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数据库原理及MySQL应用|约束-创新互联

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约束是保证数据完整性的一种数据库对象,按约束作用不同,分为七种。

约束从字面上来看就是受到限制,它是附加在表上,通过限制列中、行中、表之间数据来保证数据完整性的一种数据库对象。

在MySQL中,有多种约束,可按以下不同方式进行分类。

● 按约束的应用范围不同,约束可分为列级约束和表级约束。列级约束是数据表中列定义的一部分,只能作用于表中的一列;表级约束独立于列定义之外,作用于表中的多列。当一个约束中必须包含多个列时,必须使用表级约束。

● 按约束的作用不同,约束可分为主键约束(PRIMARY KEY)、唯一性约束(UNIQUE)、外键约束(FOREIGN KEY)、默认值约束(DEFAULT)、非空约束(NOT NULL)、自增特性(AUTO_INCREMENT)和检查约束(CHECK)。

提示/

给约束定义的名称,称之为约束名。约束名可以由用户自己指定,也可由系统指定。对于约束名的命名推荐为type_table_column,其中type表示约束的类型,table为表名,column为列名,例如:PK_books_bookID表示在图书表books的bookID列上创建了主键约束。

约束创建的时机,分为以下两种。

(1) 在建表的同时创建约束。

(2) 建表后(修改表)创建约束。

01、主键约束

主键约束(PRIMARY KEY)是在表中定义一个主键来唯一确定表中的每一行记录。主键可以定义在单列上,也可以定义在多列上。该约束通过主键索引来强制实体完整性。

主键约束具有以下特点。

每个表最多只能定义一个主键约束,外键约束使用它作为维护数据完整性的参考点。

● 主键约束所在列不允许输入重复值。如果主键约束由两个或两个以上的列组成,则该组合的取值不重复。

● 在主键约束中定义的所有列都必须定义为非空(NOT NULL)。

● 主键约束名总为PRIMARY,所以不需要指定约束名。

● 主键约束在指定的列上创建了一个主键索引,索引名默认为PRIMARY。

● 关系模型理论要求为每个表定义一个主键,但MySQL并没有这样的要求,可以创建一个没有主键的表,但是从安全角度考虑应该为每个表指定一个主键。

当在一个已经存放了数据的表上增加主键约束时,MySQL会自动对表中的数据进行检查,以确保这些数据能够满足主键约束的要求,即设定主键约束的列的所有数据值必须唯一,否则系统会返回错误信息,并拒绝执行增加约束的操作。

主键约束的基本语法格式如下所示。

语法说明如下。

  • 如果定义的是列级约束,则不需要指定列名column,只需在列定义的后面加上PRIMARY KEY。

  • 如果定义的是表级约束,则需要指定主键所在列名,在表定义语句后,加上该子句。

提示/

创建主键约束时系统会自动创建一个主键索引,该索引不同于手工创建的索引,不能使用DROP INDEX语句直接删除,只有删除主键约束,才能删除其相应的索引。

如果有外键约束正在参考主键约束中的数据,那么这些主键约束中的数据便不能被修改,也不能被删除。但是,如果在创建外键约束时,指定了级联操作子句,就可以修改或删除主键约束中的数据了。

1. 创建数据表时添加主键约束

在创建数据表时可以将一列或多列的组合设置为主键约束,该约束由系统提供主键约束名PRIMARY,因此即便人工设置约束名的命令可以成功运行,但系统仍然将PRIMARY作为主键约束名。

【例6-25】在图书销售数据库booksale中创建图书表books2,其中将bookid列设置为主键,然后查看约束信息及索引情况。

可以从information_schema架构下的系统表查看约束。其中CONSTRAINT_NAME列为约束名,CONSTRAINT_TYPE列为约束类型。创建books2表的同时创建了一个主键约束,这个主键约束是一个列级约束,默认的主键约束名为PRIMARY,约束类型为PRIMARY KEY。创建该主键约束的同时还创建了一个主键索引,索引和约束同名为PRIMARY,索引关键字是bookid。

输入以下数据进行验证。

数据正常插入,再输入以下数据进行验证。

插入失败,提示错误信息:[Err] 1062-Duplicate entry '1' for key 'books2.PRIMARY'。因为bookid的值“1”是重复的,违反了主键约束。

【例6-26】在图书销售数据库booksale中创建订单项目表orderitems2,该表的主键约束设置在orderid和bookid两列上,然后查看约束信息及索引情况。

创建orderitems2表的同时创建了一个主键约束,这个主键约束是一个表级约束,默认的主键约束名为PRIMARY,约束类型为PRIMARY KEY。创建该主键约束的同时还创建了一个主键索引,索引和约束同名为PRIMARY,索引第一关键字是orderid,第二关键字是bookid。

输入以下数据进行验证。

插入成功,因为主键建立在orderid和bookid两列上,因此只有orderid列值相同或bookid列值相同不违反主键约束,只有orderid和bookid两列上的值都重复时,才会违反主键约束,导致插入失败。

2. 修改数据表时添加主键约束

如果创建数据表时没有指定主键约束,可以在修改数据表时设置主键约束。

【例6-27】在图书销售数据库booksale的表categories中,为ctgcode列添加主键约束。

系统默认的主键约束名为PRIMARY。若categories表的ctgcode列所有取值均唯一,则主键约束可以成功建立,否则将会创建失败。

提示/

在修改表时添加主键需要注意,由于表中已经存在数据,若设置主键的列存在违反实体完整性的情况,则主键约束无法创建成功。

3. 删除主键约束

一个表只允许有一个主键约束,对于已存在的主键约束,可以修改或删除它。例如:要将其他列或列组合设为主键约束,必须先删除现有的主键约束,然后再重新创建。

【例6-28】在图书销售数据库booksale的表categories中,删除现有的主键约束。

主键约束删除的同时,自动生成的主键索引也同步删除。

02、唯一性约束

唯一性约束(UNIQUE)是用来保证数据表中的一列或多列中的数据是唯一的。该约束通过唯一性索引来强制实体完整性。当表中已经存在主键约束时,如果需要在其他列上实现实体完整性,由于一个表中只能有一个主键约束,因此可以通过创建唯一性约束来实现。

当在一个已经存放了数据的表上增加唯一性约束时,MySQL会自动对表中的数据进行检查,以确保这些数据能够满足唯一性约束的要求,即设定唯一性约束的列除NULL外,所有数据的值必须唯一,否则系统会返回错误信息,并拒绝执行增加约束的操作。

唯一性约束具有以下特点。

● 每个表可以定义多个唯一性约束,且多个唯一性约束的列可以重合。

● 唯一性约束所在列不允许输入重复值。如果唯一性约束由两个或两个以上的列组成,则该组合的取值不重复。

● 唯一性约束所在列允许取空值,但必须用NULL声明。不过,当和参与唯一性约束的任何值一起使用时,每列只允许一个空值。

● 唯一性约束在指定的列上创建了一个唯一性索引。 

提示/

主键约束和唯一性约束的区别是:一个表只允许建立一个主键约束,而唯一性约束可以建立多个;主键约束的关键列不允许取空值,而唯一性约束的关键列允许取空值;主键约束默认创建的是主键索引,唯一性约束默认创建的是唯一性索引。

唯一性约束的基本语法格式如下所示。

语法说明如下。

  • constraint_name是可选选项,用于指定约束的名称。如果用户没有提供约束名称,系统将会自动生成一个以被约束列名命名的约束名称。约束名称大长度为64个字符,而且区分大小写。

  • UNIQUE是定义唯一性约束的命令关键字。

  • 如果定义的是列级约束,且不需要指定约束名,则不需要指定列名column,只需在列定义的后面加上UNIQUE。

  • 如果定义的是表级约束,或是列级约束但要指定约束名,则需要指定唯一性约束所在列名,在表定义语句后,加上该子句。

1. 创建数据表时添加唯一性约束

在创建数据表时可以为一列或多列的组合设置唯一性约束,该约束可由系统提供唯一性约束名,也可由用户指定唯一性约束名。

【例6-29】在图书销售数据库booksale中创建图书类别表categories2,为ctgcode列创建唯一性约束,然后查看约束信息及索引情况。

创建categories2表的同时创建了一个唯一性约束,这个唯一性约束是一个列级约束,默认的约束名为被约束列名ctgcode,约束类型为UNIQUE。创建该唯一性约束的同时还创建了一个唯一性索引,索引和约束同名为ctgcode,索引关键字是ctgcode。

输入以下数据进行验证。

数据正常插入,再输入以下数据进行验证。

插入失败,提示错误信息:

因为ctgcode的值'computer'是重复的,违反了唯一性约束。

【例6-30】在图书销售数据库booksale中创建顾客表customers2,为emailaddress列设置唯一性约束,约束名为UN_customers2_emailaddress,然后查看约束信息及索引情况。

创建customers2表的同时创建了一个主键约束和一个唯一性约束,这两个约束都是列级约束,主键约束名为系统默认的约束名PRIMARY,约束类型为PRIMARY KEY,唯一性约束名为指定的约束名UN_customers2_emailaddress,约束类型为UNIQUE。创建该主键约束的同时还创建了一个主键索引,索引和约束同名为PRIMARY,索引关键字是cstid。创建该唯一性约束的同时还创建了一个唯一性索引,索引和约束同名为UN_customers2_emailaddress,索引关键字是emailaddress。

2. 修改数据表时添加唯一性约束

如果创建数据表时没有指定唯一性约束,可以在修改数据表时设置唯一性约束。

【例6-31】在图书销售数据库booksale的表books2中,为isbn列设置唯一性约束。

默认的约束名为被约束列名isbn。若books2表的isbn列所有取值均唯一,则唯一性约束可以成功建立,否则将会创建失败。

提示/

在修改表时添加唯一性约束需要注意,由于表中已经存在数据,若设置唯一性约束的列存在违反实体完整性的情况,则唯一性约束无法创建成功。

3. 删除唯一性约束

一个表可以含有多个唯一性约束,对于已存在的唯一性约束,可以修改或删除它。若要修改唯一性约束,必须先删除现有的唯一性约束,然后再重新创建。

【例6-32】在图书销售数据库booksale的表books2中,删除唯一性约束。

唯一性约束删除的同时,自动生成的唯一性索引也同步删除。

03、外键约束

外键约束(FOREIGN KEY)是指用于建立和加强两个表之间的连接的一列或多列,即在某一列或多列的组合上定义外键约束,这些列值参考某个表中的主键约束列。该约束强制参考完整性。

定义主键约束的表称之为主键表或父表,定义外键约束的表称之为外键表或子表,外键表的被约束列的取值必须是主键表的被约束列的值或为空。

外键约束具有以下特点。

● 每个表可以定义多个外键约束。

● 临时表不能创建外键约束。

● 外键表中被约束的列必须和主键表中被约束的列数据类型一致、长度一致。

● 外键约束将自动创建索引。

● 外键约束的主要目的是控制可以存储在外键表中的数据,但它还可以控制对主键表中数据的更改。

● 根据参照动作,可以控件父表数据的删除。

外键约束的基本语法格式如下所示。

语法说明如下。

●constraint_name是可选选项,用于指定约束的名称。如果用户没有提供约束名称,系统将会自动生成一个以表名开头、加上“_ibfk_”以及一个数字编号(1,2,3,…)组成的约束名字。约束名称大长度为64个字符,而且区分大小写。

● FOREIGN KEY是定义外键约束的命令关键字。

● REFERENCES用于指定该外键参考哪个父表中的哪个主键列或候选键列。

● ON DELETE和ON UPDATE选项是通过使用级联参照完整性约束,定义当用户试图删除或更新现有外键指向的键时,数据库引擎将执行以下操作。

◇ RESTRICT表示拒绝对父表进行删除或更新操作。

◇ CASCADE表示如果在父表中删除或更新了一行,则将在引用表中删除或更新相应的行,即级联删除或级联更新。如果timestamp列是外键或被引用键的一部分,则不能指定CASCADE。

◇ SET NULL表示如果删除或更新了父表中的相应行,则会将构成外键的所有值设置为NULL。若要执行此约束,外键列必须可为空值。

◇ NO ACTION与RESTRICT的作用相同,它是标准的SQL关键字。

◇ SET DEFAULT表示如果删除或更新了父表中的相应行,则会将构成外键的所有值设置为它们的默认值。若要执行此约束,外键列必须具有默认值定义。如果某个列可为空值,并且未设置显式的默认值,则会使用NULL作为该列的隐式默认值。

1. 创建数据表时添加外键约束

在创建数据表时可以添加外键约束。

【例6-33】在图书销售数据库booksale中创建评论表comments2,为cstid列添加外键约束,该列的取值要参考customers表中的cstid列,为bookid列添加外键约束,该列的取值要参考books表中的bookid列,该约束名为FK_books_comments2_bookid,然后查看约束和索引的情况。

注意/

必须先创建父表books,且books表的bookid列是主键,再创建子表comments2。

对外键约束来说,虽然支持列级约束的创建语法,但实际上没有效果,因此在cstid列上创建外键约束的写法无法成功地创建外键约束,而在bookid列上创建外键约束的写法可以成功地创建外键约束。因此在创建comments2表的同时创建了一个外键约束,这个外键约束的约束名为指定约束名FK_books_comments2_bookid,约束类型为FOREIGN KEY。

创建该外键约束的同时还创建了一个索引,索引名同约束名为FK_books_comments2_bookid,索引关键字是bookid。

2. 修改数据表时添加外键约束

如果创建数据表时没有指定外键约束,可以在修改数据表时设置外键约束。如果已经创建了外键约束,但是没有加上级联功能,则需要先将该外键约束删除,然后重新建立外键约束时添加级联功能。

【例6-34】在图书销售数据库booksale的表comments2中,为cstid列添加外键约束,该列的取值要参考customers表中的cstid列。如果删除或更新了customers表中的一条记录,则 comments2表相关的记录也相应删除或更新,然后查看约束和索引的情况。

命令中未指定约束名,因此约束名由系统自动生成,名为"comments2_ibfk_1"。创建该外键约束的同时还创建了一个索引,当不指定约束名时自动生成的索引名为外键约束的列名cstid,索引关键字是cstid。

3. 删除外键约束

一个表可以含有多个外键约束,对于已存在的外键约束,可以修改或删除它。若要修改外键约束,必须先删除现有的外键约束,然后再重新创建。

【例6-35】在图书销售数据库booksale的表comments2中,删除约束名为"comments2_ibfk_1"的外键约束。查看约束和索引的情况。

指定的外键约束已经删除,但外键约束创建时生成的索引不会自动删除。

04、默认值约束

默认值约束(DEFAULT)通过设置默认值来强制域完整性。在表中的某个列上定义了默认约束后,当插入新的数据行时,如果没有为该列指定数据,则系统将默认值赋值给该列。

默认值约束具有以下特点。

● 表中的每个列上只能定义一个默认约束。

● 默认值只能是常量值和CURRENT_TIMESTAMP(返回当前的日期和时间)。

● 默认值不能参照于其他列或其他表的值。

默认值约束的基本语法格式如下所示。

语法说明如下。

  • SET是可选选项,当向已有的表中添加默认值约束时使用的命令关键字;新建表中添加默认值约束时不用该关键字。

  • DEFAULT是定义默认值约束的命令关键字。

  • constant_expression是默认值的常量表达式。此表达式若为文本字符串,请用单引号(‘)将值括起来。

  • 该约束只能为列级约束,只需在列定义的后面加上该子句。

1. 创建数据表时添加默认值约束

在创建数据表时可以为指定列设置默认值约束。

【例6-36】在图书销售数据库booksale中创建评论表comments3,为comment列添加一个默认值约束,默认值设为good。

输入以下数据进行验证。

第一条语句的comment列输入的空字符串(' '),所以显示为空白;第二条语句的comment列没有输入值,但是显示记录中该列的值为good,说明该记录自动使用了comment列的默认值。

【例6-37】在图书销售数据库booksale中创建订单表orders2,为orderdate列添加一个默认值约束,默认值设为创建时间。

默认值只能是常量值和CURRENT_TIMESTAMP,且CURRENT_TIMESTAMP只适合timestamp数据类型。创建orders2表的同时创建了两个默认值约束,orderdate列设置默认值为CURRENT_TIMESTAMP,shipdate列设置默认值为空。

输入以下数据进行验证。

order2表中,orderdate列显示当前系统日期,而shipdate列为空。

2. 修改数据表时添加默认值约束

如果创建数据表时没有指定默认值约束,可以在修改数据表时设置默认值约束。

【例6-38】在图书销售数据库booksale的表customers表中,为password列添加一个默认值约束,默认值设为“12345678”,然后查看表结构。

3. 删除默认值约束

一个表可以含有多个默认值约束,对于已存在的默认值约束,可以修改或删除它。若要修改默认值约束,必须先删除现有的默认值约束,然后再重新创建。

【例6-39】在图书销售数据库booksale的表comments3表中,删除建立在comment列上的默认值约束。

05、非空约束

非空约束(NOT NULL)将保证所有记录中该列都有值。在表中的某列上定义了非空约束后,当插入新数据行时,如果没有为该列指定数据,则数据库系统会报错。

非空约束具有以下特点。

● 列级约束,只能使用列级约束语法定义。

● 确保列值不允许为空。

提示/

所有数据类型的值都可以是NULL值;空字符串不等于NULL,0也不等于NULL。

非空约束的基本语法格式如下所示。

语法说明如下。

  • NOT NULL是设置非空约束的命令关键字。

  • 该约束只能为列级约束,只需在列定义的后面直接添加该关键字,不添加该关键字时默认为NULL。

1. 创建数据表时添加非空约束

在创建数据表时可以为指定列设置非空约束。

【例6-40】在图书销售数据库booksale中创建图书类别表categories3,为ctgcode列创建非空约束。

输入以下数据进行验证。

插入失败,提示错误信息:[Err] 1048-Column 'ctgcode' cannot be null。因为ctgcode列的值是NULL,违反了非空约束。

2. 修改数据表时添加非空约束

如果创建数据表时没有指定非空约束,可以在修改数据表时设置非空约束。

【例6-41】在图书销售数据库booksale的表categories3中,为ctgname列创建非空约束。

该方法既可改变列的数据类型,又可为列添加非空约束。

3. 删除非空约束

删除非空约束的方法其实就是修改数据表,为列设置属性NULL。

【例6-42】在图书销售数据库booksale的表categories3中,删除ctgname列上的非空约束。

06、自增约束

自增约束(AUTO_INCREMENT)是MySQL数据库中一个特殊的约束,其主要用于为表中插入的新记录自动生成唯一的ID。

自增约束具有以下特点。

● 一个表只能有一个列使用自增约束,且该列必须是主键或主键的一部分。

● 自增列必须具备NOT NULL属性。

● 自增约束的列可以是任何整数类型(TINYINT、SMALLINT、INT、BIGINT等)。

● 默认情况下自增列中的第一个值是1,后续值自动加1。如果用户设置了一个非1的初始值,后续值将在该值基础上自动加1。

● 自增数据列序号的大值受该列的数据类型约束,如TINYINT数据列的大编号是127,若加上UNSIGNED,则大为255。一旦达到上限,自增就会失效。

自增约束的基本语法格式如下所示。

语法说明如下。

  • AUTO_INCREMENT是设置自增约束的命令关键字,在列的后面直接添加该关键字。

  • AUTO_INCREMENT=n是可选选项,用于设置自增的初始值,设置在表结构的外面。省略时表示从1开始自增。

1. 创建数据表时添加自增约束

在创建数据表时可以为主键或主键的部分列设置自增约束。

【例6-43】在图书销售数据库booksale中创建评论表comments4,为cmmid列添加主键约束和自增约束,设置自增的初始值为100。

cmmid列的自动增长值为100、101、102等,以100为起始值间隔为1这样增长。

2. 修改数据表时添加自增约束

如果创建数据表时没有指定自增约束,可以在修改数据表时设置自增约束。

【例6-44】在图书销售数据库booksale的表books2中,为bookid列创建自增约束。

前提是bookid列是主键或主键的一部分。

3. 删除自增约束

删除自增约束的方法其实就是修改数据表,去掉AUTO_INCREMENT。

【例6-45】在图书销售数据库booksale的表books2中,删除bookid列上的自增约束。

07、检查约束

检查约束(CHECK)是用来验证用户输入某一列的数据的有效性。该约束通过列中的值来强制域的完整性,它用来指定某列可取值的集合或范围。

检查约束具有以下特点。

● 每个表可以定义多个检查约束。

● 检查约束可以参考本表中的其他列。例如:在订单表orders中,shipdate(发货日期)列可以引用orderdate(订购日期)列,使得shipdate列的数据大于orderdate列的数据。

● 检查约束不能放在AUTO_INCREMENT属性的列上或数据类型为timestamp的列上,因为这两种列都是自动插入数据的。

● 当向设有检查约束的表中插入记录或更新记录时,该记录中的被约束列的值必须满足检查约束条件,否则无法录入。

● 可以为列级完整性约束,也可以为表级完整性约束。

● 检查约束在MySQL 8.0.16版本中才实现了自动对写入的数据进行约束检查。

检查约束的基本语法格式如下所示。

语法说明如下。

  • constraint_name是可选选项,用于指定约束的名称。如果用户没有提供约束名称,系统将会自动生成一个以表名开头、加上"_chk_"以及一个数字编号(1,2,3,…)组成的约束名字。约束名称大长度为64个字符,而且区分大小写。

  • CHECK是定义检查约束的命令关键字。

  • expr是一个布尔表达式,用于指定约束的条件。表中的每行数据都必须满足expr的结果为TRUE或UNKNOWN(NULL)。如果表达式的结果为FALSE,将会违反约束。

  • ENFORCED是可选的子句,用于指定是否强制该约束:如果忽略或指定了ENFORCED,创建并强制该约束;如果指定了NOT ENFORCED,创建但是不强制该约束,这也意味着约束不会生效。

1. 创建数据表时添加检查约束

在创建数据表时可以添加检查约束。

【例6-46】在图书销售数据库booksale中创建图书表books3,其中unitprice列的取值范围在0~200元,ctgcode列的取值只能是computer和language。

创建books3表的同时创建了一个主键约束和两个检查约束,unitprice列上的检查约束是一个列级约束,默认的约束名为books3_chk_1,约束类型为CHECK;ctgcode列上的检查约束是一个表级约束,默认的约束名为books3_chk_2,约束类型为CHECK。

输入以下数据进行验证。

数据正常插入,再输入以下数据进行验证。

插入失败,提示错误信息:[Err] 3819-Check constraint 'books3_chk_1' is violated.。因为unitprice列的值249.00不满足检查约束的表达式,违反了检查约束。

2. 修改数据表时添加检查约束

如果创建数据表时没有指定检查约束,可以在修改数据表时设置检查约束。

【例6-47】在图书销售数据库booksale的表orders2中,约定发货日期shipdate要在订购日期orderdate之后,因此为这两列设置检查约束。

若books2表的shipdate列取值均大于或等于orderdate列的取值,则检查约束可以成功建立,否则将会创建失败。

输入以下数据进行验证。

数据正常插入,再输入以下数据进行验证。

插入失败,提示错误信息:[Err] 3819 - Check constraint 'orders2_chk_1' is violated.。因为shipdate列的值"2021-04-14"小于orderdate列的值"2021-04-15",不满足检查约束的表达式,违反了检查约束。

3. 删除检查约束

一个表可以含有多个检查约束,对于已存在的检查约束,可以修改或删除它。若要修改检查约束,必须先删除现有的检查约束,然后再重新创建。

【例6-48】在图书销售数据库booksale的表books3中,删除建立在ctgcode列上的检查约束。

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本文题目:数据库原理及MySQL应用|约束-创新互联
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