主键和外键：数据库关系建模的基础，深入理解其作用与约束

# 1. 数据库关系建模基础

数据库关系建模是设计数据库架构的关键步骤，它涉及创建实体、属性和关系，以表示现实世界中的数据。关系建模的目的是创建一种有效且高效的数据存储和检索系统。

在关系建模中，实体是现实世界中具有可识别特征的对象，例如客户、产品或订单。属性是描述实体特征的属性，例如客户姓名、产品价格或订单日期。关系是实体之间建立的关联，例如客户与订单之间的关系。

关系建模遵循特定的规则和原则，以确保数据库的完整性和一致性。这些规则包括实体完整性、参照完整性和级联操作。实体完整性确保每个实体都有一个唯一标识符，称为主键。参照完整性确保外键列的值在关联表中具有对应的值。级联操作定义当父表中的记录被删除或更新时，对子表中相关记录执行的操作。

# 2. 主键与外键的概念和作用

### 2.1 主键：唯一标识符和数据完整性

**概念：**

主键是数据库表中唯一标识每条记录的一个或多个列。它确保表中的每条记录都具有唯一且不可重复的值。

**作用：**

* **唯一标识符：**主键用于区分表中的不同记录，防止重复数据。
* **数据完整性：**通过强制唯一性，主键有助于确保数据的准确性和一致性。

**示例：**

在学生表中，学号通常用作主键，因为它可以唯一标识每个学生。

### 2.2 外键：建立表之间的关联

**概念：**

外键是表中的一列，它引用另一张表中的主键。它建立了表之间的关系，允许我们根据共同的值链接数据。

**作用：**

* **建立关联：**外键将表连接起来，允许我们查询和检索跨多个表的数据。
* **数据完整性：**外键有助于确保数据完整性，因为它强制引用表中存在的有效记录。

**示例：**

在订单表中，客户 ID 列通常用作外键，它引用客户表中的主键，建立了订单与客户之间的关联。

#### 外键约束

**参照完整性：**外键约束确保外键值在被引用的表中存在，防止无效引用。

**级联操作：**级联操作定义了当被引用的记录被删除或更新时，对引用记录的处理方式。

| 级联操作 | 描述 |
|---|---|
| CASCADE | 级联删除或更新引用记录 |
| RESTRICT | 禁止删除或更新被引用的记录 |
| SET NULL | 将引用记录的外键值设置为 NULL |
| SET DEFAULT | 将引用记录的外键值设置为默认值 |

**示例：**

如果我们删除客户表中的客户记录，并且订单表中的外键约束设置为 CASCADE，则所有引用该客户的订单记录也会被删除。

# 3. 主键和外键的约束

### 3.1 主键约束：唯一性和非空性

主键约束是确保表中每一行都具有唯一标识符的一组规则。它强制执行以下限制：

- **唯一性：**表中每一行都必须具有一个唯一的值。
- **非空性：**主键列不能包含 NULL 值。

这些约束对于维护数据完整性和准确性至关重要。唯一性约束防止重复行，而非空性约束确保主键始终存在，即使其他列的值为 NULL。

### 3.2 外键约束：参照完整性和级联操作

外键约束是确保表之间关联关系完整性的一组规则。它强制执行以下限制：

- **参照完整性：**外键值必须引用父表中存在的行。
- **级联操作：**当父表中的行被删除或更新时，外键表中的相关行会自动进行相应的操作。

级联操作有三种类型：

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