SQL Server 2005 Beta 2 Transact-SQL 增强功能

SQL Server 2005 Beta 2 Transact-SQL 增强功能
Itzik Ben-Gan
Solid Quality Learning
适用于：
Transact-SQL
Microsoft SQL Server 2005 Beta 2
摘要：该白皮书介绍了 Microsoft SQL Server 2005 Beta 2 中的 Transact-SQL 的几个新的增强功能。这些新功能可以改善您的表达能力、查询性能以及错误管理功能。本文重点介绍几个概念新颖且互相联系的增强功能，并且通过实际示例演示这些功能。本文并未讨论所有新增的 Transact-SQL 功能。

本页内容

	简介和范围
	改善查询的表达能力和 DRI 支持
	分段
	单父节点环境：雇员组织结构图
	多父节点环境：材料清单
	相关子查询中的表值函数
	性能和错误处理增强功能
	其他影响 Transact-SQL 的 SQL Server 2005 Beta 2 功能
	小结

简介和范围
该白皮书介绍了 Microsoft SQL Server 2005 Beta 2 中的 Transact-SQL 的几个新的增强功能。这些新功能可以改善您的表达能力、查询性能以及错误管理功能。本文重点介绍几个概念新颖且互相联系的增强功能，并且通过实际示例演示这些功能。本文并未讨论所有新增的 Transact-SQL 功能。
预备知识：目标读者应该能够熟练使用 Transact-SQL 进行特定查询以及将其作为 Microsoft SQL Server 2000 中应用程序的组件。
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改善查询的表达能力和 DRI 支持
本节介绍下列新增的关系功能和增强功能：

•	新增的排序函数
•	新增的基于常见表表达式 (CTE) 的递归查询
•	新增的 PIVOT 和 APPLY 关系运算符
•	声明性引用完整性 (DRI) 增强

排序函数
SQL Server 2005 引入了四个新的排序函数：ROW_NUMBER、RANK、DENSE_RANK 和 NTILE。这些新函数使您可以有效地分析数据以及向查询的结果行提供排序值。您可能发现这些新函数有用的典型方案包括：将连续整数分配给结果行，以便进行表示、分页、计分和绘制直方图。
Speaker Statistics 方案
下面的 Speaker Statistics 方案将用来讨论和演示不同的函数和它们的子句。大型计算会议包括三个议题：数据库、开发和系统管理。十一位演讲者在会议中发表演讲，并且为他们的讲话获得范围为 1 到 9 的分数。结果被总结并存储在下面的 SpeakerStats 表中：
USE tempdb -- or your own test database
CREATE TABLE SpeakerStats
(
speaker VARCHAR(10) NOT NULL PRIMARY KEY,
track VARCHAR(10) NOT NULL,
score INT NOT NULL,
pctfilledevals INT NOT NULL,
numsessions INT NOT NULL
)

SET NOCOUNT ON
INSERT INTO SpeakerStats VALUES('Dan', 'Sys', 3, 22, 4)
INSERT INTO SpeakerStats VALUES('Ron', 'Dev', 9, 30, 3)
INSERT INTO SpeakerStats VALUES('Kathy', 'Sys', 8, 27, 2)
INSERT INTO SpeakerStats VALUES('Suzanne', 'DB', 9, 30, 3)
INSERT INTO SpeakerStats VALUES('Joe', 'Dev', 6, 20, 2)
INSERT INTO SpeakerStats VALUES('Robert', 'Dev', 6, 28, 2)
INSERT INTO SpeakerStats VALUES('Mike', 'DB', 8, 20, 3)
INSERT INTO SpeakerStats VALUES('Michele', 'Sys', 8, 31, 4)
INSERT INTO SpeakerStats VALUES('Jessica', 'Dev', 9, 19, 1)
INSERT INTO SpeakerStats VALUES('Brian', 'Sys', 7, 22, 3)
INSERT INTO SpeakerStats VALUES('Kevin', 'DB', 7, 25, 4)
每个演讲者都在该表中具有一个行，其中含有该演讲者的名字、议题、平均得分、填写评价的与会者相对于参加会议的与会者数量的百分比以及该演讲者发表演讲的次数。本节演示如何使用新的排序函数分析演讲者统计数据以生成有用的信息。
语义
全部四个排序函数都遵循类似的语法模式：
排序函数
() OVER(
[PARTITION BY ]
ORDER BY )
该函数只能在查询的两个子句中指定 — 在 SELECT 子句或 ORDER BY 子句中。以下各节详细讨论不同的函数。
ROW_NUMBER
ROW_NUMBER 函数使您可以向查询的结果行提供连续的整数值。例如，假设您要返回所有演讲者的 speaker、track 和 score，同时按照 score 降序向结果行分配从 1 开始的连续值。以下查询通过使用 ROW_NUMBER 函数并指定 OVER (ORDER BY score DESC) 生成所需的结果：
SELECT ROW_NUMBER() OVER(ORDER BY score DESC) AS rownum,
speaker, track, score
FROM SpeakerStats
ORDER BY score DESC
以下为结果集：
rownum speaker track score
------ ---------- ---------- -----------
1 Jessica Dev 9
2 Ron Dev 9
3 Suzanne DB 9
4 Kathy Sys 8
5 Michele Sys 8
6 Mike DB 8
7 Kevin DB 7
8 Brian Sys 7
9 Joe Dev 6
10 Robert Dev 6
11 Dan Sys 3
得分最高的演讲者获得行号 1，得分最低的演讲者获得行号 11。ROW_NUMBER 总是按照请求的排序为不同的行生成不同的行号。请注意，如果在 OVER() 选项中指定的 ORDER BY 列表不唯一，则结果是不确定的。这意味着该查询具有一个以上正确的结果；在该查询的不同调用中，可能获得不同的结果。例如，在我们的示例中，有三个不同的演讲者获得相同的最高得分 (9)：Jessica、Ron 和 Suzanne。由于 SQL Server 必须为不同的演讲者分配不同的行号，因此您应当假设分别分配给 Jessica、Ron 和 Suzanne 的值 1、2 和 3 是按任意顺序分配给这些演讲者的。如果值 1、2 和 3 被分别分配给 Ron、Suzanne 和 Jessica，则结果应该同样正确。
如果您指定一个唯一的 ORDER BY 列表，则结果总是确定的。例如，假设在演讲者之间出现得分相同的情况时，您希望使用最高的 pctfilledevals 值来分出先后。如果值仍然相同，则使用最高的 numsessions 值来分出先后。最后，如果值仍然相同，则使用最低词典顺序 speaker 名字来分出先后。由于 ORDER BY 列表 — score、pctfilledevals、numsessions 和 speaker — 是唯一的，因此结果是确定的：
SELECT ROW_NUMBER() OVER(ORDER BY score DESC, pctfilledevals DESC,
numsessions DESC, speaker) AS rownum,
speaker, track, score, pctfilledevals, numsessions
FROM SpeakerStats
ORDER BY score DESC, pctfilledevals DESC, numsessions DESC, speaker
以下为结果集：
rownum speaker track score pctfilledevals numsessions
------ ---------- ---------- ----------- -------------- -----------
1 Ron Dev 9 30 3
2 Suzanne DB 9 30 3
3 Jessica Dev 9 19 1
4 Michele Sys 8 31 4
5 Kathy Sys 8 27 2
6 Mike DB 8 20 3
7 Kevin DB 7 25 4
8 Brian Sys 7 22 3
9 Robert Dev 6 28 2
10 Joe Dev 6 20 2
11 Dan Sys 3 22 4
新的排序函数的重要好处之一是它们的效率。SQL Server 的优化程序只需要扫描数据一次，以便计算值。它完成该工作的方法是：使用在排序列上放置的索引的有序扫描，或者，如果未创建适当的索引，则扫描数据一次并对其进行排序。
另一个好处是语法的简单性。为了让您感受一下通过使用在 SQL Server 的较低版本中采用的基于集的方法来计算排序值是多么困难和低效，请考虑下面的 SQL Server 2000 查询，它返回与上一个查询相同的结果：
SELECT
(SELECT COUNT(*)
FROM SpeakerStats AS S2
WHERE S2.score > S1.score
OR (S2.score = S1.score
AND S2.pctfilledevals > S1.pctfilledevals)
OR (S2.score = S1.score
AND S2.pctfilledevals = S1.pctfilledevals
AND S2.numsessions > S1.numsessions)
OR (S2.score = S1.score
AND S2.pctfilledevals = S1.pctfilledevals
AND S2.numsessions = S1.numsessions
AND S2.speaker < S1.speaker)) + 1 AS rownum,
speaker, track, score, pctfilledevals, numsessions
FROM SpeakerStats AS S1
ORDER BY score DESC, pctfilledevals DESC, numsessions DESC, speaker
该查询显然比 SQL Server 2005 查询复杂得多。此外，对于 SpeakerStats 表中的每个基础行，SQL Server 都必须扫描该表的另一个实例中的所有匹配行。对于基础表中的每个行，平均大约需要扫描该表的一半（最少）行。SQL Server 2005 查询的性能恶化是线性的，而 SQL Server 2000 查询的性能恶化是指数性的。即使是在相当小的表中，性能差异也是显著的。例如，请测试下列查询的性能，它们查询 AdventureWorks 数据库中的 SalesOrderHeader 表，以便按照 SalesOrderID 顺序计算销售定单的行数。SalesOrderHeader 表具有 31,465 行。第一个查询使用 SQL Server 2005 ROW_NUMBER 函数，而第二个查询使用 SQL Server 2000 子查询技术：
-- SQL Server 2005 query
SELECT SalesOrderID,
ROW_NUMBER() OVER(ORDER BY SalesOrderID) AS rownum
FROM Sales.SalesOrderHeader
-- SQL Server 2000 query
SELECT SalesOrderID,
(SELECT COUNT(*)
FROM Sales.SalesOrderHeader AS S2
WHERE S2.SalesOrderID <= S1.SalesOrderID) AS rownum
FROM Sales.SalesOrderHeader AS S1
我在我的膝上型电脑（Compaq Presario X1020U，CPU：Centrino 1.4 GH，RAM：1GB，本地 HD）上运行该测试。SQL Server 2005 查询只需 1 秒即可完成，而 SQL Server 2000 查询大约需要 12 分钟才能完成。
行号的一个典型应用是通过查询结果分页。给定页大小（以行数为单位）和页号，需要返回属于给定页的行。例如，假设您希望按照“score DESC, speaker”顺序从 SpeakerStats 表中返回第二页的行，并且假定页大小为三行。下面的查询首先按照指定的排序计算派生表 D 中的行数，然后只筛选行号为 4 到 6 的行（它们属于第二页）：
SELECT *
FROM (SELECT ROW_NUMBER() OVER(ORDER BY score DESC, speaker) AS rownum,
speaker, track, score
FROM SpeakerStats) AS D
WHERE rownum BETWEEN 4 AND 6
ORDER BY score DESC, speaker
以下为结果集：
rownum speaker track score
------ ---------- ---------- -----------
4 Kathy Sys 8
5 Michele Sys 8
6 Mike DB 8
用更一般的术语表达就是，给定 @pagenum 变量中的页号和 @pagesize 变量中的页大小，以下查询返回属于预期页的行：
DECLARE @pagenum AS INT, @pagesize AS INT
SET @pagenum = 2
SET @pagesize = 3
SELECT *
FROM (SELECT ROW_NUMBER() OVER(ORDER BY score DESC, speaker) AS rownum,
speaker, track, score
FROM SpeakerStats) AS D
WHERE rownum BETWEEN (@pagenum-1)*@pagesize+1 AND @pagenum*@pagesize
ORDER BY score DESC, speaker
上述方法对于您只对行的一个特定页感兴趣的特定请求而言已经足够了。但是，当用户发出多个请求时，该方法就不能满足需要了，因为该查询的每个调用都需要您对表进行完整扫描，以便计算行号。当用户可能反复请求不同的页时，为了更有效地进行分页，请首先用所有基础表行（包括计算得到的行号）填充一个临时表，并且对包含这些行号的列进行索引：
SELECT ROW_NUMBER() OVER(ORDER BY score DESC, speaker) AS rownum, *
INTO #SpeakerStatsRN
FROM SpeakerStats
CREATE UNIQUE CLUSTERED INDEX idx_uc_rownum ON #SpeakerStatsRN(rownum)
然后，对于所请求的每个页，发出以下查询：
SELECT rownum, speaker, track, score
FROM #SpeakerStatsRN
WHERE rownum BETWEEN (@pagenum-1)*@pagesize+1 AND @pagenum*@pagesize
ORDER BY score DESC, speaker
只有属于预期页的行才会被扫描。
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SQL Server 2005 Beta 2 中的 Transact-SQL 增强功能提高了您在编写查询时的表达能力，使您可以改善代码的性能，并且扩充了您的错误管理能力。Microsoft 在增强 Transact-SQL 方面不断付出的努力显示了对它在 SQL Server 中具有的重要作用、它的威力以及它的将来所怀有的坚定信念。