第15章 存储过程和函数管理
15.1 存储过程和函数概述
15.1.1 存储过程的概念
存储过程（Stored Procedure）是一组预编译的SQL语句集合，它被存储在数据库中，用户可以通过调用存储过程来执行这些SQL语句。存储过程可以接受参数，也可以返回结果。
15.1.2 函数的概念
函数（Function）是一种特殊的存储过程，它也包含一组预编译的SQL语句集合，但函数必须返回一个值，并且可以在SELECT语句中使用。
15.1.3 存储过程和函数的区别
特性 | 存储过程 | 函数 |
返回值 | 可以返回多个值，也可以不返回值 | 必须返回一个值 |
使用方式 | 使用CALL语句调用 | 可以在SELECT语句中使用，也可以使用SELECT语句调用 |
参数类型 | 可以有IN、OUT、INOUT参数 | 只能有IN参数 |
事务处理 | 可以包含COMMIT和ROLLBACK语句 | 不能包含COMMIT和ROLLBACK语句 |
适用场景 | 复杂的业务逻辑，批量数据处理 | 数据计算和转换 |
15.1.4 存储过程和函数的优缺点
优点
- 提高性能：存储过程和函数是预编译的，执行速度快
- 减少网络流量：只需要传输调用命令，不需要传输大量的SQL语句
- 提高安全性：可以限制用户只能通过存储过程和函数访问数据
- 便于维护：集中管理业务逻辑，修改方便
- 代码重用：可以被多个应用程序调用，提高代码的重用性
缺点
- 开发难度大：需要掌握特定的存储过程语言
- 调试困难：调试存储过程和函数比较复杂
- 移植性差：不同数据库的存储过程语言有所不同
- 占用数据库资源：存储过程和函数会占用数据库的内存和CPU资源
15.2 存储过程的创建和管理
15.2.1 存储过程的创建语法
参数说明：
-
OR REPLACE：如果存储过程已存在，则替换它
- IN：输入参数，默认值
- OUT：输出参数
- INOUT：既是输入参数又是输出参数
- DECLARE：声明变量的关键字
- EXCEPTION：异常处理的关键字
- LANGUAGE：存储过程使用的语言，如plpgsql15.2.2 创建简单存储过程
15.2.3 执行存储过程
15.2.4 修改存储过程
可以使用
CREATE OR REPLACE PROCEDURE语句修改存储过程的定义：15.2.5 删除存储过程
15.2.6 查看存储过程
15.3 函数的创建和管理
15.3.1 函数的创建语法
参数说明：
-
RETURNS：指定函数的返回数据类型
- RETURNS NULL ON NULL INPUT 或 STRICT：如果任何输入参数为NULL，则函数返回NULL
- CALLED ON NULL INPUT：即使输入参数为NULL，函数也会执行15.3.2 创建简单函数
15.3.3 执行函数
15.3.4 修改函数
可以使用
CREATE OR REPLACE FUNCTION语句修改函数的定义：15.3.5 删除函数
15.3.6 查看函数
15.4 存储过程和函数的参数
15.4.1 参数类型
15.4.1.1 IN参数
IN参数是输入参数，用于向存储过程或函数传递值。在存储过程或函数内部，IN参数是只读的，不能被修改。
15.4.1.2 OUT参数
OUT参数是输出参数，用于从存储过程中返回值。在存储过程内部，可以修改OUT参数的值，调用结束后，OUT参数的值会被返回给调用者。
15.4.1.3 INOUT参数
INOUT参数既是输入参数又是输出参数，用于向存储过程传递值，同时也用于从存储过程返回值。
15.4.2 参数的默认值
可以为参数指定默认值，当调用存储过程或函数时，如果不提供该参数的值，则使用默认值。
15.5 存储过程和函数的控制结构
15.5.1 条件控制结构
15.5.1.1 IF语句
15.5.1.2 CASE语句
15.5.2 循环控制结构
15.5.2.1 LOOP语句
15.5.2.2 WHILE语句
15.5.2.3 FOR语句
15.5.3 异常处理
15.6 存储过程和函数的事务处理
15.6.1 存储过程中的事务处理
存储过程可以包含事务处理语句，如COMMIT和ROLLBACK，用于控制事务的提交和回滚。
15.6.2 函数中的事务处理
函数不能包含COMMIT和ROLLBACK语句，函数中的操作会继承调用者的事务上下文。
15.7 存储过程和函数的安全性
15.7.1 权限管理
存储过程和函数的权限管理包括：
- 创建权限：需要具有CREATE PROCEDURE或CREATE FUNCTION权限
- 执行权限：需要具有EXECUTE权限
- 访问表的权限：存储过程或函数需要具有访问底层表的权限
15.7.2 安全性考虑
- 最小权限原则：只授予存储过程或函数必要的权限
- 避免动态SQL：动态SQL可能导致SQL注入攻击
- 验证输入参数：对输入参数进行验证，防止恶意输入
- 使用安全的语言：使用数据库提供的安全语言，如plpgsql
- 定期审查：定期审查存储过程和函数，确保没有安全隐患
15.8 存储过程和函数的最佳实践
15.8.1 设计原则
- 合理命名：使用清晰、描述性的名称，如使用sp_前缀表示存储过程，fn_前缀表示函数
- 模块化设计：将复杂的业务逻辑分解为多个小的存储过程或函数
- 减少依赖：尽量减少存储过程或函数之间的依赖关系
- 文档化：为存储过程或函数添加注释，说明其功能、参数和返回值
- 测试：对存储过程或函数进行充分的测试，确保其正确性和性能
15.8.2 性能优化
- 减少网络流量：将多个SQL语句组合到一个存储过程或函数中，减少网络往返次数
- 使用绑定变量：使用参数化查询，避免SQL注入，提高性能
- 避免在循环中执行SQL：尽量避免在循环中执行SQL语句，改为使用批量处理
- 合理使用索引：为存储过程或函数中使用的查询添加适当的索引
- 监控性能：定期监控存储过程和函数的执行性能，优化慢查询
15.8.3 维护建议
- 版本控制：对存储过程和函数进行版本控制，便于追踪变更
- 定期备份：定期备份存储过程和函数的定义
- 清理无用对象：定期清理不再使用的存储过程和函数
- 更新统计信息：定期更新表的统计信息，确保查询优化器选择正确的执行计划
15.9 综合示例
15.9.1 示例1：学生成绩管理系统
15.9.1.1 需求分析
学生成绩管理系统需要实现以下功能：
- 录入学生成绩
- 更新学生成绩
- 查询学生成绩
- 统计班级平均成绩
15.9.1.2 存储过程和函数设计
15.9.1.3 调用示例
15.10 常见问题与解决方案
15.10.1 问题1：存储过程或函数执行缓慢
- 原因：
- 存储过程或函数中包含复杂的逻辑或大量的SQL语句
- 没有为查询添加适当的索引
- 表的统计信息过时
- 在循环中执行SQL语句
- 解决方案：
- 优化存储过程或函数的逻辑，减少SQL语句的数量
- 为查询添加适当的索引
- 更新表的统计信息
- 避免在循环中执行SQL语句，改为使用批量处理
15.10.2 问题2：存储过程或函数编译错误
- 原因：
- 语法错误
- 引用了不存在的表或列
- 参数类型不匹配
- 缺少必要的权限
- 解决方案：
- 检查语法错误，确保使用正确的语法
- 确保引用的表和列存在
- 检查参数类型是否匹配
- 确保具有必要的权限
15.10.3 问题3：存储过程或函数执行失败
- 原因：
- 输入参数值无效
- 违反了约束条件
- 发生了异常
- 解决方案：
- 验证输入参数的值
- 检查约束条件，确保数据符合要求
- 添加异常处理代码，捕获并处理异常
15.10.4 问题4：存储过程或函数的权限问题
- 原因：
- 没有执行权限
- 没有访问底层表的权限
- 解决方案：
- 授予执行权限
- 授予访问底层表的权限
- 使用安全定义者（SECURITY DEFINER）创建存储过程或函数
15.11 小结
存储过程和函数是数据库中的重要对象，它们可以将复杂的业务逻辑封装起来，提高性能，减少网络流量，提高安全性。存储过程和函数的主要区别在于存储过程可以返回多个值，而函数必须返回一个值，并且函数可以在SELECT语句中使用。
在创建存储过程和函数时，需要考虑设计原则、性能优化和安全性。存储过程和函数可以使用条件控制结构、循环控制结构和异常处理，实现复杂的业务逻辑。
通过合理设计和使用存储过程和函数，可以提高数据库应用系统的性能、安全性和可维护性，实现复杂的业务逻辑。
15.12 练习题
- 什么是存储过程？什么是函数？它们的区别是什么？
- 存储过程和函数的优缺点有哪些？
- 如何创建存储过程？请写出创建存储过程的基本语法。
- 如何创建函数？请写出创建函数的基本语法。
- 存储过程的参数类型有哪些？请分别说明它们的用途。
- 函数的参数类型有哪些？请分别说明它们的用途。
- 存储过程和函数中可以使用哪些控制结构？
- 如何在存储过程中处理事务？
- 存储过程和函数的安全策略有哪些？
- 存储过程和函数的最佳实践有哪些？
