外键

概念简介

外键是关系型数据库中用于维护表之间数据完整性的重要约束机制，它能确保一个表中的数据引用另一个表中的有效数据。

什么是外键？

外键是一种特殊的字段，它创建了两个表之间的链接关系。通过外键约束，数据库系统能够自动验证数据的有效性，防止出现参照完整性问题。

IMPORTANT

外键确保了引用表中的值必须存在于被引用表的对应列中，这被称为参照完整性（Referential Integrity）。

为什么需要外键？

想象这样一个问题：

问题场景

我们有两个表：weather（天气记录表）和cities（城市信息表）。我们希望确保所有天气记录都对应着一个实际存在的城市。没有外键约束时，可能会出现weather表中引用了不存在城市的情况。

不使用外键的缺点

需要手动编写代码检查数据有效性
容易因忘记检查而导致数据不一致
实现复杂且容易出错
性能可能较差

外键的实现

语法示例

创建表时定义外键修改现有表添加外键

sql

CREATE TABLE cities (
    name     varchar(80) primary key,
    location point
);

CREATE TABLE weather (
    city      varchar(80) references cities(name),
    temp_lo   int,
    temp_hi   int,
    prcp      real,
    date      date
);

sql

ALTER TABLE weather 
ADD CONSTRAINT fk_city 
FOREIGN KEY (city) REFERENCES cities(name);

可视化外键关系

外键的工作原理

当我们尝试在weather表中插入数据时，PostgreSQL会自动检查city字段的值是否存在于cities表的name字段中：

示例：插入有效数据

sql

-- 首先插入城市数据
INSERT INTO cities VALUES ('San Francisco', point(37.7749,-122.4194));

-- 然后插入对应的天气数据（有效，因为城市存在）
INSERT INTO weather VALUES ('San Francisco', 15, 25, 0.0, '2023-06-01');

-- 结果：插入成功

示例：插入无效数据

sql

-- 尝试插入一个不存在于cities表中的城市的天气数据
INSERT INTO weather VALUES ('Berkeley', 45, 53, 0.0, '1994-11-28');

-- 结果：错误

错误信息：

ERROR:  insert or update on table "weather" violates foreign key constraint "weather_city_fkey"
DETAIL:  Key (city)=(Berkeley) is not present in table "cities".

NOTE

这个错误清楚地表明：我们尝试插入的城市'Berkeley'在cities表中不存在，因此违反了外键约束。

外键的优势对比

不使用外键	使用外键
需手动检查数据完整性	数据库自动维护参照完整性
应用层代码复杂	应用层代码简化
容易漏检导致数据不一致	强制保证数据一致性
删除主表数据时需额外处理	可配置级联操作自动处理
数据修复困难	防止错误数据产生

外键进阶功能

外键约束的高级选项

外键可以配置多种行为，用于处理被引用行更新或删除时的情况：

ON DELETE CASCADE：当主表中的记录被删除时，自动删除子表中的对应记录
ON DELETE SET NULL：当主表中的记录被删除时，将子表中的外键字段设置为NULL
ON DELETE RESTRICT：阻止删除主表中被引用的记录
ON DELETE NO ACTION：默认行为，类似RESTRICT

类似的选项也适用于ON UPDATE情况。

实际业务案例

电商系统中的订单和客户关系

sql

CREATE TABLE customers (
    customer_id SERIAL PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(100) NOT NULL,
    email VARCHAR(100) UNIQUE
);

CREATE TABLE orders (
    order_id SERIAL PRIMARY KEY,
    customer_id INTEGER REFERENCES customers(customer_id),
    order_date DATE NOT NULL,
    total_amount DECIMAL(10,2)
);

WARNING

删除客户数据前，需确认是否要同时处理该客户的订单数据。不同的业务场景可能需要不同的外键行为配置。

外键使用建议

命名约定：给外键约束起有意义的名称，方便维护

sql

CONSTRAINT fk_customer FOREIGN KEY (customer_id) REFERENCES customers(customer_id)

考虑性能影响：外键会带来一定的性能开销，但通常利大于弊
设计合理的表关系：避免过度复杂的外键关系网络
正确索引：被引用的列应该有索引（主键自动创建索引）

小结

TIP

外键是维护数据完整性的重要机制
它自动确保表之间的引用关系正确
正确使用外键可以显著提高数据库质量
外键行为可以根据业务需求灵活配置

TIP

强烈建议在设计数据库时充分利用外键约束，它不仅能防止错误数据的产生，还能使应用代码更加简洁可靠。

外键 ​

什么是外键？ ​

为什么需要外键？ ​

不使用外键的缺点 ​

外键的实现 ​

语法示例 ​

可视化外键关系 ​

外键的工作原理 ​

示例：插入有效数据 ​

示例：插入无效数据 ​

外键的优势对比 ​

外键进阶功能 ​

实际业务案例 ​

电商系统中的订单和客户关系 ​

外键使用建议 ​

小结 ​

外键