05.MySQL表的约束

MySQL表的约束

MySQL表的约束
1. 空属性
2. 默认值
3. 列描述
4. zerofill
5. 主键
6. 自增长
7. 唯一键
8. 外键
9. 综合案例

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MySQL表的约束

说到 MySQL 表的约束，这绝对是数据库设计里绕不开的一个话题。很多人一提“约束”，第一反应可能是字段的数据类型，比如 INT 不能存字符串，VARCHAR 有长度限制。这当然是最基本的一层限制，但光靠这些，远远不够。就像你家门口装了密码锁，结果厨房窗户忘关了——防得了一部分，还是会漏。

这时候就得靠表级的各种约束来兜底，从业务逻辑的角度出发，帮你把不合理的数据挡在门外。

举个栗子🌰：假设你建了一个用户表，里面有个“年龄”字段，类型是 INT。这时候要是有人输入个 -100 或者 999999999 岁，数据库是能存下没错，但你一看就知道这不靠谱。这种数值范围的控制，其实属于“检查约束（CHECK）”。不过早期的 MySQL 并不支持这玩意儿（8.0 开始才支持），所以我们今天先不展开这个，重点聊聊其他你在开发里经常用到的约束类型。

这篇文章我们就来盘讲讲这些实用技能：空属性、默认值、列描述、zerofill、主键、自增长、唯一键、外键。最后还会用一个综合案例，把这些知识点串起来，帮你真正掌握这些“看起来简单但常常出问题”的细节。

1. 空属性

1.1 NULL和NOT NULL的相爱相杀

数据库里默认所有字段都是允许为空的（NULL），就像你家的冰箱——什么都能塞进去。但实际开发中，咱们得学会"断舍离"，把不该空的字段锁死。为啥？因为空值是个麻烦精！它参与运算时会直接让结果变NULL，就像往火锅里倒可乐——全毁了。

举个例子🌰：假设你统计销售额，某个订单金额是NULL，那么SELECT SUM(price)的结果也会是NULL。这时候老板要是问"今天赚了多少"，你只能尴尬地回一句：“不知道啊，有笔订单金额没填…”

所以遇到必填项，一定要用NOT NULL。比如班级表的教室字段：

CREATE TABLE class(class_name VARCHAR(20) NOT NULL,classroom VARCHAR(20) NOT NULL
);

这时候插入数据时，这两个字段就必须填，否则MySQL会直接报错：

INSERT INTO class(class_name) VALUES('三年二班');
-- 报错：Field 'classroom' doesn't have a default value

1.2 NULL的隐藏陷阱

很多人以为NULL就是"没有值"，其实它更像"未知值"。比如两个NULL比较时，既不等于也不等于不，永远返回UNKNOWN。这会导致查询时出现意想不到的结果：

SELECT * FROM users WHERE email = NULL; -- 查不到任何数据
SELECT * FROM users WHERE email IS NULL; -- 才能查到空邮箱用户

1.3 NOT NULL的进阶玩法

有时候我们会给字段设置默认值，这时候再加NOT NULL就显得多余了。比如：

CREATE TABLE user(id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,gender ENUM('男','女') DEFAULT '男' NOT NULL
);

这里的NOT NULL其实可以省略，因为默认值已经保证了字段不为空。但要注意默认值的类型匹配，比如用字符串’0’当默认值，字段类型却是INT的话，可能会触发隐式转换。

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2. 默认值

2.1 DEFAULT的魔法时刻

默认值就像自动售货机——当你不投币时，它自己吐出预设的商品。比如用户表的性别字段：

CREATE TABLE user(id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,name VARCHAR(20),gender ENUM('男','女') DEFAULT '男'
);

这时候插入数据时，如果不指定gender字段，就会自动填充"男"：

INSERT INTO user(name) VALUES('张三');
-- 实际插入的是('张三', '男')

2.2 默认值的进阶套路

默认值不仅能用常量，还能用表达式（MySQL 8.0+支持）：

CREATE TABLE orders(order_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,create_time DATETIME DEFAULT NOW(),expire_time DATETIME DEFAULT (NOW() + INTERVAL 7 DAY)
);

不过要注意，同一个字段不能同时有默认值和NOT NULL约束（除非默认值明确指定），否则会触发冲突。

2.3 默认值的隐藏彩蛋

对于日期时间类型字段，默认值有特殊规则：

• DATETIME默认值只能是常量，不能用函数
• TIMESTAMP会自动设置当前时间作为默认值（如果未显式指定）

比如：

CREATE TABLE test(id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,dt DATETIME,           -- 默认值为NULLts TIMESTAMP           -- 默认值自动变为CURRENT_TIMESTAMP
);

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3. 列描述

3.1 COMMENT的文艺复兴

列描述就像给数据库字段写小纸条，方便后来人看懂你的设计思路。比如用户表：

CREATE TABLE user(id INT PRIMARY KEY COMMENT '用户ID',name VARCHAR(20) COMMENT '用户真实姓名',nickname VARCHAR(20) COMMENT '用户昵称（可为空）'
);

通过SHOW CREATE TABLE user;就能看到这些注释：

CREATE TABLE `user` (`id` int(11) NOT NULL COMMENT '用户ID',`name` varchar(20) NOT NULL COMMENT '用户真实姓名',`nickname` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '用户昵称（可为空）'
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

3.2 描述的最佳实践

1. 业务含义：说明字段的业务逻辑，比如status TINYINT COMMENT '状态：1-待支付 2-已支付 3-已发货'
2. 数据来源：标明数据是怎么来的，比如score DECIMAL(5,2) COMMENT '根据考试成绩自动同步'
3. 变更记录：重要字段的变更历史，比如address VARCHAR(255) COMMENT '2022.3新增，原地址字段已废弃'

3.3 描述的隐藏功能

结合INFORMATION_SCHEMA.COLUMNS表，可以实现自动化文档生成：

SELECT COLUMN_NAME, COLUMN_COMMENT 
FROM information_schema.columns
WHERE TABLE_SCHEMA='your_db' AND TABLE_NAME='user';

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4. zerofill

4.1 数字显示的艺术

zerofill就像给数字穿上西装打上领带——让它看起来更正式。比如订单编号：

CREATE TABLE orders(order_id INT(6) ZEROFILL PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT
);

插入数据时：

INSERT INTO orders() VALUES();
-- 实际显示order_id为000001

注意这里的INT(6)不是指6位数字，而是显示宽度。底层存储还是标准的INT类型（4字节）。

4.2 zerofill的连带效应

使用zerofill会自动触发UNSIGNED属性：

CREATE TABLE test(a INT(5) ZEROFILL);
-- 实际相当于 INT(5) UNSIGNED ZEROFILL

所以字段只能存储正数，负数插入会变成0。

4.3 使用场景分析

适合需要固定显示位数的业务场景：

• 学号：202301010001（年份+学院代码+序号）
• 发票号码：0000123456
• 产品编号：P000001

但要注意，这种格式化更适合前端处理，数据库层面保持纯粹数字更利于计算。

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5. 主键

5.1 数据的身份证

主键就像每个人的身份证号码——必须唯一且不能为空。创建学生表：

CREATE TABLE student(stu_id CHAR(10) PRIMARY KEY COMMENT '学号（唯一标识）',name VARCHAR(20)
);

这时候插入重复学号会直接报错：

INSERT INTO student VALUES('2023010101','张三');
INSERT INTO student VALUES('2023010101','李四');
-- 报错：Duplicate entry '2023010101' for key 'PRIMARY'

5.2 主键的进阶操作

1. 删除主键：

   ALTER TABLE student DROP PRIMARY KEY;
   

   注意：如果该列有自增属性，需要先删除自增

2. 修改主键：

   ALTER TABLE student MODIFY stu_id CHAR(12);
   -- 修改字段类型不影响主键约束
   

3. 复合主键：

   CREATE TABLE cart(user_id INT,product_id INT,quantity INT,PRIMARY KEY(user_id, product_id)
   );
   

   这时候单个字段可以重复，但组合必须唯一

5.3 主键选择的玄学

1. 自增主键 vs 业务主键
   自增主键（如AUTO_INCREMENT）更利于索引性能，业务主键（如身份证号）更直观，需要根据场景权衡

2. UUID的另类玩法

   CREATE TABLE orders(order_id CHAR(36) PRIMARY KEY DEFAULT UUID(),...
   );
   

   适合分布式系统，但会占用更多存储空间

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6. 自增长

6.1 AUTO_INCREMENT的魔法

自增字段就像自动步枪——每次扣动扳机都会自动装弹。创建文章表：

CREATE TABLE articles(article_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,title VARCHAR(100)
);

插入数据时：

INSERT INTO articles(title) VALUES('MySQL约束详解');
-- article_id自动分配为1
INSERT INTO articles(title) VALUES('性能优化技巧');
-- article_id自动分配为2

6.2 自增的隐藏技巧

1. 指定初始值：

   CREATE TABLE users(id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY
   ) AUTO_INCREMENT = 1000;
   

2. 跳增现象：
   如果插入失败或事务回滚，自增值不会回退。比如插入100后失败，下一个值会是101而不是100

3. 手动赋值：

   INSERT INTO articles(article_id, title) VALUES(10000, '特别推荐');
   -- 下次自增值从10001开始
   

6.3 自增的性能考量

1. 并发问题：
   InnoDB引擎使用互斥锁来确保自增的连续性，在高并发场景可能成为瓶颈

2. 缓存配置：
   innodb_autoinc_lock_mode参数影响自增行为，需要根据业务调整

3. 迁移风险：
   导出导入数据时，记得检查自增字段的当前值：

   SHOW TABLE STATUS LIKE 'articles';
   -- 查看Auto_increment列
   

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7. 唯一键

7.1 除主键外的唯一保障

唯一键就像班级里的学号和电话号码——都可以唯一标识学生，但只能选一个当主键。创建用户表：

CREATE TABLE user(id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,username VARCHAR(20) UNIQUE,email VARCHAR(50) UNIQUE
);

这时候用户名和邮箱都必须唯一：

INSERT INTO user(username, email) 
VALUES('zhangsan', '[e-mail]');-- 插入相同用户名会失败
INSERT INTO user(username, email) 
VALUES('zhangsan', '[e-mail]');
-- 报错：Duplicate entry 'zhangsan' for key 'username'

7.2 唯一键的骚操作

1. 复合唯一键：

   CREATE TABLE exam(student_id INT,subject VARCHAR(20),score INT,UNIQUE(student_id, subject)
   );
   

   保证同一个学生同一科目只有一条记录

2. 空值处理：
   唯一键允许有多个NULL值（这与主键不同）：

   INSERT INTO user(username) VALUES(NULL);
   INSERT INTO user(username) VALUES(NULL);
   -- 两条记录都能成功插入
   

3. 延迟约束：
   在事务中，唯一约束检查可以延迟到提交时：

   SET CONSTRAINTS ALL DEFERRED;
   -- 需要配合支持的存储引擎
   

7.3 唯一键的优化技巧

1. 前缀索引：
   对长字符串字段，可以只索引前缀：

   CREATE TABLE products(id INT PRIMARY KEY,product_code VARCHAR(100) UNIQUE
   );
   -- 改为
   CREATE UNIQUE INDEX idx_code ON products(product_code(20));
   

2. 合并索引：
   如果某个查询经常同时用到username和email，可以创建联合唯一索引：

   CREATE UNIQUE INDEX idx_user_email ON user(username, email);
   

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8. 外键

8.1 表之间的羁绊

外键就像亲子关系——孩子必须知道自己爹是谁。创建订单表：

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

这时候插入订单时：

-- 假设users表中没有id=100的用户
INSERT INTO orders(user_id) VALUES(100);
-- 报错：Cannot add or update a child row

8.2 外键的连环反应

1. 级联更新：
   当父表主键变更时，子表自动更新：

   CREATE TABLE orders(order_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,user_id INT,FOREIGN KEY(user_id) REFERENCES users(id) ON UPDATE CASCADE
   );
   

2. 级联删除：
   删除父表记录时，自动删除子表关联数据：

   FOREIGN KEY(user_id) REFERENCES users(id) ON DELETE CASCADE
   

3. 置空操作：
   删除父表记录时，将子表外键字段设为NULL：

   FOREIGN KEY(user_id) REFERENCES users(id) ON DELETE SET NULL
   -- 注意：字段必须允许NULL
   

8.3 外键的性能博弈

1. 锁机制：
   修改父表主键时，会锁定子表相关记录，可能引发死锁

2. 批量导入：
   导入大量数据时，建议先关闭外键检查：

   SET FOREIGN_KEY_CHECKS=0;
   -- 执行导入操作
   SET FOREIGN_KEY_CHECKS=1;
   

3. 索引优化：
   外键字段必须有索引，否则会影响性能：

   CREATE INDEX idx_user ON orders(user_id);
   -- 如果创建外键时未自动创建
   

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9. 综合案例

9.1 商城系统的数据设计

让我们来设计一个简单的电商系统，包含三个核心表：

9.1.1 商品表(goods)

CREATE TABLE goods(goods_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT COMMENT '商品ID',goods_name VARCHAR(100) NOT NULL COMMENT '商品名称',unitprice DECIMAL(10,2) NOT NULL COMMENT '单价',category VARCHAR(50) COMMENT '分类',provider VARCHAR(100) COMMENT '供应商',stock INT DEFAULT 0 COMMENT '库存',INDEX idx_category(category)
) ENGINE=InnoDB;

9.1.2 客户表(customer)

CREATE TABLE customer(customer_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT COMMENT '客户ID',name VARCHAR(20) NOT NULL COMMENT '姓名',address VARCHAR(200) COMMENT '住址',email VARCHAR(50) UNIQUE COMMENT '邮箱',sex ENUM('男','女') COMMENT '性别',card_id CHAR(18) UNIQUE COMMENT '身份证',reg_time DATETIME DEFAULT NOW() COMMENT '注册时间'
) ENGINE=InnoDB;

9.1.3 购买表(purchase)

CREATE TABLE purchase(order_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT COMMENT '订单号',customer_id INT NOT NULL COMMENT '客户ID',goods_id INT NOT NULL COMMENT '商品ID',nums INT NOT NULL DEFAULT 1 COMMENT '购买数量',order_time DATETIME DEFAULT NOW(),FOREIGN KEY(customer_id) REFERENCES customer(customer_id),FOREIGN KEY(goods_id) REFERENCES goods(goods_id),INDEX idx_time(order_time)
) ENGINE=InnoDB;

9.2 设计亮点解析

1. 约束组合拳：

   • 客户姓名NOT NULL保证必填
   • 邮箱和身份证UNIQUE防止重复
   • 性别用ENUM限制取值范围
   • 购买数量DEFAULT 1避免零值

2. 性能优化：

   • 商品分类添加索引
   • 订单时间建立索引方便按时间查询

3. 数据完整性：

   • 外键约束确保订单中的客户和商品真实存在
   • 级联操作可自行添加（根据业务需求）

9.3 扩展思考

1. 库存扣减：
   在购买表插入记录时，需要更新商品表库存。可以通过触发器实现：

   DELIMITER //
   CREATE TRIGGER after_purchase_insert 
   AFTER INSERT ON purchase
   FOR EACH ROW
   BEGINUPDATE goods SET stock = stock - NEW.nums WHERE goods_id = NEW.goods_id;
   END//
   DELIMITER ;
   

2. 订单状态：
   可以添加status字段表示订单状态（待支付、已发货等），配合外键关联状态字典表

3. 分区策略：
   对于大规模数据，可以按订单时间做分区：

   CREATE TABLE purchase(...) 
   PARTITION BY RANGE (YEAR(order_time)) (PARTITION p2022 VALUES LESS THAN (2023),PARTITION p2023 VALUES LESS THAN (2024)
   );