数据约束

约束（Constraint）是数据库保证数据完整性的机制，让数据库在写入时自动校验，避免非法数据进入表。它是关系数据库"强约束"价值的核心体现。本文系统讲解六类常用约束：主键、唯一、非空、默认、检查、外键。

约束概述

为什么需要约束

在数据库层面用约束拦截非法数据，而不是完全依赖应用层：

应用层校验可被绕过（直接连库、脚本灌数据等）；
约束是声明式的数据契约，多人协作时结构即文档；
数据库能基于约束做查询优化（如唯一索引、主键索引）。

约束分类

约束	关键字	级别	作用
主键	`PRIMARY KEY`	表级	唯一标识一行，非空且唯一
唯一	`UNIQUE`	列/表级	列值不重复（允许一个 NULL）
非空	`NOT NULL`	列级	禁止 NULL
默认	`DEFAULT`	列级	未提供值时用默认值
检查	`CHECK`	表级	满足表达式条件
外键	`FOREIGN KEY`	表级	引用另一表，保证参照完整性

主键 PRIMARY KEY

作用与规则

唯一标识一行，非空 + 唯一，一个表只能有一个主键；
通常作为聚簇索引（InnoDB），是最高效的定位方式；
主键可由一列（单列主键）或多列（联合主键/复合主键）组成。

语法

sql

-- 建表时：列级定义
CREATE TABLE heros (
    id INT PRIMARY KEY,     -- 列级主键
    name VARCHAR(20)
);

-- 建表时：表级定义（支持联合主键）
CREATE TABLE player_game (
    player_id INT NOT NULL,
    game_id   INT NOT NULL,
    score     INT,
    PRIMARY KEY (player_id, game_id)   -- 联合主键
);

-- 事后添加/删除
ALTER TABLE heros ADD PRIMARY KEY (id);
ALTER TABLE heros DROP PRIMARY KEY;

自增主键

sql

CREATE TABLE heros (
    id INT UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    name VARCHAR(20),
    PRIMARY KEY (id)
);

最佳实践：主键尽量用无业务含义的自增整数或分布式 ID，避免用可变长字符串（影响索引大小与性能）。详见《范式设计》中"键"的概念。

唯一 UNIQUE

作用与规则

保证列或列组合的值不重复，但允许多个 NULL（NULL 不参与唯一性比较）；
一个表可有多个唯一约束，会自动建立唯一索引。

语法

sql

-- 列级
CREATE TABLE users (
    id INT PRIMARY KEY,
    email VARCHAR(50) UNIQUE
);

-- 表级 + 联合唯一
CREATE TABLE orders (
    order_no  VARCHAR(32),
    user_id   INT,
    UNIQUE KEY uk_order_no (order_no),
    UNIQUE KEY uk_user_date (user_id, order_date)  -- 组合唯一
);

-- 事后添加/删除
ALTER TABLE users ADD UNIQUE KEY uk_email (email);
ALTER TABLE users DROP INDEX uk_email;

UNIQUE vs PRIMARY KEY

特性	PRIMARY KEY	UNIQUE
是否允许 NULL	❌	✅（一个）
每表数量	1	多个
是否自动建索引	✅	✅
语义	实体标识	业务唯一性（如邮箱、订单号）

典型应用：业务上"不该重复"的字段（手机号、邮箱、订单号）都应用 UNIQUE，靠数据库兜底防止重复数据。

非空 NOT NULL 与默认 DEFAULT

作用

NOT NULL：该列禁止 NULL，必须给值；
DEFAULT 值：未显式给值时，数据库填充默认值。

语法

sql

CREATE TABLE users (
    id       INT PRIMARY KEY,
    name     VARCHAR(50) NOT NULL,                    -- 必填
    status   TINYINT NOT NULL DEFAULT 1,              -- 默认 1
    created_at DATETIME NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,  -- 默认当前时间
    remark   VARCHAR(200) DEFAULT '无'                 -- 可空但有默认
);

设计建议

sql

-- ✅ 推荐：业务无值用"空串/0/默认值"而非 NULL
CREATE TABLE users (
    nickname VARCHAR(50) NOT NULL DEFAULT '',   -- 而非允许 NULL
    score    INT NOT NULL DEFAULT 0
);

-- ❌ 不推荐：大量可空字段会让查询/索引复杂化
CREATE TABLE users (
    nickname VARCHAR(50) NULL,
    score    INT NULL
);

为什么不建议滥用 NULL：NULL 的三值逻辑（TRUE/FALSE/UNKNOWN）容易导致查询陷阱；NULL 不参与索引的某些优化；NOT NULL + DEFAULT 语义更清晰。详见《数据过滤》中 NULL 的处理。

检查 CHECK

作用

通过表达式约束列的值范围，数据库在写入时校验。注意：MySQL 8.0 才真正强制执行 CHECK（5.7 仅解析不执行）；SQL Server/Oracle/PostgreSQL 都支持。

语法

sql

-- MySQL 8.0 起强制生效
CREATE TABLE products (
    id INT PRIMARY KEY,
    price DECIMAL(10,2),
    qty   INT,
    CONSTRAINT chk_price CHECK (price >= 0),          -- 价格非负
    CONSTRAINT chk_qty CHECK (qty >= 0 AND qty <= 10000)
);

-- 列级 CHECK
CREATE TABLE people (
    age INT CHECK (age BETWEEN 0 AND 150),
    gender CHAR(1) CHECK (gender IN ('M', 'F'))
);

-- 事后添加（MySQL 8.0）
ALTER TABLE products ADD CONSTRAINT chk_price CHECK (price >= 0);
ALTER TABLE products DROP CHECK chk_price;

CHECK 技巧

sql

-- 校验枚举/格式
CREATE TABLE orders (
    status VARCHAR(10) CHECK (status IN ('pending', 'paid', 'cancelled')),
    email  VARCHAR(100) CHECK (email LIKE '%@%')
);

MySQL 8.0 注意：8.0.16+ 才强制 CHECK，且要求"每列值满足 CHECK"，REPLACE/INSERT ... ON DUPLICATE KEY UPDATE 等也会校验。

外键 FOREIGN KEY

作用

保证参照完整性：子表的外键列值必须存在于父表主键/唯一列中，防止"悬空引用"。

语法

sql

CREATE TABLE team (
    team_id INT PRIMARY KEY,
    team_name VARCHAR(50)
);

-- 建表时定义外键
CREATE TABLE player (
    player_id INT PRIMARY KEY,
    player_name VARCHAR(50),
    team_id INT,
    CONSTRAINT fk_team FOREIGN KEY (team_id) REFERENCES team(team_id)
);

-- 事后添加（MySQL 需指定约束名）
ALTER TABLE player
  ADD CONSTRAINT fk_team FOREIGN KEY (team_id) REFERENCES team(team_id);

外键的删除/更新动作（ON DELETE / ON UPDATE）

动作	父表删除/更新时子表行为
`RESTRICT`（默认）	拒绝删除/更新（若子表有引用）
`NO ACTION`	同 RESTRICT
`CASCADE`	级联删除/更新子表对应行
`SET NULL`	子表外键置 NULL
`SET DEFAULT`	子表外键置默认值

sql

-- 父表删球队时，级联删除该队球员
CREATE TABLE player (
    player_id INT PRIMARY KEY,
    team_id INT,
    FOREIGN KEY (team_id) REFERENCES team(team_id)
      ON DELETE CASCADE ON UPDATE CASCADE
);

⚠️ 外键的使用争议

sql

-- 物理外键：数据库强制
FOREIGN KEY (team_id) REFERENCES team(team_id)

-- 逻辑外键：应用层维护，字段上只建普通索引
KEY idx_team_id (team_id)

方式	优点	缺点
物理外键	数据库保证一致性、自动级联	影响写入性能、分布式/分库分表不适用、耦合高
逻辑外键	灵活、性能好	需应用层保证一致性，可能产生脏数据

本节从约束视角概览外键；外键的完整专题分析（多数据库差异、级联场景、逻辑外键 vs 物理外键取舍、最佳实践）见《21-数据库外键》。

约束综合示例

把六类约束用在一个订单系统上：

sql

CREATE TABLE users (
    id          BIGINT UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    email       VARCHAR(100) NOT NULL,
    phone       VARCHAR(20),
    status      TINYINT NOT NULL DEFAULT 1,
    created_at  DATETIME NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    PRIMARY KEY (id),
    UNIQUE KEY uk_email (email),
    CONSTRAINT chk_status CHECK (status IN (0, 1, 2))
) ENGINE=InnoDB;

CREATE TABLE orders (
    id          BIGINT UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    user_id     BIGINT UNSIGNED NOT NULL,
    amount      DECIMAL(12,2) NOT NULL,
    status      VARCHAR(10) NOT NULL DEFAULT 'pending',
    paid_at     DATETIME NULL,
    PRIMARY KEY (id),
    KEY idx_user (user_id),
    CONSTRAINT chk_amount CHECK (amount >= 0),
    CONSTRAINT chk_order_status CHECK (status IN ('pending','paid','cancelled')),
    CONSTRAINT fk_user FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id)
) ENGINE=InnoDB;

约束与数据完整性

四类完整性

完整性	机制	约束
实体完整性	每行有唯一标识	PRIMARY KEY、UNIQUE
域完整性	列值符合规定	NOT NULL、DEFAULT、CHECK、数据类型
参照完整性	外键引用有效	FOREIGN KEY
用户定义完整性	业务规则	CHECK + 应用逻辑

约束设计建议

必填字段一律 NOT NULL + DEFAULT，避免 NULL 泛滥；
业务唯一字段用 UNIQUE 兜底，防止应用层漏判；
CHECK 适合静态、简单的取值范围；复杂业务规则交给应用层；
物理外键按需：强一致单机可用，高并发/分库慎用（用逻辑外键）；
约束在建模阶段设计，事后补约束成本高（需扫描/重建数据）。

总结

约束速查

约束	关键字	作用	MySQL 8.0
主键	`PRIMARY KEY`	非空唯一标识	✅
唯一	`UNIQUE`	值不重复（允许一个 NULL）	✅
非空	`NOT NULL`	禁止 NULL	✅
默认	`DEFAULT`	缺省值	✅
检查	`CHECK`	值满足表达式	✅（8.0.16+ 强制）
外键	`FOREIGN KEY`	参照完整性	✅

关键点

约束是数据库层的数据契约，比应用层校验更可靠；
主键唯一标识行、唯一保证业务不重复、非空+默认收敛 NULL、CHECK 限定取值范围、外键保证引用有效；
NOT NULL + DEFAULT 是消除 NULL 陷阱的推荐组合；
物理外键能保证一致性但有性能/耦合代价，互联网架构常用逻辑外键替代；
约束尽量在建表时设计好，配合《13-数据定义语言DDL》《21-数据库外键》阅读更完整。