數(shù)據(jù)庫與事務(wù)處理

第一部分  緒      論
第1章  數(shù)據(jù)庫和事務(wù)概述        2
1.1  什么是數(shù)據(jù)庫和事務(wù)        2
1.2  現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫和事務(wù)處理系統(tǒng)的特點(diǎn)        4
1.3  實(shí)現(xiàn)和支持?jǐn)?shù)據(jù)庫與事務(wù)處理系統(tǒng)的主要成員        6
1.4  決策支持系統(tǒng)—OLAP和OLTP        7
1.5  練習(xí)        8
第2章  進(jìn)階        10
2.1  案例研究：學(xué)生注冊(cè)系統(tǒng)        10
2.2  關(guān)系數(shù)據(jù)庫概述        10
2.3  怎樣使程序成為事務(wù)        14
2.4  參考書目        18
2.5  練習(xí)        18
第3章  案例研究：開發(fā)學(xué)生注冊(cè)系統(tǒng)        20
3.1  軟件工程方法學(xué)        20
3.2  需求文檔        21
3.3  需求分析——新問題        26
3.4  應(yīng)用程序生成器        27
3.5  圖形用戶界面和對(duì)象        27
3.6  事件和過程        30
3.7  訪問數(shù)據(jù)庫和執(zhí)行事務(wù)        32
3.8  詳細(xì)說明學(xué)生注冊(cè)系統(tǒng)        33
3.9  規(guī)格說明文檔        34
3.10  參考書目        35
3.11  練習(xí)        35
第二部分  數(shù)據(jù)庫管理
第4章  關(guān)系數(shù)據(jù)模型        38
4.1  什么是數(shù)據(jù)模型        38
4.2  關(guān)系模型        40
4.2.1  基本概念        41
4.2.2  完整性約束        43
4.3  SQL——數(shù)據(jù)定義子語言        48
4.3.1  指定關(guān)系類型        49
4.3.2  系統(tǒng)目錄        49
4.3.3  鍵約束        50
4.3.4  處理空缺信息        50
4.3.5  語義約束        51
4.3.6  用戶自定義域        53
4.3.7  外鍵約束        54
4.3.8  反應(yīng)性約束        56
4.3.9  數(shù)據(jù)庫視圖        58
4.3.10  修改已有的定義        59
4.3.11  SQL-模式        60
4.3.12  訪問控制        60
4.4  參考書目        62
4.5  練習(xí)        62
第5章  數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)I：實(shí)體-聯(lián)系模型        64
5.1  E-R方法的概念建模        64
5.2  實(shí)體和實(shí)體類型        65
5.3  聯(lián)系和聯(lián)系類型        67
5.4  E-R方法的高級(jí)特性        71
5.4.1  實(shí)體類型層次結(jié)構(gòu)        71
5.4.2  參與約束        74
5.5  一個(gè)經(jīng)紀(jì)公司的例子        76
5.6  E-R方法的局限性        79
5.7  案例研究：學(xué)生注冊(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)        82
5.8  參考書目        86
5.9  練習(xí)        86
第6章  查詢語言Ⅰ：關(guān)系代數(shù)和SQL        88
6.1  關(guān)系代數(shù)：在SQL的覆蓋之下        88
6.1.1  基本運(yùn)算符        89
6.1.2  導(dǎo)出運(yùn)算符        96
6.2  SQL的查詢子語言        101
6.2.1  簡(jiǎn)單的SQL查詢        101
6.2.2  集合運(yùn)算        106
6.2.3  嵌套查詢        108
6.2.4  數(shù)據(jù)的聚合        112
6.2.5  簡(jiǎn)單查詢計(jì)算算法        117
6.2.6  再論SQL中的視圖        118
6.2.7  空值的窘境        122
6.3  在SQL中修改關(guān)系實(shí)例        123
6.4  參考書目        127
6.5  練習(xí)        127
第7章  查詢語言Ⅱ：關(guān)系演算和可視化查詢語言        131
7.1  元組關(guān)系演算        131
7.2  通過元組關(guān)系演算理解SQL        138
7.3  域關(guān)系演算和可視化查詢語言        140
7.4  可視化查詢語言：QBE和PC數(shù)據(jù)庫        143
7.5  關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算之間的聯(lián)系        148
7.6  SQL：1999中的遞歸查詢        150
7.7  參考書目        155
7.8  練習(xí)        155
第8章  數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)Ⅱ：關(guān)系規(guī)范化理論        157
8.1  冗余所帶來的問題        157
8.2  分解        158
8.3  函數(shù)依賴        160
8.4  函數(shù)依賴的性質(zhì)        161
8.5  范式        165
8.6  分解的性質(zhì)        167
8.6.1  無損分解與有損分解        168
8.6.2  依賴保持分解        170
8.7  分解BCNF的一個(gè)算法        173
8.8  3NF模式的合成        175
8.8.1  最小覆蓋        175
8.8.2  通過模式合成的3NF分解        177
8.8.3  通過3NF合成的BCNF分解        178
8.9  第四范式        180
8.10  高級(jí)4NF設(shè)計(jì)*        183
8.10.1  MVD和它們的性質(zhì)        183
8.10.2  設(shè)計(jì)4NF的困難性        184
8.10.3  如何進(jìn)行4NF分解        187
8.11  范式分解的總結(jié)        188
8.12  案例研究：學(xué)生注冊(cè)系統(tǒng)的模式精化        188
8.13  性能調(diào)整問題：是否進(jìn)行分解        190
8.14  參考書目        191
8.15  練習(xí)        192
第9章  觸發(fā)器和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫        195
9.1  觸發(fā)器處理的語義        195
9.2  SQL:1999中的觸發(fā)器        197
9.3  避免鏈?zhǔn)椒磻?yīng)        202
9.4  參考書目        203
9.5  練習(xí)        203
第10章  真實(shí)世界中的SQL        205
10.1  在應(yīng)用程序中執(zhí)行SQL語句        205
10.2  嵌入式SQL        206
10.2.1  狀態(tài)處理        208
10.2.2  會(huì)話、連接和事務(wù)        209
10.2.3  執(zhí)行事務(wù)        210
10.2.4  游標(biāo)        212
10.2.5  服務(wù)器存儲(chǔ)過程        216
10.3  再論完整性約束        218
10.4  動(dòng)態(tài)SQL        219
10.4.1  動(dòng)態(tài)SQL的語句預(yù)備        220
10.4.2  預(yù)備語句和描述符區(qū)        222
10.4.3  游標(biāo)        224
10.4.4  服務(wù)器端的存儲(chǔ)過程        224
10.5  JDBC和SQLJ        225
10.5.1  JDBC的基本概念        225
10.5.2  預(yù)處理語句        227
10.5.3  結(jié)果集和游標(biāo)        227
10.5.4  獲取結(jié)果集的信息        229
10.5.5  狀態(tài)處理        230
10.5.6  執(zhí)行事務(wù)        230
10.5.7  服務(wù)器端的存儲(chǔ)過程        231
10.5.8  示例        231
10.5.9  SQLJ：Java的語句級(jí)接口        231
10.6  ODBC*        234
10.6.1  預(yù)處理語句        235
10.6.2  游標(biāo)        236
10.6.3  狀態(tài)處理        238
10.6.4  執(zhí)行事務(wù)        238
10.6.5  服務(wù)器端的存儲(chǔ)過程        238
10.6.6  示例        239
10.7  比較        240
10.8  參考書目        240
10.9  練習(xí)        241
第11章  數(shù)據(jù)的物理組織和索引        243
11.1  磁盤組織        243
11.2  堆文件        247
11.3  排序文件        249
11.4  索引        251
11.4.1  聚簇索引與非聚簇索引        254
11.4.2  稀疏索引和稠密索引        256
11.4.3  包含多個(gè)屬性的查找鍵        257
11.5  多級(jí)索引        259
11.5.1  索引順序訪問        261
11.5.2  B+樹        263
11.6  散列索引        269
11.6.1  靜態(tài)散列        269
11.6.2  動(dòng)態(tài)散列算法        271
11.7  特殊用途的索引        277
11.7.1  位圖索引        277
11.7.2  聯(lián)結(jié)索引        278
11.8  調(diào)整問題：為一個(gè)應(yīng)用選擇索引        278
11.9  參考書目        279
11.10  練習(xí)        279
第12章  案例研究：實(shí)現(xiàn)學(xué)生注冊(cè)系統(tǒng)        282
12.1  設(shè)計(jì)文檔        282
12.1.1  文檔結(jié)構(gòu)        283
12.1.2  設(shè)計(jì)評(píng)審        284
12.2  測(cè)試計(jì)劃        285
12.3  項(xiàng)目計(jì)劃        287
12.4  編程        289
12.5  漸進(jìn)式開發(fā)        290
12.6  學(xué)生注冊(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和編程        291
12.6.1  完成數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)：完整性約束        291
12.6.2  設(shè)計(jì)注冊(cè)事務(wù)        293
12.6.3  部分注冊(cè)事務(wù)程序        295
12.7  參考書目        297
12.8  練習(xí)        297
第13章  查詢處理基礎(chǔ)        298
13.1  外部排序        298
13.2  計(jì)算投影、并和差        301
13.3  計(jì)算選擇        303
13.3.1  具有簡(jiǎn)單條件的選擇        303
13.3.2  存取路徑        304
13.3.3  具有復(fù)雜條件的選擇        306
13.4  計(jì)算聯(lián)結(jié)        307
13.4.1  用嵌套循環(huán)來計(jì)算聯(lián)結(jié)        307
13.4.2  排序-合并聯(lián)結(jié)        309
13.4.3  散列聯(lián)結(jié)        310
13.5  多關(guān)系聯(lián)結(jié)        311
13.6  計(jì)算聚合函數(shù)        313
13.7  調(diào)優(yōu)問題：對(duì)物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的影響        313
13.8  參考書目        314
13.9  練習(xí)        314
第14章  查詢優(yōu)化概述        316
14.1  查詢處理概述        316
14.2  基于代數(shù)等價(jià)的啟發(fā)式優(yōu)化        317
14.3  估計(jì)查詢執(zhí)行計(jì)劃的代價(jià)        320
14.4  估計(jì)輸出的大小        326
14.5  選擇計(jì)劃        327
14.6  調(diào)整問題：對(duì)查詢?cè)O(shè)計(jì)的影響        330
14.7  參考書目        332
14.8  練習(xí)        333
第15章  事務(wù)處理概述        336
15.1  隔離性        336
15.1.1  可串行化        337
15.1.2  兩段鎖        338
15.1.3  死鎖        340
15.1.4  關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的鎖        341
15.1.5  隔離級(jí)別        342
15.1.6  鎖粒度和意向鎖        344
15.1.7  用意向鎖的可串行化封鎖策略        345
15.1.8  總結(jié)        346
15.2  原子性和持久性        346
15.2.1  先寫日志        347
15.2.2  從大規(guī)模存儲(chǔ)器失效中恢復(fù)        348
15.3  實(shí)現(xiàn)分布式事務(wù)        349
15.3.1  原子性和持久性——兩階段提交協(xié)議        350
15.3.2  全局可串行性和死鎖        351
15.3.3  復(fù)制        352
15.3.4  總結(jié)        353
15.4  參考書目        353
15.5  練習(xí)        354
第三部分  數(shù)據(jù)庫的高級(jí)主題
第16章  對(duì)象數(shù)據(jù)庫        356
16.1  關(guān)系數(shù)據(jù)模型的缺點(diǎn)        356
16.2  發(fā)展歷史        361
16.3  概念上的對(duì)象數(shù)據(jù)模型        363
16.3.1  對(duì)象和值        363
16.3.2  類        364
16.3.3  類型        365
16.3.4  對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫        367
16.4  ODMG標(biāo)準(zhǔn)        367
16.4.1  ODL：ODMG對(duì)象定義語言        370
16.4.2  OQL：ODMG 對(duì)象查詢語言        374
16.4.3  ODMG中的事務(wù)        377
16.4.4  ODMG中的對(duì)象操縱        378
16.4.5  語言綁定        378
16.5  SQL：1999中的對(duì)象        382
16.5.1  行類型        382
16.5.2  用戶定義類型        383
16.5.3  對(duì)象        384
16.5.4  查詢用戶定義類型        385
16.5.5  更新用戶定義類型        385
16.5.6  引用類型        387
16.5.7  集合類型        389
16.6  公共對(duì)象請(qǐng)求代理體系結(jié)構(gòu)        389
16.6.1  CORBA基礎(chǔ)        390
16.6.2  CORBA和數(shù)據(jù)庫        394
16.7  小結(jié)        398
16.8  參考書目        398
16.9  練習(xí)        399
第17章  XML 和 Web數(shù)據(jù)        401
17.1  半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)        401
17.2  XML概述        403
17.2.1  XML元素和數(shù)據(jù)庫對(duì)象        406
17.2.2  XML屬性        407
17.2.3  命名空間        409
17.2.4  文檔類型定義        412
17.2.5  DTD作為數(shù)據(jù)定義語言的不足        414
17.3  XML Schema        415
17.3.1  XML Schema和命名空間        416
17.3.2  簡(jiǎn)單類型        418
17.3.3  復(fù)雜類型        422
17.3.4  一個(gè)完整的Schema文檔        428
17.3.5  完整性約束        431
17.4  XML查詢語言        436
17.4.1  XPath：一種輕量的XML查詢語言        436
17.4.2  XSLT：XML的一種轉(zhuǎn)換語言        442
17.4.3  XQuery：XML的一個(gè)功能完善的查詢語言        450
17.4.4  小結(jié)        464
17.5  參考書目        464
17.6  練習(xí)        465
第18章  分布式數(shù)據(jù)庫        469
18.1  應(yīng)用設(shè)計(jì)者對(duì)數(shù)據(jù)庫的觀點(diǎn)        470
18.2  在不同數(shù)據(jù)庫中分布數(shù)據(jù)        472
18.2.1  分段        472
18.2.2  更新和分段        474
18.2.3  復(fù)制        475
18.3  查詢策略        476
18.3.1  全局查詢優(yōu)化        476
18.3.2  多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的策略        481
18.3.3  調(diào)整問題：分布式環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和查詢計(jì)劃        481
18.4  參考書目        482
18.5  練習(xí)        482
第19章  OLAP和數(shù)據(jù)挖掘        484
19.1  OLAP和數(shù)據(jù)倉庫        484
19.2  OLAP應(yīng)用的多維模型        485
19.3  聚合        488
19.3.1  下鉆、上卷、切片和切塊        488
19.3.2  CUBE操作符        490
19.4  ROLAP和MOLAP        494
19.5  實(shí)現(xiàn)中的一些問題        495
19.6  數(shù)據(jù)挖掘        495
19.7  數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)載入        499
19.8  參考書目        500
19.9  練習(xí)        500
第四部分  事務(wù)處理
第20章  事務(wù)的ACID性質(zhì)        504
20.1  一致性        504
20.2  原子性        506
20.3  持久性        507
20.4  隔離性        508
20.5  事務(wù)的ACID性質(zhì)        510
20.6  參考書目        512
20.7  練習(xí)        512
第21章  事務(wù)模型        513
21.1  平坦事務(wù)        513
21.2  提供事務(wù)的結(jié)構(gòu)        514
21.2.1  存儲(chǔ)點(diǎn)        514
21.2.2  分布式事務(wù)        515
21.2.3  嵌套事務(wù)        518
21.2.4  多級(jí)事務(wù)        520
21.3  把應(yīng)用分解成多個(gè)事務(wù)        523
21.3.1  鏈?zhǔn)绞聞?wù)        523
21.3.2  用可恢復(fù)隊(duì)列調(diào)度事務(wù)        526
21.3.3  擴(kuò)展事務(wù)        529
21.3.4  工作流和工作流管理系統(tǒng)        531
21.4  參考書目        534
21.5  練習(xí)        535
第22章  事務(wù)處理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)        537
22.1  集中式系統(tǒng)中的事務(wù)處理        537
22.1.1  單用戶系統(tǒng)的組織        537
22.1.2  集中式多用戶系統(tǒng)的組織        538
22.2  分布式系統(tǒng)上的事務(wù)處理        539
22.2.1  分布式系統(tǒng)的組織        540
22.2.2  會(huì)話和上下文信息        544
22.2.3  隊(duì)列事務(wù)處理        545
22.3  異構(gòu)系統(tǒng)和TP監(jiān)控器        546
22.3.1  事務(wù)管理器        547
22.3.2  TP監(jiān)控器        548
22.4  TP監(jiān)控器：通信和全局原子性        550
22.4.1  遠(yuǎn)程過程調(diào)用        551
22.4.2  對(duì)等通信        556
22.4.3  事務(wù)中異常情況的處理        558
22.5  因特網(wǎng)上的事務(wù)處理        560
22.5.1  一般的體系結(jié)構(gòu)        561
22.5.2  因特網(wǎng)上事務(wù)系統(tǒng)的組織        563
22.6  參考書目        564
22.7  練習(xí)        564
第23章  隔離性的實(shí)現(xiàn)        566
23.1  調(diào)度和等價(jià)調(diào)度        567
23.1.1  串行化        570
23.1.2  沖突等價(jià)與觀察等價(jià)        571
23.1.3  串行圖        572
23.2  可恢復(fù)性、級(jí)聯(lián)異常中止和嚴(yán)格性        574
23.3  并發(fā)控制的模型        576
23.4  立即更新的悲觀并發(fā)控制策略        577
23.4.1  避免沖突        577
23.4.2  死鎖        579
23.5  立即更新的悲觀并發(fā)控制的設(shè)計(jì)        580
23.5.1  鎖集和等待集的實(shí)現(xiàn)        580
23.5.2  兩段鎖        581
23.5.3  鎖的粒度        582
23.6  對(duì)象和語義交換*        583
23.7  結(jié)構(gòu)化事務(wù)模型中的隔離        587
23.7.1  存儲(chǔ)點(diǎn)        587
23.7.2  鏈?zhǔn)绞聞?wù)        588
23.7.3  可恢復(fù)隊(duì)列        588
23.7.4  嵌套事務(wù)        589
23.7.5  多級(jí)事務(wù)*        589
23.8  其他的并發(fā)控制        592
23.8.1  時(shí)間戳順序的并發(fā)控制        593
23.8.2  樂觀的并發(fā)控制        594
23.9  參考書目        597
23.10  練習(xí)        597
第24章  關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的隔離性        601
24.1  加鎖        601
24.1.1  幻影        602
24.1.2  謂詞加鎖        603
24.2  加鎖與SQL隔離級(jí)別        605
24.2.1  更新丟失、游標(biāo)穩(wěn)定性和更新鎖        609
24.2.2  案例研究：正確性和非可串行級(jí)調(diào)度——學(xué)生注冊(cè)系統(tǒng)        612
24.2.3  可串行化、SERIALIZABLE和正態(tài)的        617
24.3  粒度加鎖：概念鎖和索引鎖        618
24.3.1  索引鎖：無幻影的粒度加鎖        619
24.3.2  對(duì)象數(shù)據(jù)庫里的粒度加鎖*        624
24.4  系統(tǒng)性能的改進(jìn)        625
24.5  多版本并發(fā)控制        626
24.5.1  只讀型的多版本并發(fā)控制        627
24.5.2  讀取一致性的多版本并發(fā)控制        628
24.5.3  SNAPSHOT隔離級(jí)別        628
24.6  參考書目        633
24.7  練習(xí)        633
第25章  原子性和持久性        637
25.1  崩潰、異常中止和介質(zhì)故障        637
25.2  直接型更新系統(tǒng)和先寫型日志        638
25.2.1  性能和先寫型登錄        641
25.2.2  檢測(cè)點(diǎn)和恢復(fù)        644
25.2.3  邏輯型登錄和物理邏輯型登錄*        648
25.3  延遲更新系統(tǒng)的恢復(fù)        649
25.4  介質(zhì)故障的恢復(fù)        650
25.5  參考書目        653
25.6  練習(xí)        653
第26章  分布式事務(wù)的實(shí)現(xiàn)        655
26.1  ACID特性的實(shí)現(xiàn)        655
26.2  原子終止        656
26.2.1  兩階段提交協(xié)議        657
26.2.2  兩階段提交協(xié)議中故障的處理        661
26.2.3  格式和協(xié)議：X/Open標(biāo)準(zhǔn)        664
26.2.4  對(duì)等原子提交協(xié)議        664
26.3  協(xié)調(diào)的傳遞        665
26.3.1  線性提交協(xié)議        665
26.3.2  無準(zhǔn)備狀態(tài)的兩階段提交協(xié)議        666
26.4  分布式死鎖        666
26.5  全局可串行化        667
26.6  不能保證全局原子性的場(chǎng)合        668
26.7  復(fù)制數(shù)據(jù)庫        670
26.7.1  同步更新復(fù)制系統(tǒng)        672
26.7.2  異步更新復(fù)制系統(tǒng)        674
26.8  現(xiàn)實(shí)世界里的分布式事務(wù)        677
26.9  參考書目        677
26.10  練習(xí)        678
第27章  安全性與因特網(wǎng)商務(wù)        681
27.1  認(rèn)證、授權(quán)與加密        681
27.2  加密        681
27.3  數(shù)字簽名        684
27.4  密鑰發(fā)布與認(rèn)證        686
27.4.1  Kerberos協(xié)議：票據(jù)        687
27.4.2  臨時(shí)串        690
27.5  授權(quán)        690
27.6  已認(rèn)證的遠(yuǎn)程過程調(diào)用        692
27.7  因特網(wǎng)商務(wù)        693
27.7.1  SSL協(xié)議：證書        693
27.7.2  SET協(xié)議：對(duì)偶簽名        695
27.7.3  貨物原子性、托管與已認(rèn)證交付        698
27.7.4  電子現(xiàn)金：盲簽名        700
27.8  參考書目        705
27.9  練習(xí)        705
附      錄
附錄A  關(guān)于系統(tǒng)的問題        708
附錄B  參考文獻(xiàn)        716