【数据库】【Oracle】事务与约束详解

Oracle 事务与约束详解

事务和约束是 Oracle 数据库数据完整性和一致性 的两大基石。事务确保操作的原子性 ，约束确保数据的业务规则。

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一、事务（Transaction）基础

1.1 ACID 特性

特性	说明	Oracle 实现
原子性 (Atomicity)	要么全部成功，要么全部回滚	Undo 表空间、回滚段
一致性 (Consistency)	事务前后数据状态合法	约束检查、触发器
隔离性 (Isolation)	并发事务互不干扰	锁机制、MVCC
持久性 (Durability)	提交后永久保存	Redo 日志、数据文件

1.2 事务生命周期

-- 1. 开始事务（Oracle 自动开始）
UPDATE employees SET salary = 8000 WHERE employee_id = 101;

-- 2. 执行 DML 操作
INSERT INTO departments VALUES (280, 'Cloud Engineering', 1700);

-- 3. 保存点（可选）
SAVEPOINT sp1;

-- 4. 继续操作
DELETE FROM employees WHERE employee_id = 999;

-- 5. 回滚到保存点
ROLLBACK TO sp1;  -- 仅撤销 DELETE

-- 6. 提交事务
COMMIT;  -- 所有更改永久生效

-- 或回滚整个事务
ROLLBACK;  -- 撤销所有更改

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二、Oracle 事务控制语句

2.1 显式控制

-- COMMIT：提交事务
COMMIT [WORK] [COMMENT '注释'];  -- COMMENT 用于分布式事务

-- ROLLBACK：回滚事务
ROLLBACK [WORK];
ROLLBACK [WORK] TO [SAVEPOINT] 保存点名称;  -- 部分回滚

-- SAVEPOINT：设置保存点
SAVEPOINT 保存点名称;

-- SET TRANSACTION：设置事务属性
SET TRANSACTION READ ONLY;  -- 只读事务
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;  -- 设置隔离级别
SET TRANSACTION NAME '订单处理';  -- 命名事务

2.2 隐式提交

以下操作会自动提交当前事务：

• DDL 语句 ：CREATE, ALTER, DROP, TRUNCATE
• DCL 语句 ：GRANT, REVOKE
• 退出 SQL*Plus（正常退出）

陷阱示例：

UPDATE employees SET salary = 9000 WHERE employee_id = 101;
CREATE TABLE temp_table (id NUMBER);  -- 自动提交 UPDATE！
ROLLBACK;  -- 已无法回滚 salary 的修改

2.3 自治事务

在触发器或存储过程中独立提交，不影响主事务。

CREATE OR REPLACE PROCEDURE log_error(err_msg VARCHAR2) IS
    PRAGMA AUTONOMOUS_TRANSACTION;  -- 声明自治事务
BEGIN
    INSERT INTO error_log (message, log_date) 
    VALUES (err_msg, SYSDATE);
    COMMIT;  -- 独立提交
END;
/

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三、约束（Constraint）类型

3.1 约束分类总览

CREATE TABLE employees (
    employee_id     NUMBER(6) CONSTRAINT emp_pk PRIMARY KEY,  -- 主键约束
    email           VARCHAR2(25) CONSTRAINT emp_email_uk UNIQUE,  -- 唯一约束
    first_name      VARCHAR2(20) NOT NULL,  -- 非空约束
    last_name       VARCHAR2(25) NOT NULL,
    salary          NUMBER(8,2) CONSTRAINT emp_salary_ck CHECK (salary > 0),  -- 检查约束
    hire_date       DATE DEFAULT SYSDATE,
    department_id   NUMBER(4) CONSTRAINT emp_dept_fk 
                    REFERENCES departments(department_id)  -- 外键约束
);

3.2 主键约束（PRIMARY KEY）

作用：唯一标识一行，非空且唯一

-- 建表时创建
CREATE TABLE products (
    product_id NUMBER PRIMARY KEY,
    name VARCHAR2(100)
);

-- 表级约束（推荐，可命名）
CREATE TABLE products (
    product_id NUMBER,
    name VARCHAR2(100),
    CONSTRAINT prod_pk PRIMARY KEY (product_id)
);

-- 组合主键
CREATE TABLE order_items (
    order_id NUMBER,
    item_id NUMBER,
    quantity NUMBER,
    CONSTRAINT pk_order_items PRIMARY KEY (order_id, item_id)
);

-- 修改表添加主键
ALTER TABLE products ADD CONSTRAINT prod_pk PRIMARY KEY (product_id);

-- 禁用主键（数据仓库批量加载时）
ALTER TABLE products DISABLE CONSTRAINT prod_pk;
ALTER TABLE products ENABLE CONSTRAINT prod_pk;

3.3 外键约束（FOREIGN KEY）

作用：维护表间引用完整性

-- 基础外键
CREATE TABLE employees (
    employee_id NUMBER PRIMARY KEY,
    department_id NUMBER CONSTRAINT emp_dept_fk 
        REFERENCES departments(department_id)
);

-- 级联删除
ALTER TABLE employees 
ADD CONSTRAINT emp_dept_fk FOREIGN KEY (department_id)
REFERENCES departments(department_id)
ON DELETE CASCADE;  -- 删除部门时，员工自动删除

-- 级联置空
ALTER TABLE employees 
ADD CONSTRAINT emp_dept_fk FOREIGN KEY (department_id)
REFERENCES departments(department_id)
ON DELETE SET NULL;  -- 删除部门时，员工 dept_id 设为 NULL

-- 外键限制
- 外键列必须是主键或唯一键
- 外键列类型必须与引用列一致
- 外键可以引用同一表（自引用）

外键检查时机：

-- IMMEDIATE（默认）：每行 DML 后立即检查
-- DEFERRED：事务提交时检查（用于循环依赖）
ALTER TABLE employees 
ADD CONSTRAINT emp_dept_fk FOREIGN KEY (department_id)
REFERENCES departments(department_id)
DEFERRABLE INITIALLY DEFERRED;  -- 可延迟约束

3.4 唯一约束（UNIQUE）

作用：确保列值唯一，但允许多个 NULL

-- 列级唯一约束
CREATE TABLE users (
    user_id NUMBER PRIMARY KEY,
    email VARCHAR2(100) UNIQUE
);

-- 表级唯一约束（可命名）
CREATE TABLE users (
    user_id NUMBER PRIMARY KEY,
    email VARCHAR2(100),
    CONSTRAINT users_email_uk UNIQUE (email)
);

-- 组合唯一约束
CREATE TABLE user_roles (
    user_id NUMBER,
    role_id NUMBER,
    CONSTRAINT uk_user_roles UNIQUE (user_id, role_id)
);

3.5 非空约束（NOT NULL）

作用：列不能为 NULL

-- 建表时定义
CREATE TABLE products (
    product_id NUMBER NOT NULL,
    name VARCHAR2(100) NOT NULL
);

-- 修改表添加非空约束
ALTER TABLE products MODIFY (name NOT NULL);

-- 删除非空约束（通过 MODIFY）
ALTER TABLE products MODIFY (name NULL);

3.6 检查约束（CHECK）

作用：强制列值满足条件

-- 检查 salary 范围
CREATE TABLE employees (
    employee_id NUMBER PRIMARY KEY,
    salary NUMBER(8,2) CHECK (salary BETWEEN 1000 AND 50000)
);

-- 复杂检查约束
CREATE TABLE employees (
    employee_id NUMBER PRIMARY KEY,
    salary NUMBER(8,2),
    commission_pct NUMBER(2,2),
    CONSTRAINT chk_salary_commission CHECK (
        (salary > 0 AND commission_pct IS NULL) OR
        (salary > 5000 AND commission_pct BETWEEN 0 AND 0.5)
    )
);

-- 修改表添加检查约束
ALTER TABLE employees ADD CONSTRAINT chk_hire_date CHECK (hire_date <= SYSDATE);

3.7 默认值（DEFAULT）

作用：插入时未指定值则使用默认值

CREATE TABLE orders (
    order_id NUMBER PRIMARY KEY,
    order_date DATE DEFAULT SYSDATE,  -- 当前日期
    status VARCHAR2(20) DEFAULT 'NEW',
    created_by VARCHAR2(50) DEFAULT USER  -- 当前用户
);

-- 插入时使用默认值
INSERT INTO orders (order_id) VALUES (101);  -- order_date=SYSDATE, status='NEW'

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四、约束状态管理

4.1 约束状态组合

每个约束有四种状态组合：

• ENABLE VALIDATE：默认状态，启用且验证现有数据（最严格）
• ENABLE NOVALIDATE：启用但不验证现有数据（仅对新数据生效）
• DISABLE VALIDATE：禁用但验证现有数据（阻止新DML）
• DISABLE NOVALIDATE：禁用且不验证（数据仓库场景）

-- 查看约束状态
SELECT constraint_name, status, validated 
FROM user_constraints 
WHERE table_name = 'EMPLOYEES';

-- 禁用约束（数据加载时提升性能）
ALTER TABLE employees DISABLE CONSTRAINT emp_salary_ck;

-- 启用并验证（加载后重新启用）
ALTER TABLE employees ENABLE VALIDATE CONSTRAINT emp_salary_ck;

-- 启用但不验证（存在脏数据时）
ALTER TABLE employees ENABLE NOVALIDATE CONSTRAINT emp_salary_ck;

-- 延迟约束检查（事务级）
ALTER TABLE employees MODIFY CONSTRAINT emp_dept_fk 
DEFERRABLE INITIALLY IMMEDIATE;

-- 在事务中临时延迟
SET CONSTRAINT emp_dept_fk DEFERRED;
INSERT INTO employees (...) VALUES (...);  -- 暂时违反外键
UPDATE departments SET department_id = ...;  -- 使引用有效
COMMIT;  -- 提交时检查

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五、事务与约束的交互

5.1 约束检查时机

IMMEDIATE 约束（默认）：

-- 每行 DML 后立即检查
UPDATE employees SET department_id = 999 WHERE employee_id = 101;
-- 报错：ORA-02291: 违反外键约束

DEFERRED 约束：

-- 事务提交时检查
SET CONSTRAINT emp_dept_fk DEFERRED;

INSERT INTO employees (employee_id, department_id) VALUES (999, 999);  -- 成功
-- 在提交前插入被引用的部门
INSERT INTO departments (department_id) VALUES (999);

COMMIT;  -- 检查通过，成功提交

5.2 违反约束的事务回滚

BEGIN
    INSERT INTO employees (employee_id, salary) VALUES (999, -100);  -- 违反检查约束
EXCEPTION
    WHEN OTHERS THEN
        DBMS_OUTPUT.PUT_LINE('违反约束: ' || SQLERRM);
        ROLLBACK;  -- 回滚整个事务
END;
/

5.3 约束与性能

-- 批量插入时禁用约束可提升性能
ALTER TABLE employees DISABLE CONSTRAINT emp_salary_ck;

-- 批量插入
INSERT INTO employees SELECT * FROM employees_staging;

-- 启用并验证
ALTER TABLE employees ENABLE VALIDATE CONSTRAINT emp_salary_ck;

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六、高级主题

6.1 约束异常处理

-- 创建异常表
EXEC DBMS_ERRLOG.CREATE_ERROR_LOG('EMPLOYEES', 'EMPLOYEES_ERRLOG');

-- 批量插入时记录异常
INSERT INTO employees 
SELECT * FROM employees_temp
LOG ERRORS INTO EMPLOYEES_ERRLOG ('Batch Load') REJECT LIMIT UNLIMITED;

-- 查看异常记录
SELECT ora_err_number$, ora_err_mesg$, first_name 
FROM EMPLOYEES_ERRLOG;

6.2 视图上的约束

-- WITH CHECK OPTION：防止通过视图插入不符合视图条件的数据
CREATE VIEW high_emp AS
SELECT * FROM employees WHERE salary > 10000
WITH CHECK OPTION;

-- 尝试插入 low salary 将失败
INSERT INTO high_emp VALUES (..., 5000);  -- ORA-01402: 违反 CHECK OPTION

6.3 物化视图约束

-- 物化视图可添加约束
CREATE MATERIALIZED VIEW emp_mv
BUILD IMMEDIATE
REFRESH FAST ON COMMIT
ENABLE QUERY REWRITE
AS
SELECT employee_id, salary FROM employees;

-- 添加主键约束
ALTER MATERIALIZED VIEW emp_mv ADD CONSTRAINT emp_mv_pk PRIMARY KEY (employee_id);

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七、最佳实践与避坑指南

7.1 约束设计最佳实践

✅ 命名规范 ：表名_列名_约束类型（如 emp_salary_ck）

✅ 尽早定义 ：建表时定义约束，避免后期数据污染

✅ 优先使用 NOT NULL ：约束开销最小，性能影响最低

✅ 外键加索引 ：外键列必须创建索引，避免全表锁

✅ 检查约束简单 ：避免复杂函数，影响 DML 性能

✅ 文档化约束：记录业务含义，便于维护

7.2 常见陷阱

❌ 外键无索引 ：导致子表全表锁，并发性能差

❌ 循环外键 ：A→B→C→A，设计缺陷

❌ 延迟约束滥用 ：增加复杂性，难以调试

❌ CHECK 中使用函数 ：导致无法创建函数索引

❌ 大批量 DML 不禁用约束：性能慢且产生大量 UNDO

7.3 外键索引示例

-- 外键列必须创建索引
CREATE TABLE order_items (
    order_id NUMBER,
    item_id NUMBER,
    CONSTRAINT fk_order_items FOREIGN KEY (order_id) REFERENCES orders(order_id)
);

-- 创建索引（否则删除父表记录时会锁整个子表）
CREATE INDEX idx_order_items_order_id ON order_items(order_id);

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八、查询与维护

8.1 查询约束信息

-- 查询表的所有约束
SELECT 
    constraint_name,
    constraint_type,
    search_condition,
    status,
    validated
FROM user_constraints
WHERE table_name = 'EMPLOYEES'
ORDER BY constraint_type;

-- 约束类型说明：
-- P: Primary Key, U: Unique, R: Foreign Key, C: Check

-- 查询外键引用关系
SELECT 
    a.constraint_name,
    a.table_name,
    b.column_name,
    a.r_constraint_name,
    c.table_name AS ref_table,
    d.column_name AS ref_column
FROM user_constraints a
JOIN user_cons_columns b ON a.constraint_name = b.constraint_name
JOIN user_constraints c ON a.r_constraint_name = c.constraint_name
JOIN user_cons_columns d ON c.constraint_name = d.constraint_name
WHERE a.constraint_type = 'R'
AND a.table_name = 'EMPLOYEES';

8.2 批量操作约束

-- 导出约束定义（数据迁移时使用）
SELECT DBMS_METADATA.GET_DDL('CONSTRAINT', constraint_name) 
FROM user_constraints 
WHERE table_name = 'EMPLOYEES';

-- 禁用表的所有约束
BEGIN
    FOR c IN (SELECT constraint_name FROM user_constraints WHERE table_name = 'EMPLOYEES') LOOP
        EXECUTE IMMEDIATE 'ALTER TABLE employees DISABLE CONSTRAINT ' || c.constraint_name;
    END LOOP;
END;
/

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九、总结

事务 vs 约束对比

维度	事务	约束
作用	保证操作原子性	保证数据合法性
粒度	会话级（跨语句）	行级（单条数据）
生命周期	显式/隐式开始和结束	持久化在数据字典中
性能影响	UNDO/REDO 开销	索引维护、检查开销
典型场景	转账、订单创建	主键唯一、外键关联

设计原则

• 事务要短：避免长事务占用资源
• 约束要早：建表时定义，数据入库前校验
• 外键要索引：避免性能陷阱
• 延迟要谨慎：仅用于循环依赖场景

掌握事务和约束，是构建健壮、可靠、高性能 Oracle 应用的基石。