Стандарт SQL:2016

SQL:2016 — это стандарт языка структурированных запросов (SQL), принятый Международной организацией по стандартизации (ISO) и Международной электротехнической комиссией (IEC) в декабре 2016 года. Он является седьмой ревизией стандарта SQL (ISO/IEC 9075:2016) и заменил предыдущую версию SQL:2011. Основными нововведениями стали поддержка JSON-документов, появление полиморфных табличных функций, а также расширение возможностей для работы с графами и пространственными данными.

История

Разработка SQL:2016 началась вскоре после публикации SQL:2011. Основной движущей силой обновления стала необходимость интеграции реляционных баз данных с современными веб-технологиями и форматами обмена данными, прежде всего JSON. В 2014 году был опубликован технический отчёт (ISO/IEC TR 19075-6), который заложил основы для стандартизации JSON-функций. Окончательная версия стандарта была единогласно одобрена национальными органами-членами ISO и опубликована в декабре 2016 года.

Структура стандарта

Стандарт SQL:2016 состоит из девяти частей, каждая из которых описывает отдельный аспект языка:

• ISO/IEC 9075-1:2016 — Framework (общая структура и концепции)
• ISO/IEC 9075-2:2016 — Foundation (основные элементы языка, типы данных, выражения, операторы)
• ISO/IEC 9075-3:2016 — Call Level Interface (CLI) — интерфейс для взаимодействия приложений с СУБД
• ISO/IEC 9075-4:2016 — Persistent Stored Modules (PSM) — хранимые процедуры и функции
• ISO/IEC 9075-9:2016 — Management of External Data (MED) — управление внешними данными
• ISO/IEC 9075-10:2016 — Object Language Bindings (OLB) — привязки к объектно-ориентированным языкам
• ISO/IEC 9075-11:2016 — Information and Definition Schemas (SQL/Schemata) — информационные схемы
• ISO/IEC 9075-13:2016 — Routines and Types Using the Java Programming Language (SQL/JRT) — поддержка Java
• ISO/IEC 9075-14:2016 — XML-Related Specifications (SQL/XML) — работа с XML

Основные нововведения

Поддержка JSON

Наиболее значительным нововведением SQL:2016 стала стандартизация функций для работы с JSON. Стандарт определил:

• Тип данных JSON — формально не является отдельным типом, а представляется как строковый тип с проверкой корректности JSON-структуры.
• Функции для создания JSON:
• JSON_OBJECT — создание JSON-объекта из пар ключ-значение.
• JSON_ARRAY — создание JSON-массива из значений.
• JSON_OBJECTAGG и JSON_ARRAYAGG — агрегатные функции для построения JSON из результатов запроса.
• Функции для разбора JSON:
• JSON_VALUE — извлечение скалярного значения из JSON-документа.
• JSON_QUERY — извлечение объекта или массива.
• JSON_EXISTS — проверка существования пути в JSON.
• JSON_TABLE — преобразование JSON-данных в реляционную табличную структуру.
• Предикаты:
• IS JSON — проверка, является ли строка корректным JSON.
• IS JSON VALUE — проверка на любое JSON-значение.
• IS JSON ARRAY, IS JSON OBJECT, IS JSON SCALAR — уточняющие проверки.

Полиморфные табличные функции

В SQL:2016 появились полиморфные табличные функции (PTF — Polymorphic Table Functions). Это функции, которые могут принимать и возвращать таблицы с произвольной структурой столбцов, определяемой на этапе выполнения. Они позволяют создавать обобщённые обработчики данных, например, для трансформации или фильтрации, без необходимости заранее знать схему входных данных.

Расширения для работы с графами

Хотя полноценная поддержка графовых моделей появилась позже (в SQL:2023), SQL:2016 ввёл ряд конструкций, облегчающих работу с иерархическими и сетевыми структурами:

• Рекурсивные обобщённые табличные выражения (Recursive CTE) — уже были в SQL:1999, но в SQL:2016 уточнена семантика.
• Новые предикаты для работы с путями в графах (например, CONNECT BY — остаётся диалектом Oracle, не вошёл в стандарт).

Пространственные данные

Стандарт SQL:2016 включил расширенную поддержку пространственных типов данных (геометрия и география), определённых в ISO/IEC 13249-3 (SQL/MM Spatial). Добавлены новые типы: ST_Geometry, ST_Point, ST_LineString, ST_Polygon, а также операторы и функции для их обработки (расстояние, пересечение, буфер).

Другие улучшения

• Улучшенная работа с временными данными: добавлены функции PERIOD и SYSTEM_TIME для поддержки темпоральных таблиц (впервые появились в SQL:2011, но в SQL:2016 расширены).
• Новые агрегатные функции: LISTAGG (объединение строк с разделителем), PERCENTILE_CONT, PERCENTILE_DISC (квантили).
• Поддержка регулярных выражений: функции REGEXP_LIKE, REGEXP_REPLACE, REGEXP_SUBSTR, REGEXP_COUNT (впервые стандартизированы в SQL:2016, хотя ранее были доступны в диалектах).
• Расширение синтаксиса оконных функций: добавлены предложения EXCLUDE, GROUPS и DISTINCT для оконных рамок.

Критика и ограничения

Несмотря на значительный шаг вперёд, SQL:2016 подвергся критике со стороны сообщества разработчиков и вендоров СУБД:

• Неполная реализация JSON: стандарт не определяет бинарный формат JSON (BSON) и не поддерживает индексацию JSON-полей на уровне стандарта, что ограничивает производительность.
• Фрагментация поддержки: ни одна из крупных СУБД (Oracle, Microsoft SQL Server, PostgreSQL, MySQL) не реализовала SQL:2016 полностью. Каждая поддерживает лишь подмножество функций, часто с собственными расширениями.
• Сложность полиморфных функций: реализация PTF требует значительных изменений в ядре СУБД, и на момент выхода стандарта их поддержка отсутствовала в большинстве систем.
• Отсутствие полноценной графовой модели: стандарт не вводит отдельного графового типа данных или языка запросов к графам (это было сделано только в SQL:2023).

Влияние на индустрию

SQL:2016 оказал существенное влияние на развитие реляционных СУБД. Поддержка JSON стала обязательной функцией для современных баз данных, что привело к появлению гибридных систем (NewSQL), сочетающих реляционную и документную модели. PostgreSQL, начиная с версии 9.4, реализовал большую часть JSON-функций стандарта. Oracle Database 12c и Microsoft SQL Server 2016 также добавили поддержку JSON, хотя и с диалектными отличиями.

Стандарт SQL:2016 остаётся основой для большинства современных реализаций SQL, пока не будет полностью вытеснен SQL:2023, который включает поддержку графов, мультимодельных данных и улучшенную работу с JSON.

Источники

• ISO/IEC 9075:2016 — Information technology — Database languages — SQL
• ISO/IEC TR 19075-6:2014 — SQL Technical Reports — JSON support
• Melton, J. (2017). Understanding SQL:2016. Morgan Kaufmann.
• Eisenberg, A., & Melton, J. (2017). SQL:2016 — The New Standard. ACM SIGMOD Record, 46(1), 38-45.
• Документация PostgreSQL 9.4 — JSON Functions and Operators
• Документация Microsoft SQL Server 2016 — JSON Support