22.1 约束

22.1 约束

SQL已经改进过多个版本，成为非常完善和强大的语言。许多强有力的特性给用户提供了高级的数据处理技术，如约束。

关联表和引用完整性已经在前面讨论过几次。正如所述，关系数据库存储分解为多个表的数据，每个表存储相应的数据。利用键来建立从一个表到另一个表的引用（由此产生了术语引用完整性（referential integrity））。

正确地进行关系数据库设计，需要一种方法保证只在表中插入合法数据。例如，如果Orders表存储订单信息，OrderItems表存储订单详细内容，应该保证OrderItems中引用的任何订单ID都存在于Orders中。类似地，在Orders表中引用的任意顾客必须存在于Customers表中。

虽然可以在插入新行时进行检查（在另一个表上执行SELECT，以保证所有值合法并存在），但最好不要这样做，原因如下：

如果在客户端层面上实施数据库完整性规则，则每个客户端都要被迫实施这些规则，一定会有一些客户端不实施这些规则。
在执行UPDATE和DELETE操作时，也必须实施这些规则。
执行客户端检查是非常耗时的，而DBMS执行这些检查会相对高效。

约束（constraint）
管理如何插入或处理数据库数据的规则。

DBMS通过在数据库表上施加约束来实施引用完整性。大多数约束是在表定义中定义的，如第17课所述，用CREATE TABLE或ALTER TABLE语句。

注意：具体DBMS的约束
有几种不同类型的约束，每个DBMS都提供自己的支持。因此，这里给出的例子在不同的DBMS上可能有不同的反应。在进行试验之前，请参阅具体的DBMS文档。

22.1.1 主键

我们在第1课简单提过主键。主键是一种特殊的约束，用来保证一列（或一组列）中的值是唯一的，而且永不改动。换句话说，表中的一列（或多个列）的值唯一标识表中的每一行。这方便了直接或交互地处理表中的行。没有主键，要安全地UPDATE或DELETE特定行而不影响其他行会非常困难。

表中任意列只要满足以下条件，都可以用于主键：

任意两行的主键值都不相同。
每行都具有一个主键值（即列中不允许NULL值）。
包含主键值的列从不修改或更新。（大多数DBMS不允许这么做，但如果你使用的DBMS允许这样做，好吧，千万别！）
主键值不能重用。如果从表中删除某一行，其主键值不分配给新行。

一种定义主键的方法是创建它，如下所示：

输入▼

CREATE TABLE Vendors 
(
vend_id         CHAR(10)       NOT NULL PRIMARY KEY, 
vend_name       CHAR(50)       NOT NULL,
vend_address    CHAR(50)       NULL,
vend_city       CHAR(50)       NULL,
vend_state      CHAR(5)        NULL,
vend_zip        CHAR(10)       NULL,
vend_country    CHAR(50)       NULL
);

分析▼

在此例子中，给表的vend_id列定义添加关键字PRIMARY KEY，使其成为主键。

输入▼

ALTER TABLE Vendors 
ADD CONSTRAINT PRIMARY KEY (vend_id);

分析▼

这里定义相同的列为主键，但使用的是CONSTRAINT语法。此语法也可以用于CREATE TABLE和ALTER TABLE语句。

说明：SQLite中的键
SQLite不允许使用ALTER TABLE定义键，要求在初始的CREATE TABLE语句中定义它们。

22.1.2 外键

外键是表中的一列，其值必须列在另一表的主键中。外键是保证引用完整性的极其重要部分。我们举个例子来理解外键。

Orders表将录入到系统的每个订单作为一行包含其中。顾客信息存储在Customers表中。Orders表中的订单通过顾客ID与Customers表中的特定行相关联。顾客ID为Customers表的主键，每个顾客都有唯一的ID。订单号为Orders表的主键，每个订单都有唯一的订单号。

Orders表中顾客ID列的值不一定是唯一的。如果某个顾客有多个订单，则有多个行具有相同的顾客ID（虽然每个订单都有不同的订单号）。同时，Orders表中顾客ID列的合法值为Customers表中顾客的ID。

这就是外键的作用。在这个例子中，在Orders的顾客ID列上定义了一个外键，因此该列只能接受Customers表的主键值。

下面是定义这个外键的方法：

输入▼

CREATE TABLE Orders
(
    order_num     INTEGER     NOT NULL PRIMARY KEY,
    order_date    DATETIME    NOT NULL,
    cust_id       CHAR(10)    NOT NULL REFERENCES Customers(cust_id)
);

分析▼

其中的表定义使用了REFERENCES关键字，它表示cust_id中的任何值都必须是Customers表的cust_id中的值。

相同的工作也可以在ALTER TABLE语句中用CONSTRAINT语法来完成：

输入▼

ALTER TABLE Orders
ADD CONSTRAINT
FOREIGN KEY (cust_id) REFERENCES Customers (cust_id)

提示：外键有助防止意外删除
如第6课所述，除帮助保证引用完整性外，外键还有另一个重要作用。在定义外键后，DBMS不允许删除在另一个表中具有关联行的行。例如，不能删除关联订单的顾客。删除该顾客的唯一方法是首先删除相关的订单（这表示还要删除相关的订单项）。由于需要一系列的删除，因而利用外键可以防止意外删除数据。

有的DBMS支持称为级联删除（cascading delete）的特性。如果启用，该特性在从一个表中删除行时删除所有相关的数据。例如，如果启用级联删除并且从Customers表中删除某个顾客，则任何关联的订单行也会被自动删除。

22.1.3 唯一约束

唯一约束用来保证一列（或一组列）中的数据是唯一的。它们类似于主键，但存在以下重要区别。

表可包含多个唯一约束，但每个表只允许一个主键。
唯一约束列可包含NULL值。
唯一约束列可修改或更新。
唯一约束列的值可重复使用。
与主键不一样，唯一约束不能用来定义外键。

employees表是一个使用约束的例子。每个雇员都有唯一的社会安全号，但我们并不想用它作主键，因为它太长（而且我们也不想使该信息容易利用）。因此，每个雇员除了其社会安全号外还有唯一的雇员ID（主键）。

雇员ID是主键，可以确定它是唯一的。你可能还想使DBMS保证每个社会安全号也是唯一的（保证输入错误不会导致使用他人号码）。可以通过在社会安全号列上定义UNIQUE约束做到。

唯一约束的语法类似于其他约束的语法。唯一约束既可以用UNIQUE关键字在表定义中定义，也可以用单独的CONSTRAINT定义。

22.1.4 检查约束

检查约束用来保证一列（或一组列）中的数据满足一组指定的条件。检查约束的常见用途有以下几点。

检查最小或最大值。例如，防止0个物品的订单（即使0是合法的数）。
指定范围。例如，保证发货日期大于等于今天的日期，但不超过今天起一年后的日期。
只允许特定的值。例如，在性别字段中只允许M或F。

换句话说，第1课介绍的数据类型限制了列中可保存的数据的类型。检查约束在数据类型内又做了进一步的限制，这些限制极其重要，可以确保插入数据库的数据正是你想要的数据。不需要依赖于客户端应用程序或用户来保证正确获取它，DBMS本身将会拒绝任何无效的数据。

下面的例子对OrderItems表施加了检查约束，它保证所有物品的数量大于0：

输入▼

CREATE TABLE OrderItems
(
    order_num     INTEGER     NOT NULL,
    order_item    INTEGER     NOT NULL,
    prod_id       CHAR(10)    NOT NULL,
    quantity      INTEGER     NOT NULL CHECK (quantity > 0),
    item_price    MONEY       NOT NULL
);

分析▼

利用这个约束，任何插入（或更新）的行都会被检查，保证quantity大于0。

检查名为gender的列只包含M或F，可编写如下的ALTER TABLE语句：

输入▼

ADD CONSTRAINT CHECK (gender LIKE '[MF]')

提示：用户定义数据类型
有的DBMS允许用户定义自己的数据类型。它们是定义检查约束（或其他约束）的基本简单数据类型。例如，你可以定义自己的名为gender的数据类型，它是单字符的文本数据类型，带限制其值为M或F（对于未知值或许还允许NULL）的检查约束。然后，可以将此数据类型用于表的定义。定制数据类型的优点是只需施加约束一次（在数据类型定义中），而每当使用该数据类型时，都会自动应用这些约束。请查阅相应的DBMS文档，看它是否支持自定义数据类型。