MySQL 中数据完整性约束、外键管理（含级联策略） 和多表查询

一、表结构设计与数据完整性约束

数据完整性是数据库设计的核心目标，用于保证数据的准确性、一致性和有效性。代码中通过user（用户表）、dept（部门表）、emp（员工表）的设计，体现了 MySQL 的 5 类核心约束：主键约束、唯一约束、非空约束、检查约束、默认约束。

1. 用户表（user）：约束的集中体现

sql

create table user(id int primary key auto_increment comment '主键',name varchar(10) not null unique comment '姓名',age int check (age >= 0 and age <= 120) comment '年龄',status char(1) default '1' comment '状态',gender char(1) comment '性别'
)comment '用户表';

该表是 MySQL约束语法的典型示例，需逐个解析约束的作用：

约束类型	字段	语法 / 逻辑	作用与注意事项
主键约束	id	primary key auto_increment	- 唯一标识每条用户记录，避免重复；- auto_increment（自增）：插入时无需指定id，MySQL 自动生成递增数值（默认从 1 开始），简化操作。
非空约束	name	not null	强制 “姓名” 必须填写，无法插入name为null的记录（如insert into user(age) values(20)会报错）。
唯一约束	name	unique	强制 “姓名” 不重复，避免插入同名用户（如已插入Tom1，再插Tom1会报错）。
检查约束	age	check (age >= 0 and age <= 120)	限制 “年龄” 范围在 0-120 之间，超出范围的插入会失败（如insert into user(name,age) values('Tom4',150)报错）。⚠️ 注意：MySQL 5.7 及之前版本对check仅语法支持，不实际生效；MySQL 8.0 + 完全支持。
默认约束	status	default '1'	若插入时未指定status值，自动填充为1（如代码中insert into user(name, age, gender) values ('Tom5', 32,'男')，Tom5的status为1）。

2. 部门表（dept）与员工表（emp）：关联关系铺垫

• 部门表（dept）：作为 “主表”，存储部门基础信息，id为主键（自增），name非空（部门名称必须存在，避免空部门）。

  sql

  create table dept(id int primary key auto_increment comment 'ID' ,name varchar(50) not null comment '部门名称'  -- 非空：部门必须有名称
  )comment '部门表';
  

• 员工表（emp）：作为 “从表”，与部门表关联（dept_id字段），同时支持 “自关联”（managerid字段，关联自身的id，表示员工的直属领导）。

  sql

  create table emp(id int primary key auto_increment comment 'ID' ,name varchar(50) not null comment '员工姓名' ,  -- 原代码注释笔误，应为“员工姓名”age int comment '年龄',job varchar(20) comment '职位',salary int comment '薪资',entrydate date comment '入职时间' ,  -- date类型：存储年月日（如'2000-01-01'）managerid int comment '直属领导ID' ,  -- 自关联字段：关联emp.id（领导也是员工）dept_id int comment '部门ID'  -- 外键字段：关联dept.id（员工所属部门）
  )comment '员工表';
  

  关键字段说明：

  • entrydate：date类型，专门用于存储日期，格式为YYYY-MM-DD，比varchar更节省空间且支持日期函数（如计算入职年限）。
  • managerid：自关联设计的核心，为后续 “查询员工与领导关系” 的自连接查询埋下伏笔。

二、外键管理：维护表间数据一致性

外键（foreign key）是主从表之间的 “纽带”，用于保证从表的外键字段值必须在主表中存在（避免无效关联，如 “员工所属部门不存在”）。代码中完整演示了外键的 “添加、删除、级联策略” 操作。

1. 基本概念：主表与从表

• 主表：被关联的表（如dept），其主键（dept.id）被从表引用。
• 从表：引用主表的表（如emp），其外键（emp.dept_id）关联主表主键。

2. 外键操作详解

（1）添加外键

sql

alter table emp add constraint fk_emp_dept_id foreign key (dept_id) references dept(id);

• 语法解析：
  • alter table 从表名：修改从表结构。
  • add constraint 外键名：为外键命名（规范：fk_从表名_外键字段名，如fk_emp_dept_id，便于后续管理）。
  • foreign key (从表外键字段)：指定从表的外键字段（emp.dept_id）。
  • references 主表名(主表主键)：指定关联的主表主键（dept.id）。
• 作用：插入emp数据时，若dept_id的值在dept.id中不存在（如dept_id=6，但dept中最大id=5），MySQL 会直接报错，拒绝插入。

（2）删除外键

sql

alter table emp drop foreign key fk_emp_dept_id;

• 语法：通过 “外键名” 删除（而非外键字段名），因为一个表可能有多个外键，需通过名称精准定位。
• 场景：当需要修改外键策略（如从 “无级联” 改为 “级联删除”）时，需先删除旧外键，再添加新外键。

（3）外键级联策略：主表数据变化时，从表如何联动？

默认情况下，若主表数据被修改 / 删除（如删除dept.id=1的研发部），而从表有依赖该数据的记录（如emp.dept_id=1的员工），MySQL 会直接报错，阻止操作。为解决此问题，需设置级联策略。

代码中演示了两种常用级联策略：

1. 级联更新 / 删除（on update cascade / on delete cascade）

   sql

   alter table emp add constraint fk_emp_dept_id 
   foreign key (dept_id) references dept(id) 
   on UPDATE cascade  -- 主表主键更新时，从表外键同步更新
   on DELETE cascade; -- 主表主键删除时，从表关联记录同步删除
   

   • 示例：若将dept.id=1（研发部）更新为id=10，则emp中所有dept_id=1的记录会自动同步为dept_id=10；若删除dept.id=1，则emp中所有dept_id=1的记录会被自动删除。
   • 适用场景：主从表是 “强关联”（如部门删除，下属员工也应删除 / 迁移）。

2. 更新 / 删除时设为 NULL（on update set null / on delete set null）

   sql

   alter table emp add constraint fk_emp_dept_id 
   foreign key (dept_id) references dept(id) 
   on update set null  -- 主表主键更新时，从表外键设为NULL
   on delete set null; -- 主表主键删除时，从表外键设为NULL
   

   • 前提：从表外键字段必须允许为 NULL（emp.dept_id未设置not null，符合条件）。
   • 示例：若删除dept.id=1，则emp中所有dept_id=1的记录会自动将dept_id设为NULL（员工仍存在，但暂时无部门）。
   • 适用场景：主从表是 “弱关联”（如部门删除，员工不应被删除，仅解除部门关联）。

三、多表查询：从关联表中提取有效数据

当需要从多个关联表（如emp和dept）中获取数据时，需使用多表查询。核心是消除笛卡尔积，并根据业务需求选择合适的连接方式（内连接、外连接、自连接）。

1. 基础：笛卡尔积与如何消除

• 笛卡尔积（Cartesian Product）：若直接查询两个表（select * from emp, dept），MySQL 会将emp的每条记录与dept的每条记录强制组合，产生emp行数 × dept行数条记录（如emp有 6 条，dept有 5 条，会产生 30 条无效组合）。
• 消除方法：通过where子句添加 “关联条件”（如emp.dept_id = dept.id），只保留主从表关联匹配的记录。

代码示例：

sql

-- 消除笛卡尔积，只查员工与所属部门的匹配记录
select * from emp, dept where emp.dept_id = dept.id;

2. 内连接（Inner Join）：查询两张表的 “交集”

内连接只返回主从表中关联条件匹配的记录（不匹配的记录会被过滤），是最常用的连接方式，分为 “隐式内连接” 和 “显式内连接”。

（1）隐式内连接（用where关联）

sql

-- 查询员工姓名和所属部门名称（隐式内连接）
select emp.name as 员工姓名, dept.name as 部门名称 
from emp, dept 
where emp.dept_id = dept.id;  -- 关联条件放在where后

• 特点：语法简洁，但当查询条件复杂时（如多表 + 过滤条件），where子句会混合 “关联条件” 和 “过滤条件”，可读性较差。

（2）显式内连接（用inner join ... on关联）

sql

-- 查询员工姓名和所属部门名称（显式内连接）
select emp.name as 员工姓名, dept.name as 部门名称 
from emp 
inner join dept  -- 明确指定“内连接”
on emp.dept_id = dept.id;  -- 关联条件放在on后

• 特点：
  • 关键字inner join明确连接类型，on子句单独放关联条件，过滤条件（如where emp.age > 30）可单独放在where后，可读性更强。
  • inner可省略（join默认是内连接），即select ... from emp join dept on ...。
• 结果：仅返回 “有部门的员工” 和 “有员工的部门”（如dept中的 “财务部”（id=3）若没有对应员工，不会出现在结果中）。

3. 外连接（Outer Join）：查询 “一张表的全部 + 另一张表的匹配记录”

内连接只查交集，而外连接可查 “某张表的全部记录”（即使另一张表无匹配），分为 “左外连接” 和 “右外连接”。

（1）左外连接（Left Outer Join）：左表全部 + 右表匹配

sql

-- 左外连接：查询所有员工（包括无部门的员工），及其所属部门
select emp.*, dept.name as 部门名称 
from emp 
left outer join dept on emp.dept_id = dept.id;  -- left outer join 可简写为 left join

• 核心规则：
  • 左表：from后第一个表（emp），其所有记录都会被返回。
  • 右表：join后的表（dept），仅返回与左表匹配的记录；若不匹配，右表字段值为NULL。
• 示例：若emp中有一条dept_id=NULL的员工（如 “临时员工”），左外连接会显示该员工的所有信息，部门名称为NULL。
• 简写：left outer join可简化为left join。

（2）右外连接（Right Outer Join）：右表全部 + 左表匹配

sql

-- 右外连接：查询所有部门（包括无员工的部门），及其下属员工
select dept.name as 部门名称, emp.* 
from emp 
right join dept on emp.dept_id = dept.id;  -- right outer join 可简写为 right join

• 核心规则：
  • 右表：join后的表（dept），其所有记录都会被返回。
  • 左表：from后的表（emp），仅返回与右表匹配的记录；若不匹配，左表字段值为NULL。
• 示例：dept中的 “财务部”（id=3）若没有员工，右外连接会显示 “财务部”，emp的所有字段为NULL。
• 关键技巧：右外连接可转换为左外连接（交换表的顺序），如上述右外连接等价于：

  sql

  select dept.name as 部门名称, emp.* 
  from dept 
  left join emp on dept.id = emp.dept_id;  -- 左表为dept，右表为emp
  

4. 自连接（Self Join）：将一张表当作 “两张表” 查询

自连接是特殊的多表查询，适用于 “表内存在层级关系” 的场景（如员工与领导的关系，领导也是员工，都存储在emp表中）。核心是给同一张表起两个不同的别名，当作 “两张表”（如 “员工表” 和 “领导表”）。

（1）基础自连接：查询有领导的员工

sql

-- 查询员工姓名及其直属领导姓名（仅显示有领导的员工）
select emp_emp.name as 员工姓名, emp_mgr.name as 领导姓名 
from emp emp_emp, emp emp_mgr  -- 同一张表起两个别名：emp_emp（员工表）、emp_mgr（领导表）
where emp_emp.managerid = emp_mgr.id;  -- 关联条件：员工的managerid = 领导的id

• 别名意义：
  • emp_emp：代表 “员工” 角色，查询其name。
  • emp_mgr：代表 “领导” 角色，查询其name。
• 结果：仅显示有领导的员工（如 “张无忌” 的managerid=1，对应 “金庸”；“金庸” 的managerid=null，无匹配，不显示）。

（2）左外自连接：查询所有员工（包括无领导的）

sql

-- 查询所有员工姓名及其直属领导姓名（无领导的员工也显示）
select emp_emp.name as 员工姓名, emp_mgr.name as 领导姓名 
from emp emp_emp 
left join emp emp_mgr 
on emp_emp.managerid = emp_mgr.id;  -- 左外连接：保留所有员工

• 结果：“金庸”（managerid=null）会被显示，其领导姓名为NULL，符合 “总裁无领导” 的业务逻辑。

四、核心知识点总结

模块	核心知识点	应用场景
数据完整性约束	主键（primary key）、自增（auto_increment）、唯一（unique）、非空（not null）、检查（check）、默认（default）	保证数据准确（如年龄 0-120）、不重复（如唯一姓名）、不缺失（如非空姓名）。
外键与级联	外键添加 / 删除、级联更新 / 删除（cascade）、级联设为 NULL（set null）	维护主从表一致性（如部门删除时，员工不丢失或同步删除）。
多表查询	消除笛卡尔积、内连接（交集）、外连接（左 / 右表全部）、自连接（表内层级）	复杂业务查询（如查员工 + 部门 + 领导信息、查所有部门及下属员工）。