NULL, трёхзначная логика и целостность

В анкете бывают пустые поля. Человек не указал телефон, или у него нет отчества, или дата увольнения ещё не наступила. В реляционной базе для таких случаев есть особая отметка NULL, и она устроена хитрее, чем кажется. Из-за неё SQL думает не «да или нет», а «да, нет или не знаю». Этот урок разбирает, что это значит, где на этом спотыкаются, и как СУБД следит за целостностью данных.

Пустая клетка в анкете

Представь, что в анкете поле «Телефон» осталось пустым. Что это значит? Вариантов несколько:

• телефон есть, но человек его не сообщил;
• телефона нет вообще;
• поле к нему не относится, как «девичья фамилия» у мужчины.

Пустая клетка не говорит, какой вариант верный. Она говорит только одно: значения здесь нет, и мы не знаем, каким оно было бы.

NULL это и есть такая пустая клетка. Важно: NULL это не ноль, не пустая строка '' и не false. Ноль это известное число. Пустая строка это известная строка нулевой длины. А NULL значит «значения нет».

Сравнение с неизвестным

Вот вопрос на засыпку. У Пети телефон NULL, у Ани тоже NULL. Равны ли их телефоны?

Подумай как человек: ты не знаешь ни того, ни другого номера. Может быть, равны, а может, нет. Честный ответ: «не знаю». SQL отвечает так же:

SELECT NULL = NULL;   -- результат: NULL, то есть «неизвестно»
SELECT 5 = NULL;      -- тоже неизвестно
SELECT NULL <> 5;     -- и это неизвестно

Так в SQL появляется третье логическое значение, UNKNOWN, «неизвестно». Логику с тремя значениями называют трёхзначной.

Таблицы истинности

Как работают AND, OR и NOT, если одно из значений «неизвестно»? Правило простое: представь, что UNKNOWN может оказаться и TRUE, и FALSE. Если ответ от этого не зависит, он известен. Если зависит, ответ UNKNOWN.

AND      | TRUE     FALSE    UNKNOWN
---------+--------------------------
TRUE     | TRUE     FALSE    UNKNOWN
FALSE    | FALSE    FALSE    FALSE
UNKNOWN  | UNKNOWN  FALSE    UNKNOWN

OR       | TRUE     FALSE    UNKNOWN
---------+--------------------------
TRUE     | TRUE     TRUE     TRUE
FALSE    | TRUE     FALSE    UNKNOWN
UNKNOWN  | TRUE     UNKNOWN  UNKNOWN

NOT TRUE = FALSE,  NOT FALSE = TRUE,  NOT UNKNOWN = UNKNOWN

Проверим правило. FALSE AND UNKNOWN: если хоть одна часть ложна, всё ложно, кем бы ни оказалось неизвестное. Значит, FALSE. TRUE AND UNKNOWN: всё зависит от неизвестного. Значит, UNKNOWN. С OR наоборот: TRUE OR UNKNOWN это TRUE при любом раскладе.