【MySQL】主键约束和外键约束

1、PRIMARY KEY

上期我们讲述了 not null 和 unique 约束，而本期的第一个约束就是这俩的结合体，也成为主键约束。

主键约束，说白了就是 not null + unique，主键也是在插入数据的时候先进行查询，而 MySQL 则会对 unique，primary key 这样的列自动的添加索引(后续介绍)，来提高查询的效率。

● 在实际开发中，大部分的表，一般都会带有一个主键，主键往往是一个整数表示的 id。

create table student (
    id int primary key,
    name varchar(10)
);

只要你给改列设置了主键，意味着后续插入的数据，既不能重复，也不能为空！

● 在 MySQL 中，一个表中只能有一个主键，不能有多个。

create table student (
    id int primary key,
    name varchar(10) primary ke
);
-- ERROR 1068 (42000): Multiple primary key defined

● 虽然主键不能有多个，但支持将多个列放到一起，共同作为主键，称为联合主键。

create table student (
    id int,
    name varchar(10),
    primary key (id, name)
);

desc student;
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
| Field | Type        | Null | Key | Default | Extra |
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
| id    | int(11)     | NO   | PRI | NULL    |       |
| name  | varchar(10) | NO   | PRI | NULL    |       |
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
-- 2 rows in set (0.00 sec)

这样我们就能发现 Key 这一列有两个 PRI 了，PRI 是主键的简写，表示是主键字段，同时也能看到 Null 这一列为 NO，所以主键包含了 not null 和 unique 的特性。

● 主键还有一个非常常用的用法，使用 MySQL 自带的自增主键作为主键的值。

create table student (
    id int primary key auto_increment,
    name varchar(10)
);

这里我们就来插入数据试一试：

insert into student value 
    (88, '李四'),
    (12, '张三');

这里仍然可以插入成功，由此能发现设置了自增主键仍然能自定义值，那么下面如果不自定义 id 的值呢？会自动生成多少呢？

insert into student(name) values('王五');
-- Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

select * from student;
+----+--------+
| id | name   |
+----+--------+
| 12 | 张三   |
| 88 | 李四   |
| 89 | 王五   |
+----+--------+
-- 3 rows in set (0.00 sec)

注意：这里可以看到，我们插入是 李四，张三，但是查询却是 张三在前李四在后，所以 MySQL 并未保证插入顺序和取出是顺序是一致的！

再者这里可以发现，自增主键插入数据对应字段不给值时，使用最大值+1。那如果我把王五删了，再次插入一条数据，自增主键会是多少呢？

delete from student where name = '王五';
-- Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

insert into student(name) values('赵六');
-- Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

select * from student;
+----+--------+
| id | name   |
+----+--------+
| 12 | 张三   |
| 88 | 李四   |
| 90 | 赵六   |
+----+--------+
-- 3 rows in set (0.00 sec)

看到没！并不是按照当前列的最大值来自增主键的，你可以理解为 MySQL 有个记录主键最大值的玩意，是按照这个之前主键最大值自增的！删除了数据，不影响主键的最大值！

我们再来看一个操作：

insert into student values(null, '孙七');

这个操作并不是插入 null 数据，而是交给数据库使用自增主键！

这里又有一个疑问了，如果数据量太大，一个服务器存不下那么多数据怎么办？那就要采用分库分表的操作了，多台服务器来存储了，本质上就是把一张大表，分成多张小表，每个服务器分别只存一部分大大数据，这就可以理解成分布式处理了，

问题来了，上述这样的情况，还能使用自增主键吗？

这里涉及到一个 "分布式系统中唯一 id 生成算法" ，也就是全局唯一 id，常见的即：

实现公式：时间戳+主机编号+随机因子 => 全局唯一的 id。

当然感兴趣的可以下来进一步了解下，这里就不过多阐述了。

2、FOREIGN KEY

外键约束，说白了就是两个表之间相互约束。

注意：外键是用于关联其他表的主键或唯一键！

foreign key (字段名) references 主表(列)

这里我们举个例子，在学校里，有很多个班级，每个班级里有很多学生，也就是一个学生对应一个班级，一个班级对应多个学生，假设某某学校，只有三个 java 班级，分别是 java1班，java2班，java3班，每个班级又有若干个学生，现在开学了，学生去学校报道， 报道的时候呢会登记你的班级，志愿者一问，同学你哪个班的呀？我说：我 java2 班的，于是顺利登记成功，后面又来了一个同学，同样的问题，同学你哪个班的呀？我 java6班，志愿者一查询，咱学校没有 java6班呀，于是那个同学就被老师带走调查了...

上述只是一个故事，可以把我们自己想象成一条数据，当然登记信息肯定不仅仅是登记班级，还有有 学号 姓名 性别 身份证 班级号... 而这里我们的班级号不是随便哪个都可以的，是有固定的几个班级号，如果这几个班级号中没有你报的班级号，那么你的信息，就录不上去，也就是一个错误的信息。假设这几个班级号放在一起，对应一张班级表，咱们登记登记的信息，对应学生表， 那么就是两张表之间指定字段的约束。

有了上述铺垫，我们就来用代码来理解一下：

● 首先创建一张班级表 classes，id 为主键：

create table classes (
    id int primary key,
    name varchar(10)
);

这样 classes 班级表就建好了，这里有个问题，为什么 id 要作为主键呢？

答：首先这里的 id 对应班级号，name 是班级名称，而外键是用于关联其他表的主键或唯一键，所以说这里的 id 字段，要不是主键，要不是唯一键。

未来学生表会有一个字段拥有外键属性，来关联这个 classes 的 id 字段！！！

● 创建学生表 student 指定 classId 为外键，关联 classes 表中 id 字段

create table student (
    id int,
    name varchar(10),
    sex varchar(1),
    classId int,
    foreign key (classId) references classes(id)
);

这段 sql 语句最后一条，foreign key (classId) references classes(id)，这条语句表示，将创建的 student 表中 classId 字段作为外键，于 classes 表中 id 字段关联！

这两张表是创建好了，现在得创建数据了，为 classes 表中创建三个班级数据：

insert into classes value 
    (1, 'java1班'),
    (2, 'java2班'),
    (3, 'java3班');

这样就能表示有存在了三个班级，分别是 1班，2班，3班，如果接下来我去登记信息，录入的班级在这三个班之中，那就毫无问题：

insert into student values (230115, '篮球哥', '男', 2);
-- Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

这里是不是就如同我们上面举例说明的这样，我是 java2 班的，而 classId 录入了一个 2，关联 classes 的 id 字段 2，对应的就是 java2 班。

那如果后来的同学，录入一个 java6 班呢？

insert into student values (230205, '小王', '男', 6);
-- ERROR 1452 (23000): Cannot add or update a child row: a foreign key constraint fails (`demo`.`student`, CONSTRAINT `student_ibfk_1` FOREIGN KEY (`classId`) REFERENCES `classes` (`id`))

那么此处的外键约束的含义，要求了 student 里的 classId 务必要在 classes 表的 id 列中存在！

相信看到这，大家都能明白外键约束的作用了，student 表中的数据，要依赖 classes 表的数据，而 classes 表的数据要对 student 表产生约束力，就像 父亲 对 孩子 有约束力。此处起到约束作用的表我们称为 "父表"，被约束的表我们称为 "子表"。

看到这里啊，说白了就是 父表 对 子表 起到了约束作用，限制了约束的字段的取值.

这里我不禁想到一句话，当你在凝视深渊的时候，深渊也在凝视你！

我们表面上看确实是 父表 对 子表 起到约束，但反过来其实 子表 也限制着 父表！

这里我们尝试删除父表中 id 为 2 的数据，也就是删除 java1班：

delete from classes where id = 2;
-- ERROR 1451 (23000): Cannot delete or update a parent row: a foreign key constraint fails (`demo`.`student`, CONSTRAINT `student_ibfk_1` FOREIGN KEY (`classId`) REFERENCES `classes` (`id`))

发现报错了，其实我们想也能想到，如果真能删除，那子表中 classesId = 2 的那一条数据不就尴尬了吗？那这外键约束建了又像没有建一样，所以就僵住了，显然是不允许这样的情况发生的！

当然 classes 表中 id 为 1 的数据可以删除，因为 子表 并不存在 classId 为 1 的数据嘛：

delete from classes where id = 1;
-- Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

问题：可以先建子表再建父表吗？

显然是不行的呀，当你建子表指定外键约束的时候，你父表都没有，怎么建约束？

3、表的设计

表的设计算是一个比较抽象的概念，有了一定经验后，会更好理解，结合后期的项目设计，再来理解表设计，可能会更好，这里就简单介绍下常见设计。

3.1 一对一

比如说我们每个人都有的身份证，每个身份证id，就对应一个人，这就是一对一关系。

这种一对一关系可以如何创建表呢？

● 第一种方案

create table person (
    id int primary key,
    name varchar(10),
    address varchar(50),
    sex varchar(1)
);

把身份证id和姓名直接放在一张表里.

● 第二种方案

create table person (
    id int primary key,
    name varchar(10)
);
create table account (
    accountId int primary key,
    personName varchar(10),
    address varchar(50),
    sex varchar(1),
    id int,
    foreign key (id) references person(id)
);

第二种方案则是身份证号和姓名放在不同的表里，相互关联。

3.2 一对多

这个例子很像我们之前说过的，一个班级有多个学生，一个学生对应一个班级，这里就不在赘述。

3.3 多对多

比如说学校的一门课程，可以被多名学生选修，而一名学生可以选修多门课程，这就是多对多的关系：

这里我们只需要让 student 表 studentId 字段 约束 student_course 表的 studentId 字段，以及 course 表 courseId 字段约束 student_course 表的 courseId 字段即可。

下期预告：【MySQL】聚合查询