数据库外键约束

一、什么是外键约束？

外键（Foreign Key）约束是关系型数据库中用于建立和加强两个数据表之间联系的一种机制。通过外键，可以确保子表中的某个字段的值，必须在父表的主键或唯一键中存在，从而保证数据的参照完整性。

二、为什么要使用外键？

1. 保证数据一致性：防止子表中出现无效的引用数据（如引用了不存在的用户ID）。
2. 自动维护数据关系：通过级联操作，自动同步父表和子表的数据变更。
3. 简化应用逻辑：部分数据校验交由数据库完成，减少应用层代码复杂度。

三、外键的使用场景

• 存在主从关系的数据表（如订单表与用户表、评论表与文章表等）。
• 需要保证子表数据依赖于父表数据的场景。
• 需要自动同步删除、更新等操作的场景。

四、如何在 MySQL 中使用外键

1. 创建表时添加外键

CREATE TABLE users (
    id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    username VARCHAR(50) NOT NULL
) ENGINE=InnoDB;

CREATE TABLE orders (
    id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    user_id INT,
    order_date DATE,
    FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id)
);

2. 已有表添加外键

ALTER TABLE orders
ADD CONSTRAINT fk_user
FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id);

3. 外键字段要求

• 外键字段类型必须与被引用字段类型一致。
• 被引用字段必须是主键或唯一索引。
• 表的存储引擎需为 InnoDB。

五、外键的级联操作类型及案例

MySQL 支持多种级联操作，常见类型如下：

1. CASCADE（级联）

• ON DELETE CASCADE：删除父表记录时，自动删除子表相关记录。
• ON UPDATE CASCADE：更新父表主键时，自动更新子表相关外键。

案例：

CREATE TABLE parent (
    id INT PRIMARY KEY
) ENGINE=InnoDB;

CREATE TABLE child (
    id INT PRIMARY KEY,
    parent_id INT,
    FOREIGN KEY (parent_id) REFERENCES parent(id)
        ON DELETE CASCADE
        ON UPDATE CASCADE
) ENGINE=InnoDB;

当 parent 表中的某条 id 被删除或更新时，child 表中对应的 parent_id 也会被自动删除或更新。

2. SET NULL（置空）

• ON DELETE SET NULL：删除父表记录时，子表外键字段自动置为 NULL。
• ON UPDATE SET NULL：更新父表主键时，子表外键字段自动置为 NULL。

案例：

CREATE TABLE child (
    id INT PRIMARY KEY,
    parent_id INT,
    FOREIGN KEY (parent_id) REFERENCES parent(id)
        ON DELETE SET NULL
        ON UPDATE SET NULL
) ENGINE=InnoDB;

当 parent 表中的某条 id 被删除或更新时，child 表中对应的 parent_id 会被置为 NULL。

3. SET DEFAULT（置为默认值）

• ON DELETE SET DEFAULT：删除父表记录时，子表外键字段自动置为默认值（字段需有默认值）。
• ON UPDATE SET DEFAULT：更新父表主键时，子表外键字段自动置为默认值。

注意：MySQL 的 InnoDB 引擎对 SET DEFAULT 支持有限，通常不建议使用。

案例：

CREATE TABLE child (
    id INT PRIMARY KEY,
    parent_id INT DEFAULT 0,
    FOREIGN KEY (parent_id) REFERENCES parent(id)
        ON DELETE SET DEFAULT
        ON UPDATE SET DEFAULT
) ENGINE=InnoDB;

4. RESTRICT（限制）

• ON DELETE RESTRICT：如果子表存在相关记录，则不允许删除父表记录。
• ON UPDATE RESTRICT：如果子表存在相关记录，则不允许更新父表主键。

案例：

CREATE TABLE child (
    id INT PRIMARY KEY,
    parent_id INT,
    FOREIGN KEY (parent_id) REFERENCES parent(id)
        ON DELETE RESTRICT
        ON UPDATE RESTRICT
) ENGINE=InnoDB;

如果 child 表中存在某个 parent_id，则不能删除或更新 parent 表中对应的 id。

5. NO ACTION（无操作）

• ON DELETE NO ACTION 和 ON UPDATE NO ACTION：与 RESTRICT 类似，表示如果子表存在相关记录，则不允许对父表进行删除或更新操作。在 MySQL 中，NO ACTION 和 RESTRICT 效果相同。

案例：

CREATE TABLE child (
    id INT PRIMARY KEY,
    parent_id INT,
    FOREIGN KEY (parent_id) REFERENCES parent(id)
        ON DELETE NO ACTION
        ON UPDATE NO ACTION
) ENGINE=InnoDB;

不能指定外键多个级联操作

外键的级联操作（如 ON DELETE 和 ON UPDATE）在同一个外键约束中可以同时存在，但每种操作类型只能指定一个动作。例如，你可以同时为一个外键设置 ON DELETE CASCADE 和 ON UPDATE SET NULL，这样在删除父表记录时会级联删除子表记录，在更新父表主键时会将子表外键置为 NULL。

示例：

CREATE TABLE child (
    id INT PRIMARY KEY,
    parent_id INT,
    FOREIGN KEY (parent_id) REFERENCES parent(id)
        ON DELETE CASCADE
        ON UPDATE SET NULL
) ENGINE=InnoDB;

注意事项：

• 每个外键约束只能为 ON DELETE 和 ON UPDATE 各指定一个动作，不能为同一操作指定多个动作（比如不能同时 ON DELETE CASCADE 和 ON DELETE SET NULL）。
• 你可以在同一张表的不同外键上分别设置不同的级联操作。

六、常见问题与注意事项

1. 外键字段类型必须与被引用字段类型一致。
2. 被引用字段必须为主键或唯一索引。
3. MyISAM 存储引擎不支持外键，需使用 InnoDB。
4. 添加外键前需确保子表数据已符合约束，否则会报错。
5. 级联操作需根据实际业务需求选择，避免误删或误更新数据。

七、总结

外键约束是保证数据库数据一致性的重要机制。合理使用外键和级联操作，可以有效提升数据的可靠性和维护性。在设计表结构时，应根据业务需求选择合适的外键约束和级联策略，确保数据的完整性和安全性。