NOT NULL、主外键、唯一……MySQL六种约束示例全网最全详解

2022年9月8日10:39:12数据库教程评论70 views字数 7341阅读模式

一、概述

概念: 约束是作用于表中字段上的规则,用于限制存储在表中的数据。

目的: 保证数据库中数据的正确、有效性和完整性。

分类:

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注意:约束是作用于表中字段上的,可以在创建表/修改表的时候添加约束。

二、约束演示

上面我们介绍了数据库中常见的约束,以及约束涉及到的关键字,那这些约束我们到底如何在创建表、修改表的时候来指定呢,接下来我们就通过一个案例,来演示一下。

案例需求: 根据需求,完成表结构的创建。需求如下:

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对应的建表语句为:

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CREATE TABLE tb_user (
    id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY COMMENT 'ID唯一标识',
    NAME VARCHAR ( 10 ) NOT NULL UNIQUE COMMENT '姓名',
    age INT CHECK ( age > 0 && age <= 120 ) COMMENT '年龄',
    STATUS CHAR ( 1 ) DEFAULT '1' COMMENT '状态',
    gender CHAR ( 1 ) COMMENT '性别'
);

在为字段添加约束时,我们只需要在字段之后加上约束的关键字即可,需要关注其语法。

我们执行上面的SQL把表结构创建完成,然后接下来,就可以通过一组数据进行测试,从而验证一下,约束是否可以生效。

(1)先是新增了三条数据

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insert into tb_user(name,age,status,gender) values ('Tom1',19,'1','男'),('Tom2',25,'0','男');
insert into tb_user(name,age,status,gender) values ('Tom3',19,'1','男');

新增三条数据,竟然用了21秒,这是什么情况?

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本来我还以为是新增这些约束导致新增数据慢的,其实不是,因为我这个是阿里的linux服务器,然后我在linux中通过客户端连接mysql执行新增,也就0.01秒,说明这是navicat连接远程主机耗时的。

就算新增了这些约束,会导致新增数据慢,那也是批量的时候才能明显察觉出来,单条数据基本上看不出来的。

(2)测试name NOT NULL

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insert into tb_user(name,age,status,gender) values (null,19,'1','男');

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(3)测试name UNIQUE(唯一)

上面新增的数据已经有Tom3了,再次新增直接报错。

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insert into tb_user(name,age,status,gender) values ('Tom3',19,'1','男');

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虽然报错了,但是我们这时候再新增一条数据会发现一个现象。

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insert into tb_user(name,age,status,gender) values ('Tom4',80,'1','男');

明明是自增id,但是却没有4,原因就是UNIQUE(唯一)是在申请完自增id后,准备入库了,然后这时候会先去看看库里面是否有存在相同name的值,如果有则新增失败,虽然新增失败了,但是自增id已经申请过了!

相反我们刚刚测试的null的name的时候他并没有去申请id,因为他在刚开始就已经判断他为空了,还没走到申请id这一步。

判断是否为空 -》 申请自增id -》 判断是否已经有存在的值

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总结:当新增的name不为空的时候,但是和之前存在的数据有相同的,这时候新增会失败,但是他会申请主键id。

(4)测试CHECK

我们设置的是age必须大于0小于等于120,否则保存失败!

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age int check (age > 0 && age <= 120) COMMENT '年龄' ,
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insert into tb_user(name,age,status,gender) values ('Tom5',-1,'1','男');
insert into tb_user(name,age,status,gender) values ('Tom5',121,'1','男');

(5)测试 DEFAULT ‘1’ 默认值

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STATUS CHAR ( 1 ) DEFAULT '1' COMMENT '状态',
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insert into tb_user(name,age,gender) values ('Tom5',120,'男');

(6)上面,我们是通过编写SQL语句的形式来完成约束的指定,那假如我们是Navicat客户端呢?

主键自增

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name唯一约束

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status默认为1

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三、外键约束

1、 什么是外键约束

外键: 用来让两张表的数据之间建立连接,从而保证数据的一致性和完整性。

我们来看一个例子:

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左侧的emp表是员工表,里面存储员工的基本信息,包含员工的ID、姓名、年龄、职位、薪资、入职日期、上级主管ID、部门ID,在员工的信息中存储的是部门的ID dept_id,而这个部门的ID是关联的部门表dept的主键id,那emp表的dept_id就是外键,关联的是另一张表的主键。

2、 不使用外键有什么影响

通过上面的示例,我们分别来演示 添加外键 和不添加外键的区别,首先来看不添加 外键 对数据有什么影响:

准备数据:

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CREATE TABLE dept ( id INT auto_increment COMMENT 'ID' PRIMARY KEY, NAME VARCHAR ( 50 ) NOT NULL COMMENT '部门名称' ) COMMENT '部门表';
INSERT INTO dept (id, name) VALUES (1, '研发部'), (2, '市场部'),(3, '财务部'), (4, '销售部'), (5, '总经办');
CREATE TABLE emp (
    id INT auto_increment COMMENT 'ID' PRIMARY KEY,
    NAME VARCHAR ( 50 ) NOT NULL COMMENT '姓名',
    age INT COMMENT '年龄',
    job VARCHAR ( 20 ) COMMENT '职位',
    salary INT COMMENT '薪资',
    entrydate date COMMENT '入职时间',
    managerid INT COMMENT '直属领导ID',
dept_id INT COMMENT '部门ID'
) COMMENT '员工表';
INSERT INTO emp (id, name, age, job,salary, entrydate, managerid, dept_id) VALUES
(1, '金庸', 66, '总裁',20000, '2000-01-01', null,5),
(2, '张无忌', 20, '项目经理',12500, '2005-12-05', 1,1),
(3, '杨逍', 33, '开发', 8400,'2000-11-03', 2,1),
(4, '韦一笑', 48, '开 发',11000, '2002-02-05', 2,1),
(5, '常遇春', 43, '开发',10500, '2004-09-07', 3,1),
(6, '小昭', 19, '程 序员鼓励师',6600, '2004-10-12', 2,1);

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接下来,我们可以做一个测试,删除id为1的部门信息。

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结果,我们看到删除成功,而删除成功之后,部门表不存在id为1的部门,而在emp表中还有很多的员工,关联的为id为1的部门,此时就出现了数据的不完整性。 而要想解决这个问题就得通过数据库的外键约束。

正常开发当中有时候会通过业务代码来控制数据的不完整性,例如删除部门的时候会先根据部门id去查看一下有没有对应的员工表,如果有则删除失败,没有则删除成功。

3、 添加外键的语法

可以在创建表的时候直接添加外键,也可以对现已存在的表添加外键。

(1)方式一

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CREATE TABLE 表名(
    字段名 数据类型,
    ...
    [CONSTRAINT] [外键名称] FOREIGN KEY (外键字段名) REFERENCES 主表 (主表列名)
);

使用示例:

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CREATE TABLE emp (
    id INT auto_increment COMMENT 'ID' PRIMARY KEY,
    NAME VARCHAR ( 50 ) NOT NULL COMMENT '姓名',
    age INT COMMENT '年龄',
    job VARCHAR ( 20 ) COMMENT '职位',
    salary INT COMMENT '薪资',
    entrydate date COMMENT '入职时间',
    managerid INT COMMENT '直属领导ID',
    dept_id INT COMMENT '部门ID',
    CONSTRAINT fk_emp_dept_id FOREIGN KEY (dept_id) REFERENCES dept (id) 
) COMMENT '员工表';

也可以省略掉CONSTRAINT fk_emp_dept_id 这样mysql就会自动给我们起外键名称。

方式二:对现存在的表添加外键

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ALTER TABLE 表名 ADD CONSTRAINT 外键名称 FOREIGN KEY (外键字段名) REFERENCES 主表 (主表列名) ;

使用示例:

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alter table emp add constraint fk_emp_dept_id FOREIGN KEY (dept_id) REFERENCES dept(id);

方式三:Navicat添加外键

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删除外键:

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ALTER TABLE 表名 DROP FOREIGN KEY 外键名称;

使用示例:

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alter table emp drop foreign key fk_emp_dept_id;

4、 删除/更新行为

添加了外键之后,在删除父表数据时产生的约束行为,我们就称为删除/更新行为。具体的删除/更新行为有以下几种:

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在mysql8.0.27版本当中,RESTRICT是默认的删除更新行为!不同的版本可能也会有所差距!

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具体语法为:

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ALTER TABLE 表名 ADD CONSTRAINT 外键名称 FOREIGN KEY (外键字段) REFERENCES 主表名 (主表字段名) ON UPDATE CASCADE ON DELETE CASCADE;

就是比原先添加外键后面多了这些ON UPDATE CASCADE ON DELETE CASCADE,代表的是更新时采用CASCADE ,删除时也采用CASCADE

5、 演示删除/更新行为

(1)演示RESTRICT

当在父表中删除/更新对应记录时,首先检查该记录是否有对应外键,如果有则不允许删除/更新。 (与 NO ACTION 一致) 默认行为

首先要添加外键,默认是RESTRICT行为!

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alter table emp add constraint fk_emp_dept_id FOREIGN KEY (dept_id) REFERENCES dept(id);

当我要删除父表当中id为5的记录的时候会报错,原因就是emp表的dept_id存在5。假如要更新id也同样会报错的!

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(2)演示CASCADE

当在父表中删除/更新对应记录时,首先检查该记录是否有对应外键,如果有,则

也删除/更新外键在子表中的记录。

删除外键的语法:

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ALTER TABLE 表名 DROP FOREIGN KEY 外键约束名;

删除外键的示例:

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ALTER TABLE emp DROP FOREIGN KEY fk_emp_dept_id;

指定外键的删除更新行为为cascade

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alter table emp add constraint fk_emp_dept_id foreign key (dept_id) references dept(id) on update cascade on delete cascade ;

修改父表id为1的记录,将id修改为6

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我们发现,原来在子表中dept_id值为1的记录,现在也变为6了,这就是cascade级联的效果。

在一般的业务系统中,不会修改一张表的主键值。

删除父表id为6的记录

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我们发现,父表的数据删除成功了,但是子表中关联的记录也被级联删除了。

(3)演示SET NULL

当在父表中删除对应记录时,首先检查该记录是否有对应外键,如果有则设置子表中该外键值为null(这就要求该外键允许取null)。

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alter table emp add constraint fk_emp_dept_id foreign key (dept_id) references dept(id) on update set null on delete set null ;

在进行测试之前,我们先需要删除上面建立的外键 fk_emp_dept_id。然后再通过数据脚本,将emp、dept表的数据恢复了。

接下来,我们删除id为1的数据,看看会发生什么样的现象。

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我们发现父表的记录是可以正常的删除的,父表的数据删除之后,再打开子表 emp,我们发现子表emp的dept_id字段,原来dept_id为1的数据,现在都被置为NULL了。

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这就是SET NULL这种删除/更新行为的效果。

四、主键id到底用自增好还是uuid好

在mysql中设计表的时候,mysql官方推荐不要使用uuid或者不连续不重复的雪花id(long形且唯一),而是推荐连续自增的主键id,官方的推荐是auto_increment,那么为什么不建议采用uuid,使用uuid究竟有什么坏处?

1、测试uuid和自增id还有随机数插入效率

首先来建立三张表,user_auto_key代表的是自增表,user_uuid代表的是id存储的uuid,random_key代表的是表id是雪花id。然后通过连接jdbc批量插入数据测试测试结果如下:

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在已有数据量为130W的时候:我们再来测试一下插入10w数据,看看会有什么结果:

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可以看出在数据量100W左右的时候,uuid的插入效率垫底,并且在后序增加了130W的数据,uudi的时间又直线下降。时间占用量总体可以打出的效率排名为:auto_key>random_key>uuid,uuid的效率最低

2、使用自增id的缺点

1.别人一旦爬取你的数据库,就可以根据数据库的自增id获取到你的业务增长信息,很容易分析出你的经营情况

2.对于高并发的负载,innodb在按主键进行插入的时候会造成明显的锁争用,主键的上界会成为争抢的热点,因为所有的插入都发生在这里,并发插入会导致间隙锁竞争

3.Auto_Increment锁机制会造成自增锁的抢夺,有一定的性能损失

4.自增id涉及到数据迁移的话是相当麻烦的!

5.而且一旦涉及到分库分表自增id也是相当麻烦的!

3、使用uuid的缺点

因为uuid相对顺序的自增id来说是毫无规律可言的,新行的值不一定要比之前的主键的值要大,所以innodb无法做到总是把新行插入到索引的最后,而是需要为新行寻找新的合适的位置从而来分配新的空间。这个过程需要做很多额外的操作,数据的毫无顺序会导致数据分布散乱,将会导致以下的问题:

1.写入的目标页很可能已经刷新到磁盘上并且从缓存上移除,或者还没有被加载到缓存中,innodb在插入之前不得不先找到并从磁盘读取目标页到内存中,这将导致大量的随机IO。

2.因为写入是乱序的,innodb不得不频繁的做页分裂操作,以便为新的行分配空间,页分裂导致移动大量的数据,一次插入最少需要修改三个页以上

3.由于频繁的页分裂,页会变得稀疏并被不规则的填充,最终会导致数据会有碎片

页分裂和碎片问题,uuid确实会引起这个问题,但雪花可以解决这个问题,雪花算法天然具有顺序性新插入的ID一定是最大的,所以我认为用雪花算法是一个很不错的选择!

五、实际开发尽量少用外键

主键和索引是不可少的,不仅可以优化数据检索速度,开发人员还省不其它的工作。

矛盾焦点:数据库设计是否需要外键。这里有两个问题:

一个是如何保证数据库数据的完整性和一致性;

二是第一条对性能的影响。

这里分为了正方和反方两个观点,供参考!

1、正方观点

1.由数据库自身保证数据一致性,完整性,更可靠,因为程序很难100%保证数据的完整性,而用外键即使在数据库服务器当机或者出现其他问题的时候,也能够最大限度的保证数据的一致性和完整性。

2.有主外键的数据库设计可以增加ER图的可读性,这点在数据库设计时非常重要。

3.外键在一定程度上说明的业务逻辑,会使设计周到具体全面。

数据库和应用是一对多的关系,A应用会维护他那部分数据的完整性,系统一变大时,增加了B应用,A和B两个应用也许是不同的开发团队来做的。他们如何协调保证数据的完整性,而且一年以后如果又增加了C应用呢?

2、反方观点

1.可以用触发器或应用程序保证数据的完整性

2.过分强调或者说使用主键/外键会平添开发难度,导致表过多等问题

3.不用外键时数据管理简单,操作方便,性能高(导入导出等操作,在insert, update, delete 数据的时候更快)

在海量的数据库中想都不要去想外键,试想,一个程序每天要insert数百万条记录,当存在外键约束的时候,每次要去扫描此记录是否合格,一般还不 止一个字段有外键,这样扫描的数量是成级数的增长!我的一个程序入库在3个小时做完,如果加上外键,需要28个小时!

3、结论

1.在大型系统中(性能要求不高,安全要求高),使用外键;在大型系统中(性能要求高,安全自己控制),不用外键;小系统随便,最好用外键。

2.用外键要适当,不能过分追求

3.不用外键而用程序控制数据一致性和完整性时,应该写一层来保证,然后个个应用通过这个层来访问数据库。

需要注意的是:

MySQL允许使用外键,但是为了完整性检验的目的,在除了InnoDB表类型之外的所有表类型中都忽略了这个功能。这可能有些怪异,实际上却非常正常:对于数据库的所有外键的每次插入、更新和删除后,进行完整性检查是一个耗费时间和资源的过程,它可能影响性能,特别是当处理复杂的或者是缠绕的连接数时。因而,用户可以在表的基础上,选择适合于特定需求的。

所以,如果需要更好的性能,并且不需要完整性检查,可以选择使用MyISAM表类型,如果想要在MySQL中根据参照完整性来建立表并且希望在此基础上保持良好的性能,最好选择表结构为innoDB类型。

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