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数据的完整性在数据库应用系统中的设计与实施摘要:本文主要介绍了在SQL Server数据库应用系统中,在服务器端和客户端实现数据完整性的设计方法,并结合医院管理信息系统(简称JY-HMIS),阐述了实施数据完整性的策略。关键词:数据完整性 数据库 事务处理前言数据完整性是指数据的正确性和一致性,它有两方面的含义:(1)数据取值的正确性,即字段列值必须符合数据的取值范围、类型和精度的规定;(2)相关数据的一致性,即相关表的联系字段的列值匹配。在数据库应用系统中,保证数据完整性是应用系统设计的基本要求;数据完整性实施的好坏,关系到数据系统的正确性、一致性和可靠性,关系到系统的成败。JY-HMIS采用C/S模式体系结构,其数据库应用系统为:SQL Server 7.0;客户端的开发工具为:PowerBuilder 6.5。下面主要从服务器端数据库管理系统及客户端的应用程序一,两个方面进行介绍。1 服务器端利用SQL Server 7.0数据库实现数据的完整性在用INSERT、DELETE、UPDATE语句修改数据库内容时,数据的完整性可能遭到破坏,为了保证存放数据的正确性和一致性,SQL Server对数据施加了一个或多个数据完整性约束。这些约束限制了对数据库的数据值,或者限制了数据库修改所产生的数据值,或限制了对数据库中某些值的修改。在SQL Server关系数据库中,主要有以下3类数据完整性:实体完整性(保证表中所有行唯一);参照完整性(主健和外健关系维护,它涉及两个或两个以上的表的数据的一致性维护);域完整性(某列有效性的集合,是对业务管理或是对数据库数据的限制)。在报务器端有两种方法实现数据完整性:定义Creat Table 完整性约束及定义规则、缺省、索引和触发器。1.1 定义 createtable 完整性约束此方法是在创建数据库表的命令语句中,加入表级约束或列级来实现数据完整性。如在建表语句中加入非空(not null)约束、缺省(default)约束、唯一码(unique)约束、主键码(primary key)约束、外键码(foreign key)约束、校验(check)约束等。它的主要特点是:定义简单、安全可靠、维护方便。1.1.1 非空约束、缺省约束和校验约束非空约束限定了列值不能为空值;缺省约束指定当向数据库插入数据时,若用户没有明确给出某列的值时,SQL Server 自动输入预定值;校验约束则用来限定列的值域范围。例如,在创建图书登记表中,限定登记日期、图书类别编码、登记号、中文名等列值不允许为空值;页数的缺省值为1;单价的缺省值为0;图书状态只能为:“在馆”、“借出”、“丢失”之一。1.1.2 主键约束和唯一约束主键约束和唯一约束,均为指定的列建立唯一性索引,即不允许唯一索引的列上有相同的值。主键约束更严格,不但不允许有重复值,而且也不允许有空值。例如,在科室编码表,对列ksbm创建主键约束,对ksmc创建唯一约束。1.1.3 外键约束外键约束又称参照完整性约束,用来限定本表外键码列值与相关表主键码字段列值的匹配,即保证相关数据的一致性。例如,在创建医师编码表中,医生所属科室 ssks 为外键码,限定它与科室编码表中的科室编码 ksbm 列值一致。1.2 定义规则、缺省、索引和触发器在数据库表的创建命令语句中定义约束的方法,虽然具有简单、方便、安全等特点,但它只对特定的表有效,不能应用到其他表,并且只能使用 alter table 命令修改或删除约束,缺乏一定的灵活性。与此相反,在数据库中创建与表相对独立的规则、索引和触发器对象,也能实现数据完整性,而且能实施更复杂、更完善的数据完整性约束。它的主要特点是功能强、效率高、维护方便。1.2.1 定义规则规则类似于表定义中的校验约束,用来限定列的值域范围。但它不限定于特定表,可以绑定到其他表的列或用户自定义的数据类型中使用。例如,在定义药品的编码规则Rul-ypbm,可绑定到其他表中。1.2.2 定义缺省缺省类似于表定义中的缺省约束,用来设置列的缺省值输入。它也不限定于特定表,可以绑定到其他表的列或用户自定义数据类型中使用。1.2.3 定义索引索引类似于表定义中的唯一约束,用来保证列值的唯一性。此外,它还能使用聚簇索引和非聚簇索引选项,来增强数据检索的性能。例如,对于门诊收费明细帐表,分别建立了按收费日期和收费序号的非聚簇索引,大大提高了数据的查询速度,在未建立索引前,要在20多万条记录中查询满足条件的记录,大约需要5分钟左右,建立索引后,只需要4秒钟左右。1.2.4 定义触发器触发器是一种实施复杂的完整性约束的有效方法,当对它所保护的数据进行修改时自动激活,防止对数据进行不正确、未授权或不一致的修改。类似于表定义中参照完整性约束;触发器也可用来保证相关数据的一致性。它还能完成一些表定义参照完整性的约束不能完成的任务。2 客户端利用PB开发的应用程序实现数据的完整性2.1 用PB的控件来确保数据的完整性在以PB开发工具编写的应用程序中,可使用数据窗口对象的列校验属性来检查输入数据的正确性;在窗口输入界面中还可以采用下拉列表、复选框、单选按钮等控件,实现固定值选取输入来确保数据的正确;另外,应用程序本身也可以对输入数据进行有效检查来确保数据的完整性。2.2 利用事务的特点来保证数据的一致性因PB的每一操作都是基于控件中的事件,所以一个完整的事务处理要集中在一个事件或一个操作单元中。例如,门诊划价收费中的付款处理;同一个收费序号下的数据,经过处理后要记入明细帐、一级明细帐、总帐,同时还要更新收费序号登记表等;所有这些处理算是一个完整的任务,必须等所有的语句都执行成功后,才能对数据库进行提交;如果有一条语句未执行成功,就要撤消该事务的一切操作,回退到事务开始的状态,这样才能保证数据的一致。利用客户端应用程序实现数据完整性的方法,其主要特点是:交互性好、功能强,但编程偏大、维护困难、可靠性差。3 实现数据完整性的策略由上述可见,在SQL Server数据库应用系统中,实现数据完整性的方法各有其特点。对具体应用系统,可根据需要采用其中一种或多种方法来建立数据完整性的机制,其策略为:(1) 对于通过窗口操作输入的数据,一般采用客户端应用程序来确保数据的完整性。这样,一方面可把非法数据在提交到数据库之前就拒之门外,另一方面可使用户及时得到操作反馈信息,做出正确的选择。(2) 对于通过其他途径转入的数据,一般需要服务器端数据库管理系统来实现数据的完整性。(3) 对于数据一致性的维护,宜于由服务器端数据库的触发器或表定义的约束来实现。这样可降低客户端应用程序的开发量,提高应用系统的运行效率、可维护性及可靠性。(4) 对于数据完整性和安全性要求较高的系统,则需要采用多层保护屏障来确保数据的完整性和安全性。如:既在客户端应用系统程序检查输入数据的有效性,同时又在服务器端数据库中建立表的约束、规则、缺省和触发器等进行数据完整性约束。这样可以提高系统数据的可靠性和安全性。4 结语数据库完整性是数据库应用系统的最基本要求之一。在SQL Server数据库应用系统中,可采用服务器端数据库表定义约束和数据库规则、缺省、索引、触发器及客户端的应用程序等三种方法实施数据的完整性。它们各有其特点,在应用系统中,应根据具体情况,灵活使用。参考文献[1] 杨正洪.SQL Server 7.0 关系数据库系统管理与开发指南.机械工业部出版社,2000.[2] Microsoft SQL Server 7.0 数据库系统管理与应用开发.北京人民邮电出版社,1999.[3] 薛华成.管理信息系统.清华大学出版社,1995.

数据库完整性（Database Integrity）是指数据库中数据的正确性和相容性。数据库完整性由各种各样的完整性约束来保证，因此可以说数据库完整性设计就是数据库完整性约束的设计。数据库完整性约束可以通过DBMS或应用程序来实现，基于DBMS的完整性约束作为模式的一部分存入数据库中。通过DBMS实现的数据库完整性按照数据库设计步骤进行设计，而由应用软件实现的数据库完整性则纳入应用软件设计（本文主要讨论前者）。数据库完整性对于数据库应用系统非常关键，其作用主要体现在以下几个方面： 1．数据库完整性约束能够防止合法用户使用数据库时向数据库中添加不合语义的数据。 2．利用基于DBMS的完整性控制机制来实现业务规则，易于定义，容易理解，而且可以降低应用程序的复杂性，提高应用程序的运行效率。同时，基于DBMS的完整性控制机制是集中管理的，因此比应用程序更容易实现数据库的完整性。 3．合理的数据库完整性设计，能够同时兼顾数据库的完整性和系统的效能。比如装载大量数据时，只要在装载之前临时使基于DBMS的数据库完整性约束失效，此后再使其生效，就能保证既不影响数据装载的效率又能保证数据库的完整性。 4．在应用软件的功能测试中，完善的数据库完整性有助于尽早发现应用软件的错误。 数据库完整性约束可分为6类：列级静态约束、元组级静态约束、关系级静态约束、列级动态约束、元组级动态约束、关系级动态约束。动态约束通常由应用软件来实现。不同DBMS支持的数据库完整性基本相同，Oracle支持的基于DBMS的完整性约束如下表所示： 数据库完整性设计示例 一个好的数据库完整性设计首先需要在需求分析阶段确定要通过数据库完整性约束实现的业务规则，然后在充分了解特定DBMS提供的完整性控制机制的基础上，依据整个系统的体系结构和性能要求，遵照数据库设计方法和应用软件设计方法，合理选择每个业务规则的实现方式；最后，认真测试，排除隐含的约束冲突和性能问题。基于DBMS的数据库完整性设计大体分为以下几个阶段： 1．需求分析阶段 经过系统分析员、数据库分析员、用户的共同努力，确定系统模型中应该包含的对象，如人事及工资管理系统中的部门、员工、经理等，以及各种业务规则。 在完成寻找业务规则的工作之后，确定要作为数据库完整性的业务规则，并对业务规则进行分类。其中作为数据库模式一部分的完整性设计按下面的过程进行。而由应用软件来实现的数据库完整性设计将按照软件工程的方法进行。 2．概念结构设计阶段 概念结构设计阶段是将依据需求分析的结果转换成一个独立于具体DBMS的概念模型，即实体关系图（ERD）。在概念结构设计阶段就要开始数据库完整性设计的实质阶段，因为此阶段的实体关系将在逻辑结构设计阶段转化为实体完整性约束和参照完整性约束，到逻辑结构设计阶段将完成设计的主要工作。 3．逻辑结构设计阶段 此阶段就是将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型，并对其进行优化，包括对关系模型的规范化。此时，依据DBMS提供的完整性约束机制，对尚未加入逻辑结构中的完整性约束列表，逐条选择合适的方式加以实现。 在逻辑结构设计阶段结束时，作为数据库模式一部分的完整性设计也就基本完成了。每种业务规则都可能有好几种实现方式，应该选择对数据库性能影响最小的一种，有时需通过实际测试来决定。 数据库完整性设计原则 在实施数据库完整性设计的时候，有一些基本的原则需要把握： 1．根据数据库完整性约束的类型确定其实现的系统层次和方式，并提前考虑对系统性能的影响。一般情况下，静态约束应尽量包含在数据库模式中，而动态约束由应用程序实现。 2．实体完整性约束、参照完整性约束是关系数据库最重要的完整性约束，在不影响系统关键性能的前提下需尽量应用。用一定的时间和空间来换取系统的易用性是值得的。 3．要慎用目前主流DBMS都支持的触发器功能，一方面由于触发器的性能开销较大，另一方面，触发器的多级触发不好控制，容易发生错误，非用不可时，最好使用Before型语句级触发器。 4．在需求分析阶段就必须制定完整性约束的命名规范，尽量使用有意义的英文单词、缩写词、表名、列名及下划线等组合，使其易于识别和记忆，如：CKC_EMP_REAL_INCOME_EMPLOYEE、PK_EMPLOYEE、CKT_EMPLOYEE。如果使用CASE工具，一般有缺省的规则，可在此基础上修改使用。 5．要根据业务规则对数据库完整性进行细致的测试，以尽早排除隐含的完整性约束间的冲突和对性能的影响。 6．要有专职的数据库设计小组，自始至终负责数据库的分析、设计、测试、实施及早期维护。数据库设计人员不仅负责基于DBMS的数据库完整性约束的设计实现，还要负责对应用软件实现的数据库完整性约束进行审核。 7．应采用合适的CASE工具来降低数据库设计各阶段的工作量。好的CASE工具能够支持整个数据库的生命周期，这将使数据库设计人员的工作效率得到很大提高，同时也容易与用户沟通。你可以围绕相关内容发表自己的看法

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