SQL

SQL（ˈ或ˈ，Structured Query Language，結構化查詢語言）是一種特定目的程式語言，用於管理關係資料庫管理系統（RDBMS），或在關係流數據管理系統（RDSMS）中進行流處理。

20 世紀 70 年代推出的 SQL 相比早期的讀寫 API（如 ISAM 或 VSAM）具有兩大優勢：首先，引入了用一條命令訪問多條記錄的概念；其次，也消除了指定如何訪問記錄的需求（即無論是否使用索引）。

SQL最初基於關係代數和元組關係演算，包含多種類型的語句，這些語句可被非正式地歸類為以下子語言：數據查詢語言（DQL）；數據定義語言（DDL）；數據控制語言（DCL）；數據操作語言（DML）。

SQL 的應用範圍涵蓋了數據查詢、數據操作（插入、更新和刪除）、數據定義（模式創建與修改）以及數據訪問控制。儘管 SQL 本質上是一種聲明式語言（第四代語言），但是也包含了過程式元素。

SQL 是最早採用埃德加・F・科德提出的關係模型的商用語言之一。該模型在他 1970 年發表的具有重大影響力的論文《大型共享資料庫的關係數據模型》中被詳細闡述。儘管 SQL 並未完全遵循科德所描述的關係模型，但還仍然成為了使用最為廣泛的資料庫語言。

SQL在1986年成為美國國家標準學會（ANSI）的一項標準，在1987年成為國際標準化組織（ISO）標準。此後，這一標準經過了一系列的增訂，加入了大量新特性。雖然有這一標準的存在，但大部分的SQL代碼在不同的資料庫系統中並不具有完全的跨平台性。

## 歷史

在1970年代初，由IBM研究院下屬愛曼登研究中心的埃德加·科德發表將資料組成表格的應用原則（Codd's Relational Algebra）。1974年，同一實驗室的唐納德·錢柏林和雷蒙德·博伊斯參考了科德的模型後，在研製關係資料庫管理系統中，開發出了一套規範語言SEQUEL（Structured English Query Language，結構化英語查詢語言），並在1976年11月的《IBM研究與開發雜誌》上公布新版本的SQL（叫SEQUEL/2）。1980年改名為SQL。

1979年，甲骨文公司（當時名為關係式軟體公司）首先提供商用的SQL，IBM公司在DB2和SQL/DS資料庫系統中也實現了SQL。

1986年10月，美國ANSI採用SQL作為關係資料庫管理系統的標準語言（ANSI X3. 135-1986），後為國際標準化組織（ISO）採納為國際標準。

1989年，美國ANSI採納在ANSI X3.135-1989報告中定義的關係資料庫管理系統的SQL標準語言，稱為ANSI SQL 89，該標準替代ANSI X3.135-1986版本。該標準為下列組織所採納：

- 國際標準化組織，為ISO 9075-1989報告《Database Language SQL With Integrity Enhancement》
- 美國聯邦政府，發布在《The Federal Information Processing Standard Publication(FIPS PUB)127》

目前，所有主要的關係資料庫管理系統支持某些形式的SQL，大部分資料庫至少遵守ANSI SQL89標準。

ANSI SQL92標準在交叉連接（cross join）和內部連接之上，新增加了外部連接，並支持在FROM子句中寫連接表達式。支持集合的並運算、交運算。支持Case (SQL)表達式。支持CHECK約束。創建臨時表。支持cursor。支持事務隔離。

## 語法

SQL語言分成了幾種要素，包括：

- 子句，是語句和查詢的組成成分。（在某些情況下，這些都是可選的。）
- 表達式，可以產生任何標量值，或由列和行組成的資料庫表
- 謂詞，給需要評估的SQL三值邏輯（3VL）（true/false/unknown）或布爾真值指定條件，並限制語句和查詢的效果，或改變程序流程。
- 查詢，基於特定條件檢索數據。這是SQL的一個重要組成部分。
- 語句，可以持久地影響綱要和數據，也可以控制資料庫事務、程序流程、連接、會話或診斷。
- SQL語句也包括分號（";"）語句終結符。儘管並不是每個平台都必需，但是由作為SQL語法的標準部分定義的。
- 無意義的空白在SQL語句和查詢中一般會被忽略，更容易格式化SQL代碼便於閱讀。

## 語言特點

SQL是高級的非過程化編程語言，允許用戶在高層數據結構上工作。不要求使用者指定對數據的存放方法，也不需要使用者了解其具體的數據存放方式。而且界面，能使具有底層結構完全不同的資料庫系統和不同資料庫之間，使用相同的SQL作為數據的輸入與管理。由以記錄項目〔records〕的合集（set）〔項集，record set〕作為操縱對象，所有SQL語句接受項集作為輸入，回送出的項集作為輸出，這種項集特性允許一條SQL語句的輸出作為另一條SQL語句的輸入，所以SQL語句可以嵌套，這使得擁有極大的靈活性和強大的功能。在多數情況下，在其他編程語言中需要用一大段程序才可實踐的一個單獨事件，而其在SQL上只需要一個語句就可以被表達出來。這也意味著用SQL可以寫出非常複雜的語句，在不特別考慮效能下。

SQL同時也是資料庫文件格式的擴展名。

SQL包含四個部分：

- 資料定義語言
- 資料操縱語言
- 資料控制語言
- 事務控制語言

### SQL函數

函數｜描述

AVG｜平均值

COUNT｜計數（不含Null）

FIRST｜第一個記錄的值

MAX｜最大值

MIN｜最小值

STDEV｜樣本標準差

STDEVP｜總體標準差

SUM｜求和

VAR｜樣本方差

VARP｜總體方差

UCASE｜轉化為全大寫字母

LCASE｜轉化為全小寫字母

MID｜取中值

LEN｜計算字串長度

INSTR｜獲得子字串在母字串的起始位置

取字串左邊子串取字串右邊子串

ROUND｜數值四捨五入取整

MOD｜取餘

NOW｜獲得當前時間的值

FORMAT｜字串格式化

DATEDIFF｜獲得兩個時間的差值

## 互操作性和標準化

供應商之間的SQL實現不兼容，不一定完全遵循標準。各種資料庫的SQL方言通常不可移植，特別是在日期時間語法、字串連接、`NULL`、比較的大小寫敏感方面。只有PostgreSQL與Mimer SQL努力遵從標準。

### 標準化歷史

SQL在1986年被ANSI標準化，1987年被ISO標準化。由ISO/IEC JTC 1/SC 32維護。標準名稱通常為如下模式：ISO/IEC 9075-n:yyyy Part n: title。

年份｜名字｜別名｜注釋

1986｜SQL-86｜SQL-87｜ANSI首次標準化

1989｜SQL-89｜FIPS 127-1｜小修改，增加了integrity constraint

1992｜SQL-92｜SQL2, FIPS 127-2｜大修改，成為現代SQL的基礎

1999｜SQL:1999｜SQL3｜增加了正則表達式匹配、遞歸查詢（傳遞閉包）、資料庫觸發器、過程式與控制流語句、非標量類型(arrays)、面向對象特性。在Java中嵌入SQL(SQL/OLB)及其逆(SQL/JRT)

2003｜SQL:2003｜增加XML相關特性(SQL/XML)、window functions、標準化sequences、自動產生值的列。對SQL:1999的新特性重新描述其內涵。

2006｜SQL:2006｜導入/導出XML數據與SQL資料庫。XQuery

2008｜SQL:2008｜在cursor之外的ORDER BY語句。INSTEAD OF觸發器。TRUNCATE語句。FETCH子句

2011｜SQL:2011｜增加時態數據(PERIOD FOR)。增強了window functions與FETCH子句

2016｜SQL:2016｜增加行模式匹配、多態表函數、JSON。

2019｜SQL:2019｜增加了第15部分，多維陣列（MDarray類型和運算符）。

### 當前標準

該標準通常用以下模式表示：ISO/IEC 9075-n：yyyy 第n部分：標題，或者簡稱為ISO/IEC 9075。

ISO / IEC 9075補充了ISO / IEC 13249：SQL多媒體和應用程式包（SQL/MM），該程序包定義了基於SQL的接口和包，給諸如影片，音訊和空間數據之類的廣泛的應用程式。感興趣的各方可以從ISO、IEC或ANSI購買SQL標準文檔。SQL：2008的草稿可作為zip存檔免費獲得。

#### SQL標準剖析

SQL標準包含10部分：

- ISO/IEC 9075-1:2016 Part 1: Framework (SQL/Framework). 提供邏輯概念
- ISO/IEC 9075-2:2016 Part 2: Foundation (SQL/Foundation). 包含語言的主要內容，強制與可選特性。
- ISO/IEC 9075-3:2016 Part 3: Call-Level Interface (SQL/CLI). 定義了接口成分(structures, procedures, variable bindings) 用於編寫能執行SQL的應用程式的語言：Ada，C/C++，COBOL，Fortran，MUMPS，Pascal，PL/I。對於Java語言見標準第10部分。ODBC是一個著名的SQL/CLI的超集。這部分標準主要包含強制的特性。
- ISO/IEC 9075-4:2016 Part 4: Persistent stored modules (SQL/PSM)。SQL的過程式擴展，包括控制流、條件處理、語句條件signals與resignals、cursors、本地變量、表達式賦值到變量與參數。此外，SQL/PSM形式化聲明與維護了持續性（persistent）資料庫語言例程（例如存儲過程）。這部分標準主要包含可選的特性。
- Part-6: Support for JavaScript Object Notation (JSON). 2017年首次集成JSON數據類型到SQL標準。
- ISO/IEC 9075-9:2016 Part 9: Management of External Data (SQL/MED). 這部分標準主要包含可選的特性。
- ISO/IEC 9075-10:2016 Part 10: Object language bindings (SQL/OLB)。定義了SQLJ，SQL嵌入到Java，保證了SQLJ應用程式二進位可移植。這部分標準主要包含可選的特性。
- ISO/IEC 9075-11:2016 Part 11: Information and definition schemas (SQL/Schemata). 定義了Information Schema與Definition Schema，提供了常用工具集使得SQL資料庫與對象自描述。這些工具包括SQL object identifier、structure與integrity constraints、security與authorization specifications, features與packages。這部分標準主要包含強制與可選的特性。
- ISO/IEC 9075-13:2016 Part 13: SQL Routines and types using the Java TM programming language (SQL/JRT). SQL應用程式調用靜態方法作為子程序的能力('Java-in-the-database')；Java類作為SQL結構化使用者定義類型。這部分標準主要包含可選的特性。
- ISO/IEC 9075-14:2016 Part 14: XML-Related Specifications (SQL/XML). 這部分標準主要包含可選的特性。
- ISO/IEC 9075-15:2019 Part 15: 多維陣列(SQL/MDA)，是為SQL指定了多維陣列類型（MDarray），以及對MDarray，MDarray切片，MDarray單元和相關功能的操作。標準的這一部分僅包含可選功能。

#### ISO / IEC標準的擴展

ISO/IEC 9075被ISO/IEC 13249: SQL Multimedia and Application Packages (SQL/MM)補充。後者定義了基於SQL的音影片、空間數據的界面與包。包括：

- ISO/IEC 13249-1:2016 Part 1: Framework
- ISO/IEC 13249-2:2003 Part 2: Full-Text
- ISO/IEC 13249-3:2016 Part 3: Spatial
- ISO/IEC 13249-5:2003 Part 5: Still image
- ISO/IEC 13249-6:2006 Part 6: Data mining
- ISO/IEC 13249-7:2013 Part 7: History
- ISO/IEC 13249-8:xxxx Part 8: Metadata Registry Access MRA (work in progress)

## 以SQL為基礎的其他延伸語言

- Transact-SQL

微軟MS SQL-Server，以及系列資料庫所用的SQL

- PL-SQL

Oracle 資料庫所使用的SQL

## 安全問題

由於SQL指令在部份進階使用時，語法會依照特定條件來變換，而且若是表格中的欄位過多時，許多開發人員都會習慣以字串組立的方式建立SQL指令，而且又使用系統管理員級的帳戶連到資料庫，因此讓駭客有機會利用SQL的組立方式進行攻擊，像是在指令中添加部份刺探性或破壞性的指令（例如`DROP TABLE`、`DROP DATABASE`或是`DELETE * FROM myTable`等具破壞性的指令），讓資料庫的資料或實體伺服器被破壞，導致服務中斷或是系統癱瘓等後果，或是以邏輯的漏洞，在密碼欄寫入特殊字串(例如' or '1'='1)，讓該字串形成的邏輯判斷永遠為真，或直接取得非查詢條件的資料，而不需要知道密碼，以達成非法登入系統的目的，此種攻擊手法稱為SQL注入（SQL injection）。

目前實務上較有效的防禦方法，就是全面改用參數化查詢。

## 外部連結

- Comparison of different SQL implementations

## 基本資料

- 日語原文：結構化查詢語言
- 編程范型：聲明式
- 語言家族：查詢語言
- 發行時間：1974
- 設計者：唐納德·錢柏林、雷蒙德·博伊斯
- 開發者：國際標準化組織/國際電工委員會
- 類型系統：類型系統, 強型別
- dialects：SQL-86, SQL-89, SQL-92
- 受影響於：Datalog
- 施影響於：語言集成查詢, , Windows PowerShell, , 面向Java對象查詢
- 作業系統：跨平台
- wikibooks：Structured Query Language
- 日語原文：SQL（文件格式）
- 擴展名：.sql
- mime：application/sql
- 所有者：ISO/IEC
- 發行日期：1986年
- 最新版本：2016年
- 類型：Database
- 標準：ISO/IEC 9075
- 免費在線檔案：Yes