第13章数据完整性约束-MySQL从入门到精通(四)

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第13章数据完整性约束

在数据库设计中，数据完整性是确保存储在数据库中的数据准确、可靠且符合业务规则的重要机制。MySQL作为广泛使用的关系型数据库管理系统，提供了多种数据完整性约束来保证数据的正确性和一致性。本章将深入探讨MySQL中的数据完整性约束，包括主键约束、外键约束、唯一约束、检查约束（在较新版本的MySQL中支持）以及默认值与非空约束，旨在帮助读者从理论到实践全面掌握这些关键概念。

13.1 引言

数据完整性约束是数据库设计不可或缺的一部分，它们定义了表中数据的规则，确保数据在添加、修改或删除时遵循这些规则。数据完整性分为四个主要类别：实体完整性、参照完整性、用户定义完整性（包括唯一性和检查约束）以及域完整性（主要通过数据类型、长度等定义）。

13.2 实体完整性

实体完整性通过主键约束实现，确保表中的每一行都是唯一的，能够唯一标识表中的记录。主键可以是单列或多列的组合，但必须满足以下条件：

唯一性：主键列的值在表中必须是唯一的，不允许有重复值。
非空性：主键列的值不能为NULL。

示例：

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

在这个例子中，EmployeeID是Employees表的主键，保证了每名员工的唯一性，同时因为是自增的，确保了非空性。

13.3 参照完整性

参照完整性通过外键约束实现，用于维护两个表之间的数据一致性。外键是一个表中的字段，它必须是另一个表主键或唯一键的有效值。外键约束确保了数据之间的逻辑关系，防止了孤立的数据记录。

示例：

假设有两个表，Departments和Employees，其中Employees表通过DepartmentID字段与Departments表的DepartmentID字段相关联。

CREATE TABLE Departments (
    DepartmentID INT AUTO_INCREMENT,
    DepartmentName VARCHAR(100),
    PRIMARY KEY (DepartmentID)
);
CREATE TABLE Employees (
    EmployeeID INT AUTO_INCREMENT,
    FirstName VARCHAR(50),
    LastName VARCHAR(50),
    DepartmentID INT,
    PRIMARY KEY (EmployeeID),
    FOREIGN KEY (DepartmentID) REFERENCES Departments(DepartmentID)
);

在这个例子中，Employees表的DepartmentID字段是外键，它引用了Departments表的主键DepartmentID，从而确保了每个员工都归属于一个存在的部门。

13.4 唯一约束

唯一约束保证表中某列或列组合的值是唯一的，但允许NULL值（除非另有指定）。唯一约束与主键约束相似，但一个表可以有多个唯一约束，而主键只能有一个。

示例：

CREATE TABLE Users (
    UserID INT AUTO_INCREMENT,
    Email VARCHAR(100),
    Username VARCHAR(50),
    PRIMARY KEY (UserID),
    UNIQUE (Email),
    UNIQUE (Username)
);

在这个例子中，Email和Username列都被设置了唯一约束，确保了用户的邮箱和用户名在表中是唯一的。

13.5 检查约束（MySQL 8.0.16及以上）

检查约束允许你指定一个或多个列中必须满足的条件。如果插入或更新的数据违反了这些条件，操作将被拒绝。在MySQL 8.0.16及更高版本中，检查约束得到了支持。

示例：

CREATE TABLE Salaries (
    EmployeeID INT,
    Salary DECIMAL(10, 2),
    CHECK (Salary >= 0),
    FOREIGN KEY (EmployeeID) REFERENCES Employees(EmployeeID)
);

在这个例子中，Salary列被设置了一个检查约束，确保工资值不能小于0。

13.6 默认值与非空约束

默认值：为列指定一个默认值，在插入新记录时，如果该列没有提供值，则使用默认值。
非空约束：要求列在插入或更新记录时必须提供一个值，不能为空（NULL）。

示例：

CREATE TABLE Students (
    StudentID INT AUTO_INCREMENT,
    Name VARCHAR(100) NOT NULL,
    Age INT DEFAULT 18,
    Enrolled BOOLEAN NOT NULL DEFAULT TRUE,
    PRIMARY KEY (StudentID)
);

在这个例子中，Name和Enrolled列被设置为非空，而Age列有一个默认值18。

13.7 约束的修改与删除

在数据库设计过程中，可能需要修改或删除已存在的约束。MySQL提供了ALTER TABLE语句来执行这些操作。

添加约束：使用ADD CONSTRAINT子句。
删除约束：使用DROP CONSTRAINT子句（注意，MySQL中直接删除约束的语法可能略有不同，通常是通过修改表结构来间接实现）。
修改约束：通常需要先删除旧约束，然后添加新约束。

13.8 总结

数据完整性约束是数据库设计中保障数据质量的关键手段。通过合理使用主键约束、外键约束、唯一约束、检查约束以及默认值与非空约束，可以有效地维护数据库的实体完整性、参照完整性以及用户定义完整性。在MySQL中，随着版本的更新，对数据完整性的支持也在不断加强，为开发者提供了更丰富的工具和选项来构建高效、可靠的数据库系统。掌握这些约束的使用，对于提升数据库设计质量、保障数据准确性具有重要意义。