数据库中主键和外键的设计原则

本文探讨了主键和外键的设计原则及其在关系数据库中的重要作用。主键用于唯一标识一行记录并作为外键的有效引用对象,而外键则表示不同表间的联系,避免数据冗余。

主键和外键是把多个表组织为一个有效的关系数据库的粘合剂。主键和外键的设计对物理数据库的性能和可用性都有着决定性的影响。

必须将数据库模式从理论上的逻辑设计转换为实际的物理设计。而主键和外键的结构是这个设计过程的症结所在。一旦将所设计的数据库用于了生产环境,就很难对这些键进行修改,所以在开发阶段就设计好主键和外键就是非常必要和值得的。

主键:

关系数据库依赖于主键---它是数据库物理模式的基石。主键在物理层面上只有两个用途:

         1. 惟一地标识一行。

         2. 作为一个可以被外键有效引用的对象。

基于以上这两个用途,下面给出了我在设计物理层面的主键时所遵循的一些原则:

        1. 主键应当是对用户没有意义的。如果用户看到了一个表示多对多关系的连接表中的数据,并抱怨它没有什么用处,那就证明它的主键设计地很好。

        2. 主键应该是单列的,以便提高连接和筛选操作的效率。

       注:使用复合键的人通常有两个理由为自己开脱,而这两个理由都是错误的。其一是主键应当具有实际意义,然而,让主键具有意义只不过是给人为地破坏数据库提供了方便。其二是利用这种方法可以在描述多对多关系的连接表中使用两个外部键来作为主键,我也反对这种做法,理由是:复合主键常常导致不良的外键,即当连接表成为另一个从表的主表,而依据上面的第二种方法成为这个表主键的一部分,然,这个表又有可能再成为其它从表的主表,其主键又有可能成了其它从表主键的一部分,如此传递下去,越靠后的从表,其主键将会包含越多的列了。

        3. 永远也不要更新主键。实际上,因为主键除了惟一地标识一行之外,再没有其他的用途了,所以也就没有理由去对它更新。如果主键需要更新,则说明主键应对用户无意义的原则被违反了。

       注:这项原则对于那些经常需要在数据转换或多数据库合并时进行数据整理的数据并不适用。

        4. 主键不应包含动态变化的数据,如时间戳、创建时间列、修改时间列等。

        5. 主键应当有计算机自动生成。如果由人来对主键的创建进行干预,就会使它带有除了惟一标识一行以外的意义。一旦越过这个界限,就可能产生认为修改主键的动机,这样,这种系统用来链接记录行、管理记录行的关键手段就会落入不了解数据库设计的人的手中。

         6.外键:
如果公共关键字在一个关系中是主关键字,那么这个公共关键字被称为另一个关系的外键。由此可见,外键表示了两个关系之间的联系。以另一个关系的外键作主关键字的表被称为主表,具有此外键的表被称为主表的从表。外键又称作外关键字。
         简单来说,主键就是一个关系中作为标识用的,而外键是其他关系中的属性,使用外键可避免冗余。

主键(Primary Key)与(Foreign Key)是关系型数据库设计中的基础概念,它们在数据模型中起着关作用,分别用于确保数据的唯一性与一致性。 ### 主键的作用与设计原则 主键用于唯一标识表中的每一行数据,确保表中没有重复的记录。主键的设计遵循一些关原则: - **唯一性**:主键的值必须是唯一的,不允许重复。 - **非空性**:主键字段不允许为空(NULL),确保每一行都有一个明确的标识。 - **不可变性**:主键的值一旦确定,就不应被修改。这是因为主键通常被其他表作为引用,修改主键可能导致数据不一致[^2]。 - **无业务意义**:主键应尽量避免具有业务意义,以防止人为干预主键值,从而破坏数据库的完整性[^2]。 - **单一性**:主键应尽量使用单一列,而不是复合主键。复合主键可能会导致设计复杂化,尤其是在多层关联的情况下,的列数可能不断增加,增加维护成本[^3]。 ### 的作用与使用方法 用于建立维护两个表之间的关联关系。它指向另一个表的主键,确保数据的引用完整性。的作用包括: - **引用完整性**:约束确保一个表中的数据引用另一个表中确实存在的数据。例如,如果一个订单表中的客户ID是一个,指向客户表的主键,那么插入订单时,客户ID必须是客户表中已存在的值。 - **级联操作**:可以定义级联操作,如级联删除或更新。例如,当删除主表中的记录时,可以自动删除从表中相关的记录,或者在更新主表的主键时,自动更新从表中的值。 ### 使用的示例 在MySQL中,可以通过`ALTER TABLE`语句为现有表添加约束。以下是一个示例,展示了如何为`grade`表添加,分别引用`student`表`course`表的主键: ```sql ALTER TABLE grade ADD CONSTRAINT FK_ID FOREIGN KEY (id) REFERENCES student(id); ALTER TABLE grade ADD CONSTRAINT FK_ID1 FOREIGN KEY (cid) REFERENCES course(cid); ``` 上述语句中,`FK_ID``FK_ID1`是约束的名称,`id``cid`是`grade`表中的字段,分别引用`student`表`course`表的主键[^4]。 ### 主键的联合应用 主键的联合使用可以确保数据库中的数据保持一致性完整性。例如,在一个电商系统中,订单表可能包含一个,指向客户表的主键,以确保每个订单都属于一个存在的客户。同时,订单明细表可能包含一个,指向订单表的主键,以确保每个订单明细都属于一个存在的订单。这种设计不仅保证了数据的完整性,还支持复杂的业务逻辑,如查询某个客户的所有订单及其详细信息。 通过合理设计主键数据库能够有效地管理数据之间的关系,确保数据的准确性一致性。
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