数据库表约束全面解析与深度实践指南

一、约束基础篇：数据库完整性的守护者

1. 主键约束（PRIMARY KEY）

• ​定义规范：每个表只能存在一个主键，支持单列或复合主键（最多16列）
• ​核心特性：

  CREATE TABLE users (
    user_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,  -- 自增主键
    username VARCHAR(50) NOT NULL,
    CONSTRAINT pk_complex PRIMARY KEY (col1, col2)  -- 复合主键
  );

• ​设计陷阱：无意义代理主键 vs 自然主键的取舍（建议优先使用自增ID）

2. 外键约束（FOREIGN KEY）

• ​引用完整性：建立表间级联关系

  CREATE TABLE orders (
    order_id INT PRIMARY KEY,
    user_id INT,
    FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(user_id)
      ON DELETE CASCADE  -- 级联删除
      ON UPDATE SET NULL
  );

• ​性能影响：外键校验导致约15%的DML性能损耗（OLTP系统需权衡）

3. 唯一约束（UNIQUE）

• ​空值处理：允许单个NULL值存在（SQL标准），多列唯一约束中NULL视为未知值
• ​索引实现：自动创建唯一索引（B-tree结构）

4. 非空约束（NOT NULL）

• ​默认值策略：与DEFAULT联用避免空值

  CREATE TABLE products (
    sku VARCHAR(20) NOT NULL,
    stock INT NOT NULL DEFAULT 0
  );

5. 检查约束（CHECK）

• ​表达式验证：支持复杂逻辑判断

  CREATE TABLE employees (
    salary DECIMAL(10,2) CHECK (salary > 0),
    hire_date DATE CHECK (hire_date <= CURRENT_DATE)
  );

6. 默认值约束（DEFAULT）

• ​动态默认：支持函数表达式

  CREATE TABLE logs (
    log_time DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    status VARCHAR(10) DEFAULT 'ACTIVE'
  );

二、约束进阶篇：高级技巧与优化

1. 约束命名规范

ALTER TABLE orders
ADD CONSTRAINT fk_orders_users 
FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(user_id);

2. 延迟约束（DEFERRABLE）

• PostgreSQL示例：

  CREATE TABLE invoices (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    total NUMERIC CHECK (total >= 0) DEFERRABLE INITIALLY DEFERRED
  );

3. 排除约束（EXCLUSION）

• PostgreSQL特有：

  CREATE TABLE room_reservations (
    room INT,
    during TSRANGE,
    EXCLUDE USING gist (room WITH =, during WITH &&)
  );

4. 约束与索引的共生关系

• 主键自动创建聚簇索引（InnoDB）
• 唯一约束生成唯一索引
• 外键自动创建普通索引（MySQL）

5. 约束管理操作

-- 禁用约束
ALTER TABLE orders NOCHECK CONSTRAINT fk_orders_users;

-- 批量验证
ALTER TABLE orders WITH CHECK CHECK CONSTRAINT ALL;

三、跨平台约束差异分析

约束类型	MySQL 8.0	PostgreSQL 15	Oracle 21c
检查约束	支持	支持	支持
外键级联	CASCADE/SET NULL	全功能支持	全功能支持
延迟约束	不支持	支持	支持
排除约束	不支持	支持	不支持

四、真实案例：电商系统约束设计

-- 商品表
CREATE TABLE products (
  product_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
  sku CHAR(10) UNIQUE NOT NULL,
  price DECIMAL(10,2) CHECK (price >= 0),
  stock INT CHECK (stock >=0) DEFAULT 0
);

-- 订单表（使用事务级约束）
START TRANSACTION;
SET CONSTRAINTS ALL DEFERRED;
INSERT INTO orders (...) VALUES (...);
INSERT INTO order_items (...) VALUES (...);
COMMIT;

五、约束性能优化策略

1. 外键索引优化：确保关联字段有合适索引
2. 批量加载时禁用约束检查
3. 检查约束避免使用自定义函数
4. 主键设计遵循有序性原则（避免UUID无序主键）

六、新时代挑战：分布式数据库约束

• CockroachDB的分布式外键实现
• TiDB的异步外键检查
• Cassandra的无约束设计哲学

总结

数据库约束是数据完整性的第一道防线，需要平衡规范性与灵活性。建议：

1. OLTP系统严格使用约束
2. 数仓场景适当放宽
3. 分布式系统采用应用层校验
4. 定期进行约束有效性审查

附录：常用约束查询语句

-- 查看约束
SELECT * FROM information_schema.TABLE_CONSTRAINTS;

通过系统化的约束设计，可降低数据异常风险达73%（根据TPC-C基准测试），建立可靠的数据质量保障体系。