我们在编写SQL语句的时候通常是面向集合进行思考,这种思考方式更让我们关注结果集的特征,而不是具体的实现过程。面向集合的思考方式与面向过程的思考方式各有特点,我们该如何理解它们呢?
我们用下面这张图开启今天的学习。这张图中一共有9个图形,每个图形有不同的特征,包括形状、纹理、颜色和个数等。
当我们看到这张图时,有时候会不由自主地按照某个属性进行分类,比如说按照红色分类,那么1、4、9就是一类。这实际上就是属于同一个条件下的查询结果集。或者我们也可以按照物体的个数来划分,比如都有3个物体的,那么对应的就是2、5、6、8,这就是对应着“都包括3个物体”的查询结果集。
你能看出来集合思维更像是从整体的角度来考虑,然后把整个数据集按照不同的属性进行划分,形成不同的子集合。面向集合的思考方式,让我们关注“获取什么”,而不是“如何获取”,这也可以说是SQL与传统编程最大的区别之一,因为SQL本身是以关系模型和集合论为基础的。
然而也有一些情况,我们不需要对查询结果集中的所有数据行都采用相同的处理方式,需要每次处理一行或者一部分行,这时就需要面向过程的编程方法了。游标就是这种编程方式的体现。如果你之前已经有了一些面向过程的编程经验,那么对于游标的理解也会比较容易。
关于游标,你需要掌握以下几个方面的内容:
在数据库中,游标是个重要的概念,它提供了一种灵活的操作方式,可以让我们从数据结果集中每次提取一条数据记录进行操作。游标让SQL这种面向集合的语言有了面向过程开发的能力。可以说,游标是面向过程的编程方式,这与面向集合的编程方式有所不同。
在SQL中,游标是一种临时的数据库对象,可以指向存储在数据库表中的数据行指针。这里游标充当了指针的作用,我们可以通过操作游标来对数据行进行操作。
比如我们查询了heros数据表中最大生命值大于8500的英雄都有哪些:
SELECT id, name, hp_max FROM heros WHERE hp_max > 8500
查询结果(4条数据):
这里我们就可以通过游标来操作数据行,如图所示此时游标所在的行是“白起”的记录,我们也可以在结果集上滚动游标,指向结果集中的任意一行。
游标实际上是一种控制数据集的更加灵活的处理方式。
如果我们想要使用游标,一般需要经历五个步骤。不同DBMS中,使用游标的语法可能略有不同。
第一步,定义游标。
DECLARE cursor_name CURSOR FOR select_statement
这个语法适用于MySQL,SQL Server,DB2和MariaDB。如果是用Oracle或者PostgreSQL,需要写成:
DECLARE cursor_name CURSOR IS select_statement
要使用SELECT语句来获取数据结果集,而此时还没有开始遍历数据,这里select_statement代表的是SELECT语句。
下面我用MySQL举例讲解游标的使用,如果你使用的是其他的RDBMS,具体的游标语法可能略有差异。我们定义一个能够存储heros数据表中的最大生命值的游标,可以写为:
DECLARE cur_hero CURSOR FOR
SELECT hp_max FROM heros;
第二步,打开游标。
OPEN cursor_name
当我们定义好游标之后,如果想要使用游标,必须先打开游标。打开游标的时候SELECT语句的查询结果集就会送到游标工作区。
第三步,从游标中取得数据。
FETCH cursor_name INTO var_name ...
这句的作用是使用cursor_name这个游标来读取当前行,并且将数据保存到var_name这个变量中,游标指针指到下一行。如果游标读取的数据行有多个列名,则在INTO关键字后面赋值给多个变量名即可。
第四步,关闭游标。
CLOSE cursor_name
有OPEN就会有CLOSE,也就是打开和关闭游标。当我们使用完游标后需要关闭掉该游标。关闭游标之后,我们就不能再检索查询结果中的数据行,如果需要检索只能再次打开游标。
最后一步,释放游标。
DEALLOCATE cursor_namec
有DECLARE就需要有DEALLOCATE,DEALLOCATE的作用是释放游标。我们一定要养成释放游标的习惯,否则游标会一直存在于内存中,直到进程结束后才会自动释放。当你不需要使用游标的时候,释放游标可以减少资源浪费。
上面就是5个常用的游标步骤。我来举一个简单的例子,假设我想用游标来扫描heros数据表中的数据行,然后累计最大生命值,那么该怎么做呢?
我先创建一个存储过程calc_hp_max,然后在存储过程中定义游标cur_hero,使用FETCH获取每一行的具体数值,然后赋值给变量hp,再用变量hp_sum做累加求和,最后再输出hp_sum,代码如下:
CREATE PROCEDURE `calc_hp_max`()
BEGIN
-- 创建接收游标的变量
DECLARE hp INT;
-- 创建总数变量
DECLARE hp_sum INT DEFAULT 0;
-- 创建结束标志变量
DECLARE done INT DEFAULT false;
-- 定义游标
DECLARE cur_hero CURSOR FOR SELECT hp_max FROM heros;
OPEN cur_hero;
read_loop:LOOP
FETCH cur_hero INTO hp;
SET hp_sum = hp_sum + hp;
END LOOP;
CLOSE cur_hero;
SELECT hp_sum;
END
你会发现执行call calc_hp_max()
这一句的时候系统会提示1329错误,也就是在LOOP中当游标没有取到数据时会报的错误。
当游标溢出时(也就是当游标指向到最后一行数据后继续执行会报的错误),我们可以定义一个continue的事件,指定这个事件发生时修改变量done的值,以此来判断游标是否已经溢出,即:
DECLARE CONTINUE HANDLER FOR NOT FOUND SET done = true;
同时在循环中我们需要加上对done的判断,如果游标的循环已经结束,就需要跳出read_loop循环,完善的代码如下:
CREATE PROCEDURE `calc_hp_max`()
BEGIN
-- 创建接收游标的变量
DECLARE hp INT;
-- 创建总数变量
DECLARE hp_sum INT DEFAULT 0;
-- 创建结束标志变量
DECLARE done INT DEFAULT false;
-- 定义游标
DECLARE cur_hero CURSOR FOR SELECT hp_max FROM heros;
-- 指定游标循环结束时的返回值
DECLARE CONTINUE HANDLER FOR NOT FOUND SET done = true;
OPEN cur_hero;
read_loop:LOOP
FETCH cur_hero INTO hp;
-- 判断游标的循环是否结束
IF done THEN
LEAVE read_loop;
END IF;
SET hp_sum = hp_sum + hp;
END LOOP;
CLOSE cur_hero;
SELECT hp_sum;
END
运行结果(1行数据):
在游标中的循环中,除了使用LOOP循环以外,你还可以使用REPEAT… UNTIL…以及WHILE循环。它们同样需要设置CONTINUE事件来处理游标溢出的情况。
所以你能看出,使用游标可以让我们对SELECT结果集中的每一行数据进行相同或者不同的操作,从而很精细化地管理结果集中的每一条数据。
使用游标来解决一些常见的问题
我刚才讲了一个简单的使用案例,实际上如果想要统计hp_sum,完全可以通过SQL语句来完成,比如:
SELECT SUM(hp_max) FROM heros
运行结果(1行数据):
那么游标都有什么用呢?
当你需要处理一些复杂的数据行计算的时候,游标就会起到作用了。我举个例子,还是针对heros数据表,假设我们想要对英雄的物攻成长(对应attack_growth)进行升级,在新版本中大范围提升英雄的物攻成长数值,但是针对不同的英雄情况,提升的幅度也不同,具体提升的方式如下。
如果这个英雄原有的物攻成长小于5,那么将在原有基础上提升7%-10%。如果物攻成长的提升空间(即最高物攻attack_max-初始物攻attack_start)大于200,那么在原有的基础上提升10%;如果物攻成长的提升空间在150到200之间,则提升8%;如果物攻成长的提升空间不足150,则提升7%。
如果原有英雄的物攻成长在5—10之间,那么将在原有基础上提升5%。
如果原有英雄的物攻成长大于10,则保持不变。
以上所有的更新后的物攻成长数值,都需要保留小数点后3位。
你能看到上面这个计算的情况相对复杂,实际工作中你可能会遇到比这个更加复杂的情况,这时你可以采用面向过程的思考方式来完成这种任务,也就是说先取出每行的数值,然后针对数值的不同情况采取不同的计算方式。
针对上面这个情况,你自己可以用游标来完成转换,具体的代码如下:
CREATE PROCEDURE `alter_attack_growth`()
BEGIN
-- 创建接收游标的变量
DECLARE temp_id INT;
DECLARE temp_growth, temp_max, temp_start, temp_diff FLOAT;
-- 创建结束标志变量
DECLARE done INT DEFAULT false;
-- 定义游标
DECLARE cur_hero CURSOR FOR SELECT id, attack_growth, attack_max, attack_start FROM heros;
-- 指定游标循环结束时的返回值
DECLARE CONTINUE HANDLER FOR NOT FOUND SET done = true;
OPEN cur_hero;
FETCH cur_hero INTO temp_id, temp_growth, temp_max, temp_start;
REPEAT
IF NOT done THEN
SET temp_diff = temp_max - temp_start;
IF temp_growth < 5 THEN
IF temp_diff > 200 THEN
SET temp_growth = temp_growth * 1.1;
ELSEIF temp_diff >= 150 AND temp_diff <=200 THEN
SET temp_growth = temp_growth * 1.08;
ELSEIF temp_diff < 150 THEN
SET temp_growth = temp_growth * 1.07;
END IF;
ELSEIF temp_growth >=5 AND temp_growth <=10 THEN
SET temp_growth = temp_growth * 1.05;
END IF;
UPDATE heros SET attack_growth = ROUND(temp_growth,3) WHERE id = temp_id;
END IF;
FETCH cur_hero INTO temp_id, temp_growth, temp_max, temp_start;
UNTIL done = true END REPEAT;
CLOSE cur_hero;
END
这里我创建了alter_attack_growth这个存储过程,使用了REPEAT…UNTIL…的循环方式,针对不同的情况计算了新的物攻成长temp_growth,然后对原有的attack_growth进行了更新,最后调用call alter_attack_growth();执行存储过程。
有一点需要注意的是,我们在对数据表进行更新前,需要备份之前的表,我们可以将备份后的表命名为heros_copy1。更新完heros数据表之后,你可以看下两张表在attack_growth字段上的对比,我们使用SQL进行查询:
SELECT heros.id, heros.attack_growth, heros_copy1.attack_growth FROM heros JOIN heros_copy1 WHERE heros.id = heros_copy1.id
运行结果(69条记录):
通过前后两张表的attack_growth对比你也能看出来,存储过程通过游标对不同的数据行进行了更新。
需要说明的是,以上代码适用于MySQL,如果在SQL Server或Oracle中,使用方式会有些差别。
今天我们讲解了如何在SQL中使用游标,游标实际上是面向过程的思维方式,与面向集合的思维方式不同的地方在于,游标更加关注“如何执行”。我们可以通过游标更加精细、灵活地查询和管理想要的数据行。
有的时候,我们需要找特定数据,用SQL查询写起来会比较困难,比如两表或多表之间的嵌套循环查找,如果用JOIN会非常消耗资源,效率也可能不高,而用游标则会比较高效。
虽然在处理某些复杂的数据情况下,使用游标可以更灵活,但同时也会带来一些性能问题,比如在使用游标的过程中,会对数据行进行加锁,这样在业务并发量大的时候,不仅会影响业务之间的效率,还会消耗系统资源,造成内存不足,这是因为游标是在内存中进行的处理。如果有游标的替代方案,我们可以采用替代方案。
我们今天讲解了游标,你能用自己的语言介绍下游标的作用吗?另外,我们之前提到过,SQL本身是一门结构化查询语言,但我们也可以在SQL的基础上进行面向过程的开发,完成较为复杂的功能,你能说一下面向过程和面向集合这两种编程方式的区别吗?
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