33、MySQL数据库的索引、外键与面向对象编程应用

java5

于 2025-11-25 11:45:55 发布

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分类专栏： PHP与MySQL实战精讲文章标签： MySQL 索引外键约束

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MySQL数据库的索引、外键与面向对象编程应用

1. 索引的使用

在数据库操作中，一个两列索引也可当作单列索引使用，以第一列作为索引依据。例如，在一个 joke_category 表中，若有 jokeid 和其他列构成的两列索引，当执行以下查询时，会利用该索引列出笑话ID为1所属的类别：

SELECT * FROM joke_category WHERE jokeid = 1

2. 外键的概念与约束

外键的定义 ：在数据库设计里，一个表中的某列值与另一个表中的列值相匹配，这列就被称为外键。比如， joke 表中的 authorId 列指向 author 表中的 id 列，用来记录每个笑话的作者，此时 authorId 就是一个引用 author 表 id 列的外键。
外键约束的引入 ：之前设计表时虽考虑了外键关系，但MySQL并未强制这些关系。例如，若不小心插入一个在 author 表中无对应记录的 authorId 值，MySQL不会阻止。不过，MySQL支持外键约束功能，可明确记录表间关系并强制实施。
- 在创建表时添加外键约束 ：

CREATE TABLE joke (
    id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    joketext TEXT,
    jokedate DATE NOT NULL,
    authorId INT,
    FOREIGN KEY (authorId) REFERENCES author (id)
) DEFAULT CHARACTER SET utf8 ENGINE=InnoDB

- **对现有表添加外键约束**：

ALTER TABLE joke
ADD FOREIGN KEY (authorId) REFERENCES author (id)

使用MySQL Workbench创建外键约束的步骤 ：
1. 确保外键列（如 authorId ）有索引。若使用上述两个查询语句，MySQL会自动创建索引，但在MySQL Workbench中需手动操作。
2. 在 joke 表的 Foreign Keys 选项卡中，双击 Foreign Key Name 列的第一行，会自动生成一个名称，此名称仅供参考。
3. 将该外键命名为 fk_joke_author ，以表明是在 joke 和 author 表间创建外键。
4. 选择 author 表作为引用表， authorId 列作为列， id 列作为引用列。

添加外键约束后，MySQL会拒绝向 joke 表插入无对应 author 表记录的 authorId 值，并且在删除 author 表中的记录前，需先删除指向该记录的 joke 记录。

3. 引用操作

引用操作的方式 ：除了拒绝删除或更新有外键指向的记录，还可进行引用操作。可通过配置MySQL的外键约束自动解决冲突，方式有两种：一是级联操作，即删除作者时同时删除其相关的笑话；二是将受影响的外键列值设为 NULL ，如将作者笑话的 authorId 设为 NULL ，这对应MySQL Workbench中外键约束的 ON RESTRICT 和 ON UPDATE 选项。
不建议使用引用操作的原因 ：使用此功能虽方便，但会将网站逻辑分散在PHP代码和外键约束两处。例如，删除笑话时，无法仅通过查看PHP控制器了解所有操作。因此，多数有经验的PHP开发者倾向避免使用外键约束中的引用操作，甚至有人完全避免使用外键约束。

4. 数据库关系与面向对象编程

SQL JOIN的局限性 ：在构建互联网笑话数据库网站时，常需从多个表获取数据，SQL JOIN是一种解决方案，虽有性能优势，但与面向对象编程不兼容。数据库的关系型方法与面向对象编程的嵌套结构通常不匹配。在面向对象编程中，对象以层次结构存储，如作者对象封装其笑话列表，类别对象封装类别内的笑话列表。
SQL查询示例 ：若要获取作者及其所有笑话的信息，SQL查询如下：

SELECT author.name, joke.id, joke.joketext
FROM author
INNER JOIN joke ON joke.authorId = author.id
WHERE authorId = 123

面向对象编程的实现方式 ：使用面向对象方法获取笑话列表，代码如下：

// Find the author with the id `123`
$author =  $authors->findById(123);
// Get all the jokes by this author
$jokes = $author->getJokes();
// Print the text of the first joke by that author.
echo $jokes[0]->joketext;

此代码无需SQL，数据从数据库获取但在后台完成。
- 关系型与面向对象处理方式对比 ：
- 关系型处理方式 ：获取作者及其笑话信息需执行两个独立的 SELECT 查询：

// Find the author with the ID 123
$author = $this->authors->findById(123);
// Now find all the jokes posted by the author with that ID
$jokesByAuthor = $this->jokes->find('authorId', $authorId);

插入笑话时，代码如下：

public function saveEdit() {
    $author = $this->authentication->getUser();
    $joke = $_POST['joke'];
    $joke['jokedate'] = new \DateTime();
    $joke['authorId'] = $author['id'];
    $this->jokesTable->save($joke);
    header('location: /joke/list');
}

编写此代码的人需了解数据库的底层结构和表间的关系存储方式。
- 面向对象处理方式 ：

public function saveEdit() {
    $author = $this->authentication->getUser();
    $joke = $_POST['joke'];
    $joke['jokedate'] = new \DateTime();
    $author->addJoke($joke);
    header('location: /joke/list');
}

这种方式隐藏了底层实现，编写代码的人无需了解数据库中关系的建模方式，只需知道数据会被存储在作者实例中。

5. 面向对象编程的优势

实现隐藏 ：面向对象编程采用层次化方法，利用数据结构建模关系，具有实现隐藏的优点。不同人可负责代码的不同部分，如编写 saveEdit 方法的开发者无需了解 addJoke 方法的具体实现，只需知道其能保存数据且后续可检索。
分离关注点 ：这种方式将逻辑分离，保存笑话的过程和向数据库写入数据的过程是不同的关注点。分离后增加了灵活性， addJoke 方法可在任何地方调用，且其实现方式可更改而不影响调用代码。
对测试驱动开发（TDD）的帮助 ：这种灵活性对TDD很有用。在TDD中，可编写一个 DatabaseTable 类的版本作为测试占位符，而无需使用包含相关测试数据的真实数据库。通过考虑关注点分离，可更轻松地编写自动化测试代码。

6. 对象关系映射器（ORM）

ORM的概念 ：逐步构建的 DatabaseTable 类属于对象关系映射器（ORM）。市面上有很多ORM实现，如Doctrine、Propel和ReadBeanPHP，它们的主要作用是为关系型数据库提供面向对象的接口，弥合关系型数据库的SQL查询和网站其他PHP代码间的差距。
从数组到对象的转变 ：使用 DatabaseTable 类查找作者并打印其名称时， $author 变量是一个数组：

$author = $authors->findById(123);
echo $author['name'];

由于数组不能包含函数，无法在 $author 实例上实现 addJoke 方法。若要调用方法，需将 $author 变量设为对象。
- 实体类的创建 ：创建一个代表作者的实体类：

namespace Ijdb\Entity;
class Author {
    public $id;
    public $name;
    public $email;
    public $password;
}

此类将直接映射到数据库中的记录，通常称为实体类。
- 实体类的公共属性 ：通常类变量设为私有，可避免意外破坏类的功能。但在实体类中，应使用公共属性，因为实体类的主要目的是提供数据，若无法读取作者姓名，类就失去了意义。
- 实体类中的方法 ：为 Author 类添加 getJokes 和 addJoke 方法：

<?php
namespace Ijdb\Entity;
class Author
{
    public $id;
    public $name;
    public $email;
    public $password;
    private $jokesTable;
    public function __construct(\Ninja\DatabaseTable $jokesTable)
    {
        $this->jokesTable = $jokesTable;
    }
    public function getJokes()
    {
        return $this->jokesTable->find('authorId', $this->id);
    }
    public function addJoke($joke) {
        $joke['authorId'] = $this->id;
        $this->jokesTable->save($joke);
    }
}

使用示例：

$jokesTable = new \Ninja\DatabaseTable($pdo, 'joke', 'id');
$author = new \Ijdb\Entity\Author($jokesTable);
$author->id = 123;
$jokes = $author->getJokes();

在 Joke 控制器的 saveEdit 方法中使用新类保存笑话：

public function saveEdit() {
    $author = $this->authentication->getUser();
    $authorObject = new \Ijdb\Entity\Author($this->jokesTable);
    $authorObject->id = $author['id'];
    $authorObject->name = $author['name'];
    $authorObject->email = $author['email'];
    $authorObject->password = $author['password'];
    $joke = $_POST['joke'];
    $joke['jokedate'] = new \DateTime();
    $authorObject->addJoke($joke);
    header('location: /joke/list');
}

综上所述，在数据库开发中，合理运用索引和外键约束可提高数据操作的准确性和效率，而结合面向对象编程和ORM能让代码更具灵活性和可维护性，同时为测试驱动开发提供便利。

MySQL数据库的索引、外键与面向对象编程应用

7. 实体类方法的详细分析

getJokes 方法 ：该方法用于获取指定作者的所有笑话。它依赖于 jokesTable 实例来执行查询操作。具体实现如下：

public function getJokes()
{
    return $this->jokesTable->find('authorId', $this->id);
}

在这个方法中， $this->id 代表当前作者的ID，通过调用 jokesTable 的 find 方法，以 authorId 为条件进行查询，返回该作者的所有笑话记录。
- addJoke 方法 ：此方法用于为指定作者添加新的笑话。它会自动设置笑话的 authorId 为当前作者的ID，并将笑话数据保存到数据库中。代码如下：

public function addJoke($joke) {
    $joke['authorId'] = $this->id;
    $this->jokesTable->save($joke);
}

在调用该方法时，只需传入包含笑话信息的数组 $joke ，方法会自动处理 authorId 的设置和数据保存操作。

8. 面向对象编程在数据库操作中的优势总结

优势	描述
实现隐藏	开发者无需了解数据存储的底层细节，只需要关注方法的调用和返回结果。例如，在调用 `$author->addJoke($joke)` 时，不需要知道数据是如何写入数据库的，只需要知道该方法可以完成添加笑话的功能。
分离关注点	将不同的功能逻辑分离，使得代码的维护和扩展更加容易。如保存笑话和写入数据库是两个不同的关注点，通过面向对象编程可以将它们分开处理，提高代码的灵活性。
便于测试	在测试驱动开发中，由于逻辑的分离，可编写简单的测试代码来验证各个功能模块。例如，可以模拟 `DatabaseTable` 类的行为，对 `Author` 类的方法进行单元测试。

9. 数据库表与实体类的映射关系

数据库表和实体类之间存在着紧密的映射关系，这种映射关系使得我们可以通过操作实体类来间接操作数据库。以下是一个简单的流程图，展示了这种映射关系：

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px

    A[数据库表]:::process -->|映射| B[实体类]:::process
    B -->|操作| C[数据库操作]:::process
    C -->|结果| B
    B -->|展示| D[应用程序]:::process

在这个流程中，数据库表的数据通过映射关系存储在实体类中，开发者可以通过操作实体类的方法来执行数据库操作，操作结果又会更新实体类的数据，最终展示在应用程序中。

10. 外键约束对数据库完整性的保障

外键约束在维护数据库的完整性方面起着至关重要的作用。以下是外键约束的主要作用和相关操作的总结：
- 防止无效数据插入 ：通过外键约束，MySQL会拒绝插入在引用表中没有对应记录的外键值。例如，在 joke 表中插入 authorId 时，如果该 authorId 在 author 表中不存在，插入操作将被拒绝。
- 级联操作控制 ：可以通过配置外键约束的级联操作，如级联删除或级联更新，来确保数据的一致性。例如，当删除一个作者时，可以同时删除该作者的所有笑话记录。
- 数据一致性维护 ：外键约束确保了表之间的关系始终保持一致，避免了数据的不一致性问题。例如，在更新 author 表中的 id 时，如果有外键约束，相关的 joke 表中的 authorId 也会相应更新。

11. 索引对查询性能的提升

索引在数据库查询中起着关键作用，它可以显著提高查询的性能。以下是索引的使用场景和优势的总结：
- 快速定位数据 ：通过索引，数据库可以快速定位到满足查询条件的记录，减少了全表扫描的时间。例如，在执行 SELECT * FROM joke_category WHERE jokeid = 1 时，使用 jokeid 索引可以快速找到相关记录。
- 提高查询效率 ：对于经常进行查询操作的列，添加索引可以大大提高查询的效率。例如，在 joke 表中，经常根据 authorId 进行查询，为 authorId 添加索引可以加快查询速度。

12. 总结与展望

在数据库开发中，合理运用索引、外键约束、面向对象编程和ORM等技术，可以提高数据库的性能、数据的完整性和代码的可维护性。未来，随着数据库技术和软件开发方法的不断发展，我们可以进一步探索这些技术的应用场景和优化方法。例如，可以研究更高效的索引策略、更灵活的外键约束配置和更强大的ORM框架，以适应不断变化的业务需求。同时，在开发过程中，要始终关注代码的可测试性和可维护性，为项目的长期发展奠定坚实的基础。