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主键索引和唯一性索引的区别与联系

news 2025/10/5 11:33:30

主键索引和唯一性索引的区别与联系

主键索引（Primary Key Index）和唯一性索（Unique Index）引都是索引，但它们在功能和特性上有明确的区别。

简单来说：主键索引是一种特殊的唯一性索引，它附带了更多的约束和语义。

核心总结

主键索引：是为主键约束自动创建的索引。它的核心是实现主键约束，即保证行的唯一标识符。一个表只能有一个。
唯一性索引：是为唯一性约束自动创建的索引，或者可以手动创建。它的核心是加速查询并保证数据唯一性。一个表可以有多个。

详细对比

下表详细对比了它们的区别：

特性	主键索引	唯一性索引
创建方式	通过定义主键约束自动创建。	1. 通过定义唯一性约束自动创建。 2. 可以直接使用 `CREATE UNIQUE INDEX` 语句手动创建。
数量限制	一个表只能有一个主键索引。	一个表可以有多个唯一性索引。
是否允许NULL值	绝对不允许。主键列必须非空。	允许NULL值。具体规则与唯一性约束一致：大多数DBMS（如MySQL）允许多个NULL，因为NULL不相等；少数（如SQL Server）只允许一个NULL。
索引类型（默认）	在多数数据库（如 SQL Server, MySQL的InnoDB）中，主键索引默认为聚集索引。这意味着表数据本身会按照主键的顺序物理存储。	默认为非聚集索引。索引和数据是分开存储的，索引中只包含指向数据行的指针。
逻辑关联	与表的实体完整性紧密绑定，是逻辑设计的核心。通常作为外键引用的目标。	更多是性能优化和数据完整性的工具，体现业务规则。
是否可以被其他表引用为外键	是，这是主键的主要用途之一。	可以，但不太常见。虽然数据库技术上允许外键引用唯一性索引（而不仅仅是主键），但在逻辑设计中，这通常不是最佳实践。

关键点深入探讨：聚集索引

这是两者最核心的物理区别。

主键索引（通常为聚集索引）：想象一本书的目录。在聚集索引中，数据页就是书的页码本身，内容严格按照页码（主键）顺序排列。当你通过主键查找时，数据库能直接定位到数据所在的数据页，效率极高。因为数据物理上只能有一种排序方式，所以一个表只能有一个聚集索引。
唯一性索引（通常为非聚集索引）：想象一本书末尾的索引（比如，术语索引）。索引项（如“数据库”）后面跟的是它出现的页码列表，而不是内容本身。你需要先查这个“索引”，找到页码，再根据页码去对应的页查找具体内容。非聚集索引和数据的物理顺序无关，因此一个表可以创建很多个。

重要例外：在有些数据库如 Oracle 中，默认情况下，索引组织表（IOT）才将主键作为聚集索引，而普通表的存储是堆表，主键索引也是非聚集的。但 SQL Server 和 MySQL（InnoDB） 的默认行为是主键即聚集索引。

举例说明

还是以 用户表 (Users) 为例：

CREATE TABLE Users (user_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,  -- 主键约束 -> 自动创建主键索引（聚集索引）username VARCHAR(50) UNIQUE,             -- 唯一约束 -> 自动创建唯一性索引（非聚集索引）email VARCHAR(100),phone VARCHAR(20)
);-- 也可以手动为 email 创建一个唯一性索引，即使没有唯一约束
CREATE UNIQUE INDEX idx_unique_email ON Users(email);

在这个表中：

主键索引 (PRIMARY)：建立在 user_id 上。表的数据行在磁盘上大致是按照 user_id 从小到大存储的。
唯一性索引 (username)：自动为 username 列创建。它是一个独立的结构，包含排序后的 username 和对应的 user_id（主键值）。
唯一性索引 (idx_unique_email)：我们手动为 email 创建，功能上和自动创建的没有区别。

查询过程对比：

SELECT * FROM Users WHERE user_id = 5;
- 数据库使用聚集索引（主键索引），可以直接找到存储该行数据的磁盘位置，效率最高。
SELECT * FROM Users WHERE username = 'alice';
- 数据库先使用非聚集索引（username上的唯一索引） 找到 username 为 ‘alice’ 的条目，从中取出对应的 user_id（比如是 5）。
- 然后再用这个 user_id = 5 去聚集索引（主键索引） 中进行一次查找（这个过程称为 书签查找 或回表），最终拿到所有数据。

总结与选择

场景	选择
需要唯一标识每一行，并希望数据按此顺序物理存储以获得最佳主键查询性能。	使用主键约束（自动创建主键索引）。
需要确保某个业务字段（如邮箱、手机号）的唯一性，并加速按该字段的查询。	使用唯一性约束或手动创建唯一性索引。
表中已经有一个自然的主键（如`user_id`），但还有另一组列需要唯一性（如`项目ID`和`成员ID`组合唯一）。	为这组列创建唯一性索引。