13. Лекция: Курсоры: принципы работы

Дается определение курсора. Приводится описание его типов и поведения: статические, динамические, последовательные и ключевые курсоры. Описываются принципы управления курсором: создание и открытие курсора, считывание данных, закрытие курсора. Приводятся примеры программирования курсора.

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 модифицировать 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.

Управление курсором в среде MS SQL Server

Управление курсором реализуется путем выполнения следующих команд:

  • DECLARE – создание или объявление курсора;
  • OPENоткрытие курсора, т.е. наполнение его данными;
  • FETCHвыборка из курсора и изменение строк данных с помощью курсора;
  • CLOSEзакрытие курсора;
  • DEALLOCATEосвобождение курсора, т.е. удаление курсора как объекта.

Объявление курсора

В стандарте SQL для создания курсора предусмотрена следующая команда:

<создание_курсора>::=
  DECLARE имя_курсора 
    [INSENSITIVE][SCROLL] CURSOR
  FOR SELECT_оператор
  [FOR { READ_ONLY | UPDATE 
    [OF имя_столбца[,...n]]}]

При использовании ключевого слова INSENSITIVE будет создан статический курсор. Изменения данных не разрешаются, кроме того, не отображаются изменения, сделанные другими пользователями. Если ключевое слово INSENSITIVE отсутствует, создается динамический курсор.

При указании ключевого слова SCROLL созданный курсор можно прокручивать в любом направлении, что позволяет применять любые команды выборки. Если этот аргумент опускается, то курсор окажется последовательным, т.е. его просмотр будет возможен только в одном направлении – от начала к концу.

SELECT-оператор задает тело запроса SELECT, с помощью которого определяется результирующий набор строк курсора.

При указании аргумента FOR READ_ONLY создается курсор "только для чтения", и никакие модификации данных не разрешаются. Он отличается от статического, хотя последний также не позволяет менять данные. В качестве курсора "только для чтения" может быть объявлен динамический курсор, что позволит отображать изменения, сделанные другим пользователем.

Создание курсора с аргументом FOR UPDATE позволяет выполнять в курсоре изменение данных либо в указанных столбцах, либо, при отсутствии аргумента OF имя_столбца, во всех столбцах.

В среде MS SQL Server принят следующий синтаксис команды создания курсора:

<создание_курсора>::=
  DECLARE имя_курсора CURSOR [LOCAL | GLOBAL]
  [FORWARD_ONLY | SCROLL]
  [STATIC | KEYSET | DYNAMIC | FAST_FORWAR]
  [READ_ONLY | SCROLL_LOCKS | OPTIMISTIC]
  [TYPE_WARNING]
  FOR SELECT_оператор
  [FOR UPDATE [OF имя_столбца[,...n]]]

При использовании ключевого слова LOCAL будет создан локальный курсор, который виден только в пределах создавшего его пакета, триггера, хранимой процедуры или пользовательской функции. По завершении работы пакета, триггера, процедуры или функции курсор неявно уничтожается. Чтобы передать содержимое курсора за пределы создавшей его конструкции, необходимо присвоить его параметру аргумент OUTPUT.

Если указано ключевое слово GLOBAL, создается глобальный курсор; он существует до закрытия текущего соединения.

При указании FORWARD_ONLY создается последовательный курсор; выборку данных можно осуществлять только в направлении от первой строки к последней.

При указании SCROLL создается прокручиваемый курсор; обращаться к данным можно в любом порядке и в любом направлении.

При указании STATIC создается статический курсор.

При указании KEYSET создается ключевой курсор.

При указании DYNAMIC создается динамический курсор.

Если для курсора READ_ONLY указать аргумент FAST_FORWARD, то созданный курсор будет оптимизирован для быстрого доступа к данным. Этот аргумент не может быть использован совместно с аргументами FORWARD_ONLY и OPTIMISTIC.

В курсоре, созданном с указанием аргумента OPTIMISTIC, запрещается изменение и удаление строк, которые были изменены после открытия курсора.

При указании аргумента TYPE_WARNING сервер будет информировать пользователя о неявном изменении типа курсора, если он несовместим с запросом SELECT.

Открытие курсора

Для открытия курсора и наполнения его данными из указанного при создании курсора запроса SELECT используется следующая команда:

OPEN {{[GLOBAL]имя_курсора }
     |@имя_переменной_курсора}

После открытия курсора происходит выполнение связанного с ним оператора SELECT, выходные данные которого сохраняются в многоуровневой памяти.

Выборка данных из курсора

Сразу после открытия курсора можно выбрать его содержимое (результат выполнения соответствующего запроса) посредством следующей команды:

FETCH [[NEXT | PRIOR | FIRST | LAST
  | ABSOLUTE {номер_строки
  | @переменная_номера_строки}
  | RELATIVE {номер_строки | 
    @переменная_номера_строки}]
  FROM ]{{[GLOBAL ]имя_курсора }|
    @имя_переменной_курсора }
  [INTO @имя_переменной [,...n]]

При указании FIRST будет возвращена самая первая строка полного результирующего набора курсора, которая становится текущей строкой.

При указании LAST возвращается самая последняя строка курсора. Она же становится текущей строкой.

При указании NEXT возвращается строка, находящаяся в полном результирующем наборе сразу же после текущей. Теперь она становится текущей. По умолчанию команда FETCH использует именно этот способ выборки строк.

Ключевое слово PRIOR возвращает строку, находящуюся перед текущей. Она и становится текущей.

Аргумент ABSOLUTE {номер_строки | @переменная_номера_строки} возвращает строку по ее абсолютному порядковому номеру в полном результирующем наборе курсора. Номер строки можно задать с помощью константы или как имя переменной, в которой хранится номер строки. Переменная должна иметь целочисленный тип данных. Указываются как положительные, так и отрицательные значения. При указании положительного значения строка отсчитывается от начала набора, отрицательного – от конца. Выбранная строка становится текущей. Если указано нулевое значение, строка не возвращается.

Аргумент RELATIVE {кол_строки | @переменная_кол_строки} возвращает строку, находящуюся через указанное количество строк после текущей. Если указать отрицательное значение числа строк, то будет возвращена строка, находящаяся за указанное количество строк перед текущей. При указании нулевого значения возвратится текущая строка. Возвращенная строка становится текущей.

Чтобы открыть глобальный курсор, перед его именем требуется указать ключевое слово GLOBAL. Имя курсора также может быть указано с помощью переменной.

В конструкции INTO @имя_переменной [,...n] задается список переменных, в которых будут сохранены соответствующие значения столбцов возвращаемой строки. Порядок указания переменных должен соответствовать порядку столбцов в курсоре, а тип данных переменной – типу данных в столбце курсора. Если конструкция INTO не указана, то поведение команды FETCH будет напоминать поведение команды SELECT – данные выводятся на экран.

Изменение и удаление данных

Для выполнения изменений с помощью курсора необходимо выполнить команду UPDATE в следующем формате:

UPDATE имя_таблицы SET {имя_столбца={
  DEFAULT | NULL | выражение}}[,...n]
  WHERE CURRENT OF {{[GLOBAL] имя_курсора}
  |@имя_переменной курсора}

За одну операцию могут быть изменены несколько столбцов текущей строки курсора, но все они должны принадлежать одной таблице.

Для удаления данных посредством курсора используется команда DELETE в следующем формате:

DELETE имя_таблицы
  WHERE CURRENT OF {{[GLOBAL] имя_курсора}
  |@имя_переменной курсора}

В результате будет удалена строка, установленная текущей в курсоре.

Закрытие курсора

CLOSE {имя_курсора | @имя_переменной_курсора}

После закрытия курсор становится недоступным для пользователей программы. При закрытии снимаются все блокировки, установленные в процессе его работы. Закрытие может применяться только к открытым курсорам. Закрытый, но не освобожденный курсор может быть повторно открыт. Не допускается закрывать неоткрытый курсор.

Освобождение курсора

Закрытие курсора необязательно освобождает ассоциированную с ним память. В некоторых реализациях нужно явным образом освободить ее с помощью оператора DEALLOCATE. После освобождения курсора освобождается и память, при этом становится возможным повторное использование имени курсора.

DEALLOCATE { имя_курсора | 
  @имя_переменной_курсора }

Для контроля достижения конца курсора рекомендуется применять функцию: @@FETCH_STATUS

Функция @@FETCH_STATUS возвращает:

0, если выборка завершилась успешно;

-1, если выборка завершилась неудачно вследствие попытки выборки строки, находящейся за пределами курсора;

-2, если выборка завершилась неудачно вследствие попытки обращения к удаленной или измененной строке.

DECLARE abc CURSOR SCROLL FOR
SELECT * FROM Клиент
Пример 13.1. Объявление курсора.
DECLARE @MyCursor CURSOR
SET @MyCursor=CURSOR LOCAL SCROLL FOR
SELECT * FROM Клиент
Пример 13.2. Использование переменной для объявления курсора.
DECLARE abc CURSOR GLOBAL SCROLL FOR
SELECT * FROM Клиент
OPEN abc
Пример 13.3. Объявление и открытие курсора.
DECLARE @MyCursor CURSOR
SET @MyCursor=abc
Пример 13.4. Использование переменной для переприсваивания курсора.

Пример 13.5. Разработать курсор для вывода списка фирм и клиентов из Москвы.

DECLARE  @firm    VARCHAR(50),
         @fam     VARCHAR(50),
         @message VARCHAR(80)
PRINT ' Список клиентов'
DECLARE klient_cursor CURSOR LOCAL FOR
    SELECT Фирма, Фамилия
    FROM Клиент
    WHERE Город='Москва'
    ORDER BY Фирма, Фамилия

OPEN klient_cursor
FETCH NEXT FROM klient_cursor INTO @firm, @fam
WHILE @@FETCH_STATUS=0
BEGIN
    SELECT @message='Клиент '+@fam+
                    ' Фирма '+ @firm
    PRINT @message

-- переход к следующему клиенту--

    FETCH NEXT FROM klient_cursor 
      INTO @firm, @fam
END
CLOSE klient_cursor
DEALLOCATE klient_cursor
Пример 13.5. Курсор для вывода списка фирм и клиентов из Москвы.

Пример 13.6. Разработать курсор для вывода списка приобретенных клиентами из Москвы товаров и их общей стоимости. В один курсор заносятся все московские клиенты, затем для каждой строки курсора, т.е. для каждого клиента, определяется и распечатывается другой курсор – его покупки. Подсчитывается общая стоимость покупок клиента.

DECLARE @id_kl    INT,
        @firm     VARCHAR(50),
        @fam      VARCHAR(50),       
        @message  VARCHAR(80),
        @nam      VARCHAR(50),
        @d        DATETIME,
        @p        INT,
        @s        INT
SET @s=0
PRINT '  Список покупок'
DECLARE klient_cursor CURSOR LOCAL FOR
    SELECT КодКлиента, Фирма, Фамилия
    FROM Клиент
    WHERE Город='Москва'
    ORDER BY Фирма, Фамилия


OPEN klient_cursor
FETCH NEXT FROM klient_cursor
INTO @id_kl, @firm, @fam
WHILE @@FETCH_STATUS=0
BEGIN
    SELECT @message='Клиент '+@fam+
        ' Фирма '+ @firm
    PRINT @message
    SELECT @message='Наименование товара Дата
        покупки Стоимость'
    PRINT @message
    DECLARE tovar_cursor CURSOR FOR
        SELECT Товар.Название, Сделка.Дата,
            Товар.Цена*Сделка.Количество AS
    Стоимость
        FROM Товар INNER JOIN Сделка ON Товар.
    КодТовара=Сделка.КодТовара
        WHERE Сделка.КодКлиента=@id_kl

    OPEN tovar_cursor
    FETCH NEXT FROM tovar_cursor 
      INTO @nam, @d, @p
    IF @@FETCH_STATUS<>0
        PRINT ' Нет покупок'
    WHILE @@FETCH_STATUS=0
    BEGIN
        SELECT @message='   '+@nam+'   '+
           CAST(@d AS CHAR(12))+'  '+
           CAST(@p AS CHAR(6))
        PRINT @message
        SET @s=@s+@p
        FETCH NEXT FROM tovar_cursor
        INTO @nam, @d, @p  
    END
    CLOSE tovar_cursor
    DEALLOCATE tovar_cursor
 
    SELECT @message='Общая стоимость '+
       CAST(@s AS CHAR(6))
    PRINT @message    

-- переход к следующему клиенту--

    FETCH NEXT FROM klient_cursor 
    INTO @id_kl, @firm, @fam
END
CLOSE klient_cursor
DEALLOCATE klient_cursor
Пример 13.6. Курсор для вывода списка приобретенных клиентами из Москвы товаров и их общей стоимости.

Пример 13.7. Разработать прокручиваемый курсор для клиентов из Москвы. Если номер телефона начинается на 1, удалить клиента с таким номером и в первой записи курсора заменить первую цифру в номере телефона на 4.

DECLARE @firm     VARCHAR(50),
        @fam      VARCHAR(50),
        @tel      VARCHAR(8), 
        @message  VARCHAR(80)
PRINT '  Список клиентов'
DECLARE klient_cursor CURSOR GLOBAL SCROLL
KEYSET FOR
        SELECT Фирма, Фамилия, Телефон
        FROM Клиент
        WHERE Город='Москва'
        ORDER BY Фирма, Фамилия
FOR UPDATE
OPEN klient_cursor
FETCH NEXT FROM klient_cursor 
    INTO  @firm, @fam, @tel
WHILE @@FETCH_STATUS=0
BEGIN         
    SELECT @message='Клиент '+@fam+
        '  Фирма  '+@firm '  Телефон '+ @tel
    PRINT @message

-- если номер телефона начинается на 1, 
-- удалить клиента с таким номером
    IF @tel LIKE ‘1%’
       DELETE Клиент
       WHERE CURRENT OF klient_cursor
    ELSE 

-- переход к следующему клиенту

    FETCH NEXT FROM klient_cursor 
      INTO @firm, @fam, @tel
END

FETCH ABSOLUTE 1 FROM klient_cursor 
    INTO @firm, @fam, @tel

-- в первой записи заменить первую цифру в
-- номере телефона на 4

   UPDATE Клиент SET Телефон=’4’ +     
   RIGHT(@tel,LEN(@tel)-1))
        WHERE CURRENT OF klient_cursor
SELECT @message='Клиент '+@fam+'  Фирма  '+
    @firm '  Телефон '+ @tel
    PRINT @message
CLOSE klient_cursor
DEALLOCATE klient_cursor
Пример 13.7. Прокручиваемый курсор для клиентов из Москвы.

Пример 13.8. Использование курсора как выходного параметра процедуры. Процедура возвращает набор данных – список товаров.

CREATE PROC my_proc
@cur CURSOR VARYING OUTPUT
AS
SET @cur=CURSOR FORWARD_ONLY STATIC FOR
SELECT Название FROM Товар
OPEN @cur
Пример 13.8. Использование курсора как выходного параметра процедуры.

Вызов процедуры и вывод на печать данных из выходного курсора осуществляется следующим образом:

DECLARE @my_cur CURSOR
DECLARE @n VARCHAR(20)
EXEC my_proc @cur=@my_cur OUTPUT
  FETCH NEXT FROM @my_cur INTO @n
  SELECT @n
WHILE (@@FETCH_STATUS=0)
BEGIN
  FETCH NEXT FROM @my_cur INTO @n
  SELECT @n
END
CLOSE @my_cur
DEALLOCATE @my_cur