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外键

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当我们用主键唯一标识记录时,我们就可以在students表中确定任意一个学生的记录:

id name other columns...
1 小明 ...
2 小红 ...

我们还可以在classes表中确定任意一个班级记录:

id name other columns...
1 一班 ...
2 二班 ...

但是我们如何确定students表的一条记录,例如,id=1的小明,属于哪个班级呢?

由于一个班级可以有多个学生,在关系模型中,这两个表的关系可以称为“一对多”,即一个classes的记录可以对应多个students表的记录。

为了表白这种一对多的关系,我们需要在students表中加入一列class_id,让它的值与classes表的某条记录相对应:

id class_id name other columns...
1 1 小明 ...
2 1 小红 ...
5 2 小白 ...

这样,我们就可以根据class_id这个列直接定位出一个students表的记录应该对应到classes的哪条记录。

例如:

  • 小明的class_id1,因此,对应的classes表的记录是id=1的一班;
  • 小红的class_id1,因此,对应的classes表的记录是id=1的一班;
  • 小白的class_id2,因此,对应的classes表的记录是id=2的二班。

students表中,通过class_id的字段,可以把数据与另一张表关联起来,这种列称为外键

外键并不是通过列名实现的,而是通过定义外键约束实现的:

ALTER TABLE students
ADD CONSTRAINT fk_class_id
FOREIGN KEY (class_id)
REFERENCES classes (id);

其中,外键约束的名称fk_class_id可以任意,FOREIGN KEY (class_id)指定了class_id作为外键,REFERENCES classes (id)指定了这个外键将关联到classes表的id列(即classes表的主键)。

通过定义外键约束,关系数据库可以保障无法插入无效的数据。即如果classes表不存在id=99的记录,students表就无法插入class_id=99的记录。

由于外键约束会降低数据库的性能,大部分互联网应用程序为了追求速度,并不设置外键约束,而是仅靠应用程序自身来保障逻辑的正确性。这种情况下,class_id仅仅是一个普通的列,只是它起到了外键的作用而已。

要删除一个外键约束,也是通过ALTER TABLE实现的:

ALTER TABLE students
DROP FOREIGN KEY fk_class_id;

注意:删除外键约束并没有删除外键这一列。删除列是通过DROP COLUMN ...实现的。

多对多

通过一个表的外键关联到另一个表,我们可以定义出一对多关系。有些时候,还需要定义“多对多”关系。例如,一个老师可以对应多个班级,一个班级也可以对应多个老师,因此,班级表和老师表存在多对多关系。

多对多关系实际上是通过两个一对多关系实现的,即通过一个中间表,关联两个一对多关系,就形成了多对多关系:

teachers表:

id name
1 张老师
2 王老师
3 李老师
4 赵老师

classes表:

id name
1 一班
2 二班

中间表teacher_class关联两个一对多关系:

id teacher_id class_id
1 1 1
2 1 2
3 2 1
4 2 2
5 3 1
6 4 2

通过中间表teacher_class可知teachersclasses的关系:

  • id=1的张老师对应id=1,2的一班和二班;
  • id=2的王老师对应id=1,2的一班和二班;
  • id=3的李老师对应id=1的一班;
  • id=4的赵老师对应id=2的二班。

同理可知classesteachers的关系:

  • id=1的一班对应id=1,2,3的张老师、王老师和李老师;
  • id=2的二班对应id=1,2,4的张老师、王老师和赵老师;

因此,通过中间表,我们就定义了一个“多对多”关系。

一对一

一对一关系是指,一个表的记录对应到另一个表的唯一一个记录。

例如,students表的每个学生可以有自己的联系方式,如果把联系方式存入另一个表contacts,我们就可以得到一个“一对一”关系:

id student_id mobile
1 1 135xxxx6300
2 2 138xxxx2209
3 5 139xxxx8086

有细心的童鞋会问,既然是一对一关系,那为啥不给students表增加一个mobile列,这样就能合二为一了?

如果业务允许,完全可以把两个表合为一个表。但是,有些时候,如果某个学生没有手机号,那么,contacts表就不存在对应的记录。实际上,一对一关系准确地说,是contacts表一对一对应students表。

还有一些应用会把一个大表拆成两个一对一的表,目的是把经常读取和不经常读取的字段分开,以获得更高的性能。例如,把一个大的用户表分拆为用户基本信息表user_info和用户详细信息表user_profiles,大部分时候,只需要查问user_info表,并不需要查问user_profiles表,这样就提高了查问速度。

小结

关系数据库通过外键可以实现一对多、多对多和一对一的关系。外键既可以通过数据库来约束,也可以不设置约束,仅依靠应用程序的逻辑来保障。


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