第3节-使用表格数据-外键

摘要: 在本教程中，你将了解外键以及如何使用 PostgreSQL 外键约束为表创建外键列。

外键简介

在 PostgreSQL 中，外键是一个表中的一列或一组列，它引用另一个表的 主键。外键起到了连接两个表的作用。

例如，下面的 products 表有一个名为 brand_id 的外键列，该列引用 brands 表的 brand_id 列:

包含外键列的表称为子表，而子表所引用的包含主键列的表被称为被引用表或父表。

在这个示例中，brands 表是被引用的表或父表，而 products 表是子表。

外键确保子表中的数据与父表中的相关数据相匹配。例如，如果你的 products 表中有一个品牌ID,那么该品牌ID应与 brands 表中的某个品牌ID相匹配。

外键有助于维护引用完整性。例如，如果某个产品引用了一个品牌，那么该品牌必须存在于 brands表中。

当你删除父表中的一行时，应妥善处理子表，以避免出现孤立记录。

请注意,孤立记录是指一个表中引用了另一个表中不存在的主键值的记录。

例如,如果 brands 中的一行被删除，products 表中所有相关的行都应自动删除。

一对多关系中的外键

当两个表存在一对多关系时,"多"的一方的表会包含外键列。

例如，brands 表和 products 表之间的关系是一对多。products 表是":的一方;它应该有一个外键列:

products 表有一个名为 brand_id 的附加列，该列引用 brands 表的 brand_id。

同样，categories 表和 products 表之间的关系是一对多关系。

products 表有一个名为 category_id 的外键列，该列引用了 categories 表的 category_id 列:

一个表可能有多个外键列，例如 products 表。

外键列中的值等于引用行的主键中的值。例如，中的第一行的 brand_id 列等于 brand_id 列的 brands 表。

按照惯例，外键列的格式为 table_id 。例如，外键列是 category_id 和 brand_id。

多行可以具有相同的外键列值。例如，产品名称为 iPhone 14 Pro 和 iPhone 15 Pro 的两行都具有相同的 brand_id 1。

多对多关系中的外键

在 PostgreSQL 中，你可以使用两个一对多关系来建模多对多关系。

例如，products 表和 tags 表之间的关系是多对多的。

为了建模这种关系，我们创建了一个名为 product_tags 的新表，该表通常被称为链接表:

product_tags 将有两个外键;一个引用 products 表中的 product_id 列，另一个引用 tags 表中的 tag_id 列。

外键约束

在 PostgreSQL 中，您可以使用外键约束来设置外键。

以下是定义外键约束的基本语法:

CONSTRAINT constraint_name
FOREIGN KEY (fk_column)
REFERENCES table(pk_column)
ON DELETE delete_action
ON UPDATE update_action;

在该语法中:

• 首先,在 CONSTRAINT 子句中指定外键约束的名称。如果不指定，PostgreSQL会自动生成一个约束名称。
• 其次,将外键列 (fk_column) 放在 FOREIGN KEY 关键字后的括号 () 内。
• 第三,在 REFERENCES 关键字后提供外键列所引用的表和主键列。
• 最后,设置删除和更新操作,以指定当父表中主键所在行被删除和更新时的行为。

FOREIGN KEY 和 REFERENCES 子句是强制性的，而 CONSTRAINT 、ON DELETE 和 ON UPDATE 子句是可选的。

外键约束示例

首先, 创建一个新表,名为 brands:

CREATE TABLE brands (brand_id INT GENERATED ALWAYS AS IDENTITY PRIMARY KEY,name VARCHAR(255) NOT NULL
);

其次,使用外键列 brand_id 创建一个名为产品的新表,该表引用品牌表的 brand_id 列:

CREATE TABLE products (product_id INT GENERATED ALWAYS AS IDENTITY PRIMARY KEY,name VARCHAR(100) NOT NULL,price DECIMAL(10, 2) NOT NULL,brand_id INT NOT NULL,FOREIGN KEY (brand_id) REFERENCES brands (brand_id)
);

第三,将三行插入 brands 表:

INSERT INTO brands(name)
VALUES ('Apple'), ('Samsung'), ('Google')
RETURNING *;

输出:

 brand_id |  name
----------+---------1 | Apple2 | Samsung3 | Google

向外键表中插入数据

如果你向 products 表中插入新行，则 brand_id 的值必须存在于 brands 表中。例如，以下语句向 products 表中插入一行新数据，其中 brand_id 为1:

INSERT INTO products(name, price, brand_id)
VALUES('iPhone 14 Pro', 999.99, 1)
RETURNING *;

输出:

 product_id |     name      | price  | brand_id
------------+---------------+--------+----------1 | iPhone 14 Pro | 999.99 |        1

如果您尝试插入品牌 ID 不存在的行，您将遇到错误 brands 表。

以下语句尝试向 products 表中插入一行新数据，但使用了无效的品牌 ID:

INSERT INTO products(name, price, brand_id)
VALUES('iPhone 15 Pro', 1299.99, 11)
RETURNING *;

PostgreSQL 会发出以下错误:

insert or update on table "products" violates foreign key constraint "products_brand_id_fkey"

删除带有外键约束的表

当您通过外键约束删除被其他表引用的表时,PostgreSQL 会发出错误。

例如，products 表通过外键约束引用 brands 表。如果删除品牌表，将会出现错误:

DROP TABLE brands;

错误:

cannot drop table brands because other objects depend on it

drop brands 表，您按照以下步骤操作:

• 首先, 删除引用 brands 表中 brand_id 列的外键约束。
• 其次,删除表 brands 。

您可以使用 DROP TABLE ... CASCADE 语句来完成这两个步骤:

DROP TABLE brands CASCADE;

此语句删除了表 products 上的约束 products_brand_id_fkey。

我们也来删除 products 表:

DROP TABLE products;

删除操作

删除操作允许你在父表中的行被删除时，为子表中的行指定一个操作。

ON DELETE delete_action;

delete_action 可以是以下情况之一:

• NO ACTION – 发出约束违反错误。NO ACTION 是默认设置。
• SET NULL – 将外键列的值设置为 NULL 。
• CASCADE – 删除子表中所有相关的行。
• SET DEFAULT – 为子表中的外键列设置默认值。
• RESTRICT 的作用类似于 NO ACTION 。

删除时设为 NULL

首先，重新创建 brands 表:

CREATE TABLE brands (brand_id INT GENERATED ALWAYS AS IDENTITY PRIMARY KEY,name VARCHAR(255) NOT NULL
);

其次, 创建 products 表，该表将 brand_id 作为外键列，引用 brands 表的 brand_id 列:

CREATE TABLE products (product_id INT GENERATED ALWAYS AS IDENTITY PRIMARY KEY,name VARCHAR(100) NOT NULL,price DECIMAL(10, 2) NOT NULL,brand_id INT,FOREIGN KEY (brand_id) REFERENCES brands (brand_id) ON DELETE SET NULL
);

第三,将行插入到 brands 和 products 表:

INSERT INTO brands(name)
VALUES ('Apple'), ('Samsung')
RETURNING *;INSERT INTO products(name, price, brand_id)
VALUES
('iPhone 14 Pro', 999.99, 1),
('iPhone 15 Pro', 1299.99, 1),
('Galaxy S23 Ultra', 1299.99, 2)
RETURNING *;

第四,在 brangs 表中 delete 一条ID 为 1 的数据:

DELETE FROM brands WHERE brand_id = 1;

最后,从 products 表中查询数据:

SELECT * FROM products;

输出:

 product_id |       name       |  price  | brand_id
------------+------------------+---------+----------3 | Galaxy S23 Ultra | 1299.99 |        21 | iPhone 14 Pro    |  999.99 |     NULL2 | iPhone 15 Pro    | 1299.99 |     NULL

输出显示，ON DELETE SET NULL 操作会将相关产品的 brand_id 列的值设置为 NULL 。

删除时级联

首先,删除 brands 和 products 表:

DROP TABLE brands, products;

其次,创建带有 ON DELETE CASCADE 操作的 brands 表和 products 表:

CREATE TABLE brands (brand_id INT GENERATED ALWAYS AS IDENTITY PRIMARY KEY,name VARCHAR(255) NOT NULL
);
CREATE TABLE products (product_id INT GENERATED ALWAYS AS IDENTITY PRIMARY KEY,name VARCHAR(100) NOT NULL,price DECIMAL(10, 2) NOT NULL,brand_id INT,FOREIGN KEY (brand_id) REFERENCES brands (brand_id) ON DELETE CASCADE
);

第三,向 products 表中插入行:

INSERT INTO brands(name)
VALUES('Apple'), ('Samsung')
RETURNING *;INSERT INTO products(name, price, brand_id)
VALUES
('iPhone 14 Pro', 999.99, 1),
('iPhone 15 Pro', 1299.99, 1),
('Galaxy S23 Ultra', 1299.99, 2)
RETURNING *;

第四,删除一行 来自于 brands 表的 ID 为 1 的数据:

DELETE FROM brands 
WHERE brand_id = 1;

最后,从 products 表中查询数据:

SELECT * FROM products;

输出:

 product_id |       name       |  price  | brand_id
------------+------------------+---------+----------3 | Galaxy S23 Ultra | 1299.99 |        2

输出显示, ON DELETE CASCADE 操作会删除 products 表中 brand_id 列值为 1 的行。

删除时设置默认值

首先,删除 brands 和 products 表:

DROP TABLE brands, products;

其次,创建 brands 表:

CREATE TABLE brands (brand_id INT GENERATED ALWAYS AS IDENTITY PRIMARY KEY,name VARCHAR(255) NOT NULL
);

第三,创建 products 表:

CREATE TABLE products (product_id INT GENERATED ALWAYS AS IDENTITY  PRIMARY KEY,name VARCHAR(100) NOT NULL,price DECIMAL(10, 2) NOT NULL,brand_id INT DEFAULT 1,FOREIGN KEY (brand_id) REFERENCES brands (brand_id) ON DELETE SET DEFAULT
);

在这条语句中，我们将 brand_id 列的默认值设置为 1 。

第四，向 brands 表中插入行:

INSERT INTO brands(name)
VALUES('Unknown'),('Apple'), ('Samsung')
RETURNING *;

ID 为 1 的行将是"Unknown"。

第五,向 products 表中插入行:

INSERT INTO products(name, price, brand_id)
VALUES
('iPhone 14 Pro', 999.99, 2),
('iPhone 15 Pro', 1299.99, 2),
('Galaxy S23 Ultra', 1299.99, 3)
RETURNING *;

第六,从 brands 表中删除 id 为 2 的行:

DELETE FROM brands 
WHERE brand_id = 2;

由于 ON DELETE SET DEFAULT 操作，该语句会将 brand_id 为 2 的行的 brand_id 列的值设置为 1 。

第七,从 products 表中查询数据：

SELECT * FROM products;

输出:

 product_id |       name       |  price  | brand_id
------------+------------------+---------+----------3 | Galaxy S23 Ultra | 1299.99 |        31 | iPhone 14 Pro    |  999.99 |        12 | iPhone 15 Pro    | 1299.99 |        1

输出显示,ON DELETE SET DEFAULT 操作会将相关产品的 brand_id 列的值设置为 brand_id 列的默认值，即 1 。

总结

• 外键是一个或一组列,用于引用另一个表的主键。
• 个表可以有一个或多个外键列。
• 使用 PostgreSQL 外键约束为表创建外键。
• 当从父表中删除相应的行时,使用 ON DELETE SET NULL 将外键列的值设置为 NULL 。
• 使用 ON DELETE CASCADE 可以在删除父表中相应行时，删除子表中的行。
• 当父表中的对应行被删除时，使用 ON DELETE SET DEFAULT 将外键列的值设置为其默认值。
• 使用 ON DELETE NO ACTION 可以防止当父表中的行在子表中有引用行时被删除。