关系型数据库的主键和外键

在之前的文章中，我介绍了关系型数据库中的关系、基数、实体关系图、鸦爪图和业务规则等概念，这篇文章会继续讨论数据库的另一个重要的概念“键”。理解这部分的内容后，我们对数据索引的认识会上升到一个新高度。

1.什么是“键”？

在解释概念之前，让我们先回顾一下此前的内容。

图 “SKU”、“供应商”、“采购订单”实体关系图

首先我们看“SKU”和“供应商”的关系，简单来说，这是“一对多”的关系，如果用更加严谨的表达，那就是“0或1个”SKU，是由”0或多个“供应商来供货的。

这个关系的意思是SKU可能有多个供货商，也可能暂时没有货源。反过来，供应商最多只能提供某一个的SKU，或是不供应。

其次是“供应商”和“采购订单”的关系，一个供应商可以对应着“0或多个”的采购订单，而一个采购订单只能对着“1个，且仅有1个”的供应商。这些关系的具体内容都在前篇文章中已介绍过，不再重复。

什么是“键”呢？它是从英文“Keys”翻译过来的，在数据库中讨论的键主要有2种，分别是主键（Primary Keys，缩写PK）和外键（Foreign Keys，缩写FK）。

2.主键

主键就是主要的键，它是一个或多个属性，可用于识别某个实体或表中唯一的记录。定义很抽象，让我们来举个例子。

图 “SKU”表格

在SKU实体中的属性有件号、供应商编号、供应商名称和配额。在表格中有4条记录，哪个属性可以识别出唯一的记录呢？很显然是件号，其他的属性都可能会有重复的记录，然而件号是根据一定的规则编制的，且不会重复。

主键是身份标识号，就像是人的身份证一样。全中国同名同姓的人可能有很多，不能作为主键，身份证号码是唯一的，它就可以是主键。

在数据库中，主键是自动生成的号码，按照顺序，从小到大的整数，例如“26303”。每次新增一条记录，主键的号码就自动增加1位。使用整数的好处是占用存储空间小，成本更低，而且查询的速度也更快。

由于主键是唯一的，我们在尝试添加一条新的数据之前，数据库会检查是否有重复的条目。因此，主键是一个对特定表中的每一条记录都是唯一的值。

在“供应商”实体中，哪一个属性是主键呢？可能有人会说是“供应商编号”，它看起来符合成为主键的条件。但是供应商表格里可能存在重复的供应商编号，所以仅凭一个属性是不能成为主键，我们需要把多个属性组合在一起后，它们才能变成唯一的值。

举个例子，高铁上有多个车厢，每个车厢里都有1A这个座位，我该如何对号入住呢？就需要结合车厢号和座位号，才能找到该趟车上正确的位置，例如03车1A座，这是唯一的记录。在供应商表中，属性“供应商编号”和“序号”组合在一起，它们构成了该实体中的主键，也叫做复合键（Composite Keys）。

图 复合键

3.外键

顾名思义，“外键”就是外来的键。在介绍概念之前，读者可能已经观察到了，有些实体的主键会出现在其他的实体之中，例如“SKU”中的“件号”也存在于“供应商”实体里。“件号”在前者的表格里是主键，那么它在其他表中的作用是什么呢？

SKU和供应商实体是一对多的关系，每个SKU可以有多个的供应商供货，而供应商只能供应某一个特定的SKU。在这种情况下，SKU是独立的或叫做父级实体，而供应商是相关的或叫做子级实体。

“件号”在SKU表中是主键，它在相关的子级表中就是外键。外键是另一个表中的主键，用于连接从属关系与父级实体。

图 主键和外键的关系

在上图的例子中，父实体是SKU，它的主键是件号。子实体是供应商表，其外键是存储在供应商表中的件号。这样做是有什么意义呢？每一个SKU，例如件号是26516，苏州X公司和常熟Y公司都可以供货。

因此，每个供应商都有自己的供应商编号和序号，苏州X公司的编号是1475，序号是6，常熟Y公司的编号是1369，序号是5，但他们两家的件号的值都是26516，这是供应商表中的外键。

件号是SKU表的主键，它是一个唯一的值，可以识别SKU表中的每一行。然后在供应商表中，主键是供应商编号和序号，但每个供应商也有一个件号，它是一个有效的值，来自这个SKU表。

重要的一点是，供应商编号和序号是供应商的唯一标识符。件号不需要作为供应商主键的一部分，因为这个表已经有一个完整的唯一识别主键。这只是一个额外的支持信息，帮助我们在这两个表之间建立数据关系。

总结一下，主键是帮助我们唯一地识别表中的每一条记录的属性。所以它们对每一条记录都必须是唯一的，只要我们有了这个键，就能帮助我们找到一行中的所有附加信息。

外键是存储在从属实体中的属性，它向我们展示了从属实体中的记录是如何与独立实体相关的。所以，外键是另一个表的主键，而这个表是子表或从属实体。