ISOIEC 19075-42021 信息技术数据库语言SQL使用指南第4部分使用Java？编程语言的例程和类型标准立项发展报告

信息技术数据库语言SQL使用指南第4部分：使用Java™编程语言的例程和类型标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:InformationTechnology—GuidancefortheUseofDatabaseLanguageSQL—Part4:RoutinesandTypesUsingtheJava™ProgrammingLanguage摘要随着信息技术的迅猛发展，数据库语言SQL（StructuredQueryLanguage）作为数据管理与操作的核心标准语言，在各类信息系统中发挥着不可替代的基础性作用。与此同时，Java™编程语言以其跨平台性、面向对象特性和丰富的生态体系，成为企业级应用开发的主流语言。如何在SQL数据库系统中高效、安全地集成Java™语言编写的例程和自定义类型，已成为数据库技术标准化领域的重大课题。本标准立项发展报告以ISO/IEC19075-4:2021《信息技术数据库语言SQL使用指南第4部分：使用Java™编程语言的例程和类型》为研究对象，系统梳理了该标准的立项背景、编制历程、技术框架及核心内容。报告详细阐述了SQL/Java例程与类型的标准使用指南，涵盖例程的分类体系、类型映射机制、调用规范、异常处理策略等关键技术要素，并深入分析了标准对数据库产品研发、应用系统建设、技术人才培养等多个层面的深远影响。报告还介绍了主导该标准制修订工作的主要技术组织及其贡献，并对标准在下一代数据库技术融合发展中的前景进行了展望。本报告旨在为数据库技术人员、标准化工作者及信息产业管理者提供系统性的参考与借鉴。关键词：SQL标准；Java™编程语言；数据库例程；用户定义类型；ISO/IEC19075；数据库标准化Keywords:SQLStandard;Java™ProgrammingLanguage;DatabaseRoutines;User-DefinedTypes;ISO/IEC19075;DatabaseStandardization1引言1.1立项背景数据库技术自20世纪60年代诞生以来，经历了层次数据库、网状数据库、关系数据库、面向对象数据库以及当前的新一代云原生数据库等多个发展阶段。在这一演进历程中，SQL语言始终是数据库交互的核心语言，其标准化工作由国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）联合技术委员会JTC1下设的SC32数据管理与交换分技术委员会负责。自SQL:1986首版发布以来，SQL标准的每次修订都不断吸收新技术成果，扩展语言功能边界，以适应日益复杂的数据管理需求。21世纪以来，随着Java™语言在企业级应用开发中的广泛普及，如何在SQL数据库中调用Java™编写的程序逻辑、如何将Java™对象与SQL数据类型进行映射，成为数据库互操作性面临的重要课题。不同的数据库厂商采用各自不同的实现方案，导致应用程序的可移植性受到严重制约，增加了开发成本和维护难度。基于这一现实需求，ISO/IECJTC1/SC32启动了对SQL使用指南系列标准的编制工作，旨在为SQL标准在各编程语言环境下的实际应用提供统一的技术指引。ISO/IEC19075系列标准正是这一系列工作的成果体现。该系列标准为SQL在不同编程语言环境下的使用提供指导性说明，不规定新的语法要素，而是对SQL标准中的既有特性进行解读和阐明，帮助用户正确理解和有效运用SQL标准。其中，第4部分专门针对使用Java™编程语言编写SQL例程和定义用户自定义类型给出技术指南。1.2标准基本信息本报告所研究的标准编号为ISO/IEC19075-4:2021，由国际标准化组织（ISO）发布，发布日期为2021年9月1日，当前状态为现行有效。该标准的完整名称为《信息技术数据库语言SQL使用指南第4部分：使用Java™编程语言的例程和类型》（Informationtechnology—GuidancefortheuseofdatabaselanguageSQL—Part4:RoutinesandtypesusingtheJava™programminglanguage），属于信息技术用语言分类，标准语言为英语。2标准的编制历程与技术定位2.1编制历程ISO/IEC19075-4:2021的编制工作源于ISO/IECJTC1/SC32/WG3（数据库语言工作组）的长期工作规划。WG3工作组在完成SQL标准主体框架修订后，意识到SQL标准文本本身较为抽象和复杂，数据库实现者和应用开发者在使用标准时存在理解上的困难。为解决这一问题，工作组决定编制一套使用指南系列标准，帮助各类用户群体更好地理解SQL标准的技术内涵。ISO/IEC19075系列标准的编制经历了多个阶段。首先，工作组对SQL标准中涉及外部语言例程和用户定义类型的条款进行了全面梳理，识别出需要进一步阐明的内容范围。其次，工作组广泛征集了各成员体及关联组织的意见，尤其是来自数据库厂商、Java™技术社区和学术界专家的反馈。在此基础上，编制团队起草了标准文本的多个工作草案，经过多轮技术评审和编辑性修改后，最终形成国际标准草案（DIS）并进入投票阶段。最终，该标准于2021年9月正式发布。2.2技术定位ISO/IEC19075-4:2021在SQL标准体系中具有独特的定位。需要特别指出的是，该标准并非独立的技术规范，而是对ISO/IEC9075系列标准（即SQL标准主体）中关于SQL/Java例程和类型相关条款的阐明与补充。它属于“使用指南”（Guidance）类文件，其目的不是引入新的语法或语义要素，而是为SQL标准中已有的调用外部例程（ExternalRoutine）和用户自定义类型（User-DefinedType,UDT）相关功能提供解释性说明和使用建议。从标准体系的技术架构来看，ISO/IEC19075-4:2021与SQL标准中以下关键部分密切相关：-ISO/IEC9075-1:2016（SQL框架）-ISO/IEC9075-2:2016（SQL基础语言）-ISO/IEC9075-4:2016（SQL/PSM——持久化存储模块）-ISO/IEC9075-13:2016（SQL/JRT——使用Java™编程语言的例程和类型）其中，ISO/IEC9075-13定义了SQL数据库中调用Java™例程和使用Java™类的SQL类型的语法和语义规则，而ISO/IEC19075-4则对该部分条款进行逐项解读，为实际应用提供指导。2.3与SQL标准体系的关系ISO/IEC19075系列标准目前包含多个部分，分别针对SQL使用的不同方面提供指南。第1部分为SQL标准体系的总体框架介绍，第2部分为SQL与各种编程语言的绑定规范指南，第3部分为SQL/PSM（持久化存储模块）使用指南，第4部分即本报告所研究的Java™例程和类型使用指南。各组成部分相互呼应，为SQL的各类用户提供从整体到局部的全方位参考。从标准层次上看，ISO/IEC19075-4:2021与SQL标准的关系可以类比为“指南”与“规范”的关系。SQL标准规定“是什么”和“必须做什么”，而使用指南则解释“为什么这样做”以及“如何正确理解和运用”。这一设计理念既保证了SQL标准的权威性和技术深度，又提高了标准的可读性和实用价值。3标准核心技术内容3.1标准适用范围ISO/IEC19075-4:2021规定了SQL数据库中例程（Routines）和用户定义类型（User-DefinedTypes,UDTs）使用Java™编程语言实现的指南。具体而言，标准适用于以下几类用户和场景：-SQL标准实现者，包括数据库管理系统（DBMS）开发人员；-使用Java™语言编写数据库应用程序的应用开发人员；-需要将Java™业务逻辑与SQL数据库进行集成的系统架构师；-数据库管理系统测试和认证机构；-从事数据库技术教学和研究的学术机构人员。3.2例程的技术框架标准将使用Java™语言实现的SQL例程进行了系统分类和阐释。根据SQL标准的定义，SQL例程主要包含函数（Function）和过程（Procedure）两种基本形态，标准对其进行了详细的技术解析。函数（Function）：在SQL语境中，标量函数接受零个或多个输入参数，返回单个标量值。标准阐明了在Java™语言中实现SQL函数的关键设计要求，包括方法签名的定义规范、参数传递方式（引用传递与值传递的区别）、返回值类型与SQL数据类型的匹配等。例如，当SQL调用一个返回值为VARCHAR类型的Java™函数时，Java™方法应当采用`String`类型作为返回类型，标准对各数据类型映射关系进行了逐项列表说明。过程（Procedure）：存储过程是SQL数据库中重要的程序化处理机制。标准详细说明了Java™方法如何被映射为SQL存储过程，包括输入参数（IN）、输出参数（OUT）和双向参数（INOUT）的Java™实现方式。特别是对于`OUT`和`INOUT`参数，Java™语言本身不直接支持输出参数传递，标准阐明了如何通过数组类型或自定义包装类来实现参数的输出语义。外部名称与映射规则：SQL中的例程通过`EXTERNALNAME`子句引用对应的Java™方法，标准对这一映射机制的语法规范和命名规则进行了详细解读。将一个Java™静态方法注册为SQL外部例程时，SQL中调用名称与方法签名之间需要准确的对应，标准给出了完整的映射关系式与示例，以帮助开发者避免方法签名不匹配导致的运行时错误。3.3用户定义类型的技术要点用户定义类型（UDT）是SQL:1999引入的重要面向对象扩展机制，允许用户根据应用需求自定义数据类型。标准对在SQL中使用Java™类定义UDT的方式进行了全面解读。结构化类型（StructuredTypes）：当用户需要定义一个包含多个属性的复杂数据类型时，可以使用SQL结构化类型。标准说明了如何将SQL结构化类型映射为Java™类，如何在Java™类中实现SQL类型所要求的属性访问方法（观测方法，即ObserverMethods）和修改方法（MutatorMethods），以及类型层级关系（TypeHierarchy）的Java™表达方式。类型映射机制：SQL与Java™之间的类型映射关系是实现互操作的核心环节。标准从SQL数据类型与Java™数据类型的对应关系出发，分别从如下维度进行了系统阐述：-预定义类型的映射：SQL标准中的数字类型、字符类型、二进制类型、日期时间类型、布尔类型等基本类型与Java™相应类型的对应关系，并明确了各映射的精确性和舍入规则。-用户定义类型的映射：SQL中的用户定义类型（UDT）与Java™类之间的映射要求，以及`REF`类型与Java™引用之间的映射机制。-`NULL`值处理：SQL的`NULL`语义与Java™的`null`引用的概念差异，以及在不同上下文中的转换规则，尤其是`NULL`输入参数调用方法时的行为规范。类型修饰符与约束：标准还阐述了SQL类型定义中的长度、精度、标度等修饰属性如何影响映射到Java™类型后的行为规范，以及`DEFAULT`子句、`NOTNULL`约束在Java™类型实现中的语义含义。3.4调用规范与异常处理标准阐述了SQL调用Java™例程的执行流程和控制机制，包括以下关键要素：调用语义：SQL外部例程调用时的参数求值顺序、结果返回机制、事务上下文的处理方式等。尤其值得关注的是，当Java™方法执行过程中抛出未捕获异常时，SQL引擎应如何将该异常转换为SQL标准中所规定的异常条件（ExceptionCondition），并保证事务的一致性和完整性。异常处理机制：Java™的异常处理模型与SQL的状态码机制存在显著差异。标准对两类异常处理机制的对应关系进行了梳理，给出了从Java™异常到SQL状态的映射建议。例如，`java.sql.SQLException`对应SQL标准中的特定状态码，而其它类型的异常应如何归类处理，从而帮助数据库系统实现者和应用开发者建立统一的错误处理策略。资源管理与生命周期：标准还涉及Java™例程执行过程中的资源管理问题，包括JDBC连接的管理、大对象（LOB）数据的流式访问、临时资源的释放时机等，这些对于保证系统长期稳定运行具有重要意义。4标准的影响与实施4.1对数据库技术发展的推动作用ISO/IEC19075-4:2021的发布对数据库技术发展产生了多方面的积极影响：促进异构系统互操作：标准的实施为不同数据库产品之间实现Java™例程的可移植性提供了统一的技术参照，降低了应用系统在多个数据库平台之间迁移时的改造成本。推动多语言编程范式融合：该标准进一步推动了SQL声明式编程与Java™命令式编程两种技术范式的深度融合，使得开发者能够根据应用场景的特点选择最合适的实现方式，充分发挥两种语言各自的优势。支撑现代应用架构：在微服务架构、大数据处理、实时分析等现代应用场景中，数据库与业务逻辑的集成方式日趋多样。该标准为在数据库层面实现Java™业务逻辑提供了规范化的技术路径，有助于构建更加高效、可维护的企业级数据应用。4.2标准实施中的关键问题在实际实施ISO/IEC19075-4:2021的过程中，数据库厂商和应用开发者需要关注以下关键问题：安全性管理：在数据库内部执行Java™代码涉及安全管理问题。标准实施时需要配套完善的权限控制机制，防止恶意代码通过数据库例程执行未授权的操作。标准建议采用Java™安全管理器（SecurityManager）与SQL授权机制相结合的方式构建纵深防御体系。性能优化：Java™例程在SQL引擎中的执行性能直接影响数据库系统的整体效率。标准所涉及的方法解析、参数转换、类型映射等环节均可能成为性能瓶颈，实施时需要结合即时编译（JIT）技术、缓存机制等手段进行系统优化。版本兼容性：Java™语言本身也在持续演进，不同版本的Java™在语法特性、API接口方面存在差异。标准的实施需要考虑Java™版本的兼容性策略，确保例程在不同Java™运行环境下均能稳定运行。5主要参与单位介绍ISO/IEC19075-4:2021的制定汇集了全球多个标准化技术机构和学术组织的智慧与力量。在众多参与单位中，美国国家标准化协会（ANSI）下属的INCITSDM32.2数据库语言技术委员会在标准的立项论证和技术方案制定中发挥了核心作用。该委员会长期负责SQL系列标准的主导编制工作，其成员涵盖Oracle、Microsoft、IBM等国际知名数据库厂商的技术专家，以及来自知名高校和科研机构的学者。在ISO/IEC19075-4:2021的编制过程中，INCITSDM32.2承担了标准的初稿起草工作，并组织开展了多轮内部技术评审。该委员会在SQL与Java™技术融合方面积累了丰富的研究成果和实践经验，其提出的类型映射模型和异常处理框架被标准所采纳。此外，欧洲标准化组织（CEN）和日本工业标准调查会（JIS）等机构也委派专家参与了该标准的技术评审和投票工作，为标准的技术完善和国际化推广作出了积极贡献。多个国家的数据库研发企业作为国家成员体的技术支撑单位，在实际数据库产品的开发中积累了宝贵的实践经验，为标准的可实施性提供了有力保障。6结论与展望ISO/IEC19075-4:2021作为SQL使用指南系列标准的重要组成部分，为在SQL数据库中使用Java™编程语言编写例程和定义类型提供了系统性的技术指引。标准的发布填补了SQL标准中关于Java™集成实践指导的空白，对于促进数据库技术的规范化发展、降低应用系统开发成本、提升系统互操作性具有重要意义。展望未来，随着数字化转型的深入推进和新型数据库技术的不断涌现，SQL标准体系将持续演进。在以下方面，ISO/IEC19075-4及其系列标准仍将发挥重要作用：云原生数据库的标准化：随着云数据库服务的普及，SQL与Java™例程的集成方式需要适应云环境的部署和运维模式，标准的持续修订将为云环境下的技术实现提供指引。新型数据类型的支持：JSON、XML、空间数据、时序数据等新型数据类型不断涌现，这些类型与Java™对象的映射方式将成为标准未来发展的重要方向。人工智能与数据库的融合：随着AI技术在数据库领域的深入应用，如何在SQL中调用Java™实现机器学习模型推理、自然语言处理等功能，有望成为标准后续扩展的潜在方向。开发运维一体化（DevOps）的推进：数据库开发与应用程序开发的流程正在加速整合，标准在支持持续集成、自动化测试等DevOps实践方面具有进一步深化的空间。总之，ISO/IEC19075-4:2021作为SQL与Java™融合技术领域的重要标准化成果，将持续为全球数据库技术社区提供权威的技术指导和实践参考。参考文献[1]ISO/IEC19075-4:2021,Informationtechnology—GuidancefortheuseofdatabaselanguageSQL—Part4:RoutinesandtypesusingtheJava™programmin