PostgreSQL 表继承详解

概述

PostgreSQL 的表继承功能允许一个表从另一个表继承结构和数据，这为数据库设计提供了强大的建模能力。继承机制类似于面向对象编程中的类继承概念，子表自动获得父表的所有列和约束。

什么是表继承？

表继承是 PostgreSQL 特有的功能，它允许你创建一个表（子表）来"继承"另一个表（父表）的列结构。子表会自动包含父表的所有列，同时可以添加自己特有的列。

基本语法与概念

继承表的创建语法

基本语法多重继承

sql

-- 创建父表
CREATE TABLE parent_table (
    column1 datatype,
    column2 datatype,
    ...
);

-- 创建继承表
CREATE TABLE child_table (
    additional_column datatype
) INHERITS (parent_table);

sql

-- 从多个父表继承
CREATE TABLE child_table (
    additional_column datatype
) INHERITS (parent_table1, parent_table2);

继承关系图示

实战示例：城市数据模型

让我们通过一个完整的例子来理解表继承的工作原理。

问题场景

我们需要设计一个城市数据库，包含普通城市和州首府。州首府除了具有普通城市的属性外，还需要记录所属的州信息。

解决方案实现

步骤 1：创建父表

sql

-- 创建城市基础表
CREATE TABLE cities (
    name            text,           -- 城市名称
    population      float,          -- 人口数量
    elevation       int             -- 海拔高度（英尺）
);

解释：

cities 表定义了所有城市的通用属性
包含名称、人口和海拔三个基本字段

步骤 2：创建继承表

sql

-- 创建州首府表（继承自cities）
CREATE TABLE capitals (
    state           char(2)         -- 所属州的缩写
) INHERITS (cities);

解释：

capitals 表自动继承 cities 的所有列
额外添加了 state 列来标识所属州
最终 capitals 表包含：name, population, elevation, state

步骤 3：插入测试数据

sql

-- 向父表插入数据
INSERT INTO cities (name, population, elevation) VALUES
    ('Las Vegas', 651319, 2174),
    ('Mariposa', 2173, 1953),
    ('San Francisco', 883305, 52);

-- 向子表插入数据
INSERT INTO capitals (name, population, elevation, state) VALUES
    ('Madison', 259680, 845, 'WI'),
    ('Albany', 97856, 150, 'NY'),
    ('Sacramento', 524943, 30, 'CA');

数据结构展示：

表名	name	population	elevation	state
cities	Las Vegas	651319	2174	-
cities	Mariposa	2173	1953	-
cities	San Francisco	883305	52	-
capitals	Madison	259680	845	WI
capitals	Albany	97856	150	NY
capitals	Sacramento	524943	30	CA

查询操作详解

默认继承查询

sql

-- 查询所有城市（包括州首府）
SELECT name, elevation
FROM cities
WHERE elevation > 500;

输出结果：

   name    | elevation
-----------+-----------
 Las Vegas |      2174
 Mariposa  |      1953
 Madison   |       845

分析过程：

查询 cities 表时，PostgreSQL 默认包含所有继承的子表数据
结果同时包含 cities 表和 capitals 表中满足条件的记录
这种行为使得对"所有城市"的查询变得简单

使用 ONLY 关键字

sql

-- 仅查询父表，不包含子表数据
SELECT name, elevation
FROM ONLY cities
WHERE elevation > 500;

输出结果：

   name    | elevation
-----------+-----------
 Las Vegas |      2174
 Mariposa  |      1953

分析过程：

ONLY 关键字限制查询范围仅为指定的表
不包含任何继承的子表数据
适用于需要区分表数据来源的场景

明确指定包含继承

sql

-- 使用 * 明确指定包含继承（可选）
SELECT name, elevation
FROM cities*
WHERE elevation > 500;

语法提示

cities* 中的 * 符号是可选的，因为包含继承是默认行为。但在某些旧版本兼容性场景中可能需要明确指定。

系统列与表识别

使用 tableoid 识别数据来源

sql

-- 查询数据的来源表
SELECT c.tableoid, c.name, c.elevation
FROM cities c
WHERE c.elevation > 500;

输出结果：

 tableoid |   name    | elevation
----------+-----------+-----------
   139793 | Las Vegas |      2174
   139793 | Mariposa  |      1953
   139798 | Madison   |       845

获取表名称

有两种方法可以获取实际的表名：

方法1：JOIN pg_class方法2：使用 regclass

sql

SELECT p.relname, c.name, c.elevation
FROM cities c, pg_class p
WHERE c.elevation > 500 AND c.tableoid = p.oid;

sql

SELECT c.tableoid::regclass, c.name, c.elevation
FROM cities c
WHERE c.elevation > 500;

输出结果：

 relname  |   name    | elevation
----------+-----------+-----------
 cities   | Las Vegas |      2174
 cities   | Mariposa  |      1953
 capitals | Madison   |       845

分析过程：

tableoid 是每个表都有的系统列，存储表的 OID
通过 JOIN pg_class 或转换为 regclass 类型可以获取表名
这对于区分数据来源非常有用

数据操作限制

INSERT 操作的限制

sql

-- ❌ 这个操作会失败
INSERT INTO cities (name, population, elevation, state)
VALUES ('Albany', NULL, NULL, 'NY');

错误信息：

ERROR: column "state" of relation "cities" does not exist

原因分析：

INSERT 操作不会自动路由到子表
cities 表不包含 state 列
必须直接向目标表插入数据

正确做法：

sql

-- ✅ 直接向子表插入
INSERT INTO capitals (name, population, elevation, state)
VALUES ('Albany', NULL, NULL, 'NY');

数据修改操作

继承对于数据修改操作的影响：

sql

-- UPDATE 和 DELETE 默认作用于整个继承层次
UPDATE cities SET population = population * 1.1;  -- 影响所有子表
DELETE FROM cities WHERE population < 1000;       -- 从所有表删除

-- 使用 ONLY 限制到单表
UPDATE ONLY cities SET population = population * 1.1;  -- 仅影响父表
DELETE FROM ONLY cities WHERE population < 1000;       -- 仅从父表删除

约束与继承

自动继承的约束

sql

-- 在父表上定义约束
CREATE TABLE cities_with_constraints (
    name            text NOT NULL,              -- 非空约束
    population      float CHECK (population > 0), -- 检查约束
    elevation       int
);

-- 子表自动继承约束
CREATE TABLE capitals_with_constraints (
    state           char(2) NOT NULL
) INHERITS (cities_with_constraints);

约束继承规则：

约束类型	是否继承	说明
NOT NULL	✅	自动继承
CHECK	✅	自动继承，可用 NO INHERIT 排除
UNIQUE	❌	不继承
PRIMARY KEY	❌	不继承
FOREIGN KEY	❌	不继承

约束合并示例

sql

-- 多重继承时的约束合并
CREATE TABLE base1 (
    id int NOT NULL,
    value text CHECK (length(value) > 0)
);

CREATE TABLE base2 (
    id int NOT NULL,      -- 相同列名和类型
    category text
);

-- 子表继承并合并约束
CREATE TABLE combined () INHERITS (base1, base2);
-- 结果：id 列合并为 NOT NULL，继承 value 的 CHECK 约束

动态继承管理

事后添加继承关系

sql

-- 创建兼容的表结构
CREATE TABLE existing_table (
    name            text,
    population      float,
    elevation       int,
    region          text    -- 额外列
);

-- 添加继承关系
ALTER TABLE existing_table INHERIT cities;

使用 LIKE 创建兼容表

sql

-- 复制表结构
CREATE TABLE new_cities (
    LIKE cities INCLUDING CONSTRAINTS,  -- 包含约束
    region text
);

-- 建立继承关系
ALTER TABLE new_cities INHERIT cities;

移除继承关系

sql

-- 移除继承关系
ALTER TABLE capitals NO INHERIT cities;

继承的高级特性

多重继承

sql

-- 创建多个父表
CREATE TABLE geographical_entities (
    latitude    decimal(10,8),
    longitude   decimal(11,8)
);

CREATE TABLE administrative_units (
    admin_code  varchar(10),
    admin_level int
);

-- 多重继承
CREATE TABLE major_cities (
    tourism_rating int
) INHERITS (cities, geographical_entities, administrative_units);

继承关系图：

权限与安全

sql

-- 在父表上授权
GRANT SELECT ON cities TO public;
GRANT UPDATE ON cities TO city_admin;

-- 查询继承数据时的权限检查
SELECT * FROM cities;  -- 检查 cities 表权限，可访问所有继承数据

-- 直接访问子表需要额外权限
SELECT * FROM capitals;  -- 需要 capitals 表的权限

权限继承规则：

权限说明

通过父表查询时，只检查父表权限
直接访问子表时，需要子表权限
行级安全策略遵循相同规则

重要限制与注意事项

1. 索引和唯一约束限制

sql

-- ❌ 唯一约束不能跨继承层次工作
CREATE TABLE cities_unique (
    name text UNIQUE,    -- 仅在单表内唯一
    population float,
    elevation int
);

CREATE TABLE capitals_unique (
    state char(2)
) INHERITS (cities_unique);

-- 可能存在重复数据的情况
INSERT INTO cities_unique VALUES ('New York', 8400000, 33);
INSERT INTO capitals_unique VALUES ('New York', 8400000, 33, 'NY');
-- 两条记录都会被接受！

2. 外键约束限制

sql

-- ❌ 外键不能引用继承层次
CREATE TABLE countries (
    code char(2) PRIMARY KEY,
    name text
);

-- 这个外键只能引用 capitals 表，不包括其他继承表
ALTER TABLE capitals
ADD CONSTRAINT fk_state
FOREIGN KEY (state) REFERENCES countries(code);

3. 命令支持情况

命令类型	继承支持	ONLY 支持	说明
SELECT	✅	✅	默认包含继承，支持 ONLY
UPDATE	✅	✅	默认影响继承层次
DELETE	✅	✅	默认影响继承层次
INSERT	❌	N/A	不自动路由到子表
VACUUM	❌	N/A	仅作用于单表
REINDEX	❌	N/A	仅作用于单表

实际应用场景

场景 1：产品分类系统

sql

-- 基础产品表
CREATE TABLE products (
    id              serial PRIMARY KEY,
    name            text NOT NULL,
    price           decimal(10,2),
    description     text,
    created_at      timestamp DEFAULT NOW()
);

-- 电子产品表
CREATE TABLE electronics (
    warranty_period int,        -- 保修期（月）
    brand           text,
    model           text
) INHERITS (products);

-- 图书表
CREATE TABLE books (
    isbn            varchar(13),
    author          text,
    publisher       text,
    pages           int
) INHERITS (products);

-- 查询所有产品
SELECT name, price FROM products ORDER BY price DESC;

-- 查询特定类型产品
SELECT name, brand, warranty_period
FROM electronics
WHERE warranty_period > 12;

场景 2：日志系统

sql

-- 基础日志表
CREATE TABLE base_logs (
    id              bigserial PRIMARY KEY,
    timestamp       timestamp DEFAULT NOW(),
    level           varchar(10),
    message         text,
    source          text
);

-- 应用日志
CREATE TABLE app_logs (
    user_id         int,
    session_id      varchar(32),
    action          varchar(50)
) INHERITS (base_logs);

-- 系统日志
CREATE TABLE system_logs (
    server_name     varchar(50),
    process_id      int,
    cpu_usage       decimal(5,2),
    memory_usage    decimal(5,2)
) INHERITS (base_logs);

-- 按时间查询所有日志
SELECT timestamp, level, message, source
FROM base_logs
WHERE timestamp > NOW() - INTERVAL '1 hour'
ORDER BY timestamp DESC;

场景 3：地理数据模型

sql

-- 地理实体基表
CREATE TABLE geo_entities (
    id              serial PRIMARY KEY,
    name            text NOT NULL,
    area_km2        decimal(10,2),
    population      bigint
);

-- 国家表
CREATE TABLE countries (
    iso_code        char(2) UNIQUE,
    continent       varchar(20),
    capital_city    text
) INHERITS (geo_entities);

-- 省/州表
CREATE TABLE states (
    country_code    char(2),
    state_code      varchar(10),
    governor        text
) INHERITS (geo_entities);

-- 城市表
CREATE TABLE cities_geo (
    state_code      varchar(10),
    mayor           text,
    is_capital      boolean DEFAULT FALSE
) INHERITS (geo_entities);

性能优化建议

1. 分区表 vs 继承

现代替代方案

对于数据分区需求，建议使用声明式分区而不是继承：

sql

-- 使用声明式分区（推荐）
CREATE TABLE sales (
    sale_date date,
    amount decimal
) PARTITION BY RANGE (sale_date);

CREATE TABLE sales_2023 PARTITION OF sales
FOR VALUES FROM ('2023-01-01') TO ('2024-01-01');

2. 查询优化

sql

-- 使用约束排除优化查询
ALTER TABLE capitals ADD CONSTRAINT check_state
CHECK (state IS NOT NULL);

-- PostgreSQL 可以在适当时候排除不相关的子表
SELECT * FROM cities WHERE state = 'CA';  -- 可能只扫描 capitals 表

3. 索引策略

sql

-- 在每个相关表上创建相同的索引
CREATE INDEX idx_cities_name ON cities (name);
CREATE INDEX idx_capitals_name ON capitals (name);
CREATE INDEX idx_capitals_state ON capitals (state);

-- 组合索引用于常见查询模式
CREATE INDEX idx_capitals_state_pop ON capitals (state, population);

监控和调试

查看继承关系

sql

-- 查询表的继承关系
SELECT
    schemaname,
    tablename,
    attname,
    inherited
FROM pg_stats
WHERE tablename IN ('cities', 'capitals');

-- 查看表的继承层次
SELECT
    c.relname as child_table,
    p.relname as parent_table
FROM pg_inherits i
JOIN pg_class c ON i.inhrelid = c.oid
JOIN pg_class p ON i.inhparent = p.oid;

分析查询计划

sql

-- 查看查询是否正确使用继承
EXPLAIN (ANALYZE, BUFFERS)
SELECT * FROM cities WHERE elevation > 1000;

-- 对比 ONLY 查询的执行计划
EXPLAIN (ANALYZE, BUFFERS)
SELECT * FROM ONLY cities WHERE elevation > 1000;

最佳实践总结

✅ 适合使用继承的场景

共享属性的相关实体：如产品分类、用户类型等
历史数据归档：保持相同结构的时间分片
多态查询需求：需要同时查询多种相关类型的数据

❌ 不适合使用继承的场景

需要严格唯一约束：跨表的唯一性无法保证
复杂外键关系：外键约束不支持继承层次
性能敏感的大表：考虑使用分区表替代

🔧 开发建议

谨慎设计：继承关系一旦建立，修改成本较高
文档化：清楚记录继承关系和业务逻辑
测试完整性：特别注意约束和权限的行为
监控性能：定期检查查询计划和性能指标

重要提醒

PostgreSQL 的继承功能虽然强大，但有其局限性。在现代应用中，对于数据分区需求，建议优先考虑声明式分区功能。继承更适合于真正的"is-a"关系建模。

通过本文的学习，你应该能够：

理解 PostgreSQL 继承的基本概念和语法
掌握继承表的创建、查询和管理
了解继承的限制和注意事项
在适合的场景中正确应用继承功能

PostgreSQL 表继承详解 ​

概述 ​

基本语法与概念 ​

继承表的创建语法 ​

继承关系图示 ​

实战示例：城市数据模型 ​

问题场景 ​

解决方案实现 ​

步骤 1：创建父表 ​

步骤 2：创建继承表 ​

步骤 3：插入测试数据 ​

查询操作详解 ​

默认继承查询 ​

使用 ONLY 关键字 ​

明确指定包含继承 ​

系统列与表识别 ​

使用 tableoid 识别数据来源 ​

获取表名称 ​

数据操作限制 ​

INSERT 操作的限制 ​

数据修改操作 ​

约束与继承 ​

自动继承的约束 ​

约束合并示例 ​

动态继承管理 ​

事后添加继承关系 ​

使用 LIKE 创建兼容表 ​

移除继承关系 ​

继承的高级特性 ​

多重继承 ​

权限与安全 ​

重要限制与注意事项 ​

1. 索引和唯一约束限制 ​

2. 外键约束限制 ​

3. 命令支持情况 ​

实际应用场景 ​

场景 1：产品分类系统 ​

场景 2：日志系统 ​

场景 3：地理数据模型 ​

性能优化建议 ​

1. 分区表 vs 继承 ​

2. 查询优化 ​

3. 索引策略 ​

监控和调试 ​

查看继承关系 ​

分析查询计划 ​

最佳实践总结 ​

✅ 适合使用继承的场景 ​

❌ 不适合使用继承的场景 ​

🔧 开发建议 ​

PostgreSQL 表继承详解

概述

基本语法与概念

继承表的创建语法

继承关系图示

实战示例：城市数据模型

问题场景

解决方案实现

步骤 1：创建父表

步骤 2：创建继承表

步骤 3：插入测试数据

查询操作详解

默认继承查询

使用 ONLY 关键字

明确指定包含继承

系统列与表识别

使用 tableoid 识别数据来源

获取表名称

数据操作限制

INSERT 操作的限制

数据修改操作

约束与继承

自动继承的约束

约束合并示例

动态继承管理

事后添加继承关系

使用 LIKE 创建兼容表

移除继承关系

继承的高级特性

多重继承

权限与安全

重要限制与注意事项

1. 索引和唯一约束限制

2. 外键约束限制

3. 命令支持情况

实际应用场景

场景 1：产品分类系统

场景 2：日志系统

场景 3：地理数据模型

性能优化建议

1. 分区表 vs 继承

2. 查询优化

3. 索引策略

监控和调试

查看继承关系

分析查询计划

最佳实践总结

✅ 适合使用继承的场景

❌ 不适合使用继承的场景

🔧 开发建议