Курсоры: принципы работы

Понятие курсора

Запрос к реляционной базе данных обычно возвращает несколько рядов (записей) данных, но приложение за один раз обрабатывает лишь одну запись. Даже если оно имеет дело одновременно с несколькими рядами (например, выводит данные в форме электронных таблиц), их количество по-прежнему ограничено. Кроме того, при модификации, удалении или добавлении данных рабочей единицей является ряд. В этой ситуации на первый план выступает концепция курсора, и в таком контексте курсор – указатель на ряд.

Курсор в SQL – это область в памяти базы данных, которая предназначена для хранения последнего оператора SQL. Если текущий оператор – запрос к базе данных, в памяти сохраняется и строка данных запроса, называемая текущим значением, или текущей строкой курсора. Указанная область в памяти поименована и доступна для прикладных программ.

Обычно курсоры используются для выбора из базы данных некоторого подмножества хранимой в ней информации. В каждый момент времени прикладной программой может быть проверена одна строка курсора. Курсоры часто применяются в операторах SQL, встроенных в написанные на языках процедурного типа прикладные программы. Некоторые из них неявно создаются сервером базы данных, в то время как другие определяются программистами.

В соответствии со стандартом SQL при работе с курсорами можно выделить следующие основные действия:

• создание или объявление курсора ;
• открытие курсора, т.е. наполнение его данными, которые сохраняются в многоуровневой памяти ;
• выборка из курсора и изменение с его помощью строк данных;
• закрытие курсора, после чего он становится недоступным для пользовательских программ;
• освобождение курсора, т.е. удаление курсора как объекта, поскольку его закрытие необязательно освобождает ассоциированную с ним память.

В разных реализациях определение курсора может иметь некоторые отличия. Так, например, иногда разработчик должен явным образом освободить выделяемую для курсора память. После освобождения курсора ассоциированная с ним память также освобождается. При этом становится возможным повторное использование его имени. В других реализациях при закрытии курсора освобождение памяти происходит неявным образом. Сразу после восстановления она становится доступной для других операций: открытие другого курсора и т.д.

В некоторых случаях применение курсора неизбежно. Однако по возможности этого следует избегать и работать со стандартными командами обработки данных: SELECT, UPDATE, INSERT, DELETE. Помимо того, что курсоры не позволяют проводить операции изменения над всем объемом данных, скорость выполнения операций обработки данных посредством курсора заметно ниже, чем у стандартных средств SQL.

Реализация курсоров в среде MS SQL Server

SQL Server поддерживает три вида курсоров:

• курсоры SQL применяются в основном внутри триггеров, хранимых процедур и сценариев;
• курсоры сервера действуют на сервере и реализуют программный интерфейс приложений для ODBC, OLE DB, DB_Library;
• курсоры клиента реализуются на самом клиенте. Они выбирают весь результирующий набор строк из сервера и сохраняют его локально, что позволяет ускорить операции обработки данных за счет снижения потерь времени на выполнение сетевых операций.

Различные типы многопользовательских приложений требуют и различных типов организации параллельного доступа к данным. Некоторым приложениям необходим немедленный доступ к информации об изменениях в базе данных. Это характерно для систем резервирования билетов. В других случаях, например, в системах статистической отчетности, важна стабильность данных, ведь если они постоянно модифицируются, программы не смогут эффективно отображать информацию. Различным приложениям нужны разные реализации курсоров.

В среде SQL Server типы курсоров различаются по предоставляемым возможностям. Тип курсора определяется на стадии его создания и не может быть изменен. Некоторые типы курсоров могут обнаруживать изменения, сделанные другими пользователями в строках, включенных в результирующий набор. Однако SQL Server отслеживает изменения таких строк только на стадии обращения к строке и не позволяет отслеживать изменения, когда строка уже считана.

Курсоры делятся на две категории: последовательные и прокручиваемые. Последовательные позволяют выбирать данные только в одном направлении – от начала к концу. Прокручиваемые же курсоры предоставляют большую свободу действий – допускается перемещение в обоих направлениях и переход к произвольной строке результирующего набора курсора.Если программа способна модифицировать данные, на которые указывает курсор, он называется прокручиваемым и модифицируемым. Говоря о курсорах, не следует забывать об изолированности транзакций. Когда один пользователь модифицирует запись, другой читает ее при помощи собственного курсора, более того, он может модифицировать ту же запись, что делает необходимым соблюдение целостности данных.

SQL Server поддерживает курсоры статические, динамические, последовательные и управляемые набором ключей.

В схеме со статическим курсором информация читается из базы данных один раз и хранится в виде моментального снимка (по состоянию на некоторый момент времени), поэтому изменения, внесенные в базу данных другим пользователем, не видны. На время открытия курсора сервер устанавливает блокировку на все строки, включенные в его полный результирующий набор. Статический курсор не изменяется после создания и всегда отображает тот набор данных, который существовал на момент его открытия.

Если другие пользователи изменят в исходной таблице включенные в курсор данные, это никак не повлияет на статический курсор.

В статический курсор внести изменения невозможно, поэтому он всегда открывается в режиме "только для чтения".

Динамический курсор поддерживает данные в "живом" состоянии, но это требует затрат сетевых и программных ресурсов. При использовании динамических курсоров не создается полная копия исходных данных, а выполняется динамическая выборка из исходных таблиц только при обращении пользователя к тем или иным данным. На время выборки сервер блокирует строки, а все изменения, вносимые пользователем в полный результирующий набор курсора, будут видны в курсоре. Однако если другой пользователь внес изменения уже после выборки данных курсором, то они не отразятся в курсоре .

Курсор, управляемый набором ключей, находится посередине между этими крайностями. Записи идентифицируются на момент выборки, и тем самым отслеживаются изменения . Такой тип курсора полезен при реализации прокрутки назад – тогда добавления и удаления рядов не видны, пока информация не обновится, а драйвер выбирает новую версию записи, если в нее были внесены изменения.

Последовательные курсоры не разрешают выполнять выборку данных в обратном направлении. Пользователь может выбирать строки только от начала к концу курсора . Последовательный курсор не хранит набор всех строк. Они считываются из базы данных, как только выбираются в курсоре, что позволяет динамически отражать все изменения, вносимые пользователями в базу данных с помощью команд INSERT, UPDATE, DELETE. В курсоре видно самое последнее состояние данных.

Статические курсоры обеспечивают стабильный взгляд на данные. Они хороши для систем "складирования" информации: приложений для систем отчетности или для статистических и аналитических целей. Кроме того, статический курсор лучше других справляется с выборкой большого количества данных. Напротив, в системах электронных покупок или резервирования билетов необходимо динамическое восприятие обновляемой информации по мере внесения изменений. В таких случаях используется динамический курсор. В этих приложениях объем передаваемых данных, как правило, невелик, а доступ к ним осуществляется на уровне рядов (отдельных записей). Групповой доступ встречается очень редко.