Comandi SQL

Lo Structured Query Language, in breve SQL (in italiano: “linguaggio di interrogazione strutturato”), è uno dei più noti linguaggi di programmazione. Si tratta di un’interfaccia universale per lavorare con database relazionali o sistemi di gestione di database relazionali (RDBMS). Questo linguaggio contiene un tale numero di comandi SQL da poter creare confusione. Vi presentiamo i più importanti illustrando i modelli che ne sono alla base.

I comandi SQL impartiscono al sistema di gestione dei database (DBMS) l’istruzione di eseguire determinate azioni. Ad esempio, la definizione delle tabelle e la loro struttura, l’inserimento, la modifica e l’eliminazione di dati nonché l’esecuzione di query.

Per definire l’ambito di applicazione dei comandi SQL sono disponibili vari standard ISO o ANSI. In più, esiste una serie di dialetti relativi a implementazioni specifiche. Ad esempio, le implementazioni dei principali produttori come PostgreSQL, MySQL, Oracle DBMS e Microsoft SQL Server sono dotate di varianti linguistiche proprie. Alcuni hanno comandi personalizzati; la maggior parte differisce almeno in termini di funzioni per l’elaborazione di stringhe e altri dati.

Di fatto, SQL comprende diversi sottolinguaggi, ognuno dei quali copre aree diverse e prevede dei propri comandi. Esaminiamo le tipologie più importanti di comandi SQL.

I comandi SQL più importanti sono suddivisibili in cinque sottolinguaggi. Osserviamo i campi d’applicazione dei singoli sottolinguaggi e dei loro comandi:

Diversamente dai linguaggi di programmazione più diffusi, SQL è un linguaggio dichiarativo. Ciò significa che descrive qual è il risultato da ottenere senza specificare quali sono i passaggi necessari per raggiungerlo. Questa peculiarità del linguaggio si esprime in comandi tendenzialmente più lunghi; in compenso occorre una quantità minore di righe di codice rispetto ai linguaggi imperativi consueti.

Prendiamo ad esempio il comando SQL DROP TABLE IF EXISTS. Avete letto bene, si tratta di un comando singolo che serve a eliminare una tabella, se esistente:

Un esempio di codice Python con una funzionalità simile comprende più richieste di funzioni e una ramificazione che si estende su due righe:

Come avete visto, un singolo comando SQL può essere costituito da più parole chiave. Ciò porta i comandi ad assomigliarsi tra loro. Utilizzando un esempio: a un primo sguardo i due comandi SQL CREATE TABLE e CREATE OR REPLACE VIEW sembrano espressione di un comando CREATE alla base. Tuttavia non è così. Nonostante la somiglianza, infatti, si tratta di due comandi distinti.

Come noto già per altri linguaggi, alcuni comandi SQL accettano parametri, tra cui spesso i nomi di database, tabelle e colonne. A titolo di esempio, interroghiamo le colonne ‘Name’ e ‘Age’ della tabella ‘People’:

Per la precisione, i comandi SQL sono ordini, oltre ai quali esistono altri costrutti della sintassi che in parte agiscono come comandi. Nella seguente tabella vi spieghiamo gli elementi della sintassi SQL:

I database strutturano i dati secondo una gerarchia di livelli di memorizzazioni, a partire dai server di database scendendo fino al valore salvato in un campo. Dal momento che tutti gli aspetti di un sistema di gestione di database relazionale (RDBMS) possono essere controllati mediante SQL, esistono comandi SQL per ciascuno dei livelli. Di seguito un riepilogo della gerarchia degli oggetti RDBMS:

Accanto agli oggetti RDBMS primari presentati vengono utilizzati altri oggetti, come le viste (“views”) e le procedure memorizzate (“stored procedures”). Anche queste sono dotate di comandi SQL propri. Vediamo di seguito i comandi dei cinque principali sottolinguaggi di SQL:

1. Data Definition Language (DDL): linguaggio di definizione dei dati
2. Data Manipulation Language (DML): linguaggio di manipolazione dei dati
3. Data Query Language (DQL): linguaggio di interrogazione dei dati
4. Data Control Language (DCL): linguaggio di controllo dei dati
5. Transaction Control Language (TCL): linguaggio di controllo di transazione

Questi comandi SQL si usano per definire strutture di dati. Di conseguenza, operano tutti su oggetti aggregati come database, tabelle e indici. Gli oggetti aggregati consentono di memorizzare più record; ogni record può contenere più campi, ciascuno dei quali è assegnato a una colonna. Questa colonna definisce il tipo di dati del campo, ovvero numero, stringa, valore booleano, ecc. In più, per ogni colonna si possono definire restrizioni quali “deve essere unica”, “non può essere zero”, ecc.

Al livello più alto di un sistema di gestione di database relazionali (RDBMS) si collocano i database. È possibile crearli e cancellarli con un comando SQL:

La configurazione di un database parte dalla definizione dello schema del database. Lo schema costituisce la base per l’uso efficiente del database, pertanto presuppone un’accurata progettazione che mappi le singole tabelle e le rispettive relazioni reciproche. Di solito, lo schema del database si sviluppa sulla base di diagrammi di Entity Relation (ER) o di particolari diagrammi UML.

Qualora lo schema del database sia presente sotto forma di descrizione astratta, la struttura del database verrà creata utilizzando i relativi comandi SQL. A questo punto vengono definite le tabelle con le colonne e le rispettive tipologie; tutti gli eventuali collegamenti tra le tabelle saranno realizzati tramite “foreign keys” (o chiavi esterne). Successivamente, la struttura può essere modificata con l’esecuzione di altri comandi SQL. Riportiamo ora un riepilogo dei comandi più importanti:

Una caratteristica fondamentale di un sistema di gestione di database (DBMS) è quella di garantire la consistenza dei dati. Ad esempio, per le singole colonne è possibile specificare che i campi in esse contenuti non possono essere vuoti o che i valori in esse contenuti devono rientrare nei limiti consentiti. Si parla in questo caso di constraint (vincoli). Le chiavi esterne, inoltre, possono essere utilizzate per garantire che i collegamenti tra le tabelle vengano eseguiti in maniera corretta.

Per impostare le restrizioni per le singole colonne, si ricorre a una serie di clausole all’interno delle dichiarazioni di definizione dei dati. Li mostriamo qui senza esempi:

In presenza di tabelle di un database già definite, si procede con le operazioni sui singoli record di dati. I record di dati possono essere inseriti, modificati ed eliminati mediante opportuni comandi SQL. Si tratta delle operazioni CRUD di base “Create, Read, Update, Delete” (Crea, Leggi, Modifica ed Elimina), presenti anche nei database NoSQL:

Va notato che le clausole o, meglio, le funzioni ‘WHERE’, ‘SET’ e ‘VALUES’ che compaiono negli esempi sono presenti anche in altri contesti. Tuttavia, nonostante abbiano lo stesso nome, le regole per il loro utilizzo potrebbero differire leggermente. Prestate dunque attenzione durante l’utilizzo dei comandi SQL UPDATE e DELETE FROM senza una clausola WHERE. Ciò implica infatti la modifica o l’eliminazione di tutti i record della tabella.

Il comando SQL SELECT è forse il comando più famoso del linguaggio. Serve a ricavare i dati dal database. Generalmente, lo stock di dati non subisce modifiche. Il comando SELECT è quindi frequentemente accessibile a chi ha il compito di analizzare. Esaminiamo i componenti di base del comando SQL SELECT:

Sebbene SELECT sia un unico comando SQL per l’interrogazione dei dati, può essere impiegato in una varietà di modi. Sono presenti diverse clausole che servono a filtrare, ordinare e sintetizzare i dati forniti. Le analizziamo di seguito.

Il comando SQL SELECT fornisce un cosiddetto result set (insieme di risultati). Dal punto di vista concettuale, un result set può essere considerato come una tabella con colonne e relativi valori in esse contenuti. Nella pratica, occorre spesso filtrare o ordinare i risultati o limitare il numero di record ottenuti. Per tutti questi casi d’uso, esistono delle clausole corrispondenti che possono essere utilizzate all’interno di un comando SELECT SQL:

Oltre ad affinare l’insieme di risultati, è possibile collegare le query tra più tabelle. Tenete presente che un comando SQL SELECT restituisce un insieme di risultati. Di conseguenza, SQL contiene comandi tali da consentire l’unione di due result set secondo le regole della teoria degli insiemi relazionali.

Per poter spiegare in dettaglio i comandi SQL per il collegamento delle query sarebbero necessari esempi complessi con diverse tabelle definite. Pertanto, in questa sede faremo a meno di utilizzare un codice di esempio. Passiamo in rassegna le operazioni degli insiemi più importanti:

Come si è visto, le query SQL possono essere piuttosto complesse. Nella pratica, in genere conviene eseguire le query più volte. In linea di principio, è possibile memorizzare i comandi SQL corrispondenti come codice e importarli quando necessario. Si tratta tuttavia di una soluzione poco efficiente. Per fortuna, esistono speciali comandi SQL che consentono di salvare query complesse come unità direttamente nel sistema di gestione dei database (DBMS).

Consideriamo prima di tutto le viste, chiamate “views” in inglese. Una vista del database corrisponde all’incirca a una query memorizzata. Non dimentichiamo che una query restituisce come risultato un insieme di tabelle. Anziché scartarlo, lo salveremo come vista. Le viste sono anche note come “tabelle virtuali”. Di regola, una vista può essere solo letta. Ci sono diversi comandi SQL per lavorare con le viste:

Insieme alle viste del database, esistono anche le procedure memorizzate (“stored procedures”). Le procedure memorizzate sono utilizzate per eseguire ripetutamente le query e sono più complesse delle viste. Sono in grado di accettare parametri e servirsene per comporre le query in modo dinamico. In più, per mezzo di una procedura memorizzata è possibile accedere in scrittura ai dati sottostanti. Per motivi di spazio, forniamo un riepilogo dei comandi SQL pertinenti, senza esempi:

L’uso di procedure memorizzate trasferisce il codice dal client al server. La separazione delle competenze ottenuta in questo modo porta a una maggiore sicurezza e a migliori prestazioni. Lo svantaggio può essere che la logica di business contenuta in una procedura memorizzata è al di fuori del sistema di controllo della versione. Dal momento che le procedure memorizzate dipendono strettamente dal DBMS circostante, un cambio di provider, nel peggiore dei casi, porta a una perdita di funzionalità.

Un singolo server di database può comprendere più database. Per riuscire a gestirli in modo indipendente l’uno dall’altro, si ricorre a meccanismi di controllo degli accessi. Ad esempio, per i singoli utenti è possibile definire i permessi con cui accedere ai database e alle tabelle in essi contenute. Si possono inoltre definire gruppi di utenti e assegnare loro utenti. A tali scopi sono utilizzati due comandi SQL principali:

Tra i vantaggi dell’utilizzo di sistemi di gestione di database relazionali (RDBMS) vi è la garanzia di proprietà “ACID”. In sintesi, ciò assicura che i dati siano sempre in uno stato pulito e ben definito. A livello tecnico, si usano le cosiddette transazioni, inscindibili in quanto atomic operation (operazioni atomiche). Una transazione viene completata interamente e senza errori, altrimenti significa che si è verificato un errore. In tal caso, quindi, verranno annullati i singoli passaggi. Diamo un’occhiata ai comandi SQL per il controllo delle transazioni:

Un riepilogo delle proprietà ACID menzionate: