【赵渝强老师】国产金仓数据库的数据库对象

金仓数据库中包含各种数据库对象，常见的KingBase对象有：数据库、模式、表、索引、视图、存储过程、存储函数和触发器等等。

这里将介绍金仓数据库中常见的数据库对象以及如何使用它们。

视频讲解如下
【赵渝强老师】国产金仓数据库的数据库对象

一、 数据库与模式

数据库本身也是一个KingBase的数据库对象。数据库对象中包含其他所有的数据库对象，如：模式、表、视图、索引等等。使用命令create database可以创建一个新的数据库，下面展示了该命令的格式：

CREATE DATABASE name
     [ WITH ] [ OWNER [=] user_name ]
           [ TEMPLATE [=] template ]
           [ ENCODING [=] encoding ]
           [ LC_COLLATE [=] lc_collate ]
           [ LC_CTYPE [=] lc_ctype ]
           [ TABLESPACE [=] tablespace_name ]
           [ ALLOW_CONNECTIONS [=] allowconn ]
           [ CONNECTION LIMIT [=] connlimit ]
           [ IS_TEMPLATE [=] istemplate ]

一个数据库包含一个或多个模式（Schema），模式中又包含了表、函数及操作符等数据库对象。创建新数据库时，KingBase会自动创建名为public的模式。使用命令create schema可以创建一个新的模式，下面展示了该命令的格式：

CREATE SCHEMA schema_name [ AUTHORIZATION role_specification ] [ schema_element [ ... ] ]
CREATE SCHEMA AUTHORIZATION role_specification [ schema_element [ ... ] ]
CREATE SCHEMA IF NOT EXISTS schema_name [ AUTHORIZATION role_specification ]
CREATE SCHEMA IF NOT EXISTS AUTHORIZATION role_specification

其中 role_specification 可以是：

    user_name
  | CURRENT_USER
  | SESSION_USER

在了解到数据库与模式的概念后，下面通过具体的操作来演示如何创建和使用它们。

（1）创建一个新的数据库dbtest。

scott=# create database dbtest;

（2）查看已存在的数据库列表。

scott=# \l

# 输出的信息如下：
                                        数据库列表
   名称    | 拥有者 | 字元编码 |  校对规则   |    Ctype    | ICU 排序 |     存取权限      
-----------+--------+----------+-------------+-------------+----------+-------------------
 dbtest    | system | UTF8     | zh_CN.UTF-8 | zh_CN.UTF-8 |          | 
 kingbase  | system | UTF8     | zh_CN.UTF-8 | zh_CN.UTF-8 |          | 
 scott     | system | UTF8     | zh_CN.UTF-8 | zh_CN.UTF-8 |          | 
 security  | system | UTF8     | zh_CN.UTF-8 | zh_CN.UTF-8 |          | 
 template0 | system | UTF8     | zh_CN.UTF-8 | zh_CN.UTF-8 |          | =c/system        +
           |        |          |             |             |          | system=CTc/system
 template1 | system | UTF8     | zh_CN.UTF-8 | zh_CN.UTF-8 |          | =c/system        +
           |        |          |             |             |          | system=CTc/system
 test      | system | UTF8     | zh_CN.UTF-8 | zh_CN.UTF-8 |          | 
(7 行记录)

（3）切换到数据库dbtest。

scott=# \c dbtest 
您现在以用户名"system"连接到数据库"dbtest"。

（4）查看数据库dbtest中的模式。

dbtest=# \dn

# 输出的信息如下：
       架构模式列表
       名称       | 拥有者 
------------------+--------
 anon             | system
 dbms_job         | system
 dbms_scheduler   | system
 dbms_sql         | system
 kdb_schedule     | system
 perf             | system
 public           | system
 src_restrict     | system
 sys_hm           | system
 sysaudit         | system
 sysmac           | system
 wmsys            | system
 xlog_record_read | system
(13 行记录)

# 这里的public的模式是创建数据库对象的默认模式。

（5）创建一个新的模式。

dbtest=# create schema firstschema;

（6）重新查看数据库dbtest中的模式。

dbtest=# \dn

# 输出的信息如下：
       架构模式列表
       名称       | 拥有者 
------------------+--------
 anon             | system
 dbms_job         | system
 dbms_scheduler   | system
 dbms_sql         | system
 firstschema      | system
 kdb_schedule     | system
 perf             | system
 public           | system
 src_restrict     | system
 sys_hm           | system
 sysaudit         | system
 sysmac           | system
 wmsys            | system
 xlog_record_read | system
(14 行记录)

二、 创建与管理表

表是一种非常重要的数据库对象。金仓数据库的数据都是存储在表中。KingBase的表是一种二维结构，由行和列组成。表有列组成，列有列的数据类型。下面通过具体的步骤来演示如何操作金仓数据库的表。这些操作包括创建表、查看表、修改表和删除表。

（1）创建一张新的表test2.

dbtest=# create table test2(id int,name varchar(32),age int);

# 由于创建表时没有指定模式的名称，因此表将创建在public模式下。
# 如果要在指定的模式下创建表，可以使用下面的语句：
dbtest=# create table firstschema.test2(id int,name varchar(32),age int);

（2）查看表的结构。

dbtest=# \d test2

# 输出的信息如下：
                    数据表 "public.test2"
 栏位 |            类型            | 校对规则 | 可空的 | 预设 
------+----------------------------+----------+--------+------
 id   | integer                    |          |        | 
 name | character varying(32 char) |          |        | 
 age  | integer                    |          |        | 

（3）在表中增加一个字段。

dbtest=# alter table test2 add gender varchar(1) default 'M';

# 这里增加了一个gender字段用于表示性别，默认是"M"。

（4）重新查看表的结构。

dbtest=# \d test2

# 输出的信息如下：
                         数据表 "public.test2"
  栏位  |            类型            | 校对规则 | 可空的 |     预设     
--------+----------------------------+----------+--------+--------------
 id     | integer                    |          |        | 
 name   | character varying(32 char) |          |        | 
 age    | integer                    |          |        | 
 gender | character varying(1 char)  |          |        | 'M'::varchar

（5）修改表将gender字段的长度改为10个字符。

dbtest=# alter table test2 alter gender type varchar(10);

（6）删除gender字段。

dbtest=# alter table test2 drop column gender;

（7）删除表test2。

dbtest=# drop table test2;

三、 在查询时使用索引

数据库查询是数据库的主要功能之一，最基本的查询算法是顺序查找（linear search）时间复杂度为O(n)，显然在数据量很大时效率很低。优化的查找算法如二分查找（binary search）、二叉树查找（binary tree search）等，虽然查找效率提高了。但是各自对检索的数据都有要求：二分查找要求被检索数据有序，而二叉树查找只能应用于二叉查找树上，但是数据本身的组织结构不可能完全满足各种数据结构。所以在数据之外，数据库系统还维护着满足特定查找算法的数据结构。这些数据结构以某种方式指向数据，这样就可以在这些数据结构上实现高级查找算法。这种数据结构就是索引。金仓数据库官方对索引的定义为：索引（Index）是帮助KingBase高效获取数据的数据结构。索引是一种数据结构。金仓数据库默认的索引类型是B树索引。下图是一颗简单的B树，可见它与二叉树最大的区别是它允许一个节点有多于2个的元素，每个节点都包含key和数据，查找时可以使用二分的方式快速搜索数据。

在了解到了KingBase索引的基本知识以后，下面将通过具体的步骤演示来说明如何在KingBase中创建索引，并且在查询语句中使用它。

（1）查看scott数据库中部门表dept和员工表emp上的索引信息。

scott=# select index_name,index_type,table_name,status
        from user_indexes where table_name in ('DEPT','EMP');
		
# 输出的信息如下：
 index_name | index_type | table_name | status 
------------+------------+------------+--------
 DEPT_PKEY  | BTREE      | DEPT       | VALID
 EMP_PKEY   | BTREE      | EMP        | VALID
(2 行记录)

# user_indexes是一个视图，可以通过它获取某个用户创建的索引信息。

（2）使用create index命令在员工表emp的薪水sal字段上创建完全索引。

scott=# create index index_full on emp using btree(sal);

# 完全索引会基于该字段上的所有值创建索引。
# 同时，在创建索引的时候会进行锁表的操作，可以使用 CIC (create index concurrently)，
# 但创建索引的时间相对较长。例如：
scott=# create index concurrently index1 on emp using btree(sal);

（3）下面的语句将在员工表上创建一个部分索引。

scott=# create index index_part on emp using btree(sal) where sal<3000;

# 部分索引是对于表的部分数据创建索引。
# 如果发现表的某一部分数据查询次数较多时，可以考虑在这部分数据上创建一个部分索引。
# 部分索引相较于完全索引，查询的性能将得到提高，并且部分索引文件所占的空间也会小于全索引。

（4）在员工表emp的员工姓名ename上创建表达式索引。

scott=# create index index_exp on emp(lower(ename));

# 对于表达式索引的维护代价比较高，因为在每一行插入或更新时需要重新计算相应表达式的值，
# 但是针对于表达式索引在查询时的效率更高，因为表达式的值会直接存储在索引中。

（5）使用explain语句查看SQL查询时的执行计划。

scott=# explain select * from emp where lower(ename) like 'king';

# 输出的信息如下：
                     QUERY PLAN                     
----------------------------------------------------
 Seq Scan on emp  (cost=0.00..1.21 rows=1 width=42)
   Filter: (lower((ename)::text) ~~ 'king'::text)
(2 行记录)

# 从输出的执行计划可以看出，此时并没有使用到表达式索引。
# 这是由于KingBase并不能强制使用特定的索引，或者完全阻止KingBase进行Seq Scan的顺序扫描。
# 但可以通过将参数enable_seqscan设置为 off的方式让KingBase尽可能避免执行某些扫描类型，
# 但这样的方式多用于开发和调试中。

（6）禁止金仓数据库使用顺序扫描。

scott=# set enable_seqscan = off;

（7）重新使用explain语句查看SQL查询时的执行计划。

scott=# explain select * from emp where lower(ename) like 'king';

# 输出的信息如下：
                              QUERY PLAN                              
----------------------------------------------------------------------
 Index Scan using index_exp on emp  (cost=0.14..8.16 rows=1 width=42)
   Index Cond: (lower((ename)::text) = 'king'::text)
   Filter: (lower((ename)::text) ~~ 'king'::text)
(3 行记录)

四、 使用视图简化查询语句

当SQL的查询语句比较复杂并且需要反复执行，如果每次都重新书写该SQL语句显然不是很方便。因此金仓数据库数据库提供了视图用于简化复杂的SQL语句。视图（View）是一种虚表，其本身并不包含数据。它将作为一个select语句保存在数据字典中的。视图依赖的表叫做基表。通过视图可以展现基表的部分数据；视图数据来自定义视图的查询中使用的基表。在金仓数据库中创建视图的基本语法格式如下：

CREATE [ OR REPLACE ] [ TEMP | TEMPORARY ] [ RECURSIVE ] [ FORCE ] VIEW name [ ( column_name [, ...] ) ]
    [ WITH ( view_option_name [= view_option_value] [, ... ] ) ]
    [ BEQUEATH { CURRENT_USER | DEFINER } ]
    AS query
    [ WITH { [ CASCADED | LOCAL ] CHECK OPTION } | READ ONLY ]

在了解的视图的作用后，下面通过具体的步骤来演示如何使用视图。

（1）基于员工表emp创建视图。

scott=# create or replace view view1
as
select * from emp where deptno=10;

# 视图也可以基于多表进行创建，例如：
scott=# create or replace view view2
as
select emp.ename,emp.sal,dept.dname
from emp,dept
where emp.deptno=dept.deptno;

（2）查看视图view2的结构。

scott=# \d view2

# 输出的信息如下：
                      视图 "public.view2"
 栏位  |            类型            | 校对规则 | 可空的 | 预设 
-------+----------------------------+----------+--------+------
 ename | character varying(10 char) |          |        | 
 sal   | integer                    |          |        | 
 dname | character varying(10 char) |          |        | 

（3）从视图中查询数据。

scott=# select * from view2;

# 输出的信息如下：
 ename  | sal  |   dname    
--------+------+------------
 MILLER | 1300 | ACCOUNTING
 CLARK  | 2450 | ACCOUNTING
 KING   | 5000 | ACCOUNTING
 SCOTT  | 3000 | RESEARCH
 JONES  | 2975 | RESEARCH
 SMITH  |  800 | RESEARCH
 ADAMS  | 1100 | RESEARCH
 FORD   | 3000 | RESEARCH
 WARD   | 1250 | SALES
 TURNER | 1500 | SALES
 ALLEN  | 1600 | SALES
 BLAKE  | 2850 | SALES
 MARTIN | 1250 | SALES
 JAMES  |  950 | SALES
(14 行记录)

（4）通过视图执行DML操作，例如：给10号部门员工涨100块钱工资。

scott=# update view1 set sal=sal+100;

# 并不是所有的视图都可以执行DML操作。在视图定义时含义以下内容，视图则不能执行DML操作：
# 1.  查询子句中包含distinct和组函数
# 2.  查询语句中包含group by子句和order by子句
# 3.  查询语句中包含union 、union all等集合运算符
# 4.  where子句中包含相关子查询
# 5.  from子句中包含多个表
# 6.  如果视图中有计算列，则不能执行update操作
# 7.  如果基表中有某个具有非空约束的列未出现在视图定义中，则不能做insert操作

（5）创建视图时使用WITH CHECK OPTION约束 。

scott=# create or replace view view3
as
select * from emp where sal<1000
with check option;

# WITH CHECK OPTION表示对视图所做的DML操作，不能违反视图的WHERE条件的限制。

（6）在view3上执行update操作。

scott=# update view3 set sal=2000;

# 此时将出现下面的错误信息：
# ERROR:  新行违反了视图"view3"的检查选项
# DETAIL:  失败, 行包含(7369, SMITH, CLERK, 7902, 1980/12/17, 2000, null, 20).