка SQL.....................................................................................................9 2.3 Типы данных SQL и выражения .................................................................................10 2.4.1 Оператор SELECT .....................................................................................................11 2.4.2 Оператор UNION .......................................................................................................15 2.4.3 Оператор INSERT......................................................................................................15 2.4.4 Оператор UPDATE ....................................................................................................16 2.4.5 Оператор DELETE.....................................................................................................17 2.5.1 Оператор CREATE TABLE ......................................................................................17 2.5.2 Оператор ALTER TABLE .........................................................................................22 2.5.3 Оператор DROP TABLE ...........................................................................................23 2.6.1 Оператор GRANT ......................................................................................................23 2.6.2 Оператор REVOKE....................................................................................................24 3. Объекты баз данных...........................................................................................................25 3.1 Представления ..............................................................................................................25 3.2 Хранимые процедуры ..................................................................................................26 3.3 Триггеры........................................................................................................................27 3.4 Транзакции и блокировки............................................................................................29 3.5 Индексы .........................................................................................................................34 4. Языки HTML И DHTML....................................................................................................36 4.1 История и стандарты языка html.................................................................................36 4.2 Структура страницы на языке html.............................................................................37 4.3 Каскадные таблицы стилей .........................................................................................38 4.4 Сценарии JavaScript......................................................................................................42 5. Язык C#................................................................................................................................48 5.1 Платформа .NET ...........................................................................................................48 5.2 Основы языка C# ..........................................................................................................51 5.3 Объектно-ориентированное программирование .......................................................57 5.4 Обработка исключительных ситуаций .......................................................................61 5.5 Интерфейсы...................................................................................................................63 5.6 Делегаты и события......................................................................................................64 5.7 Доступ к данным ..........................................................................................................66 5.8 Разработка web-приложений .......................................................................................77

1. Введение в информационные системы 1.1 Общее представление об информационных системах Информационные системы (ИС) относятся к классу программных продуктов, автоматизирующих работу каких-либо организаций, компаний и учреждений. Можно выделить по крайней мере два свойства, которые являются общими для всех информационных систем: • любая информационная система предназначена для сбора, хранения и

обработки

информации.

Поэтому

в

основе

любой

информационной системы лежит среда хранения и доступа к данным, которая должна обеспечивать уровень надежности хранения и эффективности доступа, соответствующий области применения информационной системы. В большинстве случаев наиболее надежным способом хранения информации является использование базы данных. • любая информационная система предназначена для пользователя, являющего специалистом в той предметной области, на которую ориентирована информационная система, но в большинстве случаев не являющегося специалистом в области информационных технологий. Вследствие этого информационные системы обязаны поддерживать дружественный по отношению к пользователю интерфейс. В зависимости от месторасположения компонент информационные системы делятся на локальные и распределенные. Все компоненты локальной информационной системы размещаются на одном компьютере. Информационная система, компоненты которой распределяются между несколькими компьютерами, называется распределенной.

1.2 Жизненный цикл информационных систем В

основе

деятельности

по

созданию

и

использованию

информационных систем лежит понятие жизненного цикла. Жизненный цикл отражает различные состояния информационной системы, начиная с момента принятия решения о создании системы и заканчивая моментом прекращения

ее

функционирования.

Модели

жизненного

цикла

информационных систем: 1. каскадная модель (модель водопада, последовательная модель) предполагает переход на следующий этап цикла только после полного окончания работ на предыдущем этапе. Основной недостаток данный модели состоит в том, что работающая система, которая может быть продемонстрирована конечному пользователю, появляется только на поздних этапах жизненного цикла и в случае возникновения изменения в требованиях стоимость их учета весьма велика. Каскадная модель в основном использовалась в 70-80 годы прошлого века. 2. спиральная модель (итерационная модель) предполагает создание прототипа информационной системы на самых ранних стадиях проектирования. Каждый виток спирали соответствует созданию новой версии прототипа программного продукта. При таком подходе

к

разработке

удается

предоставить

конечному

пользователю прототип системы для ознакомления и тестирования тогда, когда в системе еще не реализована большая часть функций и внести изменения в проект еще достаточно просто. Каскадная модель стала широко использоваться в конце 80-х годов прошлого века. Традиционный жизненный цикл включает следующие основные этапы: a. анализ требований. На этом этапе необходимо выявить все актуальные

и

потенциальные

потребности

заказчика

информационной

системы,

понять,

какие

потоки

данных

существуют внутри организации заказчика, оценить объемы информации, описать бизнес-процессы и т.д. Анализ требования может носить как неформальный, так и формальный характер. Среди формальных подходов к анализу требований в последнее время все более популярным становиться язык UML (Unified Modeling

Language).

используются

use

Для

case

описания диаграммы

требований (диаграммы

в

UML

вариантов

использования системы). b. проектирование. На этом этапе необходимо дать ответ на вопрос, как система будет реализовывать те требования, которые к ней предъявлены на этапе анализа требований. Проектирование включает в себя выработку архитектуры системы, разбиение системы на подсистемы и распределение функций между ними, проектирование

базы

данных,

определение

требований

к

аппаратным и программным компонентам системы. c. программирование. На этом этапе происходит непосредственное кодирование программных модулей информационной системы. d. тестирование и отладка. На этом этапе происходит тестирование созданных программных модулей и исправление найденных ошибок. В настоящее время принято различать три вида тестов: тесты

модулей,

интеграционные

или

компонентные

тесты,

системные тесты. Тесты модулей включают в себя тестирование отдельных классов, подпрограмм, модулей. Интеграционные тесты предназначены

для

тестирования

взаимодействия

различных

программных модулей системы между собой. Системные тесты тестируют всю систему в целом так, как ее видит конечный пользователь.

e. внедрение и сопровождение. На этом этапе происходит внедрение информационной

системы

у

заказчика

и

последующее

сопровождение работы пользователей с системой.

1.3 Основные понятия теории реляционных систем баз данных База данных - совокупность связанных данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования, независимая от прикладных программ. Реляционная база данных - это база данных, в которой информация представлена в виде двумерных таблиц, сохраняемых в файлах. Таблица состоит из строк, называемых записями, записи состоят из столбцов, называемых полями. Система управления базами данных (СУБД) - это совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. Пользователей СУБД можно разделить на три большие группы: 1. разработчики базы данных отвечают за написание прикладных программ, использующих базу данных; 2. конечные пользователи работают с базой данных либо через некоторую информационную систему, либо пользовательский интерфейс системы управления базами данных; 3. администраторы

базы

данных

обеспечивают

поддержание

работоспособности базы данных, сохранность и безопасность данных, настройку работы базы данных. Базовой архитектурой СУБД является трехуровневая модель, в рамках

которой

СУБД

представляется

состоящей

из

внешнего,

концептуального и внутреннего уровня. На внешнем уровне содержимое СУБД представляется так, как его видит отдельный пользователь. На концептуальном уровне данные СУБД описываются в обобщенной модели

предметной области, для которой создается информационная система. Внутренний уровень - это собственно данные, расположенные в файлах. В ведении СУБД также находится словарь данных, содержащий сведения обо всем, что хранится в базе данных (имена всех таблиц и представлений, хранимых процедур и триггеров, учетные записи пользователей СУБД и т.п.). Сведения такого рода принято называть метаданными. Реляционная модель данных основывается на математических принципах теории множеств и математической логике. Эти принципы были впервые использованы для моделирования данных в 60-х годах прошлого века Коддом. Реляционная модель определяет, каким образом данные могут быть представлены (структура данных), каким образом данные могут быть защищены от некорректных изменений (целостность данных) и какие операции могут быть выполнены с данными (операции с данными). Основные понятия реляционной модели: • все данные концептуально представляются как упорядоченное набор строк и столбцов, называемых отношением; • все данные являются скалярными; • строка

данных

называется

кортежем,

количество

кортежей

называется кардинальным числом; • каждый столбец в кортеже называется атрибутом, количество атрибутов называется степенью отношения; • отсутствие информации описывается значением NULL; • потенциальный ключ K для отношения R - это подмножество множества

атрибутов

R,

всегда

обладающее

свойством

уникальности (т.е. нет двух кортежей в отношении R с одинаковым значение K) и свойством не избыточности (т.е. никакое из подмножеств

K

не

обладает

свойством

уникальности).

Потенциальный ключ, состоящий из более чем одного атрибута, называется составным, а из одного - простым. Первичный ключ -

это потенциальный ключ, по которому физически упорядочены кортежи в отношении. • внешний ключ определяется следующим образом. Пусть R2 некоторое отношение. Тогда внешний ключ FK в отношении R2 это такое подмножество множества атрибутов R2, что существует отношение R1 с потенциальным ключом K и значение FK в любом кортеже R2 всегда совпадает со значением K некоторого кортежа в R1. Ограничение, по которому значения внешнего ключа должны быть адекватны значениям соответствующего потенциального ключа, называют ссылочным ограничением. Соответственно, под ссылочной целостностью понимают требование того, чтобы в базе данных не было нарушений ссылочных ограничений. Следующие операции допустимыми над данными в реляционной модели: • выборка

возвращает

отношение,

содержащие

все

кортежи

заданного отношения, удовлетворяющие определенным условиям; • проекция

возвращает

отношение,

содержащие

все

кортежи

заданного отношения после исключения из него некоторых атрибутов; • произведение

возвращает

отношение,

содержащие

кортежи,

которые являются всеми возможными сочетаниями кортежей, принадлежащих двум исходным отношениям; • объединение возвращает отношение, содержащие все кортежи, принадлежащие двум исходным отношениям; • соединение возвращает отношение, кортежи которого являются соединением

двух

кортежей,

принадлежащих

исходным

отношениям и имеющим общее значение для одного или более атрибутов исходных отношений; при этом общее значение атрибутов встречается в результирующем кортеже только один раз.

1.4 Архитектура информационных систем Файл-серверная архитектура: • сервер - хранит файлы и обеспечивает совместный доступ к ним со стороны пользователей; • клиент - предоставляет пользовательский интерфейс, обеспечивает работу бизнес-логики и системы управления базами данных. Двухуровневая клиент-серверная архитектура: • сервер - обеспечивает работу системы управления базами данных и реализует часть функций бизнес-логики; • клиент - предоставляет пользовательский интерфейс и реализует часть функций бизнес-логики. Многоуровневая клиент-серверная архитектура: • сервер базы данных - обеспечивает работу системы управления базами данных; • сервер приложений - реализует функции бизнес-логики; • клиент - предоставляет пользовательский интерфейс. Одним из наиболее популярных в настоящее время вариантов реализации

многоуровневой

архитектуры

является

построение

Internet/Intranet приложений. В качестве клиента в таких приложениях выступает браузер. За генерацию пользовательского интерфейса отвечает приложение,

выполняющееся

на

web-сервере

взаимодействие клиента с сервером приложений.

и

обеспечивающее

2. Язык SQL 2.1 История и стандарты языка SQL SQL (Structured Query Langauge - структурированный язык запросов) является стандартным языком, используемым для работы с реляционными базами данных. Он позволяет исключить большую работу, необходимость которой возникает при попытке использовать языка программирования общего назначения для разработки функций работы с базой данных. Язык SQL был разработан в конце 70-х годов в компании IBM и был впервые реализован в реляционной СУБД IBM System R. В дальнейшем, благодаря своей элегантности, независимости от специфики компьютера и поддержке лидерами в области технологии реляционных баз данных, SQL стал и в обозримом будущем останется стандартом "дефакто" для всех реляционных систем обработки данных. Первый международный стандарт языка SQL был принят в 1989 году ANSI. Этот стандарт называют SQL/89. Подавляющее большинство СУБД поддерживают этот стандарт полностью. В связи с развитием информационных

технологий

через

некоторое

время

возникла

необходимость расширения стандарта. В 1992 году был принят новый стандарт SQL/92. Затем в 1999 году был принят стандарт SQL/99 и, наконец, самый последний стандарт языка SQL был принят в 2003 году и носит название SQL/2003. Стоит, правда, сказать о том, что не все СУБД ограничиваются полной поддержкой стандарта и часто добавляют в язык SQL

какие-то

специфичные

конкурентоспособности СУБД.

2.2 Структура языка SQL

возможности

с

целью

повышения

В структуре языка SQL выделяют три подмножества операторов языка: 1. язык определения данных (DDL, Data Definition Language) подмножество операторов языка SQL, которое обеспечивает определение данных, хранящихся в базе данных; 2. язык

манипулирования

данными

(DML,

Data

Manipulation

Language) - подмножество операторов языка SQL, используемых для выборки, добавления и удаления данных для объектов, определенных с помощью DDL; 3. язык управления данными (DCL, Data Control Language) подмножество

операторов

языка

SQL,

используемых

для

управления правами доступа к объектам базы данных.

2.3 Типы данных SQL и выражения Тип данных - это атрибут, определяющий тип информации, которую может содержать объект. У всех полей, переменных, хранимых процедур есть определенные типы данных. Основные типы данных перечислены ниже (Microsoft SQL Server 2000): • char(n) - символьные строки постоянной длины в n символов; • varchar(n) - символьные строки переменной длины, максимальная длина n символов; • datetime, smalldatetime - дата и время; • float, real - числа с плавающей запятой; • int, smallint - целые числа. Выражение - это комбинация идентификаторов, значений и операторов, которые сервер СУБД может обработать, чтобы получить результат. Основные виды операторов представлены ниже:

• сравнение - сравнивает значение с другим значением или выражением (>, >=, <, <=, =, <>); • логический - проверяют истинность условия AND, OR, NOT, LIKE, ANY, ALL или IN; • арифметический - выполняют сложение (+), вычитание (-), умножение (*), деление (/) и остаток от деления (%); • конкатенация строк - объединение двух строк в одну (+); • присваивание - присваивают значение переменной (set) или ассоциируют столбец результирующего набора с псевдонимом (as).

2.4.1 Оператор SELECT Оператор SELECT позволяет получать существующие данные из базы данных. Большинство операторов SELECT описывают четыре главных свойства результирующего набора: 1. столбцы, которые должны войти в результирующий набор; 2. таблицу или таблицы, из которых извлекаются данные для формирования результирующего набора; 3. условия, которым должны соответствовать строки исходной таблицы или таблиц, чтобы попасть в результирующий набор; 4. последовательность упорядочения строк в результирующем наборе. Оператор SELECT имеет следующий синтаксис (необязательные элементы заключены в квадратные скобки): SELECT [DISTINCT][TOP n] {список полей} FROM {список таблиц} [WHERE {условия выборки или соединения}] [GROUP BY {список полей, по которым выполняется группировка}] [HAVING {условия включения в группу}] [ORDER BY {список полей для сортировки}]

Оператор DISTINCT используется для исключения дублирующих записей из результирующего набора. Оператор TOP n предназначен для отображения первых n записей из результирующего набора. Для задания условий выборки используется оператор WHERE. В этом операторе определяется некоторое условие, которое может быть либо истинным, либо ложным для каждой записи той таблицы или таблиц, из которых происходит извлечение данных. При этом в результирующий набор попадают лишь те записи, для которых условие оказывается истинным. При формировании условий отбора можно использовать операторы отношений (>, <, >=, <=, =, <>), булевы операторы AND, OR, NOT, а также специфичные операторы сравнения SQL: • BETWEEN A AND B - истинен, когда сравниваемое значение попадает в заданный диапазон (включая границы); • IN

(множество)

-

истинен,

когда

сравниваемое

значение

сравниваемое

значение

принадлежит указанному множеству; • LIKE

'шаблон'

-

истинен,

когда

соответствует шаблону. При написании запроса используются символы "%", означающий любое количество любых символов, и "_", означающий один любой символ; • IS NULL - истинен, когда сравниваемое значение есть пустое значение (NULL); IS NOT NULL - истинен, когда сравниваемое значение не пустое значение. Оператор WHERE также часто используется для выборки данных из двух и более связанных между собой таблиц. По другому такой запрос называют соединением таблиц. Для соединения двух связанных между собой таблиц в операторе WHERE следует последовательно приравнять между собой значения полей, с помощью которых таблицы соединены между собой таблицы, и соединить равенства логической операцией AND. Наряду с использованием оператора WHERE для соединения таблиц также

используются операторы INNER JOIN и OUTER JOIN. Конструкция INNER JOIN (внутренней соединение) имеет следующий синтаксис: FROM Таблица1 INNER JOIN Таблица2 ON Таблица1.Поле1=Таблица2.Поле1 AND Таблица1.Поле2=Таблица2.Поле2 AND ... Оператор LEFT OUTER JOIN (левое внешнее соединение) используется для получения результирующего набора данных, в который входят все записи таблицы, расположенные слева от конструкции LEFT OUTER JOIN, и только те записи из таблицы, расположенной справа от конструкции LEFT OUTER JOIN, которые соответствуют условию соединения. Конструкция LEFT OUTER JOIN (внутренней соединение) имеет следующий синтаксис: FROM Таблица1 LEFT OUTER JOIN Таблица2 ON Таблица1.Поле1=Таблица2.Поле1 AND Таблица1.Поле2=Таблица2.Поле2 AND ... Сортировка

результирующего

набора

данных

производится

использованием оператора ORDER BY, после которого указывается поле или поля, по которым производится сортировка, а также направление сортировки (ASC - в возрастающем порядке , DESC - в убывающем, по умолчанию используется ASC). Для сортировки можно указывать несколько полей. В этом случае вначале сортировка производится по первому полю, затем по второму полю и т.д. Конструкция GROUP BY используется для получения сводной информации по группам записей. Вместе с GROUP BY следует использовать одну из групповых (агрегатных) функций, с помощью которых указывается, какие именно сводные данные должны быть получены: • SUM(поле) - сумма значений;

• COUNT(поле) - количество значений (без учета значений NULL). Для подсчета количеств записей с учетом значений NULL используется COUNT(*); • AVG(поле) - среднее значение; • MIN(поле) - минимальное значение; • MAX(поле) - максимальное значение. Все групповые функции игнорируют значения NULL (кроме вызова COUNT(*)), при этом если поле содержит только значения NULL, то результатом применения групповой функции также будет NULL. При применении групповых функции без конструкции GROUP BY агрегатные функции возвращают лишь одно значение, при этом в запросе SELECT можно указать для выборки лишь агрегатные функции. После ключевого слова

GROUP

группирующими.

BY

следует

Конструкция

список

полей,

GROUP

BY

которые

называются

ограничивает

записи

результирующего набора таким образом, что для каждого конкретного значения группирующего поля или полей возможна только одна запись в результирующем наборе. В каждой записи результирующего набора содержатся

сводные

данные,

связанные

с

некоторым

значением

группирующего поля или полей. В запросе SELECT для выборки можно кроме групповых функций также указать имена группирующих полей. Записи сгруппированного результирующего набора фильтруются средствами конструкции HAVING. В этом операторе определяется некоторое условие, которое может быть либо истинным, либо ложным для каждой группы записей той таблицы или таблиц, из которых происходит извлечение данных. При этом в результирующий набор попадают лишь те группы записей, для которых условие оказывается истинным. При формировании условий отбора можно использовать операторы отношений (>, <, >=, <=, =, <>), булевы операторы AND, OR, NOT, а также специфичные операторы сравнения SQL (IN, BETWEEN, LIKE).

2.4.2 Оператор UNION С помощью оператора UNION можно объединить результирующие наборы двух или более запросов SELECT в один результирующий набор. Синтаксис оператора UNION выглядит следующим образом: SELECT {список полей} FROM {список таблиц} ... UNION SELECT {список полей} FROM {список таблиц} ... Для успешного выполнения запроса на объединение количество и тип данных полей, входящих в состав объединяемых запросов, должны совпадать.

2.4.3 Оператор INSERT Оператор INSERT добавляет в таблицу одну или несколько записей. В простейшем случае оператор INSERT имеет следующий вид: INSERT INTO {таблица} [(список полей)] VALUES (список значений) Значения полей в списке значений должны быть указаны в той же последовательности, что и в списке полей. Число значений должно быть равно числу полей, а тип данных и точность целой и дробной части каждого значения должны совпадать с таковыми для соответствующего поля. Если список полей не задан, то значения полей должны быть указаны в той же последовательности, что и поля таблицы. Если в списке полей заданы лишь часть списка полей таблицы, то все поля, не указанные в списке полей, получат пустое значение NULL или значение по умолчанию

(если таковое было определено при создании таблицы). При этом необходимо обратить внимание на то, что все поля, для которых в операторе INSERT не указано явное значение, должны допускать пустые значения или содержать значения по умолчанию. Оператор INSERT не позволяет указывать значения для полей, для которых установлено автоинкрементальное увеличение. В операторе INSERT вместо списка значений может использоваться подзапрос SELECT: INSERT INTO {таблица} [(список полей)] SELECT ... Подзапрос SELECT в операторе INSERT позволяет добавить в таблицу данные из одной или нескольких других таблиц, причем несколько записей одновременно. Подзапрос SELECT в операторе INSERT применяется для добавления к таблице существующих данных, тогда как конструкция VALUES в операторе INSERT используется для добавления к таблице новых данных.

2.4.4 Оператор UPDATE Оператор UPDATE способен изменять данные в одной записи, группе записей или во всех записях таблицы. Синтаксис оператора UPDATE выглядит следующим образом: UPDATE {таблица} SET поле1=значение1[, поле2=значение2] [WHERE {условие}] SET задает поля, которые следует изменить, и их новые значения. Во всех записях, которые соответствуют условию поиска, заданному конструкцией

WHERE,

значения

заданных

полей

обновляются

значениями, заданными в конструкции SET. Если конструкция WHERE не задана, обновляются все записи.

2.4.5 Оператор DELETE Оператор DELETE удаляет из таблицы одну или несколько записей. Синтаксис оператора DELETE выглядит так: DELETE {таблица} [FROM {список таблиц}] [WHERE {условия}] Обязательным элементов оператора DELETE является только указание имени таблицы, из которой необходимо удалить записи. При указании условия в конструкции WHERE из таблицы будут удалены только те записи, которые удовлетворяют указанным после WHERE условиям. Если конструкция WHERE не задана, то удаляются все записи таблицы. Конструкция FROM задает дополнительные таблицы, которые можно использовать при написании условий в конструкции WHERE. Стоит обратить внимание на то, что любая таблица, из которой с помощью оператора DELETE удалены все записи, все равно остается в базе данных. Сами таблицы удаляются из базы данных с помощью оператора DROP TABLE (см. дальше). Для

быстрого

удаления

всех

использовать запрос TRUNCATE TABLE: TRUNCATE TABLE {таблица}

2.5.1 Оператор CREATE TABLE

данных

из

таблицы

можно

Оператор CREATE TABLE создает таблицу в базе данных. Синтаксис оператора CREATE TABLE выглядит так: CREATE TABLE {таблица} ( {поле1} {тип данных} [IDENTITY] [NOT NULL] [DEFAULT {значение по умолчанию}] [{ограничение поля}], {поле2} {тип данных} [NOT NULL] [DEFAULT {значение по умолчанию}] [{ограничение поля}], ... CONSTRAINT {ограничения таблицы} ) Параметр IDENTITY указывает, что поле будет содержать сгенерированные

системой

последовательные

значения,

уникально

идентифицирующие каждую запись таблицы. Конструкция

NOT

NULL

используется

для

запрещения

возможности ввода в поле пустых значений. Следует отличать пустое значение NULL, ноль, пробел и символьную строку нулевой длины. Пустое значение NULL показывает, что в поле не были введены какиелибо данные. Обычно пустое значение свидетельствует о том, что значение неизвестно или не определено. В целом, следует избегать возможности хранения пустых значений, так как они усложняют обработку запросов и обновлений. Если для поля разрешены пустые значения, то пустое значение может оказаться в поле в трех случаях: если при добавлении записи не указано значение для этого поля или значению поля присвоено значение NULL при выполнении запроса UPDATE или значению поля присвоено значение NULL при вводе данных. Если для поля пустые значения запрещены, то при добавлении данных в таблицу для поля должно быть указано какое-либо значение, в противном случае запись не будет добавлена в таблицу.

Иногда требуется добавить в таблицу запись, значения поля в которой пока не известно либо практически всегда одно и тоже. Для решения этой задачи рекомендуется определить для поля значение по умолчанию используя конструкцию DEFAULT. При добавлении в таблицу новой записи, если пользователь для поля не укажет никакого значения и при этом для поля запрещены пустые значения, в поле будет автоматически добавлено значение по умолчанию. Стоит обратить внимание на то, что значение по умолчанию должно быть совместимо с типом данные поля, к которому относится определение DEFAULT. Для указания поля или полей, являющихся первичным ключом таблицы, используется ограничение PRIMARY KEY. В таблице может быть лишь одно ограничение PRIMARY KEY, причем поля, входящие в первичный ключ, не допускают ввода пустых значений. Существует два способа создания ограничения PRIMARY KEY - как ограничения одного поля (если первичный ключ простой) или как ограничения таблицы (если первичный ключ простой или составной). Синтаксис применения ограничения PRIMARY KEY, как ограничения одного поля, выглядит так: {поле} {тип данных} PRIMARY KEY, ... Синтаксис

применения

ограничения

PRIMARY

KEY,

как

ограничения таблицы, выглядит так: CONSTRAINT {имя ключа} PRIMARY KEY ({поле1}, {поле2}, ...) Ограничение UNIQUE позволяет запретить ввод повторяющихся значений в поле или поля, не участвующие в формировании первичного ключа. Основное отличие ограничения UNIQUE от PRIMARY KEY состоит в том, что для одной таблицы допускается более одного ограничения UNIQUE, в то время как ограничение PRIMARY KEY может

быть лишь одно. Существует два способа создания ограничения UNIQUE как ограничения одного поля или как ограничения таблицы. Синтаксис применения ограничения UNIQUE, как ограничения одного поля, выглядит так: {поле} {тип данных} UNIQUE, ... Синтаксис применения ограничения UNIQUE, как ограничения таблицы, выглядит так: CONSTRAINT {имя ключа} UNIQUE ({поле1}, {поле2}, ...) Для указания поля или полей, используемых для создания связи между двумя таблицами, используется ограничения FOREIGN KEY. Это поле или поля должны содержать значения или первичного ключа из второй таблицы, или поля (полей) с ограничением UNIQUE. В таблице может быть несколько ограничений FOREIGN KEY. Поля с ограничением FOREIGN KEY могут содержать пустые значения. Внешний ключ может также ссылаться на поля этой же таблицы. Существует два способа создания ограничения FOREIGN KEY - как ограничения одного поля или как ограничения таблицы. Синтаксис применения ограничения FOREIGN KEY, как ограничения одного поля, выглядит так: {поле} {тип данных} FOREIGN KEY REFERENCES {вторая таблица} ({поле во второй таблице}) ON DELETE {опция внешнего ключа}, ... Синтаксис

применения

ограничения

ограничения таблицы, выглядит так:

FOREIGN

KEY,

как

CONSTRAINT {имя ключа} FOREIGN KEY ({поле1}, {поле2}, ...) REFERENCES {вторая таблица} ({поле1 во второй таблице}, ...) ON DELETE {опция внешнего ключа} Возможные опции внешнего ключа, определяющие, что происходит при удалении записи, имеющей связанные записи: • NO ACTION - удаление завершается ошибкой. • CASCADE - связанные записи также удаляются. • SET NULL - в связанных записях поля внешнего ключа получают значение NULL. • SET DEFAULT - в связанных записях поля внешнего ключа получают значение по умолчанию. Ограничение CHECK используется для ограничения значений, которые разрешено ввести в поле. Этим оно похоже на ограничение FOREIGN KEY. Отличие заключается в способе определения допустимых значений. Ограничение FOREIGN KEY получает список допустимых значений из другой таблицы, а ограничение CHECK определяет их на основе логического выражения. К одному полю разрешается применить несколько ограничений CHECK, которые проверяются в порядке их создания. Можно также создать ограничение CHECK для нескольких полей, если определить его на уровне таблицы. Синтаксис применения ограничения CHECK, как ограничения одного поля, выглядит так: {поле} {тип данных} CHECK ({условие}), ... Синтаксис применения ограничения CHECK, как ограничения таблицы, выглядит так: CONSTRAINT {имя ограничения} CHECK ({условие})

2.5.2 Оператор ALTER TABLE Оператор ALTER TABLE изменяет существующую таблицу в базе данных. С помощью этого оператора можно добавить или удалить поле в таблице, добавить или удалить ограничение. Для добавления в таблице поля или полей используется следующий синтаксис оператора ALTER TABLE: ALTER TABLE {таблица} ADD {поле1} {тип данных} [NOT NULL] [DEFAULT {значение по умолчанию}] [{ограничение поля}], {поле2} {тип данных} [NOT NULL] [DEFAULT {значение по умолчанию}] [{ограничение поля}], ... При добавлении нового поля нельзя указать ограничение NOT NULL без указания значения по умолчанию. Для удаления в таблице поля или полей используется следующий синтаксис оператора ALTER TABLE: ALTER TABLE {таблица} DROP COLUMN {поле1}, {поле2}, ... Для добавления в таблице ограничения используется следующий синтаксис оператора ALTER TABLE: ALTER TABLE {таблица} ADD CONSTRAINT {ограничение поля или таблицы}, Для удаления в таблице ограничения используется следующий синтаксис оператора ALTER TABLE:

ALTER TABLE {таблица} DROP CONSTRAINT {ограничение}

2.5.3 Оператор DROP TABLE Оператор DROP TABLE удаляет существующую таблицу из базы данных. Синтаксис оператора DROP TABLE выглядит так: DROP TABLE {таблица}

2.6.1 Оператор GRANT Оператор GRANT используется для назначения разрешений на выполнения пользователю

операций или

с

группе

объектом

базы

пользователей.

данных Несколько

определенному упрощенный

синтаксис этого оператора выглядит следующим образом: GRANT {разрешения} [ON {таблица}] TO {пользователь} В качестве разрешения можно указывать как операторы языка определения данных, так и языка манипулирования данными. Если нужно предоставить все допустимые разрешения, следует воспользоваться разрешением ALL. Можно определить разрешения как для всей таблицы, так и для ее отдельных полей (только разрешения SELECT и UPDATE). Для указания разрешений для отдельных полей используется следующий синтаксис: GRANT SELECT({поле1}, {поле2},...), UPDATE({поле1}, {поле2},...) ON {таблица}

TO {пользователь} Управление

разрешениями

значительно

упрощается

с

использованием ролей. Преимущества использования ролей заключается в следующем: • упрощается работа по предоставлению разрешений; • упрощается механизм изменения разрешений; • повышается производительность системы за счет сокращения количества проверок отдельных разрешений. Рекомендуется на этапе формирования политики безопасности распределить всех пользователей по группам с одинаковыми правами доступа к данным и для каждой группы определить свою роль.

2.6.2 Оператор REVOKE Оператор REVOKE используется для снятия разрешений на выполнения пользователю

операций или

с

группе

объектом

базы

пользователей.

данных Несколько

синтаксис этого оператора выглядит следующим образом: REVOKE {разрешения} [ON {таблица}] FROM {пользователь}

определенному упрощенный

3. Объекты баз данных 3.1 Представления Представление (view) - временная таблица, сформированная из результирующего

набора

оператора

SELECT.

Запрос

SELECT,

определяющий представление, может ссылаться на одну или несколько таблиц и представлений из базы данных. В других операторах SQL допустимо ссылаться на представление, как на обычную таблицу. Представление хранит только текст запроса SELECT, но не сами данные. Всякий раз при обращении к представлению выполняется запрос SELECT и его результирующий набор становится содержанием представления. Оператор CREATE VIEW создает представление в базе данных. Синтаксис оператора CREATE VIEW выглядит так: CREATE VIEW {имя представления} AS {запрос SELECT} Оператор DROP VIEW удаляет представление из базы данных. Синтаксис оператора DROP VIEW выглядит так: DROP VIEW {имя представления} Основные функции представлений: • ограничение доступной пользователю области таблицы определенными полями или записями; • объединение данных из нескольких таблиц и представление их в виде одной временной таблицы; • замена детальных данных, расположенных в таблицах, сводными данными;

• упрощение структуры запросов к базе данных за счет замены одного сложного запроса SELECT на несколько простых запросов SELECT, сохраненных в виде представлений. К созданному представлению можно не только обращаться за получением данных с помощью запроса SELECT, но также возможно с некоторыми

ограничениями

выполнять

обновление

данных

в

представлении с помощью запросов INSERT, UPDATE и DELETE. Чтобы можно было обновлять данные в представлении представление должно удовлетворять следующим ограничениям: •

основываться только на одной таблице;

•

содержать первичный ключ таблицы;

•

не содержать в своем определении групповые функции;

•

не использовать конструкцию GROUP BY.

3.2 Хранимые процедуры Хранимая процедура представляет собой подпрограмму на языке SQL. Хранимые процедуры позволяют повысить производительность, расширяют возможности программирования и поддерживают функции безопасности, недоступные при использовании команд SQL, отсылаемых для обработки на сервер. Повышается производительность - за счет локального (по отношению к базе данных) хранения и прекомпиляции исходного

текста

процедуры.

Возможности

программирования

расширяются благодаря применению таких распространенных средств программирования, как использование входных и выходных параметров, а также поддержке многократного использования уже созданных хранимых процедур. Функции безопасности реализуются через разрешения на использование процедуры только определенными пользователями. В результате

пользователи

получают

лишь

ограниченный

доступ

к

внутренней структуре базы данных, а для выполнения манипуляции с данными обращаются к хранимым процедурам. Оператор CREATE PROCEDURE создает хранимую процедуру в базе данных. Синтаксис оператора CREATE PROCEDURE выглядит так: CREATE PROCEDURE {имя хранимой процедуры} [ {@параметр1} {тип данных} [OUTPUT], {@параметр2} {тип данных} [OUTPUT], ... ] AS {текст хранимой процедуры} Оператор DROP PROCEDURE удаляет хранимую процедуру из базы данных. Синтаксис оператора DROP PROCEDURE выглядит так: DROP PROCEDURE {имя хранимой процедуры} Оператор

EXEC

используется

для

выполнения

хранимой

процедуры. Синтаксис оператора EXEC выглядит так: EXEC {имя хранимой процедуры} [{@параметр1} [OUTPUT], {@параметр2} [OUTPUT], ...]

3.3 Триггеры Обеспечение целостности данных имеет решающее значение для поддержания точности и согласованности базы данных. Триггеры представляют собой особый вид хранимых процедур, привязанных в таблицам и представлениям и автоматически срабатывающих при добавлении, удалении или изменении данных. Прежде чем реализовывать триггер, следует выяснить, нельзя ли получить аналогичные результаты с

использованием ограничений. Триггеры применяются в следующих случаях: 1. если требуется реализовать сложные ограничения на данные; 2. если необходимо каскадное изменение через связанные таблицы в базе данных; 3. если

база

данных

денормализована

и

требуется

способ

автоматизированного обновления избыточных (дублирующих) данных в нескольких таблицах; 4. если

требуется

вывод

пользовательских

сообщений,

журналирование проводимых пользователем операций с данными или сложная обработка ошибок. Для создания триггера используется конструкция следующего вида: CREATE TRIGGER {имя триггера} ON {имя таблицы} FOR {тип события для обработки} AS {текст триггера} При создании триггера следует задать тип события, вызывающего его срабатывание. Типов события три: INSERT, UPDATE, DELETE. Один и тот же триггер может срабатывать на одно, два или все три события. Конструкция AS и следующие за ней команды языка SQL определяют задачу, которую будет выполнять триггер. При срабатывании триггера на события INSERT, UPDATE или DELETE создается одна или две псевдотаблицы (также известных как логические таблицы). Существует два типа логических таблиц: INSERTED и DELETED. INSERTED создается в результате события добавления или обновления данных. В ней находится набор добавленных или измененных записей. DELETED создается в результате удаления или обновления данных. В случае удаления данных в ней находятся удаленные записи, а в случае обновления данных в ней находятся обновленные записи в том

состоянии, в каком они были до операции обновления. Для определения того, значение какого поля записей было изменено при обновлении данных,

используется

конструкция

IF

UPDATE({имя

поля}).

UPDATE({имя поля}) возвращает TRUE, если поле было изменено, и FALSE в противном случае. Необходимо обратить внимание на тот факт, что при выполнении триггера таблица, для которой был создан триггер, уже содержит добавленные и измененные записи и не содержит удаленные записи. Для отмены добавления, удаления или изменения данных в триггере необходимо вызвать оператор отката транзакции ROLLBACK TRAN.

3.4 Транзакции и блокировки Типы

управления

одновременным

доступом

нескольких

пользователей к данным: • пессимистическое - в одно и тоже время просматривать и изменять данные может только один пользователь. • оптимистическое - в одно и тоже время просматривать данные могут несколько пользователей, но изменять данные может только один пользователь. Оба

типа

управления

одновременным

доступом

к

данным

используют в своей работе блокировки данных. Блокировка - это объект, с помощью которого показывается зависимость пользователя от какого-либо ресурса.

Система

управления

блокировками

запрещает

другим

пользователям выполнять над ресурсами операции, негативно влияющие на зависимость пользователя, владеющего блокировкой, от этого ресурса. Блокировка создает временное ограничение на выполнение некоторых операций обработки тех данных, от которых зависит пользователь. Основные типы блокировок:

• разделяемая (shared, S) - накладывается при выполнении операций чтения данных (например, SELECT). Никакая другая транзакция не сможет изменить или удалить данные, если на них установлена разделяемая

блокировка.

Разделяемая

блокировка

обычно

освобождается после завершения чтения данных, но если только уровень изоляции транзакции установлен в REPEATABLE READ или выше, то разделяемая блокировка сохраняется до завершения транзакции. • монопольная (exclusive, X) - накладывается при выполнении операций изменения данных (например, UPDATE). Никакая другая транзакция не сможет ни изменить, ни даже прочитать данные, если на них установления монопольная блокировка. Исключение: прочитать данные с установленной монопольной блокировкой возможно, если только уровень изоляции транзакции установлен в READ UNCOMMITTED. Монопольная блокировка освобождается после завершения транзакции. Для просмотра установленных блокировок в Microsoft SQL Server используется системная хранимая процедура sp_lock. Транзакция - последовательность операций, выполняемая как целостная логическая единица работы. Свойства транзакции: • атомарность - в транзакции выполняются или все входящие в нее операции, или ни одна. • согласованность - после завершении транзакции все данные должны находится в согласованном состоянии. • изоляция - модификации, выполняемые транзакцией, должны быть изолированы от модификаций, параллельно выполняемых другими транзакциями. • устойчивость - по завершении транзакции ее результат должен сохраниться в системе в любом случае.

Оператор BEGIN TRAN используется для начала транзакции. Для завершения транзакции используется либо оператор COMMIT TRAN (используется в том случае, если транзакция завершается успешно и все действия, выполнении в рамках транзакции должны быть сохранены в базе данных), либо оператор ROLLBACK TRAN (используется в том случае, если транзакция завершается с ошибками и все действия, выполнении в рамках транзакции должны быть отменены). Синтаксис транзакции выглядит так: BEGIN TRAN {операторы SQL} {если ошибок не было} COMMIT TRAN {иначе, если возникли ошибки} ROLLBACK TRAN Управление транзакциями осуществляется на уровне соединения, а не пользователя. После начала транзакции в соединении и до ее успешного или неуспешного завершения все выполненные в этом соединении операторы SQL становятся частью транзакции. При одновременном выполнении двух транзакций, обращающихся к одним и тем же данным, могут возникать следующие проблемные ситуации: o потерянные обновления - появляются при выборе одной записи двумя или более транзакциями, которые затем обновляют эту запись на основе ее первоначального значения. Ни у одной из транзакций нет сведений о действиях, выполненных другими транзакциями, поэтому последнее обновление записывается поверх обновлений, сделанных другими транзакциями, что приводит к потере данных.

o грязное чтение - возникает в том случае, когда первая транзакция читает данные, которые обновила, но еще не зафиксировала вторая транзакция. Таким образом, первая транзакция читает еще не зафиксированные

данные,

изменения

которых

могут

быть

отменены во второй транзакции. o неповторяемое чтение - возникает, когда первая транзакция несколько раз обращается к одним и тем же данным, однако данные меняются вследствие того, что между обращениями вторая транзакция обновляет данные и фиксирует. o чтение фантомов - появляется в том случае, когда записи из диапазона записей, читаемого в первой транзакции, добавляются или удаляются второй транзакцией. Для управления взаимодействия транзакций между собой и, соответственно, управлением блокировками данных, возникающими при выполнении

транзакций,

используется

установка

уровня

изоляции

транзакции. Уровень изоляции транзакции определяет, какие блокировки накладываются на данные, обрабатываемые в рамках транзакций. Оператор SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL используется для изменения уровня изоляции транзакции. Синтаксис оператора SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL выглядит так: SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL {уровень изоляции} В языке SQL допустимы следующие уровни изоляции транзакции: 1. READ UNCOMMITTED (неподтвержденное чтение) - транзакция с этим уровнем изоляции может читать записи, которые были изменены, но еще не зафиксированы другой транзакцией. 2. READ COMMITTED (подтвержденное чтение) - транзакция с этим уровнем изоляции может читать только те записи, которые были изменены и уже зафиксированы другой транзакцией.

3. REPEATABLE READ (повторяемое чтение) - транзакция с этим уровнем изоляции может читать только те записи, которые были изменены и уже зафиксированы другой транзакцией, и никакая другая транзакция не может изменить записи, которые были прочитаны в рамках этой транзакции. 4. SERIALIZABLE (упорядочение) - транзакция с этим уровнем изоляции может читать только те записи, которые были изменены и уже

зафиксированы

другой

транзакцией;

никакая

другая

транзакция не может изменить записи, которые были прочитаны в рамках этой транзакции и никакая другая транзакция не может добавить или удалить записи из диапазона записей, прочитанного в рамках этой транзакции.

Уровни изоляции READ UNCOMMITTED READ COMMITTED REPEATABLE READ SERIALIZABLE

Потерянные

Грязное

Неповторяемое

Чтение

обновления

чтение

чтение

фантомов

Нет

Да

Да

Да

Нет

Нет

Да

Да

Нет

Нет

Нет

Да

Нет

Нет

Нет

Нет

Взаимоблокировка - возникает тогда, когда две или более транзакции, конкурирующих за ресурс, становятся взаимозависимыми. Для того, чтобы избежать появления взаимоблокировок, следует не изменять порядок обращения к ресурсам в рамках транзакций.

3.5 Индексы Индексы используются для быстрого поиска нужных записей в таблицах базы данных. Существует два типа индексов: кластерные и некластерные. Структура обоих типов индексов - B-дерево (Balanced tree, сбалансированное дерево). На листовом уровне B-дерева кластерный индекс содержит записи таблицы, а некластерный - указатели на записи. У таблицы может быть только один кластерный индекс, т.к. ключ кластерного индекса физически упорядочивает таблицу. Этот тип индексов особенно эффективен при выполнении запросов, поскольку записи хранятся на листовом уровне B-дерева. Порядком сортировки и местом хранения кластерный индекс напоминает словарь с его алфавитным порядком сортировки слов и наличием определений после каждого слова. Если кластерный индекс у таблицы всегда один, то некластерных индексов для таблицы может быть создано несколько. Некластерный индекс напоминает предметный указатель, где у каждого элемента проставлена соответствующая ему страница. Помимо типа (кластерный или некластерный), индекс имеет ряд других свойств: • уникальный - в нем не допускается дублирования ключей; • составной - ключ такого индекса состоит из нескольких полей. Если результат запроса можно получить из индекса, без обращения к лежащей в его основе таблицы, то такой запрос считается покрытым, а индекс - покрывающим. При создании индекс упорядочивается по возрастанию. Это касается как кластерных, так и некластерных индексов. Кластерный индекс определяет порядок сортировки таблицы. Оператор CREATE INDEX используется для создания индекса. Синтаксис оператора CREATE INDEX выглядит так:

CREATE [UNIQUE] [CLUSTERED|NONCLUSTERED] INDEX {индекс} ON {таблица} (список полей) Оператор DROP INDEX используется для удаления индекса. Синтаксис оператора DROP INDEX выглядит так: DROP INDEX {индекс}

4. Языки HTML И DHTML 4.1 История и стандарты языка HTML HTML (HyperText Markup Language - язык разметки гипертекста) является стандартным языком, используемым для разметки и оформления гипертекстовых документов. Под разметкой документа понимается описание его структуры. С помощью гипертекстовых ссылок описывается взаимосвязь между различными документами. Язык HTML также содержит достаточное количество возможностей по определению того, как гипертекстовый документ должен выводится на то или иное устройство вывода информации. Возможность

применения

гипертекста

была

предсказана

Ванневаром Бушем в 1945 году, а термин "гипертекст" впервые был введен Тедом Нельсоном в 60-х годах прошлого века. Предшественником языка HTML был язык SGML (Standard Generalized Markup Language стандартный обобщенный язык разметки), прошедший стандартизацию в 1986 году. Стандарт языка SGML определяет синтаксис записи элементов разметки (тегов) и их атрибутов, а также правила определения новых тегов и указания структурных отношений между ними. На его основе в 1991 году

Тим

Бернерс-Ли

разработал

язык

разметки

гипертекстовых

документов HTML, который предназначался для передачи гипертекстовой информации через Internet посредством протокола HTTP (HyperText Trasport Protocol – протокол передачи гипертекста). Первый стандарт языка HTML был принят в 1995 году консорциумом World Wide Web Consortium (W3C). Этот стандарт называется HTML 2.0. В 1997 году был принят новый стандарт HTML 3.2. В этом стандарте для форматирования гипертекста предлагалось использовать каскадные таблицы стилей

(Cascading Style Sheets, CSS). Последний стандарт языка HTML был принят в 1999 году и называется HTML 4.0.

4.2 Структура страницы на языке HTML Теги записываются с использованием угловых скобок и бывают одиночные (например,
) и парные (например, ...). Каждый тег состоит из имени (обязательный элемент), набора атрибутов (свойств), описывающих отображение и поведение тега и текстовой информации (только для парных тегов). Одиночные тег записывается следующим образом: <имя атрибут=значение атрибут=значение> Парные тег записывается следующим образом: <имя атрибут=значение атрибут=значение> текстовая информация Для вставки комментариев на странице HTML используется следующая запись: . Структура страницы на языке HTML: Содержимое страницы

Парный тег используется для определения заголовка страницы, описывающего страницу в целом с помощью специальных тегов. В заголовке практически всегда используется парный тег