MYSQL-外键（Foreign Key）

作者介绍：简历上没有一个精通的运维工程师，下面的思维导图也是预计更新的内容和当前进度(不定时更新)。

数据库是一个系统（应用）最重要的资产之一，所以我们的数据库将从以下几个数据库来进行介绍。

MySQL（本章节）

PostgreSQL

MongoDB

Redis

Etcd

我们来深入探讨 MySQL 中的外键（Foreign Key）。外键是关系型数据库的基石，用于强制保持数据之间的参照完整性（Referential Integrity）。

一、外键是什么？

外键是表中的一个或多个字段，其值必须与另一张表（或本表）的主键（Primary Key） 或唯一键（Unique Key） 的值相匹配。

它建立了两张表之间的一种“从属”或“关联”关系。

• 主表（被引用表，Parent Table）：包含被引用的主键或唯一键的表。
• 从表（引用表，Child Table）：包含外键的表。

简单比喻：

• department 表（主表）有 id (主键) 和 name 字段。
• employee 表（从表）有 id, name, 和 dept_id 字段。
• 这里的 dept_id 就是一个外键，它引用了 department 表的 id 字段。它保证了每个员工所属的部门一定是在 department 表中真实存在的。

二、外键的核心作用：参照完整性

外键的核心目的不是为了提高查询性能（事实上，它有时会降低性能），而是为了强制维护数据之间的逻辑关系，防止“孤立数据”和“无效数据”的出现。

没有外键约束时，可能会发生：

1. 在 employee 表中插入一个 dept_id = 999 的员工，但 department 表中根本不存在 id = 999 的部门。这个员工就成了“孤儿数据”。
2. 从 department 表中删除一个正在被 employee 表引用的部门，导致大量员工指向一个不存在的部门。

外键约束可以自动防止上述情况发生。

三、外键约束的规则与引用操作

当你定义外键时，可以指定当主表中的数据被更新（UPDATE）或删除（DELETE）时，对从表中的数据应该执行什么操作。这是外键最强大的功能所在。

以下是主要的引用操作：

1. RESTRICT / NO ACTION（默认行为）

• 含义：拒绝操作。如果从表中存在与之关联的记录，MySQL 会拒绝删除或更新主表中的这条记录。
• 示例：尝试删除一个还有员工的部门，操作会被直接拒绝并报错。

2. CASCADE（级联操作）

• 含义：同步操作。对主表的主键进行操作时，会自动同步到从表的外键上。
  • ON DELETE CASCADE：删除主表中的记录时，自动删除从表中所有相关联的记录。
  • ON UPDATE CASCADE：更新主表主键的值时，自动更新从表中所有相关外键的值。
• 示例：ON DELETE CASCADE 设定后，删除一个部门，该部门下的所有员工记录也会被自动删除。此操作非常危险，需谨慎使用！

3. SET NULL

• 含义：设置为空。如果主表中的记录被删除或更新，则将从表中相关记录的外键值设置为 NULL。
• 前提：从表的外键字段必须允许为 NULL。
• 示例：删除一个部门后，将该部门所有员工的 dept_id 字段自动设为 NULL，表示这些员工暂时“未分配部门”。

4. SET DEFAULT

• 含义：设置为默认值。将外键值设置为该列的默认值。
• 注意：InnoDB 存储引擎不支持此操作。

四、外键的案例

创建主表

CREATE TABLE departments (
    department_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    department_name VARCHAR(100) NOT NULL
);

创建引用表

CREATE TABLE employees (
    employee_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    first_name VARCHAR(50) NOT NULL,
    last_name VARCHAR(50) NOT NULL,
    department_id INT,
    -- 定义外键约束
    FOREIGN KEY (department_id) 
        REFERENCES departments(department_id)
        ON DELETE SET NULL
        ON UPDATE CASCADE
);

外键语法：

• FOREIGN KEY (department_id)：指定当前表中的哪个字段是外键
• REFERENCES departments(department_id)：指定外键引用哪个表的哪个字段
• ON DELETE SET NULL：当被引用的部门被删除时，将此字段设为 NULL
• ON UPDATE CASCADE：当被引用的部门ID更新时，自动更新所有相关的员工记录