数据库原理及MySQL应用|约束-创新互联
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/
3. 删除主键约束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。
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。
1. 创建数据表时添加唯一性约束
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。
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/
3. 删除唯一性约束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。
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。
1. 创建数据表时添加外键约束●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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
1. 创建数据表时添加自增约束
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。
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。
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。
1. 创建数据表时添加检查约束
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。
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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