如何在数据库表中设置主外键以确保数据完整性？

在关系型数据库设计中,主键和外键是构建数据模型、确保数据完整性和建立表间关联的基石，正确理解和设置它们，是每一位数据库开发者和管理员的必备技能，本文将详细介绍如何在数据库表中设置主外键，并阐述其核心概念与实践方法。

理解主键

主键是表中能够唯一标识每一行记录的字段或字段组合,它的主要作用是确保数据的唯一性和非空性，为数据检索提供一个高效的索引。

主键的核心特点：

• 唯一性：主键值在表中必须是唯一的，不能有两条记录拥有相同的主键值。
• 非空性：主键列不允许存储 NULL 值。
• 稳定性：主键值一旦确定，通常不应被修改，因为它被其他表（通过外键）所引用。

如何设置主键：
设置主键通常在创建表（CREATE TABLE）或修改表（ALTER TABLE）时进行。

创建表时定义主键

CREATE TABLE Employees (
    EmployeeID INT PRIMARY KEY,
    FirstName VARCHAR(50),
    LastName VARCHAR(50),
    HireDate DATE
);

在这个例子中,EmployeeID 被直接定义为主键。

为组合字段设置主键
有时，单个字段无法唯一标识一条记录，需要多个字段组合。

CREATE TABLE OrderDetails (
    OrderID INT,
    ProductID INT,
    Quantity INT,
    PRIMARY KEY (OrderID, ProductID)
);

这里,(OrderID, ProductID) 组合起来作为主键，确保同一个订单中不会重复出现同一种产品。

理解外键

如果说主键定义了表的“身份”，那么外键则定义了表与表之间的“关系”，外键是一个表中的字段，其值引用了另一个表的主键值，它用于强制实现引用完整性，确保关联表之间的数据一致性。

外键的核心作用：

• 建立关联：将两个表逻辑地连接起来。
• 维护一致性：防止在子表中插入父表中不存在的引用数据，不能创建一个属于不存在的员工的订单。
• 级联操作：可以定义当主表记录被更新或删除时，子表相关记录的联动行为。

如何设置外键：

创建表时定义外键

CREATE TABLE Orders (
    OrderID INT PRIMARY KEY,
    OrderDate DATE,
    EmployeeID INT,
    FOREIGN KEY (EmployeeID) REFERENCES Employees(EmployeeID)
);

Orders 表中的 EmployeeID 字段是一个外键，它引用了 Employees 表的 EmployeeID 主键。

修改现有表添加外键

ALTER TABLE Orders
ADD CONSTRAINT FK_EmployeeOrders
FOREIGN KEY (EmployeeID) REFERENCES Employees(EmployeeID);

主键与外键对比

为了更清晰地理解二者的区别,下表进行了归纳：

特性	主键	外键
目的	唯一标识表中的每一条记录	建立并维护两个表之间的链接关系
数量	一个表只能有一个主键	一个表可以有多个外键
是否允许为空 (NULL)	不允许	允许（取决于具体业务需求）
值是否可重复	不允许	允许（多个子表记录可以指向同一个父记录）

实践中的注意事项

在设置外键时,可以指定级联操作规则，这在数据维护时非常有用。

• ON DELETE CASCADE：当父表记录被删除时，子表中所有引用该记录的记录也会被自动删除。
• ON UPDATE CASCADE：当父表主键值被更新时，子表中所有引用该值的外键值也会被自动更新。
• ON DELETE SET NULL：当父表记录被删除时，子表中对应的外键值会被设置为 NULL。
• ON DELETE RESTRICT（或 NO ACTION）：默认行为，如果子表中存在引用，则阻止删除父表记录。

数据库通常会自动为主键和外键创建索引,以提高基于这些字段的查询性能，但同时，过多的索引也会影响数据插入和更新的速度，需要权衡。

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相关问答 (FAQs)

Q1: 一个表可以有多个主键吗？
A: 不可以，根据关系数据库的范式，一个表只能拥有一个主键，这个主键可以由多个字段组合而成，这被称为“复合主键”或“组合主键”，在一个存储学生选课信息的表中，可能需要 (StudentID, CourseID) 两个字段共同作为主键，以确保一个学生不能重复选择同一门课程。

Q2: 外键字段的值可以为空（NULL）吗？
A: 可以为空，外键约束要求其值要么是 NULL，要么必须是其引用的主键表中已经存在的值，设置为 NULL 在业务逻辑中表示该记录当前没有与任何主表记录关联，在一个 Employees 表中，DepartmentID 字段可以作为外键引用 Departments 表，如果一个新入职的员工尚未分配部门，那么他的 DepartmentID 就可以暂时为 NULL。