MySQL中的外键约束（FOREIGN KEY）是一种引用完整性约束，用于确保两个表之间的数据一致性，即一个表（从表或子表）中的列（外键）的值必须存在于另一个表（主表或父表）的指定列（主键或其他唯一键）中。外键约束有助于维护数据库中的数据关系，特别是关联数据的一致性和准确性。以下是外键约束的几个关键点和使用方法：

1. 基本概念

• 主键（PRIMARY KEY）：在父表中，它是用于唯一标识每一行记录的列或列组合。
• 外键（FOREIGN KEY）：在从表中，它是一个或多个列，其值必须参照父表中相应列的值。

2. 创建外键

外键可以在创建表时定义，也可以在表创建后通过 ALTER TABLE语句添加。

创建表时定义外键

CREATE TABLE Orders (
    OrderID INT PRIMARY KEY,
    CustomerID INT,
    OrderDate DATE,
    FOREIGN KEY (CustomerID) REFERENCES Customers(CustomerID)
);

在这个例子中，Orders表中的 CustomerID列是外键，它引用了 Customers表的 CustomerID列。

添加外键到已存在的表

ALTER TABLE Orders
ADD FOREIGN KEY (CustomerID) REFERENCES Customers(CustomerID);

3. 外键约束选项

• ON DELETE：定义当父表中的相关记录被删除时，从表中的对应记录应如何处理。常见选项有：

  • CASCADE：从表中的相关记录也将被删除。
  • SET NULL：从表中的外键列值被设置为NULL（前提是外键列允许NULL）。
  • SET DEFAULT：将外键列值设置为其默认值（如果设定了默认值）。
  • RESTRICT：默认选项，如果从表中有匹配记录，则不允许删除父表记录。

• ON UPDATE：定义当父表中的相关记录被更新时，从表中的对应记录应如何响应。选项与 ON DELETE相似。

4. 删除外键

ALTER TABLE Orders
DROP FOREIGN KEY fk_orders_customers;  -- fk_orders_customers 是外键约束的名称

如果不知道外键名称，可以通过 SHOW CREATE TABLE命令查看表结构，从中找到外键名称。

5. 注意事项

• 在定义外键时，确保父表的引用列已经存在并且设置了适当的约束（如PRIMARY KEY或UNIQUE）。
• 外键列和参照列的数据类型必须兼容，长度和签名需一致。
• 在处理大量数据或复杂查询时，外键约束可能会影响性能，尤其是在频繁的插入、更新和删除操作中。
• 虽然外键可以提高数据的完整性，但在某些高性能应用场景中，可能选择不使用外键约束，而通过应用程序逻辑来维护数据间的一致性。

外键是关系型数据库中实现数据关联和数据一致性的强大工具，正确使用可以显著提升数据的准确性和可靠性。

外键在数据库设计中扮演着至关重要的角色，主要用于维持数据的一致性和完整性，以及表达实体间的关联关系。以下是外键的几个实际用途及例子：

1. 维持数据一致性与完整性

例子1：订单与客户

假设你正在设计一个电商系统的数据库，其中有两个表：一个是 orders(订单表)，一个是 customers(客户表)。在 orders表中，每个订单都关联到一个客户。为了确保每笔订单都指向一个真实存在的客户，你可以在 orders表中创建一个外键，引用 customers表的主键（通常是客户ID）。

• 主表（Parent Table）: customers

  • 列：customer_id(主键), name, email, address

• 从表（Child Table）: orders

  • 列：order_id(主键), product, quantity, order_date, customer_id(外键)

这样，如果试图插入一个订单记录，但使用的 customer_id在 customers表中不存在，数据库就会拒绝插入，从而保证了数据的完整性。

2. 实现级联操作

例子2：部门与员工

假设有 departments(部门表)和 employees(员工表)两个表。每个员工属于一个部门，employees表中的 department_id是外键，引用 departments表的 department_id。

• 主表（Parent Table）: departments

  • 列：department_id(主键), department_name

• 从表（Child Table）: employees

  • 列：employee_id(主键), name, position, department_id(外键)

当使用 ON DELETE CASCADE选项定义外键时，如果删除一个部门，那么属于该部门的所有员工记录也会自动删除，确保数据的一致性。

3. 支持复杂的查询和数据分析

例子3：课程与学生

在教育系统的数据库设计中，courses(课程表)和 students(学生表)通过一个关联表 course_enrollments(课程报名表)相连，表示学生报名了哪些课程。course_enrollments表中的 student_id和 course_id都是外键，分别引用 students和 courses表的主键。

• 主表（Parent Table）:

  • students: student_id(主键), name, major
  • courses: course_id(主键), course_name, instructor

• 关联表（Join Table）: course_enrollments

  • 列：enrollment_id(主键, 可选), student_id(外键), course_id(外键), enrollment_date

有了这样的设计，你可以轻松查询每个学生的选课情况、每门课程的报名学生名单，或者分析特定专业学生对课程的偏好等，这在统计和报告生成中非常有用。

通过这些例子可以看出，外键不仅帮助维护了数据库中数据的一致性和完整性，还促进了高效的数据管理和分析，是构建复杂数据模型不可或缺的一部分。

外键并不必须是另一个表的主键，但外键所引用的列必须在另一个表中具有唯一性约束。这意味着外键可以引用另一个表的主键，也可以引用具有唯一约束的非主键列。关键在于被引用的列必须能够唯一标识那一行记录，以确保数据的引用完整性。

总结来说：

• 主键要求在一张表中唯一标识每一行记录，且不能为空。
• 外键则用来建立两个表之间的关联，它引用另一个表中的一个唯一标识（这通常是一个主键，但也可以是唯一索引的列），允许在从表中外键列的值为空或引用主表中某行的值。

因此，外键并不强制要求是目标表的主键，只要它是唯一即可。

在MySQL中，外键约束（FOREIGN KEY constraint）用于确保主表和从表之间的关系一致性。当创建外键约束时，可以指定 ON DELETE和 ON UPDATE动作，以定义当主表中的行被删除或更新时，从表中受影响的行应如何处理。

关于 ON DELETE和 ON UPDATE选项：

ON DELETE:

• CASCADE: 当主表中的行被删除时，从表中所有依赖于该行的行也将被自动删除。这可以防止孤儿记录的产生。
• SET NULL: 当主表中的行被删除时，从表中依赖于该行的外键字段将被设置为NULL（前提是从表的外键字段允许NULL值）。
• NO ACTION: 默认情况下，如果从表中有依赖的行，则不允许删除主表中的行。这可以防止意外删除导致的关系不一致。
• RESTRICT: 与 NO ACTION相似，不允许删除主表中的行，如果从表中有依赖的行。这是 NO ACTION的同义词。
• SET DEFAULT: 将从表中的外键字段设置为其默认值。如果字段有定义默认值的话。

ON UPDATE:

• CASCADE: 当主表中的行被更新时，从表中所有依赖于该行的外键字段也将被更新为新的主键值。
• SET NULL: 当主表中的行被更新时，从表中依赖于该行的外键字段将被设置为NULL（如果字段允许NULL值）。
• NO ACTION: 不允许更新主表中的行，如果从表中有依赖于原主键值的行。
• RESTRICT: 同 NO ACTION。
• SET DEFAULT: 将从表中的外键字段设置为其默认值。

创建外键约束示例：

假设我们有两个表 authors和 books，authors表有 author_id作为主键，books表有 book_id作为主键和 author_id作为外键。

CREATE TABLE authors (
    author_id INT PRIMARY KEY,
    author_name VARCHAR(100)
);

CREATE TABLE books (
    book_id INT PRIMARY KEY,
    title VARCHAR(100),
    author_id INT,
    FOREIGN KEY (author_id) REFERENCES authors(author_id)
    ON DELETE CASCADE  -- 当删除authors表中的行时，也删除books表中相应的行
    ON UPDATE CASCADE  -- 当更新authors表中的author_id时，也更新books表中的author_id
);

在这个例子中，如果 authors表中的某行被删除，那么 books表中所有引用该作者ID的行也将被删除，以保持数据一致性。同样，如果 authors表中的 author_id被更新，那么 books表中相应的 author_id也会被更新。

使用 ON DELETE和 ON UPDATE选项时，应根据具体业务逻辑和数据完整性需求来选择合适的动作。

第5章 多表操作.pptx

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