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PostgreSQL 系统约束

介绍

在 PostgreSQL 中,系统约束是用于确保数据库中数据完整性和一致性的规则。这些约束由数据库系统自动管理,通常用于限制表中数据的插入、更新或删除操作。通过使用系统约束,开发者可以避免无效或不一致的数据进入数据库,从而提高数据的质量和可靠性。

PostgreSQL 提供了多种类型的系统约束,包括主键约束、唯一约束、外键约束、检查约束和非空约束。每种约束都有其特定的用途和应用场景。

系统约束的类型

1. 主键约束(Primary Key Constraint)

主键约束用于唯一标识表中的每一行数据。它确保表中的每一行都有一个唯一的标识符,并且不允许空值(NULL)。一个表只能有一个主键。

sql
CREATE TABLE users (
user_id SERIAL PRIMARY KEY,
username VARCHAR(50) NOT NULL,
email VARCHAR(100) NOT NULL
);

在上面的示例中,user_id 列被定义为主键,因此每个用户的 user_id 必须是唯一的,且不能为空。

2. 唯一约束(Unique Constraint)

唯一约束确保表中的某一列或一组列的值是唯一的。与主键约束不同,唯一约束允许空值(NULL),但每个非空值必须是唯一的。

sql
CREATE TABLE products (
product_id SERIAL PRIMARY KEY,
product_name VARCHAR(100) NOT NULL,
sku VARCHAR(50) UNIQUE
);

在这个例子中,sku 列被定义为唯一约束,因此每个产品的 sku 必须是唯一的。

3. 外键约束(Foreign Key Constraint)

外键约束用于建立表与表之间的关系。它确保一个表中的列(或一组列)的值必须与另一个表中的主键或唯一键的值匹配。

sql
CREATE TABLE orders (
order_id SERIAL PRIMARY KEY,
user_id INT REFERENCES users(user_id),
order_date DATE NOT NULL
);

在这个例子中,user_id 列是外键,它引用了 users 表中的 user_id 列。这意味着每个订单必须与一个有效的用户相关联。

4. 检查约束(Check Constraint)

检查约束用于确保列中的值满足特定条件。它允许开发者定义一个布尔表达式,该表达式必须为真,否则数据将无法插入或更新。

sql
CREATE TABLE employees (
employee_id SERIAL PRIMARY KEY,
name VARCHAR(100) NOT NULL,
salary NUMERIC CHECK (salary > 0)
);

在这个例子中,salary 列被定义为检查约束,确保每个员工的工资必须大于 0。

5. 非空约束(Not Null Constraint)

非空约束用于确保列中的值不能为空(NULL)。它强制要求该列在插入或更新时必须包含一个值。

sql
CREATE TABLE customers (
customer_id SERIAL PRIMARY KEY,
name VARCHAR(100) NOT NULL,
email VARCHAR(100) NOT NULL
);

在这个例子中,nameemail 列都被定义为非空约束,因此每个客户必须提供姓名和电子邮件地址。

实际应用场景

场景 1:确保用户唯一性

在一个用户管理系统中,确保每个用户的电子邮件地址是唯一的非常重要。可以通过在 users 表的 email 列上添加唯一约束来实现这一点。

sql
CREATE TABLE users (
user_id SERIAL PRIMARY KEY,
username VARCHAR(50) NOT NULL,
email VARCHAR(100) NOT NULL UNIQUE
);

场景 2:确保订单的有效性

在一个订单管理系统中,确保每个订单都与一个有效的用户相关联非常重要。可以通过在 orders 表的 user_id 列上添加外键约束来实现这一点。

sql
CREATE TABLE orders (
order_id SERIAL PRIMARY KEY,
user_id INT REFERENCES users(user_id),
order_date DATE NOT NULL
);

场景 3:确保工资的合理性

在一个员工管理系统中,确保每个员工的工资大于 0 非常重要。可以通过在 employees 表的 salary 列上添加检查约束来实现这一点。

sql
CREATE TABLE employees (
employee_id SERIAL PRIMARY KEY,
name VARCHAR(100) NOT NULL,
salary NUMERIC CHECK (salary > 0)
);

总结

PostgreSQL 的系统约束是确保数据完整性和一致性的重要工具。通过使用主键约束、唯一约束、外键约束、检查约束和非空约束,开发者可以有效地管理数据库中的数据,避免无效或不一致的数据进入系统。

在实际应用中,系统约束可以帮助开发者构建更加健壮和可靠的数据库系统。通过合理使用这些约束,可以大大提高数据的质量和系统的稳定性。

附加资源

练习

  1. 创建一个 students 表,要求每个学生有一个唯一的学号(student_id),并且姓名(name)不能为空。
  2. 创建一个 courses 表,要求每个课程有一个唯一的课程代码(course_code),并且课程名称(course_name)不能为空。
  3. 创建一个 enrollments 表,要求每个选课记录必须与一个有效的学生和课程相关联。

通过完成这些练习,你将更好地理解 PostgreSQL 系统约束的应用和重要性。