MySQL中外键的定义、作用、添加和删除

1 简介

在实际开发的项目中，一个健壮数据库中的数据一定有很好的参照完整性。例如学生档案和成绩单两张表，如果成绩单中有张三的成绩，学生档案中张三的档案却被删除了，这样就会产生垃圾数据或者错误数据。为了保证数据的完整性，将两张表之间的数据建立关系，因此就需要在成绩表中添加外键约束。

2 外键的定义
外键是指引用另外一个表中的一列或多列数据，被引用的列应该具有主键约束或者唯一性约束。外键用来建立和加强两个表数据之间的连接。

3 材料准备
mysql> create table grade(
-> id int(4) not null primary key,
-> name varchar(36)
-> );
Query OK, 0 rows affected (1.14 sec)

上表为班级表。

mysql> drop table student;
Query OK, 0 rows affected (0.41 sec)

mysql> show tables;
+----------------+
| Tables_in_test |
+----------------+
| grade |
+----------------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> create table student (
-> sid int(4) not null primary key,
-> sname varchar(36),
-> gid int(4) not null
-> );
Query OK, 0 rows affected (0.44 sec)

上述的代码片段则是首先删除在本数据库中的student表，然后创建student表。
首先建立两张表，student和grade，学生表中的gid是学生所在的班级id，是引入了班级表grade中的主键id。那么gid就可以作为表student表的外键。被引用的表，即表grade是主表，引用外键的表，即student，是从表。两个表是主从关系。表student用gid可以连接表grade中的信息，从而建立了两个表中的连接。
可以这么理解，外键即依赖关系，可以明确的声明表和表之间的关系额字段的参照关系，这种就叫做表和表之间声明了一个外键。

注意：引入外键之后，外键列只能插入参照列存在的值，参照列被参照的值不能被删除，这就保证了数据的参照完整性。

4 外键的添加和删除
4.1 添加外键
为表添加外键约束的语法格式如下：

alert table 表名 add constraint FK_ID foreign key(外键字段名) references 外表表名(主键字段名)

其中FK_ID为外键的名称，是随意的。
为表student添加外键约束，具体语句如下：

mysql> alter table student add constraint FK_ID foreign key gid references grade id;
ERROR 1064 (42000): You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near 'references grade id' at line 1
mysql> alter table student add constraint FK_ID foreign key (gid) references grade (id);
Query OK, 0 rows affected (1.27 sec)

语句执行成功后，使用DESC语句来查看学生表和班级表，查询结果如下：

mysql> desc student;
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
| sid | int(4) | NO | PRI | NULL | |
| sname | varchar(36) | YES | | NULL | |
| gid | int(4) | NO | MUL | NULL | |
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
3 rows in set (0.00 sec)

可以从上述的输出中看出表grade中id为主键，student表中gid为外键，但是结果不能明确的看出两个表之间的关系。在MySQL中可以用show create table来查看表的详细结构，具体语句如下：

mysql> show create table student;
+---------+------------------------------------------------------------
| Table | Create Table
+---------+------------------------------------------------------------
| student | CREATE TABLE `student` (
`sid` int(4) NOT NULL,
`sname` varchar(36) DEFAULT NULL,
`gid` int(4) NOT NULL,
PRIMARY KEY (`sid`),
KEY `FK_ID` (`gid`),
CONSTRAINT `FK_ID` FOREIGN KEY (`gid`) REFERENCES `grade` (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 |
+---------+------------------------------------------------------------
1 row in set (0.06 sec)

4.2 验证外键的作用
mysql> insert into student (sid, sname, gid) values(1000, 'wusong', 123);
ERROR 1452 (23000): Cannot add or update a child row: a foreign key constraint fails (`test`.`student`, CONSTRAINT `FK_ID` FOREIGN KEY (`gid`) REFERENCES `grade` (`id`))
1
2
上述错误表示，若要向student中插入学生数据，则必须插入已经在grade中存在的gid值，实际意义就是要把新来的学生放入某个班级，则班级必须先存在。

mysql> insert grade values(10, '一班');
Query OK, 1 row affected (0.16 sec)

mysql> insert grade values(11, '二班');
Query OK, 1 r，ow affected (0.12 sec)

mysql> insert grade values('', 1);
ERROR 1366 (HY000): Incorrect integer value: '' for column 'id' at row 1
mysql> insert grade values(12, 1); //可见整数1可以自动转换为varchar1
Query OK, 1 row affected (0.09 sec)
mysql> select * from grade;
+----+--------+
| id | name |
+----+--------+
| 10 | 一班 |
| 11 | 二班 |
| 12 | 1 |
+----+--------+
3 rows in set (0.00 sec)

通过插入语句，已经向grade中插入了三个班级。向班级1中插入数据和班级2中插入。学生记录维持在表student中。

mysql> insert into student(sid, sname, gid) values(1000, '周华健', 10);
Query OK, 1 row affected (0.11 sec)

mysql> insert into student(sid, sname, gid) values(1001, '周芷若', 10);
Query OK, 1 row affected (0.17 sec)

mysql> insert into student(sid, sname, gid) values(1002, '周杰伦', 10);
Query OK, 1 row affected (0.19 sec)
以同样的方式向班级2中插入两条数据
mysql> insert into student(sid, sname, gid) values(10003, '赵云', 11), (10004, '赵子龙', 11);
Query OK, 2 rows affected (0.12 sec)
Records: 2 Duplicates: 0 Warnings: 0

可以插入gid不存在的班级吗？

mysql> insert into student(sid, sname, gid) values(10003, '赵云', 0);
ERROR 1062 (23000): Duplicate entry '10003' for key 'PRIMARY'
mysql> insert into student(sid, sname, gid) values(10004, '赵云', 0);
ERROR 1062 (23000): Duplicate entry '10004' for key 'PRIMARY'
mysql> insert into student(sid, sname, gid) values(10005, '赵云', 0);
ERROR 1452 (23000): Cannot add or update a child row: a foreign key constraint fails (`test`.`student`, CONSTRAINT `FK_ID` FOREIGN KEY (`gid`) REFERENCES `grade` (`id`))

上述的代码片段中演示了插入数据时外键所起的作用，那么删除时外键依然会外参照完整性提供保护。

mysql> select * from grade;
+----+--------+
| id | name |
+----+--------+
| 10 | 一班 |
| 11 | 二班 |
| 12 | 1 |
+----+--------+
3 rows in set (0.00 sec)

mysql> select * from student;
+-------+-----------+-----+
| sid | sname | gid |
+-------+-----------+-----+
| 1000 | 周华健 | 10 |
| 1001 | 周芷若 | 10 |
| 1002 | 周杰伦 | 10 |
| 10003 | 赵云 | 11 |
| 10004 | 赵子龙 | 11 |
+-------+-----------+-----+
5 rows in set (0.00 sec)

如果此时要直接删除grade中的班级1会发生什么？

mysql> delete from grade where id=10;
ERROR 1451 (23000): Cannot delete or update a parent row: a foreign key constraint fails (`test`.`student`, CONSTRAINT `FK_ID` FOREIGN KEY (`gid`) REFERENCES `grade` (`id`))
mysql> delete from grade where id=12;
Query OK, 1 row affected (0.16 sec)

上述代码片段id为10在删除记录时弹出了Error，而删除id为12的记录时可以成功执行，是因为在student表中有依赖id=10的记录存在，因此无法删除。

4.3 外键关联表联合删除
建立外键是为了保证数据的完整和统一性，但如果主表中的数据被删除或修改，从表中的数据该怎么办？很明显应该删除，否则数据库中会存在很多无意义的垃圾数据。为此，MySQL可以在建立外键时添加ON DELETE或ON UPDATE子句来告诉数据库，怎样避免垃圾数据的产生。

alter table 表名 add constraint FK_ID foreign key (外键字段名) references 外表表名 (主键字段名)
[on delete {cascade | set null | no action| restrict}]
[on update {cascade | set null | no action| restrict}]

其中restrict是默认操作，表示拒绝主表删除或修改外键关联列，这是最安全的设置。
而cascade表示删除包含与已删除键值有参考关系的所有记录。

4.4 删除外键约束
在实际开发中，根据业务逻辑的需求，需要解除两个表之间的关联关系时，就需要删除外键约束。删除外键约束的语法如下：

alter table 表名 drop foreign key 外键名;
1
如果解除student表的外键约束，具体语句如下：

mysql> show create table student;
+---------+--------------------------------------------------------------
| Table | Create Table
+---------+--------------------------------------------------------------
| student | CREATE TABLE `student` (
`sid` int(4) NOT NULL,
`sname` varchar(36) DEFAULT NULL,
`gid` int(4) NOT NULL,
PRIMARY KEY (`sid`),
KEY `FK_ID` (`gid`),
CONSTRAINT `FK_ID` FOREIGN KEY (`gid`) REFERENCES `grade` (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 |
+---------+--------------------------------------------------------------
1 row in set (0.00 sec)

mysql> alter table student drop foreign key FK_ID;
Query OK, 0 rows affected (0.19 sec)
Records: 0 Duplicates: 0 Warnings: 0

此时表grade和student的参照关系便被移除了，

mysql> insert into student (sid, sname, gid) values (1003, '刘亦菲', 5);
Query OK, 1 row affected (0.13 sec)

mysql> delete from student where id=10;
ERROR 1054 (42S22): Unknown column 'id' in 'where clause'
mysql> delete from grade where id=10; //此时student表中存在gid为10的记录
Query OK, 1 row affected (0.13 sec)

mysql> show create table student;
+---------+------------------------------------------------------
| Table | Create Table
+---------+------------------------------------------------------
| student | CREATE TABLE `student` (
`sid` int(4) NOT NULL,
`sname` varchar(36) DEFAULT NULL,
`gid` int(4) NOT NULL,
PRIMARY KEY (`sid`),
KEY `FK_ID` (`gid`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 |
+---------+------------------------------------------------------
1 row in set (0.00 sec)

mysql> insert into student (sid, sname, grade^C
mysql> desc student;
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
| sid | int(4) | NO | PRI | NULL | |
| sname | varchar(36) | YES | | NULL | |
| gid | int(4) | NO | MUL | NULL | |
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
3 rows in set (0.00 sec)

由于参照关系被移除了，则插入student表或者删除表grade记录则不再存在参照依赖关系了，由上述的代码片段可以看到结果。

5 总结
在多表查询中，外键是参照关系的提现，而明确的理解外键关系的含义，了解外键关系的添加和删除对于mysql数据库表之间的关系，对增强数据库表设计的理解，是程序员增强数据结构存储的必备知识储备。
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