5.0 数据库完整性详解（PRIMARY KEY、REFERENCES、CHECK、CONSTRAINT、DOMAIN、TRIGGER）

前言

• 本篇文章学习书籍：《数据库系统概论》第5版 王珊 萨师煊编著
• 视频资源来自：数据库系统概论完整版(基础篇+高级篇+新技术篇)
• 由于 BitHachi 学长已经系统的整理过本书了，我在学习课本和视频以及学长文章的同时在学长文章的基础上进行相应学习修改。（学长原系列目录：Here）
• 资料参考网站：MySQL教程

0.思维导图

1.数据库完整性概述

简单介绍：

• 首先先概述一下数据库完整性指的是什么，数据库完整性指的是数据的正确性和相容性。

• 数据的正确性是指数据是符合现实世界语义、反映当前实际状况的;比如说人类的性别，只能是男和女。

• 数据的相容性是指数据库同一对象在不同关系表中的数据是符合逻辑的。比如说年龄一般都在1-100岁，当然也有超过一百岁的，反正没有两百岁，三百岁成仙的人类。

既然我们学的是数据库，那么数据库管理系统就应该为数据完整性实现如下的功能：

1.提供定义完整性约束条件的机制

• 完整约束条件也称完整性规则，是数据库中数据必须满足的语义条件规则
• 为保证数据的正确、有效和相容性的一些规则
• 数据的主码、外码、一些约束规则

2.提供完整性检查的方法

• 数据库管理系统中检查数据是否满足完整性规则的机制称为完整性检查
• 一般在执行INSERT、UPDATE、DELETE时检查

3.违约处理

• 数据库管理系统若发现用户的操作违背了完整性约束条件将采取一定的动作，如拒绝(NO ACTION)执行该操作或级联(CASCADE)执行其他操作，进行违约处理以保证数据的完整性。

此前写的一篇文章提到了关系完整性约束的基本概念 关系完整性的基本概念，而本篇文章讲的是利用SQL如何去实现这些约束机制，如何实现完整性规则

2.实体完整性—PRIMARY KEY

（1）实体完整性的定义

关系模型的实体完整性

• CREATE TABLE中用PRIMARY KEY定义

单属性构成的码有两种说明方法

• 定义为列级约束条件
• 定义为表级约束条件

对多个属性构成的码只有一种说明方法

• 定义为表级约束条件

举几个例子

将Student表中的Sno属性定义为码

(1)在列级定义主码
CREATE TABLE Student
(Sno  CHAR(9)  PRIMARY KEY，
Sname  CHAR(20) NOT NULL，
Ssex  CHAR(2) ，
Sage  SMALLINT，
Sdept  CHAR(20));

(2)在表级定义主码
CREATE TABLE Student
(Sno  CHAR(9)，
Sname  CHAR(20) NOT NULL，
Ssex  CHAR(2) ，
Sage  SMALLINT，
Sdept  CHAR(20)，
PRIMARY KEY (Sno)
); 

将SC表中的Sno，Cno属性组定义为码
CREATE TABLE SC
(Sno   CHAR(9)  NOT NULL，
Cno  CHAR(4)  NOT NULL，
Grade    SMALLINT，
PRIMARY KEY (Sno，Cno)     /*只能在表级定义主码*/
);

（2）实体完整性检查和违约处理

插入或对主码列进行更新操作时，RDBMS按照实体完整性规则自动进行检查。包括：

1. 检查主码值是否唯一，如果不唯一则拒绝插入或修改
2. 检查主码的各个属性是否为空，只要有一个为空就拒绝插入或修改

检查记录中主码值是否唯一的一种方法是进行全表扫描

• 全表扫描是十分耗时的。为了避免对基本表进行全表扫描，关系数据库管理系统一般 都在主码上自动建立一个索引，如图5.2的B+树索引，通过索引查找基本表中是否已经存在新的主码值将大大提高效率。

• 例如，如果新插入记录的主码值是25，通过主码索引，从B+树的根结点开始查找，只要读取三个结点就可以知道该主码值已经存在，所以不能插入这条记录。这三个结点是根结点(51)、中间结点(1230)和叶结点(15 20 25)。

2.参照完整性—REFERENCES

（1）参照完整性定义

关系模型的参照完整性定义

• 在CREATE TABLE中用FOREIGN KEY短语定义哪些列为外码
• 用REFERENCES短语指明这些外码参照哪些表的主码

举个例子

例如，关系SC中一个元组表示一个学生选修的某门课程的成绩，
（Sno，Cno）是主码。
Sno，Cno分别参照引用Student表的主码和Course表的主码 

定义SC中的参照完整性
CREATE TABLE SC
(
    Sno    CHAR(9)  NOT NULL，
	Cno     CHAR(4)  NOT NULL，
	Grade    SMALLINT，
	PRIMARY KEY (Sno， Cno)，   /*在表级定义实体完整性*/
	FOREIGN KEY (Sno) REFERENCES Student(Sno)，
	/*在表级定义参照完整性*/
	FOREIGN KEY (Cno) REFERENCES Course(Cno)
	/*在表级定义参照完整性*/
);

（2）参照完整性检查和违约处理

参照完整性违约处理

1. 拒绝(NO ACTION)执行
   
   默认策略
2. 级联(CASCADE)操作
3. 设置为空值（SET-NULL）
   
   对于参照完整性，除了应该定义外码，还应定义外码列是否允许空值

［例4］  显式说明参照完整性的违约处理示例
CREATE TABLE SC
(
    Sno   CHAR(9)  NOT NULL，
	Cno   CHAR(4)  NOT NULL，
	Grade  SMALLINT，
	PRIMARY KEY（Sno，Cno），
	FOREIGN KEY (Sno) REFERENCES Student(Sno)
	ON DELETE CASCADE     /*级联删除SC表中相应的元组*/
	ON UPDATE CASCADE， /*级联更新SC表中相应的元组*/
	FOREIGN KEY (Cno) REFERENCES Course(Cno)
	ON DELETE NO ACTION
	/*当删除course 表中的元组造成了与SC表不一致时拒绝删除*/
	ON UPDATE CASCADE
	/*当更新course表中的cno时，级联更新SC表中相应的元组*/
)；

• 经过测试，当UPDATE更新Student和Course表数据时，SC也自动更新
• 当删除Student的数据时，SC同步删除相应数据
• 当删除Course的数据时，拒绝删除，因为SC中有相应的外码数据，并设置了NO ACTION
• 当删除SC的数据时，对Student和Course无影响

3.用户定义的完整性—CHECK

• 用户定义的完整性就是针对某一具体应用的数据必须满足的语义要求
• RDBMS提供，而不必由应用程序承担

（1）属性上的约束条件定义

CREATE TABLE时定义

• 列值非空（NOT NULL）
• 列值唯一（UNIQUE）
• 检查列值是否满足一个布尔表达式（CHECK）

1.不允许取空值 

［例5］  在定义SC表时，说明Sno、Cno、Grade属性不允许取空值。

CREATE TABLE SC
(
    Sno  CHAR(9)  NOT NULL，
	Cno  CHAR(4)  NOT NULL，
	Grade  SMALLINT NOT NULL，
	PRIMARY KEY (Sno， Cno)，
	/* 如果在表级定义实体完整性，隐含了Sno，Cno不允许取空值，
	则在列级不允许取空值的定义就不必写了 */
）;

2.列值唯一 

［例6］建立部门表DEPT，要求部门名称Dname列取值唯一，
部门编号Deptno列为主码

CREATE TABLE DEPT
(
    Deptno  NUMERIC(2)，
	Dname  CHAR(9)  UNIQUE，/*要求Dname列值唯一*/
	Location  CHAR(10)，
	PRIMARY KEY (Deptno)
)；

3. 用CHECK短语指定列值应该满足的条件

［例7］Student表的Ssex只允许取“男”或“女”。

    CREATE TABLE Student
        (
            Sno  CHAR(9) PRIMARY KEY，
          	Sname CHAR(8) NOT NULL，
          	Ssex  CHAR(2)  CHECK (Ssex IN (‘男’，‘女’) ) ，
              /*性别属性Ssex只允许取'男'或'女' */
          	Sage  SMALLINT，
          	Sdept  CHAR(20)
        );

（2）属性上的约束条件检查和处理

• 插入元组或修改属性的值时，RDBMS检查属性上的约束条件是否被满足
• 如果不满足则操作被拒绝执行

（3）元组上的约束条件的定义

• 在CREATE TABLE时可以用CHECK短语定义元组上的约束条件，即元组级的限制
• 同属性值限制相比，元组级的限制可以设置不同属性之间的取值的相互约束条件

［例9］  当学生的性别是男时，其名字不能以Ms.打头。
    CREATE TABLE Student
         (
             Sno    CHAR(9)，
          	Sname  CHAR(8) NOT NULL，
          	Ssex    CHAR(2)，
          	Sage   SMALLINT，
          	Sdept  CHAR(20)，
          	PRIMARY KEY (Sno)，
          	CHECK (Ssex='女' OR Sname NOT LIKE 'Ms.%')
          	/*定义了元组中Sname和 Ssex两个属性值之间的约束条件*/
        )；
性别是女性的元组都能通过该项检查，因为Ssex=‘女’成立；
当性别是男性时，要通过检查则名字一定不能以Ms.打头

（4）元组上的约束条件检查和违约处理

• 插入元组或修改属性的值时，RDBMS检查元组上的约束条件是否被满足
• 如果不满足则操作被拒绝执行

4.完整性约束命名子句—CONSTRAINT

CONSTRAINT 约束语句格式：

CONSTRAINT <完整性约束条件名>
［PRIMARY KEY短语
   |FOREIGN KEY短语
   |CHECK短语］

举个例子：

［例10］  建立学生登记表Student，要求学号在90000~99999之间，
姓名不能取空值，年龄小于30，性别只能是“男”或“女”。
    CREATE TABLE Student
      (Sno  NUMERIC(6)
        CONSTRAINT C1 CHECK (Sno BETWEEN 90000 AND 99999)，
        Sname  CHAR(20)
        CONSTRAINT C2 NOT NULL，
        Sage  NUMERIC(3)
        CONSTRAINT C3 CHECK (Sage < 30)，
        Ssex  CHAR(2)
        CONSTRAINT C4 CHECK (Ssex IN ( '男'，'女'))，
        CONSTRAINT StudentKey PRIMARY KEY(Sno)
      )；
在Student表上建立了5个约束条件，包括主码约束（命名为StudentKey）
以及C1、C2、C3、C4四个列级约束。

这个没有C2应该是为主键就忽略没显示叭

修改表中的完整性限制

• 使用ALTER TABLE语句修改表中的完整性限制

［例13］  修改表Student中的约束条件，要求学号改为在900000~999999之间，
年龄由小于30改为小于40
可以先删除原来的约束条件，再增加新的约束条件
		ALTER TABLE Student
        DROP CONSTRAINT C1;
        ALTER TABLE Student
        ADD CONSTRAINT C1 CHECK (Sno BETWEEN 900000 AND 999999);
        ALTER TABLE Student
        DROP CONSTRAINT C3;
        ALTER TABLE Student
        ADD CONSTRAINT C3 CHECK (Sage < 40);

5.域中的完整性限制—DOMAIN

关于域的定义有些数据库可能不同，或者定义失败，得观看相关的手册深入学习，但是SQL中是有定义DOMAIN，初学先了解一下叭。

SQL支持域的概念，并可以用CREATE DOMAIN语句建立一个域以及该域应该满足的完整性约束条件。

［例14］建立一个性别域，并声明性别域的取值范围
           CREATE DOMAIN GenderDomain CHAR(2)
           CHECK (VALUE IN ('男'，'女') );
这样［例10］中对Ssex的说明可以改写为Ssex GenderDomain

［例15］建立一个性别域GenderDomain，并对其中的限制命名
           CREATE DOMAIN GenderDomain CHAR(2)
           CONSTRAINT GD CHECK ( VALUE IN ('男'，'女') );

［例16］删除域GenderDomain的限制条件GD。
           ALTER  DOMAIN  GenderDomain
           DROP CONSTRAINT GD;

［例17］在域GenderDomain上增加限制条件GDD。
          ALTER  DOMAIN  GenderDomain
         ADD CONSTRAINT GDD CHECK (VALUE IN ( '1'，'0') ); 

通过［例16］和［例17］，就把性别的取值范围由('男'，'女')改为 ( '1'，'0') 

由于博主考试内容不含断言和触发器，所以这两个部分不做介绍