MySQL存储过程之：`存储过程`与`函数`的`区别`：其在返回值和副作用上的差异。

MySQL存储过程与函数：返回值与副作用的深度剖析

大家好，今天我们来深入探讨MySQL存储过程和函数之间的关键区别，尤其是在返回值和副作用这两个方面。虽然两者都是数据库中用于封装可重用逻辑的强大工具，但它们在设计理念和使用方式上存在显著差异。理解这些差异对于编写高效、健壮的数据库应用程序至关重要。

1. 概念回顾：存储过程与函数

在深入比较之前，我们先简单回顾一下存储过程和函数的基本概念：

• 存储过程 (Stored Procedure): 是一组为了完成特定功能的SQL语句集合，经编译后存储在数据库中。存储过程可以接受输入参数，并返回输出参数。它们通常用于执行复杂的数据操作、事务处理和业务逻辑。

• 函数 (Function): 也是一组为了完成特定功能的SQL语句集合，同样经编译后存储在数据库中。函数可以接受输入参数，并且必须返回一个标量值（例如，整数、字符串、日期等）。函数的设计目标通常是执行特定的计算或转换，并返回结果。

2. 返回值差异：本质上的区别

返回值是区分存储过程和函数最根本的特征之一。

特性	存储过程 (Stored Procedure)	函数 (Function)
返回值类型	可以通过 OUT 或 INOUT 参数返回多个值或不返回值。	必须返回一个标量值（例如， INT, VARCHAR, DATE）。
返回值方式	使用 OUT 或 INOUT 参数传递返回值。	使用 RETURN 语句返回单个值。
使用场景	用于执行复杂的数据操作、事务处理和业务逻辑，可能需要返回多个结果。	用于执行特定的计算或转换，并返回单个结果。
调用方式	使用 CALL 语句调用。	可以像内置函数一样在 SQL 语句中使用。

2.1 函数的返回值

函数必须返回一个标量值。这意味着返回值只能是单个值，例如整数、字符串、日期等等。函数使用 RETURN 语句来指定返回值。

DELIMITER //
CREATE FUNCTION get_employee_count()
RETURNS INT
BEGIN
  DECLARE employee_count INT;
  SELECT COUNT(*) INTO employee_count FROM employees;
  RETURN employee_count;
END //
DELIMITER ;

-- 调用函数
SELECT get_employee_count();

在这个例子中，get_employee_count() 函数返回 employees 表中的员工数量。RETURNS INT 声明指定函数返回一个整数值。RETURN employee_count; 语句将计算出的员工数量作为函数的结果返回。

DELIMITER //
CREATE FUNCTION calculate_discount(price DECIMAL(10,2), discount_rate DECIMAL(5,2))
RETURNS DECIMAL(10,2)
BEGIN
  DECLARE discount_amount DECIMAL(10,2);
  SET discount_amount = price * discount_rate;
  RETURN price - discount_amount;
END //
DELIMITER ;

-- 调用函数
SELECT calculate_discount(100.00, 0.10);  -- 返回 90.00

这个函数 calculate_discount 接受两个参数：商品价格 price 和折扣率 discount_rate。它计算折扣后的价格，并返回计算结果。返回值类型声明为 DECIMAL(10,2)，表示返回一个具有 10 位总精度和 2 位小数的十进制数。

2.2 存储过程的返回值

存储过程的返回值机制更加灵活。它可以通过 OUT 或 INOUT 参数返回多个值，甚至可以不返回值。

• OUT 参数: 用于从存储过程向调用者传递值。在存储过程内部，你可以给 OUT 参数赋值，调用者可以访问这些值。

• INOUT 参数: 既可以作为输入参数传递给存储过程，也可以作为输出参数从存储过程返回。在存储过程内部，你可以读取 INOUT 参数的初始值，并对其进行修改，修改后的值会返回给调用者。

DELIMITER //
CREATE PROCEDURE get_employee_details(IN employee_id INT, OUT employee_name VARCHAR(255), OUT employee_salary DECIMAL(10,2))
BEGIN
  SELECT name, salary INTO employee_name, employee_salary FROM employees WHERE id = employee_id;
END //
DELIMITER ;

-- 调用存储过程
SET @employee_name = '';
SET @employee_salary = 0.00;
CALL get_employee_details(1, @employee_name, @employee_salary);
SELECT @employee_name, @employee_salary;

在这个例子中，get_employee_details 存储过程接受一个输入参数 employee_id 和两个输出参数 employee_name 和 employee_salary。存储过程根据 employee_id 从 employees 表中检索员工姓名和薪水，并将它们赋值给 OUT 参数。调用者可以通过访问 @employee_name 和 @employee_salary 变量来获取存储过程返回的值。

DELIMITER //
CREATE PROCEDURE increment_counter(INOUT counter INT, IN increment INT)
BEGIN
  SET counter = counter + increment;
END //
DELIMITER ;

-- 调用存储过程
SET @counter = 10;
CALL increment_counter(@counter, 5);
SELECT @counter; -- 返回 15

在这个例子中，increment_counter 存储过程接受一个 INOUT 参数 counter 和一个 IN 参数 increment。存储过程将 counter 的值增加 increment，并将修改后的值返回给调用者。调用者可以通过访问 @counter 变量来获取存储过程修改后的值。

3. 副作用差异：数据修改能力的限制

副作用是指函数或存储过程对数据库状态的修改，例如插入、更新或删除数据。

特性	存储过程 (Stored Procedure)	函数 (Function)
数据修改	可以执行任何 SQL 语句，包括 SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE 等，可以修改数据库中的数据。	默认情况下，函数被认为是只读的，不能修改数据库中的数据。但是，可以通过 DETERMINISTIC 或 NOT DETERMINISTIC 关键字来控制函数的确定性行为，并允许某些函数修改数据（但不推荐）。
事务控制	可以使用 START TRANSACTION, COMMIT, ROLLBACK 等语句来控制事务。	通常不应该在函数中进行事务控制，因为函数通常在 SQL 语句中被调用，事务控制应该由调用者负责。
使用场景	用于执行复杂的数据操作、事务处理和业务逻辑，可以修改数据库中的数据。	主要用于执行特定的计算或转换，并返回单个结果。通常不应该修改数据库中的数据。

3.1 函数的副作用限制

在大多数情况下，函数应该被设计为只读的，这意味着它们不应该修改数据库中的数据。这是因为函数通常在 SQL 语句中使用，如果函数修改了数据，可能会导致意想不到的副作用和数据不一致。

MySQL 默认情况下不允许函数修改数据，除非你使用 DETERMINISTIC 或 NOT DETERMINISTIC 关键字来显式地声明函数的确定性行为。

• DETERMINISTIC: 声明函数对于给定的输入参数总是返回相同的结果，并且没有副作用。
• NOT DETERMINISTIC: 声明函数对于给定的输入参数可能返回不同的结果，或者可能产生副作用。

即使你使用 NOT DETERMINISTIC 关键字允许函数修改数据，也不建议这样做。因为这可能会导致难以调试的问题，并降低数据库的性能。

3.2 存储过程的副作用能力

存储过程可以执行任何 SQL 语句，包括 SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE 等，这意味着它们可以修改数据库中的数据。

存储过程通常用于执行复杂的数据操作、事务处理和业务逻辑，这些操作通常需要修改数据库中的数据。

4. 确定性 (Deterministic) 与非确定性 (Non-Deterministic)

确定性是指对于相同的输入，函数总是产生相同的输出。非确定性则意味着即使输入相同，输出也可能不同。这与副作用密切相关。

特性	确定性函数 (Deterministic Function)	非确定性函数 (Non-Deterministic Function)
输出	对于相同的输入，总是产生相同的输出。	对于相同的输入，可能产生不同的输出。
副作用	没有副作用，即不修改数据库中的数据，也不影响外部状态。	可能有副作用，即可能修改数据库中的数据，或者影响外部状态。
示例	ABS(), LOWER(), UPPER() 等内置函数。	RAND(), NOW(), UUID() 等内置函数。
使用场景	用于执行纯粹的计算或转换，不依赖于外部状态，也不修改数据库中的数据。	用于生成随机数、获取当前时间、生成唯一标识符等，可能依赖于外部状态，或者需要修改数据库中的数据。
安全性	相对安全，因为没有副作用，可以放心地在 SQL 语句中使用。	相对不安全，因为可能有副作用，需要谨慎使用，避免导致意想不到的问题。
MySQL限制	如果函数被声明为 DETERMINISTIC，则 MySQL 假定该函数是确定性的，并且允许在某些优化中使用它。但如果函数实际上是非确定性的，可能会导致意想不到的结果。	如果函数被声明为 NOT DETERMINISTIC，则 MySQL 知道该函数是非确定性的，并且会避免某些优化。

4.1 确定性函数的例子

DELIMITER //
CREATE FUNCTION add_numbers(a INT, b INT)
RETURNS INT
DETERMINISTIC
BEGIN
  RETURN a + b;
END //
DELIMITER ;

这个函数 add_numbers 接受两个整数作为输入，并返回它们的和。它被声明为 DETERMINISTIC，因为对于相同的输入，它总是返回相同的输出，并且没有副作用。

4.2 非确定性函数的例子

DELIMITER //
CREATE FUNCTION get_random_number()
RETURNS INT
NOT DETERMINISTIC
BEGIN
  RETURN FLOOR(RAND() * 100);
END //
DELIMITER ;

这个函数 get_random_number 返回一个 0 到 99 之间的随机整数。它被声明为 NOT DETERMINISTIC，因为即使没有输入参数，它每次调用也可能返回不同的结果。

5. 何时使用存储过程？何时使用函数？

选择使用存储过程还是函数取决于你的具体需求。

• 使用存储过程的场景:

  • 需要执行复杂的数据操作，例如批量更新、数据迁移等。
  • 需要执行事务处理，例如转账、订单处理等。
  • 需要封装业务逻辑，例如计算积分、生成报表等。
  • 需要提高数据库的性能，因为存储过程经过编译后存储在数据库中，可以减少网络传输和解析的开销。

• 使用函数的场景:

  • 需要执行简单的计算或转换，例如字符串处理、日期格式化等。
  • 需要在 SQL 语句中使用，例如在 SELECT 语句中计算字段的值。
  • 需要保证函数的纯粹性，即没有副作用，不会修改数据库中的数据。

6. 最佳实践建议

• 尽量保持函数的纯粹性，避免在函数中修改数据库中的数据。
• 使用 DETERMINISTIC 或 NOT DETERMINISTIC 关键字来显式地声明函数的确定性行为。
• 在存储过程中使用事务控制，确保数据的一致性和完整性。
• 根据你的具体需求选择使用存储过程或函数，避免过度使用存储过程，因为存储过程可能会降低数据库的可维护性。

7. 代码示例：存储过程与函数的综合应用

假设我们有一个 orders 表，包含订单信息，包括订单 ID、客户 ID、订单日期和订单总金额。

CREATE TABLE orders (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  customer_id INT NOT NULL,
  order_date DATE NOT NULL,
  total_amount DECIMAL(10,2) NOT NULL
);

我们可以创建一个函数来计算指定客户的订单总金额：

DELIMITER //
CREATE FUNCTION get_customer_total_amount(customer_id INT)
RETURNS DECIMAL(10,2)
DETERMINISTIC
BEGIN
  DECLARE total_amount DECIMAL(10,2);
  SELECT SUM(total_amount) INTO total_amount FROM orders WHERE customer_id = customer_id;
  RETURN total_amount;
END //
DELIMITER ;

然后，我们可以创建一个存储过程来更新客户的积分，根据订单总金额计算积分，并将积分更新到 customers 表中。

DELIMITER //
CREATE PROCEDURE update_customer_points(customer_id INT)
BEGIN
  DECLARE total_amount DECIMAL(10,2);
  DECLARE points INT;

  -- 获取客户的订单总金额
  SET total_amount = get_customer_total_amount(customer_id);

  -- 根据订单总金额计算积分（例如，每消费 10 元获得 1 积分）
  SET points = FLOOR(total_amount / 10);

  -- 更新客户的积分
  UPDATE customers SET points = points + points WHERE id = customer_id;

  -- 提交事务
  COMMIT;
END //
DELIMITER ;

在这个例子中，我们使用函数 get_customer_total_amount 来计算客户的订单总金额，然后在存储过程 update_customer_points 中使用该函数的结果来更新客户的积分。

8. 总结与思考

存储过程和函数是数据库编程中不可或缺的工具。理解它们的返回值机制和副作用限制对于编写高质量的数据库应用程序至关重要。函数应尽可能保持纯粹，避免副作用，而存储过程则更适合执行复杂的数据操作和事务处理。合理选择和使用存储过程和函数，可以提高数据库的性能、可维护性和安全性。

希望今天的讲解能够帮助大家更好地理解存储过程和函数之间的区别，并在实际开发中灵活运用它们。