NULLの複雑さ–パート4、標準の一意性制約がありません

標準の一意性制約の定義は、T-SQLバージョンとは少し異なります。主な違いは、NULL処理に関係しています。標準からの一意の制約の定義は次のとおりです。

「Tの2つの行R1とR2が存在せず、R1とR2の一意の列に同じ非NULL値がある場合にのみ、Tの一意の制約が満たされます。」

したがって、col1に一意の制約があるテーブルTは、col1にNULLを持つ複数の行を許可しますが、col1に同じ非NULL値を持つ複数の行を許可しません。

説明するのが少し難しいのは、複合一意制約を使用した標準に従って何が起こるかです。 （col1、col2）に一意性制約が定義されているとします。 （NULL、NULL）を使用して複数の行を作成できますが、（1、100）を使用して複数の行を作成できないのと同様に、（3、NULL）を使用して複数の行を作成することはできません。同様に、（NULL、300）で複数の行を持つことはできません。重要なのは、一意の列に同じ非NULL値を持つ複数の行を含めることは許可されていないということです。外部キーに関しては、参照テーブルに何が存在するかに関係なく、参照テーブルに任意の数の行を含めることができ、すべての参照列にNULLを含めることができます。このような行は、参照されるテーブルのどの行にも関連していません（オプションの関係）。ただし、参照する列のいずれかにNULL以外の値がある場合は、参照される列に同じNULL以外の値を持つ行が参照されるテーブルに存在する必要があります。

プラットフォームに標準の一意性制約をサポートするデータベースがあり、そのデータベースをSQLServerに移行する必要があるとします。一意の列がNULLをサポートしている場合、SQLServerでの一意の制約の適用で問題が発生する可能性があります。ソースシステムで有効と見なされたデータは、SQLServerでは無効と見なされる場合があります。次のセクションでは、SQLServerで考えられるいくつかの回避策について説明します。

ソリューション1、フィルター処理されたインデックスまたはインデックス付きビューを使用

ターゲット列が1つしかない場合に、標準の一意の制約機能を適用するためのT-SQLの一般的な回避策は、ターゲット列がNULLでない行のみをフィルター処理する一意のフィルター処理されたインデックスを使用することです。次のコードは、T3から既存の一意性制約を削除し、そのようなインデックスを実装します。

ALTER TABLE dbo.T3 DROP CONSTRAINT UNQ_T3;
 
CREATE UNIQUE NONCLUSTERED INDEX idx_col1_notnull ON dbo.T3(col1) WHERE col1 IS NOT NULL;

インデックスはcol1がNULLでない行のみをフィルタリングするため、そのUNIQUEプロパティはNULL以外のcol1値にのみ適用されます。

T3にはすでにcol1にNULLの行があることを思い出してください。このソリューションをテストするには、次のコードを使用して、col1にNULLを含む2番目の行を追加します。

INSERT INTO dbo.T3(col1, col2) VALUES(NULL, 400);

このコードは正常に実行されます。

T3にはすでにcol1に値1の行があることを思い出してください。次のコードを実行して、col1に1を含む2番目の行を追加してみます。

INSERT INTO dbo.T3(col1, col2) VALUES(1, 500);

予想どおり、この試行は次のエラーで失敗します：

次のコードを使用してT3を照会します。

SELECT * FROM dbo.T3;

このコードは、col1にNULLがある2つの行を示す次の出力を生成します。

col1        col2
----------- -----------
1           100
2           -1
NULL        -1
3           300
NULL        400

このソリューションは、1つの列のみに一意性を適用する必要がある場合、およびその列を指す外部キーを使用して参照整合性を適用する必要がない場合にうまく機能します。

外部キーの問題は、SQL Serverが主キー、一意の制約、または参照される列で定義された一意のフィルターされていないインデックスを必要とすることです。参照される列に一意のフィルター処理されたインデックスのみが定義されている場合は機能しません。 T3.col1を参照する外部キーを使用してテーブルを作成してみましょう。まず、次のコードを使用してテーブルT3を作成します。

DROP TABLE IF EXISTS dbo.T3FK;
GO
 
CREATE TABLE dbo.T3FK
(
  id INT NOT NULL IDENTITY CONSTRAINT PK_T3FK PRIMARY KEY,
  col1 INT NULL, 
  col2 INT NULL, 
  othercol VARCHAR(10) NOT NULL
);

次に、T3FK.col1からT3.col1を指す外部キーを追加するために、次のコードを実行してみてください。

ALTER TABLE dbo.T3FK ADD CONSTRAINT FK_T3_T3FK
  FOREIGN KEY(col1) REFERENCES dbo.T3(col1);

この試行は次のエラーで失敗します：

メッセージ1750、レベル16、状態1
制約またはインデックスを作成できませんでした。以前のエラーを参照してください。

この時点で、クリーンアップのために既存のフィルタリングされたインデックスを削除します。

DROP INDEX idx_col1_notnull ON dbo.T3;

テーブルT3FKは後の例で使用するため、削除しないでください。

フィルター処理されたインデックスソリューションのもう1つの問題は、外部キーが必要ない場合、たとえば組み合わせ（col1、col2）など、複数の列に標準の一意性制約機能を適用する必要がある場合に機能しないことです。 。標準の一意性制約では、一意性列の値のNULL以外の重複の組み合わせが許可されていないことに注意してください。フィルター処理されたインデックスを使用してこのロジックを実装するには、一意の列のいずれかがNULLでない行のみをフィルター処理する必要があります。別の言い方をすれば、すべての一意の列にNULLがない行のみをフィルタリングする必要があります。残念ながら、フィルター処理されたインデックスでは、非常に単純な式しか使用できません。列のOR、NOT、または操作はサポートされていません。したがって、現在、次のインデックス定義はいずれもサポートされていません。

CREATE UNIQUE NONCLUSTERED INDEX idx_customunique ON dbo.T3(col1, col2)
  WHERE col1 IS NOT NULL OR col2 IS NOT NULL;
 
CREATE UNIQUE NONCLUSTERED INDEX idx_customunique ON dbo.T3(col1, col2)
  WHERE NOT (col1 IS NULL AND col2 IS NULL);
 
CREATE UNIQUE NONCLUSTERED INDEX idx_customunique ON dbo.T3(col1, col2)
  WHERE COALESCE(col1, col2) IS NOT NULL;

このような場合の回避策は、T3からcol1とcol2を返すクエリに基づいて、上記のWHERE句のいずれかを使用し、（col1、col2）に一意のクラスター化インデックスを付けてインデックス付きビューを作成することです。

CREATE VIEW dbo.T3CustomUnique WITH SCHEMABINDING
AS
  SELECT col1, col2 FROM dbo.T3 WHERE col1 IS NOT NULL OR col2 IS NOT NULL;
GO
 
CREATE UNIQUE CLUSTERED INDEX idx_col1_col2 ON dbo.T3CustomUnique(col1, col2);
GO

（col1、col2）に（NULL、NULL）を含む複数の行を追加することはできますが、（col1、col2）に（3 、NULL）または（NULL、300）または（1、100）。それでも、このソリューションは外部キーをサポートしていません。

この時点で、クリーンアップのために次のコードを実行します。

DROP VIEW IF EXISTS dbo.T3CustomUnique;

ソリューション2、代理キーと計算列を使用

外部キーをサポートする必要がない限り、フィルター処理されたインデックスとインデックス付きビューを使用したソリューションは適切です。しかし、参照整合性を強制する必要がある場合はどうなりますか？ 1つのオプションは、フィルター処理されたインデックスまたはインデックス付きビューソリューションを引き続き使用して一意性を適用し、トリガーを使用して参照整合性を適用することです。ただし、このオプションは非常に高価です。

もう1つのオプションは、外部キーをサポートする一意性部分にまったく異なるソリューションを使用することです。この解決策には、参照されるテーブル（この場合はT3）に2つの列を追加することが含まれます。 idと呼ばれる1つの列は、IDプロパティを持つ代理キーです。フラグと呼ばれる別の列は、col1がNULLの場合はidを返し、NULLでない場合は0を返す永続化された計算列です。次に、col1とflagの組み合わせに一意の制約を適用します。 2つの列と一意性制約を追加するコードは次のとおりです。

ALTER TABLE dbo.T3
  ADD id INT NOT NULL IDENTITY,
      flag AS CASE WHEN col1 IS NULL THEN id ELSE 0 END PERSISTED,
      CONSTRAINT UNQ_T3_col1_flag UNIQUE(col1, flag);

次のコードを使用してT3を照会します。

SELECT * FROM dbo.T3;

このコードは次の出力を生成します：

col1        col2        id          flag
----------- ----------- ----------- -----------
1           100         1           0
2           -1          2           0
NULL        -1          3           3
3           300         4           0
NULL        400         5           5

参照テーブル（この場合はT3FK）については、常に0に設定されるflagという計算列と、T3の一意の列（col1、flag）を指す（col1、flag）で定義された外部キーを追加します。 ：

ALTER TABLE dbo.T3FK
  ADD flag AS 0 PERSISTED,
      CONSTRAINT FK_T3_T3FK
        FOREIGN KEY(col1, flag) REFERENCES dbo.T3(col1, flag);

このソリューションをテストしてみましょう。

次の行を追加してみてください：

INSERT INTO dbo.T3FK(col1, col2, othercol) VALUES
  (1, 100, 'A'),
  (2, -1, 'B'),
  (3, 300, 'C');

すべての行に対応する参照行があるため、これらの行は正常に追加されます。

テーブルT3FKをクエリします：

SELECT * FROM dbo.T3FK;

次の出力が得られます：

id          col1        col2        othercol   flag
----------- ----------- ----------- ---------- -----------
1           1           100         A          0
2           2           -1          B          0
3           3           300         C          0

参照されるテーブルに対応する行がない行を追加してみてください：

INSERT INTO dbo.T3FK(col1, col2, othercol) VALUES
  (4, 400, 'D');

試行は拒否されますが、次のエラーが発生します。

col1にNULLを含む行をT3FKに追加してみてください：

INSERT INTO dbo.T3FK(col1, col2, othercol) VALUES
  (NULL, NULL, 'E');

この行は、T3FK（オプションの関係）のどの行にも関連していないと見なされ、標準によれば、col1の参照テーブルにNULLが存在するかどうかに関係なく許可される必要があります。 T-SQLはこのシナリオをサポートしており、行は正常に追加されます。

テーブルT3FKをクエリします：

SELECT * FROM dbo.T3FK;

このコードは次の出力を生成します：

id          col1        col2        othercol   flag
----------- ----------- ----------- ---------- -----------
1           1           100         A          0
2           2           -1          B          0
3           3           300         C          0
5           NULL        NULL        E          0

このソリューションは、単一の列に標準の一意性機能を適用する必要がある場合にうまく機能します。ただし、複数の列に一意性を適用する必要がある場合は問題があります。問題を示すために、最初にテーブルT3とT3FKを削除します。

DROP TABLE IF EXISTS dbo.T3FK, dbo.T3;

次のコードを使用して、（col1、col2、flag）に複合一意制約を使用してT3を再作成します。

CREATE TABLE dbo.T3
(
  col1 INT NULL,
  col2 INT NULL,
  id INT NOT NULL IDENTITY,
  flag AS CASE WHEN col1 IS NULL AND col2 IS NULL THEN id ELSE 0 END PERSISTED,
  CONSTRAINT UNQ_T3 UNIQUE(col1, col2, flag)
);

col1とcol2の両方がNULLの場合はフラグがidに設定され、それ以外の場合は0に設定されることに注意してください。

一意性制約自体はうまく機能します。

次のコードを実行して、（col1、col2）に（NULL、NULL）が複数出現するなど、T3にいくつかの行を追加します。

INSERT INTO dbo.T3(col1, col2) VALUES(1, 100),(1, 200),(NULL, NULL),(NULL, NULL);

これらの行は正常に追加されます。

（col1、col2）に（1、NULL）の2つのオカレンスを追加してみてください：

INSERT INTO dbo.T3(col1, col2) VALUES(1, NULL),(1, NULL);

この試行は、次のエラーで失敗します。

INSERT INTO dbo.T3(col1, col2) VALUES(NULL, 100),(NULL, 100);

INSERT INTO dbo.T3(col1, col2) VALUES(3, NULL),(NULL, 300);

SELECT * FROM dbo.T3;

col1        col2        id          flag
----------- ----------- ----------- -----------
1           100         1           0
1           200         2           0
NULL        NULL        3           3
NULL        NULL        4           4
3           NULL        9           0
NULL        300         10          0

CREATE TABLE dbo.T3FK
(
  id INT NOT NULL IDENTITY CONSTRAINT PK_T3FK PRIMARY KEY,
  col1 INT NULL, 
  col2 INT NULL, 
  othercol VARCHAR(10) NOT NULL,
  flag AS 0 PERSISTED,
  CONSTRAINT FK_T3_T3FK
    FOREIGN KEY(col1, col2, flag) REFERENCES dbo.T3(col1, col2, flag)
);

INSERT INTO dbo.T3FK(col1, col2, othercol) VALUES(5, NULL, 'A');

DROP TABLE IF EXISTS dbo.T3FK, dbo.T3;

CREATE TABLE dbo.T3
(
  col1 INT NULL,
  col2 INT NULL,
  id INT NOT NULL IDENTITY,
  unqpath AS CASE WHEN col1 IS NULL AND col2 IS NULL THEN CAST(id AS VARCHAR(10)) 
                  ELSE CONCAT(CAST(col1 AS VARCHAR(11)), '.', CAST(col2 AS VARCHAR(11)))
             END PERSISTED,
  CONSTRAINT UNQ_T3 UNIQUE(unqpath)
);

INSERT INTO dbo.T3(col1, col2) VALUES(1, 100),(1, 200),(NULL, NULL),(NULL, NULL);

INSERT INTO dbo.T3(col1, col2) VALUES(1, NULL),(1, NULL);

INSERT INTO dbo.T3(col1, col2) VALUES(NULL, 100),(NULL, 100);

INSERT INTO dbo.T3(col1, col2) VALUES(3, NULL),(NULL, 300);

SELECT * FROM dbo.T3;

col1        col2        id          unqpath
----------- ----------- ----------- -----------------------
1           100         1           1.100
1           200         2           1.200
NULL        NULL        3           3
NULL        NULL        4           4
3           NULL        9           3.
NULL        300         10          .300

CREATE TABLE dbo.T3FK
(
  id INT NOT NULL IDENTITY CONSTRAINT PK_T3FK PRIMARY KEY,
  col1 INT NULL, 
  col2 INT NULL, 
  othercol VARCHAR(10) NOT NULL,
  unqpath AS CASE WHEN col1 IS NULL AND col2 IS NULL THEN NULL
                  ELSE CONCAT(CAST(col1 AS VARCHAR(11)), '.', CAST(col2 AS VARCHAR(11)))
             END PERSISTED,
  CONSTRAINT FK_T3_T3FK
    FOREIGN KEY(unqpath) REFERENCES dbo.T3(unqpath)
);

INSERT INTO dbo.T3FK(col1, col2, othercol) VALUES(5, NULL, 'A');

INSERT INTO dbo.T3FK(col1, col2, othercol) VALUES
  (1   , 100 , 'A'),
  (1   , 200 , 'B'),
  (3   , NULL, 'C'),
  (NULL, 300 , 'D'),
  (NULL, NULL, 'E'),
  (NULL, NULL, 'F');

SELECT * FROM dbo.T3FK;

id          col1        col2        othercol   unqpath
----------- ----------- ----------- ---------- -----------------------
2           1           100         A          1.100
3           1           200         B          1.200
4           3           NULL        C          3.
5           NULL        300         D          .300
6           NULL        NULL        E          NULL
7           NULL        NULL        F          NULL