SQL中的键与约束

键和约束。

它们是关系数据库设计和数据完整性的核心概念，但侧重点不同：键主要是一种标识机制，而约束是一种强制规则的机制。键通常通过约束来实现。

一、键

键是表中用于唯一标识一条记录或建立表间关系的一列或多列的组合。

1. 主键

定义：表中唯一标识每一行记录的列或列组合。
特性：
- 唯一性：任意两行的主键值不能相同。
- 非空性：主键列的值不能为 NULL。
- 一个表只能有一个主键。
作用：作为行的绝对标识，是大部分关联查询的根基。

示例：

CREATE TABLE Students (
    StudentID INT PRIMARY KEY, -- 将StudentID列定义为主键
    Name VARCHAR(100),
    Email VARCHAR(100)
);
-- 或使用表级约束
CREATE TABLE Students (
    StudentID INT,
    CourseID INT,
    Grade CHAR(2),
    PRIMARY KEY (StudentID, CourseID) -- 复合主键
);

2. 外键

定义：一个表（子表/引用表）中的一列或多列，其值必须匹配另一个表（父表/被引用表）的主键或唯一键的值。
作用：强制保持表之间的引用完整性，定义一对多或多对多的关系。
参照动作：当父表的记录被更新或删除时，可以定义子表的处理方式：
- CASCADE：级联操作（父表删/改，子表同步删/改）。
- SET NULL：将子表中的外键值设为 NULL。
- SET DEFAULT：将子表中的外键值设为默认值。
- RESTRICT / NO ACTION：默认行为，如果子表有匹配记录，则禁止对父表的操作。

示例：

CREATE TABLE Orders (
    OrderID INT PRIMARY KEY,
    CustomerID INT, -- 该列将作为外键
    OrderDate DATE,
    FOREIGN KEY (CustomerID) REFERENCES Customers(CustomerID)
        ON DELETE CASCADE -- 当客户被删除，其所有订单也被级联删除
);

3. 候选键

定义：表中所有可以唯一标识一行的列或列组合。一个表可以有多个候选键。
与主键的关系：我们从所有候选键中选择一个作为主键，其余的都是备用键。
示例：在 Students 表中，StudentID（学号）和 Email（邮箱）如果都具备唯一且非空的特性，那么它们都是候选键。我们通常选择 StudentID 作为主键。

4. 超键

定义：能够唯一标识一行记录的列集合。它可能包含不必要的列。
与候选键的关系：候选键是最小超键（即不含多余列的超键）。
示例：在 Students(StudentID, Name, Email) 表中，(StudentID)、(StudentID, Name)、(Email)、(StudentID, Email) 都是超键。但只有 (StudentID) 和 (Email) 是候选键（最小超键）。

5. 代理键

定义：一个与业务无关、纯粹为了充当主键而人工添加的列（通常是自增整数、GUID等）。
作用：当没有合适的自然主键（如身份证号、订单号等业务字段）时使用。简单、高效、稳定。

示例：

CREATE TABLE Products (
    ProductID INT IDENTITY(1,1) PRIMARY KEY, -- 自增代理键
    ProductCode VARCHAR(20) UNIQUE, -- 业务上的唯一编码
    ProductName VARCHAR(200)
);

6. 自然键

定义：使用业务中已存在的、有意义的属性作为主键（如身份证号、车牌号、ISBN号）。
优缺点：有业务含义，但可能不稳定（如身份证号升位）、不够简单或长度不一。

二、约束

约束是应用于表列上的规则，用于限制其中可存储的数据，确保数据的准确性和可靠性。

1. NOT NULL 约束

作用：确保列不能存储 NULL 值。

示例：

CREATE TABLE Employees (
    EmployeeID INT PRIMARY KEY,
    FirstName VARCHAR(50) NOT NULL, -- 必须提供
    LastName VARCHAR(50) NOT NULL,
    MiddleName VARCHAR(50) -- 可以为NULL
);

2. UNIQUE 约束

作用：确保列中的所有值都互不相同。
与主键区别：UNIQUE 约束允许有 NULL 值（但通常只允许一个 NULL，取决于DBMS实现）。

示例：

ALTER TABLE Students
ADD CONSTRAINT UQ_Student_Email UNIQUE (Email);

3. PRIMARY KEY 约束

作用：NOT NULL 约束和 UNIQUE 约束的组合。用于定义主键。

4. FOREIGN KEY 约束

作用：如上文所述，用于定义外键，保证引用完整性。

5. CHECK 约束

作用：确保列中的值满足指定的逻辑条件。

示例：

CREATE TABLE Products (
    ProductID INT PRIMARY KEY,
    Price DECIMAL(10,2) CHECK (Price >= 0), -- 列级CHECK约束
    StockQuantity INT NOT NULL,
    CONSTRAINT CHK_Stock CHECK (StockQuantity >= 0 AND StockQuantity <= 1000) -- 表级CHECK约束
);

6. DEFAULT 约束

作用：当向表中插入数据时，如果未指定某列的值，则使用预定义的默认值。

示例：

CREATE TABLE Orders (
    OrderID INT PRIMARY KEY,
    OrderDate DATE DEFAULT GETDATE(), -- 默认为当前系统日期
    Status VARCHAR(20) DEFAULT 'Pending'
);

三、键与约束的关系与总结

特性	键	约束
本质	标识符，用于定位和关联数据。	规则，用于限制数据的有效性。
实现方式	键是通过约束（`PRIMARY KEY`, `UNIQUE`, `FOREIGN KEY`）在数据库层面实现的。	约束是更广泛的概念，包含了定义键的规则，也包括其他数据规则（`CHECK`, `NOT NULL`, `DEFAULT`）。
目的	结构性和关系性。定义表的结构（主键）和表之间的关系（外键）。	数据完整性和一致性。确保数据符合业务逻辑和规则。
类比	书的目录和页码（用于快速定位和建立关联）。	书的出版规范（如不能有错别字、章节顺序正确、符合排版规则）。