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1 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Einführung Für wen ist dieses Buch geschrieben? Der Aufbau des Buches Teil 1: Grundlagen Teil 2: Die Sprache PL/SQL Teil 3: PL/SQL im Einsatz Vorwort zur zweiten Auflage Danksagung Verwendete Werkzeuge und Ressourcen Oracles Online-Dokumentation Wo finde ich die benötigten Informationen? PL/SQL- Grundlagen Oracle- Packages Weiterführende Literatur Aufsetzen einer Beispieldatenbank SQL*Plus SQL Developer »explain plan« Autotrace RunStats Trace und TKProf Debugger Weitere Werkzeuge Die Beispielskripte Teil I... Grundlagen Aufbau der Datenbank aus Sicht eines Programmierers Grundlegende Arbeitsweise der Datenbank Anforderungen an ein Datenbank- Managementsystem Die Begriffe Datenbank, Schema und Tablespace Systemtabellen, Data Dictionary und Privilegien Die Sicht der Anwendungsprogrammierer auf die Datenbank Logischer Aufbau: Schema, Tablespace & Co Schema Tablespace Auswirkungen auf die Architektur einer Applikation Die physikalische Datenbank Datendateien Redo- Log-Dateien Kontrolldatei Parameterdatei Passwortdatei FRA (Fast Recovery Area) ASM Instanz und Speicherstrukturen... 86

2 Die Speicherbereiche der SGA Shared Pool Die Hintergrundprozesse Start der Datenbank Verbindungsaufbau zur Datenbank Verbindungsarten und Treiber DEDICATED-SERVER-Verbindung Shared- Server-Verbindung Database Resident Connection Pool Und nun? Entscheidungshilfen für den Verbindungsaufbau Datenbankobjekte und SQL Tabellen Heap Organized Table Index Organized Table Temporäre Tabellen Partitionierte Tabellen Index Anmerkung zur Benutzung von Indizes B*- Baum-Index Reverse-Key-Index Funktionsbasierter Index Views und Materialized Views Views Materialized Views PL/SQL- Programm Sonstige Datenbankobjekte Sequenzen Synonym Database Link Große Datenmengen:»CLOB«,»NCLOB«,»BLOB«und»BFile« Benutzerdefinierte Typen, XML Weitere Datenbankobjekte Exkurs: Zeichensatzkodierung Zeichensatzkodierung im Überblick Zeichensatzkodierung bei Oracle Mächtigkeit von SQL Analytische Funktionen Hierarchische Abfragen Error Logging Fazit Datensicherheit, -konsistenz und Transaktion Lese- und Schreibkonsistenz Lesekonsistenz Schreibkonsistenz Transaktion Transaktion zum Schutz der Lesekonsistenz Transaktion zur Definition eines Geschäftsvorfalls Zusammenfassung Datenkonsistenz und referenzielle Integrität Datenintegrität

3 Performance-Überlegungen zu Datenbank- Constraints Datenkonsistenz Zusammenfassung Explizites Sperren von Daten durch die Anwendung Das Problem: Lost Updates Das optimistische Sperren Das pessimistische Sperren Das vorsichtig optimistische Sperren Und nun? Wann sollte welche Sperrstrategie verwendet werden? Verarbeitung einer SQL-Anweisung Parsen und Optimierung Datenlieferung über Cursor Die Sperrmechanismen von Oracle Locks Latches Datensicherheit Workshop: Einfluss der Programmierung Das Ziel unserer Programmierung Implementierung des Tests Programmierung der Datenbank Erweiterung der Datenbankfunktionalität Programmierung der Datenkonsistenz Datenbanktrigger Datenzugriff über PL/SQL Datenkonsistenz jenseits referenzieller Integrität Programmierung der Datensicherheit Anwendungsprogrammierung mit PL/SQL PL/SQL auf der Client-Seite Webanwendungen mit PL/SQL entwickeln Unterstützung der Administration durch PL/SQL Einsatz von PL/SQL in Skripten Verwaltung wiederkehrender Aufgaben mit Scheduler und Jobs Datenbanktrigger im Umfeld der Datensicherung und des Auditings Teil II... Die Sprache PL/SQL Die Blockstruktur und Syntax von PL/SQL Das Grundgerüst: der PL/SQL-Block Deklaration von Variablen Schachtelung von Blöcken zur Fehlerbehandlung Gültigkeitsbereich von Variablen Prozeduren Prozeduren mit Parametern Formen der Parameterzuweisung Optionale Parameter Funktionen Datenbanktrigger Packages Package-Spezifikation Package-Körper Aufruf von Prozeduren und Methoden in Packages

4 Ausführungsrechte von PL/SQL-Blöcken Compiler- Anweisungen (Pragma) Die autonome Transaktion Initialisierung eigener Fehler Best Practices Kontrollstrukturen Auswertende Anweisung 1 (»if then else«-anweisung) Auswertende Anweisung 2 (CASE-Anweisung) Einfache»case«-Anweisung Die auswertende»case«-anweisung Einfache Schleifen Basisschleife (Schleife) Abweisende Schleife 1 (FOR-Schleife) Abweisende Schleife 2 (WHILE-Schleife) Best Practices Konditionale Kompilierung Die Auswahldirektive (selection directive) Die Abfragedirektive (inquiry directive) Die Error-Direktive (error directive) Aus der Mottenkiste: Konzepte, die Sie nicht verwenden sollten Label »continue«- und»goto«-anweisung Datentypen in PL/SQL PL/SQL- Datentypen SQL- Datentypen Basistypen und Subtypen in PL/SQL SQL- Datentypen mit abweichender Definition in PL/SQL SQL- Datentypen, die in PL/SQL nicht existieren PL/SQL- Datentypen, die in SQL nicht existieren Benutzerdefinierte Datentypen Ableitung von Variablentypen aus dem Data Dictionary Kollektionen in PL/SQL Record Assoziative Tabellen VARRAY oder NESTED_TABLE als Alternative zu einer assoziativen Tabelle Massenverarbeitung mit assoziativen Tabellen Cursor Lebenszyklus eines Cursors Cursor- Attribute Parametrierte Cursor Mengenverarbeitung mit»bulk collect« Kurzform: die»cursor for«-schleife Implizite versus explizite Cursor Cursor- Variablen (REF-Cursor) Cursor- Ausdrücke Gemeinsamer Zugriff auf Daten über verteilte Cursor Pipelined Function Was ist eine Pipelined Function? Workshop: Pipelined Function

5 Workshop: Verwendung von Pipelined Functions Workshop: Erstellung einer Pipelined Function Dynamisches SQL Dynamisches SQL Verwendung von Bindevariablen Dynamisches SQL mit Cursor-Variablen Workshop: Erstellung einer Prozedur als Schnittstelle zu einem externen Programm DBMS_SQL- Package Sicherheit bei dynamischem SQL SQL- Injection über Suchparameter SQL- Injection über Formatangaben SQL- Injection über das Einschmuggeln zusätzlicher Anweisungen Vermeidung von SQL-Injection 1: Bindevariablen Vermeidung von SQL-Injection 2:»dbms_assert« Events in der Datenbank: Programmierung von Triggern DML- Trigger Anweisungs- versus Zeilentrigger Der Triggerkörper Wann wird ein Trigger ausgelöst? Das Mutating-Table-Problem Compound Trigger Workshop: Lösung des Mutating-Table- Problems mit einem Compound Trigger Cross Edition Trigger Benennungskonvention von Triggern Einsatzbereiche von DML-Triggern Erweiterung der Datenkonsistenzprüfung über Constraints hinaus Workshop: Statusänderungen in einer bestimmten Reihenfolge durchführen Implementierung einfacher Geschäftsregeln Historisierung, Logging und Auditing von Daten Workshop: Generisches Logging »instead of«-trigger Deklaration eines»instead of«-triggers Workshop: Historisierung von Daten mit einem»instead of«-trigger Wann Sie DML-Trigger nicht verwenden sollten Auditing mithilfe von Triggern Datenbanktrigger Ereignisattribute Datenbankereignisse Benutzerbezogene Ereignisse DDL- Ereignisse Systemereignisse Zusammenfassung Packages Trennung von öffentlicher und privater Logik Deklaration Implementierung

6 Zusammenfassung Überladung in Packages Deklaration Implementierung Zusammenfassung Packages und die Dependency Chain Verschlüsselung von Package-Code Das»wrap«-Utility Verwendung des Packages»dbms_ddl« Oracle- Packages Das Package»standard« Wichtige Oracle-Packages Workshop: Verwaltung von Anwendungsparametern Das Problem und die Lösungsidee Vorüberlegungen zur Parametertabelle Die Parametertabelle Einrichtung der Parametertabelle und der Zugriffsrechte Das Parameter-Package Das Package im Einsatz Exception Oracle- Fehler Benannte Fehler »SQLERRM«- und»sqlcode«-funktionen und der Fehler-Stack Nicht benannte Fehler benennen Applikationsfehler erstellen und bearbeiten Fehler direkt mit»raise_application_error«erzeugen Fehler aus einem Fehler-Package erstellen lassen Zentralisierung der Fehlermeldungen über»lmsgen« Workshop: Wrapper-Package um»utl_lms« Zusammenfassung: Fehlermeldungen mit»utl_lms« Workshop: Zentralisierter Fehler-Handler mit einem Trigger Zusammenfassung Teil III... PL/SQL im Einsatz Erweiterung von SQL Wann SQL erweitert werden sollte Bleiben Sie auf dem aktuellen Wissensstand Voraussetzungen für die Erweiterung von SQL SQL mit eigenen Funktionen erweitern Anforderungen an den PL/SQL-Block Nebenwirkungsfreiheit (Purity) Optimizer Hints Das Pragma»restrict_references« Workshop: Deterministische Funktion Workshop: Berechnung der Fakultät Einschränkung der Fakultätsfunktion auf definierte Werte Zielvorgabe Und was ist mit Rekursion? Gruppenfunktionen selbst erstellen Arbeitsweise von Gruppenfunktionen

7 Workshop: Erstellung einer Gruppenfunktion Test der Gruppenfunktion Zusammenfassung Workshop: Code-Generator für Gruppenfunktionen Arbeiten mit LOBs (Large Objects) Technische Struktur Einsatz von LOB-Datentypen in der Datenbank LOB als PL/SQL-Variable LOB als Methodenparameter SecureFiles Die Datentypen»CLOB«,»NCLOB«,»BLOB«und»BFILE« »CLOB«und»NCLOB« Der binäre Datentyp»BLOB« »BFile« Das Package»DBMS_LOB« Schreibzugriff auf temporäre oder persistente LOBs Verwaltung temporärer und persistenter LOBs API für»bfile«-lob Zugriff auf LOBs durch die Anwendung Workshop: Hilfsfunktionen zum Arbeiten mit LOBs Hilfsfunktion zum Laden von»clob«und»blob«aus dem Dateisystem in die Datenbank Oder aber Arbeiten mit XML Der Datentyp»XMLType« Verwendung von»xmltype«als Tabellen- oder Spaltentyp »XMLType«-Member Functions Umformung von XML mittels XSLT Die Speicherung von XML-Daten in der Datenbank XML aus relationalen Daten erzeugen Der SQL/XML-Standard Das Package»dbms_xmlgen«bzw.»sys_xmlgen« Relationale Daten aus XML extrahieren Extraktion relationaler Daten mit»xmltable« Extraktion relationaler Daten mittels Objektorientierung Extraktion relationaler Daten mittels Java-Programmierung XML mit PL/SQL verarbeiten Die Programmierung mittels DOM-Baum Die XML-Packages Die XML- Datenbank Einführung in die XML-Datenbank Speicherung und Veröffentlichung binärer Dokumente und XMLDokumente Dokumente über XDB verwalten Zugriffsschutz und Sicherheit der XDB Versionierung von Ressourcen Objektorientierung Einführung in die Objektorientierung Alles ist ein Objekt

8 Das zweite Reizwort: Vererbung! Abstrakte und finale Klassen Statische Methoden Objektidentität versus»statement of Truth« Klassen haben komplexe Strukturen Auswirkungen auf die Datenbankprogrammierung Objektorientierte Datentypen »OBJECT« »VARRAY« »NESTED TABLE« Vergleiche von Kollektionen Methoden von Kollektionstypen Workshop: Liste von Werten übergeben Objektorientierte Datenmodelle Workshop: Der Datentyp»MoneyType« Vorüberlegungen Implementierung des Typs»MoneyType« Der Typkörper Implementierung des Packages»moneytype_pkg« Der Package-Körper Die Rechtesituation ab Version 11g Erweiterung durch Vererbung Objektorientierte Anwendungsentwicklung und relationale Datenbanken Das Problem des Impedance Mismatch Lösungsansatz 1: Die Vision der generischen Datenbank Lösungsansatz 2: Objektrelationale Mapping-Werkzeuge Lösungsansatz 3: Die Datenbank als Daten-Framework Integration von Oracle in Applikationen Sperrung von Daten bei der Datenänderung Transaktionsschutz innerhalb der Datenbank Erweiterter Fokus: Datensicherung im Umfeld von Anwendungen Pessimistisches Locking Optimistisches Sperren Database-Change-Notification-basiertes Locking Speicherung von Session-Informationen Grundlagen eines Kontextes Session-Kontext Globally Accessed Context Workshop: Package zur Verwaltung von Kontexten Zugriff auf Daten über PL/SQL-Packages Kapselung von DML-Operationen in Packages Vermeidung von Triggern durch Packages Integration datenbezogener Geschäftsregeln Workshop: Keimzelle einer sicheren Datenbankanwendung Das Projekt Übersicht über die Architektur Die»logon«-Prozedur Aufsetzen der Schemata Die Packages Test der Architektur

9 Zusammenfassung und Ausblick Code-Analyse und PerformanceTuning Optimierungsmöglichkeiten von PL/SQL Automatisierte Code-Optimierung Subprogram-Inlining Native Kompilierung Caching Feingranulare Abhängigkeitsverwaltung Compiler- Warnungen PL/Scope Welche Information bietet PL/Scope? Die View»USER_IDENTIFIERS« Administration von PL/Scope PL/SQL Hierarchical Profiler Der hierarchische Profiler im SQL Developer Voraussetzungen für den Einsatz des hierarchischen Profilers Das Package»DBMS_HPROF« Die Analyse Ein etwas realitätsnäheres Beispiel Optionen der Funktion»dbms_hprof.analyze« Den Speicherverbrauch von PL/SQL überwachen Die Speicherverwaltung von PL/SQL Überwachung des Arbeitsspeichers Regeln zur Performance-Optimierung Nutzen Sie SQL, falls dies möglich ist Betrachten Sie die Datenbank als entfernte Ressource Benutzen Sie Bindevariablen Arbeiten Sie mengenorientiert Arbeiten Sie sich in die Grundkonzepte der Datenbank ein Nutzen Sie PL/SQL bis zur Neige Kontrollieren Sie den Speicherverbrauch Glauben Sie nicht an Wunder Salvatorische Klausel Workshop: PL/SQL Instrumentation Toolkit (PIT) Überblick: die Idee und die Architektur Funktionsumfang Anwendungsbeispiel Die beteiligten Komponenten Idee und Arbeitsweise Beschreibung der einzelnen Komponenten Meldung Call Stack Kontext Adapter Das Package»MSG« Parameter- und Meldungstabelle Ausgabemodul Die PIT-API Die zentrale Komponente»PIT_PKG« Ein konkretes Ausgabemodul

10 Test des PIT Implementierung des PIT- Administrationspackages Funktionsüberblick und Implementierungsstrategie Spezifikation Package-Körper Weitere Ausgabemodule Ausgabe in eigene Fehlerdateien Ausgabe in APEX Ausgabe in Alert-Log- oder Trace-Dateien Ausgabe in Logging-Tabellen Meldung als versenden Meldungen in JMS integrieren Index

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