类型、功能、机制与违约处理
一、引言
在数据库管理系统中，数据的完整性至关重要，它确保数据库中的数据准确、一致且符合业务规则，数据库完整性约束是实现这一目标的重要手段，通过定义一系列规则来限制数据的输入和操作，从而维护数据的质量。
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二、完整性约束的类型及功能
1、实体完整性约束
类型：实体完整性主要通过主键约束来实现，在关系型数据库中，如在一个学生信息表（student）中，学生的学号（student_id）通常被定义为主键。
功能：主键的值必须唯一且不能为空，这就保证了每个学生在数据库中都有一个唯一的标识，在一个学校的管理系统中，如果允许学号重复或者为空，就会导致对学生信息管理的混乱，当有新的学生记录插入时，数据库管理系统会检查学号是否已经存在，如果存在则拒绝插入操作，确保了实体的完整性。
2、参照完整性约束
类型：参照完整性通过外键约束来体现，假设存在两个表，学生表（student）和课程表（course），以及一个选课表（enrollment），选课表中的学生学号（student_id）字段是引用学生表学号的外键，课程编号（course_id）字段是引用课程表课程编号的外键。
功能：外键的值必须是它所参照的表中的主键值或者为空（在允许为空的情况下），在选课操作中，当向选课表插入一条选课记录时，系统会检查插入的学生学号是否存在于学生表中，课程编号是否存在于课程表中，如果不存在，就会拒绝插入操作，这样就保证了数据库中表与表之间关系的正确性，防止出现孤立的数据或者不合理的关联。
3、域完整性约束
类型
数据类型约束：例如在一个表示年龄的字段中，将其数据类型定义为整数类型。
取值范围约束：继续以年龄字段为例，可以定义年龄的取值范围，如在1到100之间。
非空约束：对于一些必须填写的字段，如员工表中的员工姓名字段，可以设置为非空。
功能
- 数据类型约束确保了数据在存储时符合特定的格式要求，如果试图将一个字符串存储到定义为整数类型的年龄字段中，数据库管理系统会报错，取值范围约束限制了数据的合理取值范围，防止录入不合理的数据，如录入年龄为 - 1或者150，非空约束保证了重要信息的完整性，避免出现空值导致的业务逻辑错误。
4、用户自定义完整性约束
类型：用户根据具体的业务需求定义的约束，在一个银行账户表中，要求账户余额不能为负数，这不是数据库系统自带的标准约束类型，而是根据银行业务规则定义的特殊约束。
功能：满足特定业务场景下的数据完整性要求，这种约束可以通过数据库中的存储过程、触发器等机制来实现，可以编写一个触发器，在每次更新账户余额之前检查余额是否会变为负数，如果是则阻止更新操作。
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三、完整性约束机制
1、声明式约束机制
- 这是最常见的一种机制，在创建表结构时直接声明完整性约束，例如在创建学生表时使用SQL语句：
```sql
CREATE TABLE student (
student_id INT PRIMARY KEY,
student_name VARCHAR(50) NOT NULL,
age INT CHECK (age BETWEEN 1 AND 100)
);
```
- 在这个例子中，直接声明了主键约束（student_id）、非空约束（student_name）和取值范围约束（age），数据库管理系统会自动根据这些声明来维护数据的完整性。
2、过程式约束机制
- 这种机制主要通过编写存储过程和触发器来实现，对于上述银行账户余额不能为负数的约束，可以编写一个触发器：
```sql
CREATE TRIGGER check_balance
BEFORE UPDATE ON account
FOR EACH ROW
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BEGIN
IF NEW.balance < 0 THEN
SIGNAL SQLSTATE '45000' SET MESSAGE_TEXT = '余额不能为负数';
END IF;
END;
```
- 这个触发器在每次更新账户表（account）中的余额（balance）字段之前检查新的余额值是否小于0，如果是则抛出错误信息，阻止更新操作。
四、违约处理方法
1、拒绝操作
- 当数据违反完整性约束时，最常见的处理方法就是拒绝执行导致违约的操作，在向学生表插入一条学号已经存在的记录时，数据库管理系统会拒绝插入操作，并返回相应的错误信息，如“主键冲突，插入失败”。
2、级联操作
- 在参照完整性约束中，如果主表中的记录被删除或者更新，与之相关的从表中的记录可以根据设置进行级联操作，在删除一个学生记录时，如果选课表中的外键设置了级联删除，那么与该学生相关的所有选课记录也会被自动删除，这样可以保持数据的一致性，避免出现孤立的选课记录。
3、设置默认值
- 当插入的数据违反某些约束时，可以设置默认值来满足约束条件，在一个订单表中，如果没有指定订单状态字段的值，系统可以根据预先设置的默认值（如“未处理”）来填充该字段，从而避免因为空值违反约束。
数据库完整性约束涵盖多种类型，每种类型都有其特定的功能，通过不同的约束机制来实现，并且在数据违反约束时有着相应的违约处理方法，这些共同确保了数据库中数据的质量和一致性，为企业和组织的业务运营提供可靠的数据支持。
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