PostgreSQL DDL(数据定义语言)深度详解文档

以下是专为 Java 后端开发者(尤其是使用 Spring Boot 的团队)撰写的 PostgreSQL DDL(数据定义语言)深度详解文档,全面覆盖定义、作用、核心内容、企业级最佳实践,并提供标准、完整、带中文注释的实战示例,助你推动团队数据库规范落地。


📐 PostgreSQL DDL(数据定义语言)深度详解文档

—— 数据库结构的“建筑师”与团队标准化基石

适用对象:Java 开发、后端架构师、技术负责人、DBA 协作团队
目标:系统掌握 PostgreSQL DDL 的所有核心语句与企业级规范,统一团队建表、建索引、改结构的标准,杜绝“野蛮开发”。


一、DDL 是什么?(Definition)

DDL(Data Definition Language,数据定义语言)是用于定义、修改、删除数据库对象结构的 SQL 子集。
它不操作数据本身,而是定义数据的容器、规则与访问路径

✅ 核心作用:

作用说明
构建数据模型创建表、视图、序列、函数等结构
约束数据完整性通过主键、外键、唯一、检查约束确保数据合法
优化查询性能创建索引、分区表加速访问
实现扩展能力定义自定义类型、枚举、域、函数、插件
支撑系统演进通过版本化脚本安全地变更结构

💡 关键认知
在 Java 项目中,DDL 不是“写一次就不管”的脚本,而是系统架构的契约
任何表结构变更,都应像代码提交一样——版本化、可追溯、可回滚


二、DDL 包含哪些内容?(Core Components)

PostgreSQL 的 DDL 主要包含以下 7 类核心语句:

类别语句作用企业级重要性
✅ 表结构CREATE TABLE / DROP TABLE / TRUNCATE定义/清空/删除表核心,所有业务数据载体
✅ 字段变更ALTER TABLE ... ADD COLUMN / ALTER COLUMN / DROP COLUMN修改表结构高频操作,必须规范
✅ 索引管理CREATE INDEX / DROP INDEX加速查询性能命脉,必须显式创建
✅ 约束管理ADD CONSTRAINT / DROP CONSTRAINT定义业务规则防止脏数据,替代 Java 层校验
✅ 视图与物化视图CREATE VIEW / CREATE MATERIALIZED VIEW封装复杂查询提升复用性,降低 Java 逻辑复杂度
✅ 序列管理CREATE SEQUENCE / ALTER SEQUENCE生成自增 ID高并发场景下替代 SERIAL 更灵活
✅ 模式与权限CREATE SCHEMA / GRANT(部分)组织对象命名空间多模块/微服务隔离

重要提醒
GRANT 虽属 DCL,但在 DDL 中常与对象创建一起使用,建议统一管理


三、DDL 核心语句详解与企业级标准示例(带中文注释)

以下示例均为生产环境推荐写法,遵循 PostgreSQL 最佳实践与 Java 团队协作规范。


✅ 1. CREATE TABLE —— 创建表(企业标准模板)

核心原则
所有表必须包含:主键、业务唯一标识、创建/更新时间、状态字段、扩展字段。

-- 📌 示例:创建用户表(企业级标准模板)
CREATE TABLE users (
    -- ✅ 1. 主键:BIGSERIAL(自增整型,推荐)
    id BIGSERIAL PRIMARY KEY,

    -- ✅ 2. 业务主键:UUID(分布式系统必备,避免ID暴露)
    uuid UUID UNIQUE NOT NULL DEFAULT gen_random_uuid(),

    -- ✅ 3. 必填字段 + 唯一约束
    username VARCHAR(50) UNIQUE NOT NULL CHECK (LENGTH(username) >= 3),
    email VARCHAR(100) UNIQUE NOT NULL CHECK (email ~* '^[A-Za-z0-9._%+-]+@[A-Za-z0-9.-]+\.[A-Za-z]{2,}$'),

    -- ✅ 4. 密码存储(哈希值)
    password_hash TEXT NOT NULL,

    -- ✅ 5. 枚举状态(避免使用字符串“active/inactive”,用 CHECK 约束)
    status VARCHAR(20) DEFAULT 'active' CHECK (status IN ('active', 'inactive', 'banned', 'deleted')),

    -- ✅ 6. 时间戳:自动填充,Java 层无需维护
    created_at TIMESTAMPTZ NOT NULL DEFAULT NOW(),
    updated_at TIMESTAMPTZ NOT NULL DEFAULT NOW(),

    -- ✅ 7. 扩展字段:JSONB(存储动态配置,如用户偏好、通知设置)
    metadata JSONB DEFAULT '{}'::JSONB,

    -- ✅ 8. 可选字段:手机号(允许为空)
    phone VARCHAR(20) NULL,

    -- ✅ 9. 注释:为字段添加业务说明(团队协作必备!)
    -- COMMENT ON COLUMN users.username IS '用户登录名,唯一,3~50字符';
    -- COMMENT ON COLUMN users.metadata IS '用户个性化设置,JSONB格式,如 {"theme": "dark", "lang": "zh"}';
);

-- ✅ 10. 为常用查询字段创建索引(必须!)
CREATE INDEX idx_users_email ON users (email);                    -- ✅ 加速登录、找回密码
CREATE INDEX idx_users_status ON users (status);                  -- ✅ 加速状态筛选(如查询所有活跃用户)
CREATE INDEX idx_users_metadata ON users USING GIN (metadata);    -- ✅ JSONB 必须用 GIN 索引,否则查询效率极低!
CREATE INDEX idx_users_created_at ON users (created_at DESC);     -- ✅ 按创建时间排序查询
CREATE INDEX idx_users_uuid ON users (uuid);                      -- ✅ 业务系统常按 UUID 查询

-- ✅ 11. 为组合查询创建复合索引(提升多条件查询性能)
CREATE INDEX idx_users_status_created ON users (status, created_at DESC);

-- ✅ 12. 添加表注释(清晰说明业务用途)
COMMENT ON TABLE users IS '系统用户主表,存储核心身份与配置信息';

团队规范建议

  • 所有表必须包含:id(BIGSERIAL)、uuid(UUID)、created_atupdated_atstatus
  • metadata 字段统一用 JSONB,避免“字段爆炸”。
  • 所有索引必须命名规范idx_表名_字段名
  • 所有字段必须有注释COMMENT ON COLUMN),否则新人看不懂。

✅ 2. ALTER TABLE —— 修改表结构(安全变更指南)

原则禁止直接在生产库执行 ALTER!必须通过 Flyway 版本脚本管理。

-- 📌 示例1:添加新字段(推荐:允许 NULL,兼容旧数据)
ALTER TABLE users ADD COLUMN avatar_url VARCHAR(255) NULL;
COMMENT ON COLUMN users.avatar_url IS '用户头像URL,支持CDN地址';

-- 📌 示例2:修改字段类型(谨慎!需确保数据兼容)
-- 假设原 phone 为 VARCHAR(15),现需支持国际号(+86 开头,最长20位)
ALTER TABLE users ALTER COLUMN phone TYPE VARCHAR(20);

-- 📌 示例3:修改字段默认值
ALTER TABLE users ALTER COLUMN status SET DEFAULT 'active';

-- 📌 示例4:为字段添加非空约束(必须先清理空数据!)
-- ❌ 错误:直接加 NOT NULL 会失败(存在空值)
-- ✅ 正确:先更新空值,再加约束
UPDATE users SET phone = '' WHERE phone IS NULL;  -- ✅ 先填充默认值
ALTER TABLE users ALTER COLUMN phone SET NOT NULL;

-- 📌 示例5:添加检查约束(业务规则下沉)
ALTER TABLE users ADD CONSTRAINT chk_username_length CHECK (LENGTH(username) >= 3 AND LENGTH(username) <= 50);

-- 📌 示例6:添加外键约束(保证引用完整性)
-- 假设已存在 orders 表
ALTER TABLE orders 
ADD CONSTRAINT fk_orders_user_id 
FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id) 
ON DELETE CASCADE  -- ✅ 用户删除,订单级联删除
ON UPDATE CASCADE; -- ✅ 用户ID变更,订单同步更新(慎用,通常不改ID)

-- 📌 示例7:删除字段(生产环境极少使用!建议用软删除)
-- ALTER TABLE users DROP COLUMN phone;  -- ⚠️ 生产环境禁止!应保留字段,标记弃用

-- 📌 示例8:重命名字段(需谨慎,影响 Java 实体类)
ALTER TABLE users RENAME COLUMN avatar_url TO profile_image_url;

团队规范建议

  • 所有 ALTER 必须写入 Flyway 脚本,命名如:V2__add_avatar_url_to_users.sql
  • 添加 NOT NULL 前,必须先清理或填充历史空值
  • 删除字段前,确认无任何 Java 服务、报表、API 依赖该字段
  • 外键 ON DELETE CASCADE 仅用于“子表依赖主表”的场景(如订单→用户),避免误删

✅ 3. CREATE INDEX —— 索引管理(性能命脉)

真理没有索引的查询 = 全表扫描 = 系统崩溃的开端。

-- 📌 示例1:普通 B-Tree 索引(最常用)
CREATE INDEX idx_orders_user_id ON orders (user_id);
CREATE INDEX idx_orders_status ON orders (status);
CREATE INDEX idx_orders_created_at ON orders (created_at DESC);

-- 📌 示例2:复合索引(多字段联合查询)
CREATE INDEX idx_orders_user_status ON orders (user_id, status, created_at DESC);

-- 📌 示例3:唯一索引(强制唯一性)
CREATE UNIQUE INDEX idx_users_username_unique ON users (username);
-- ✅ 与 UNIQUE 约束等价,但可独立管理

-- 📌 示例4:部分索引(节省空间,提升性能)
-- 只为“活跃用户”建立邮箱索引(非活跃用户不查)
CREATE INDEX idx_users_active_email ON users (email) WHERE status = 'active';

-- 📌 示例5:GIN 索引(JSONB、数组、全文检索专用)
CREATE INDEX idx_users_metadata_gin ON users USING GIN (metadata);
CREATE INDEX idx_products_tags_gin ON products USING GIN (tags);  -- ✅ tags 是 text[] 数组类型

-- 📌 示例6:BRIN 索引(超大表时序数据,如日志)
CREATE TABLE logs (
    id BIGSERIAL,
    event_time TIMESTAMPTZ,
    message TEXT
);
CREATE INDEX idx_logs_event_time_brin ON logs USING BRIN (event_time);  -- ✅ 适用于百万级日志表,索引体积小

-- 📌 示例7:表达式索引(对函数结果建立索引)
-- 查询时经常按邮箱域名分组:WHERE email LIKE '%@company.com'
CREATE INDEX idx_users_email_domain ON users ((split_part(email, '@', 2)));  -- ✅ 对 split_part 结果建索引

-- 📌 示例8:全文检索索引(替代 LIKE '%xxx%')
CREATE INDEX idx_articles_content_tsvector ON articles USING GIN (to_tsvector('english', content));

-- 📌 示例9:查看所有索引(调试用)
\di  -- 在 psql 中执行,列出当前模式下所有索引

团队规范建议

  • 所有 WHEREJOINORDER BY 字段必须建索引。
  • JSONB 字段必须使用 GIN 索引,否则查询性能为 0。
  • 使用 EXPLAIN ANALYZE 检查查询是否命中索引。
  • 索引不是越多越好!每个索引都会拖慢写入速度,按需创建

✅ 4. CREATE CONSTRAINT —— 约束(数据质量的“防火墙”)

理念让数据库帮你校验数据,而不是让 Java 代码兜底。

-- 📌 示例1:主键约束(自动创建索引)
CREATE TABLE products (
    id BIGSERIAL PRIMARY KEY,  -- ✅ 自动创建唯一索引
    sku VARCHAR(50) UNIQUE NOT NULL  -- ✅ 自动创建唯一索引
);

-- 📌 示例2:外键约束(保证引用完整性)
CREATE TABLE order_items (
    id BIGSERIAL PRIMARY KEY,
    order_id BIGINT NOT NULL REFERENCES orders(id) ON DELETE CASCADE,
    product_id BIGINT NOT NULL REFERENCES products(id) ON DELETE RESTRICT,
    quantity INTEGER CHECK (quantity > 0)  -- ✅ 数量必须大于0
);

-- 📌 示例3:检查约束(业务规则)
ALTER TABLE users ADD CONSTRAINT chk_email_domain CHECK (email LIKE '%@company.com' OR email LIKE '%@client.com');
ALTER TABLE products ADD CONSTRAINT chk_price_positive CHECK (price > 0 AND price < 1000000);

-- 📌 示例4:非空约束(避免空值)
ALTER TABLE users ALTER COLUMN email SET NOT NULL;

-- 📌 示例5:唯一约束(避免重复)
ALTER TABLE users ADD CONSTRAINT uk_users_phone UNIQUE (phone);

-- 📌 示例6:删除约束(谨慎!)
ALTER TABLE users DROP CONSTRAINT chk_email_domain;

-- 📌 示例7:命名约束(推荐!便于管理)
-- ✅ 推荐:显式命名,便于识别和删除
ALTER TABLE users ADD CONSTRAINT users_email_unique UNIQUE (email);

-- ✅ 不推荐:让系统自动生成名字(如 users_email_key),难定位

团队规范建议

  • 所有业务规则(金额>0、状态枚举、邮箱格式)必须在数据库层约束
  • 禁止依赖 Java 层 @Valid@NotNull 做唯一性校验——数据库才是最终防线
  • 使用 CHECK 约束代替 Java 中的 if (status != "active") throw ...

✅ 5. CREATE VIEWCREATE MATERIALIZED VIEW —— 查询封装与性能优化

视图:虚拟表,每次查询实时计算。
物化视图:物理存储结果,可定时刷新,适合复杂聚合。

-- 📌 示例1:创建普通视图(简化复杂查询)
CREATE VIEW user_order_summary AS
SELECT
    u.id AS user_id,
    u.username,
    COUNT(o.id) AS order_count,
    SUM(o.total_amount) AS total_spent,
    MAX(o.created_at) AS last_order_at
FROM users u
JOIN orders o ON u.id = o.user_id
WHERE o.status = 'paid'
GROUP BY u.id, u.username;

-- ✅ 使用:SELECT * FROM user_order_summary WHERE user_id = 1001;

-- 📌 示例2:创建物化视图(适合报表、统计)
CREATE MATERIALIZED VIEW monthly_sales_summary AS
SELECT
    DATE_TRUNC('month', o.created_at) AS month,
    COUNT(*) AS order_count,
    SUM(o.total_amount) AS total_revenue,
    COUNT(DISTINCT o.user_id) AS new_customers
FROM orders o
WHERE o.status = 'paid'
GROUP BY DATE_TRUNC('month', o.created_at)
ORDER BY month DESC;

-- ✅ 刷新物化视图(每天凌晨执行)
REFRESH MATERIALIZED VIEW CONCURRENTLY monthly_sales_summary;

-- ✅ 为物化视图创建索引
CREATE INDEX idx_monthly_sales_month ON monthly_sales_summary (month);

-- 📌 示例3:带安全性的视图(限制访问字段)
CREATE VIEW public_user_info AS
SELECT id, username, email, created_at
FROM users
WHERE status = 'active';
-- ✅ Java 服务只查询此视图,无法访问 password_hash、metadata

团队规范建议

  • 复杂报表、多表关联查询优先用视图封装,Java 层直接 SELECT * FROM view
  • 物化视图用于“数据变化不频繁、查询频率高”的场景(如每日统计)。
  • 使用 REFRESH MATERIALIZED VIEW CONCURRENTLY 避免锁表。

✅ 6. CREATE SEQUENCE —— 自增序列(高级场景)

BIGSERIAL 是语法糖,本质是 BIGINT + SEQUENCE
当你需要控制步长、缓存、循环时,手动创建序列。

-- 📌 示例:创建自定义序列(用于订单号前缀)
CREATE SEQUENCE order_seq
    START WITH 1000000
    INCREMENT BY 1
    MINVALUE 1000000
    MAXVALUE 9999999
    CACHE 100;  -- ✅ 缓存100个值,提升性能,避免频繁读取磁盘

-- ✅ 使用:在插入时调用 nextval
INSERT INTO orders (order_no, user_id, total_amount)
VALUES (
    'ORD-' || nextval('order_seq'),  -- ✅ 生成如 ORD-1000001
    1001,
    299.90
);

-- ✅ 查看当前值
SELECT currval('order_seq');

-- ✅ 重置序列(仅用于测试)
ALTER SEQUENCE order_seq RESTART WITH 1000000;

团队规范建议

  • 一般场景用 BIGSERIAL 即可。
  • 需要自定义格式 ID(如 INV-2025-0001)时,用 SEQUENCE + nextval
  • 避免在高并发下使用 currval(),可能导致竞争。

✅ 7. CREATE SCHEMA —— 模式管理(微服务/多模块隔离)

Schema 是数据库中的“命名空间”,用于隔离不同业务模块。

-- 📌 示例:为订单模块创建独立模式
CREATE SCHEMA IF NOT EXISTS order_module;

-- ✅ 在该模式下创建表
CREATE TABLE order_module.orders (
    id BIGSERIAL PRIMARY KEY,
    order_no VARCHAR(50) UNIQUE NOT NULL
);

-- ✅ 授权应用用户访问该模式
GRANT USAGE ON SCHEMA order_module TO app_user;
GRANT ALL PRIVILEGES ON ALL TABLES IN SCHEMA order_module TO app_user;

-- ✅ 查询时需指定模式
SELECT * FROM order_module.orders;

-- ✅ 设置默认模式(连接时指定)
SET search_path TO order_module, public;

团队规范建议

  • 微服务架构下,每个服务使用独立 Schema,避免表名冲突。
  • 多租户系统可用 Schema 实现租户隔离(每个租户一个 Schema)。
  • Spring Boot 中通过 spring.datasource.schema 指定默认 Schema。

四、DDL 企业级最佳实践总结(Java 团队必须遵守)

原则说明推荐做法
所有 DDL 必须版本化禁止手动执行使用 Flyway/Liquibase,脚本命名:V1__create_users.sql
所有表必须标准化统一结构,降低认知成本iduuidcreated_atupdated_atstatusmetadata
索引必须显式创建并命名性能命脉idx_表名_字段名,JSONB 用 GIN,时间用 B-Tree
约束必须在数据库层定义数据质量第一道防线CHECKFOREIGN KEYUNIQUENOT NULL
禁止物理删除数据可追溯status = 'deleted' 替代 DELETE
JSONB 用于动态字段替代“加字段”存储配置、扩展属性,支持索引
物化视图用于聚合报表减少 Java 计算REFRESH MATERIALIZED VIEW CONCURRENTLY
使用 Schema 隔离模块多服务/多租户CREATE SCHEMA order_module
注释是团队语言他人能看懂COMMENT ON TABLE / COLUMN 必须写

五、附录:Flyway DDL 脚本模板(可直接复用)

V1__init_schema.sql

-- 创建用户表
CREATE TABLE users (
    id BIGSERIAL PRIMARY KEY,
    uuid UUID UNIQUE NOT NULL DEFAULT gen_random_uuid(),
    username VARCHAR(50) UNIQUE NOT NULL,
    email VARCHAR(100) UNIQUE NOT NULL,
    password_hash TEXT NOT NULL,
    status VARCHAR(20) DEFAULT 'active' CHECK (status IN ('active', 'inactive', 'banned', 'deleted')),
    created_at TIMESTAMPTZ NOT NULL DEFAULT NOW(),
    updated_at TIMESTAMPTZ NOT NULL DEFAULT NOW(),
    metadata JSONB DEFAULT '{}'::JSONB,
    phone VARCHAR(20) NULL
);

COMMENT ON TABLE users IS '系统用户主表';
COMMENT ON COLUMN users.uuid IS '业务主键,分布式唯一标识';
COMMENT ON COLUMN users.metadata IS 'JSONB格式用户配置,如 {"theme":"dark", "lang":"zh"}';

CREATE INDEX idx_users_email ON users (email);
CREATE INDEX idx_users_status ON users (status);
CREATE INDEX idx_users_metadata ON users USING GIN (metadata);
CREATE INDEX idx_users_created_at ON users (created_at DESC);

V2__add_avatar_url.sql

-- 添加头像字段(兼容旧数据)
ALTER TABLE users ADD COLUMN avatar_url VARCHAR(255) NULL;
COMMENT ON COLUMN users.avatar_url IS '用户头像URL,支持CDN';

✅ 结语:DDL 不是“建表语句”,而是团队的数据契约

你写的每一条 CREATE TABLECREATE INDEXALTER COLUMN
都是在为未来 3 年的系统稳定、性能、可维护性打地基。

一个规范的 DDL 设计,胜过 100 个 Java 单元测试。


📌 下一步行动建议

  1. 将本文档作为团队《数据库设计规范》的核心章节。
  2. 在 GitLab 中创建 db/ddl/ 目录,存放所有 Flyway 脚本。
  3. 在代码审查(Code Review)中,强制检查 DDL 是否符合本规范
  4. 组织一次“DDL 最佳实践”内部培训,用本文档 + 示例现场演练。
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