在关系型数据库中,外键是一个至关重要的概念，它用于建立和加强两个表数据之间的链接，确保引用的完整性，一个表中的外键指向另一个表的主键，从而将两个表关联起来，正确设置外键可以有效防止“孤儿”数据的产生，即子表中存在引用父表中不存在记录的情况。
设置外键的前置条件
在创建外键约束之前,必须满足几个基本条件：
- 父表存在：被引用的表（父表）必须已经存在。
- 主键或唯一键：父表中被引用的列必须是主键（PRIMARY KEY）或具有唯一约束（UNIQUE），这确保了父表中的每条记录都是唯一可识别的。
- 数据类型兼容：子表中将要设置外键的列，其数据类型必须与父表中主键列的数据类型完全相同或兼容。
- 索引：大多数数据库系统（如MySQL、PostgreSQL）会自动为外键列创建索引，但在某些情况下，手动创建可以优化连接查询的性能。
设置外键的两种主要方式
外键的设置通常通过SQL语句实现,主要有两种时机：创建表时和创建表后。
在创建表（CREATE TABLE）时设置
这是最直接和推荐的方式,在定义表结构的同时就声明好外键关系，其基本语法结构如下：
CREATE TABLE 子表名 (
列名 数据类型,
...
FOREIGN KEY (子表的外键列名)
REFERENCES 父表名 (父表的主键列名)
[ON DELETE {CASCADE | SET NULL | RESTRICT}]
[ON UPDATE {CASCADE | SET NULL | RESTRICT}]
);
我们有一个classes表（父表）和一个students表（子表），每个学生都属于一个班级。
-- 父表
CREATE TABLE classes (
class_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
class_name VARCHAR(50) NOT NULL
);
-- 子表，在创建时设置外键
CREATE TABLE students (
student_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
student_name VARCHAR(50) NOT NULL,
class_id INT,
FOREIGN KEY (class_id) REFERENCES classes(class_id)
);
在表创建后（ALTER TABLE）时添加
如果表已经存在,但最初没有定义外键，可以使用ALTER TABLE语句来添加。
ALTER TABLE 子表名 ADD CONSTRAINT 外键约束名 FOREIGN KEY (子表的外键列名) REFERENCES 父表名 (父表的主键列名) [ON DELETE ...] [ON UPDATE ...];
继续上面的例子,如果students表已经创建，我们可以这样添加外键：
ALTER TABLE students ADD CONSTRAINT fk_student_class FOREIGN KEY (class_id) REFERENCES classes(class_id);
为外键约束指定一个清晰的名称（如fk_student_class）是一个良好的习惯，便于后续的管理和维护。
理解外键的引用动作
外键约束的核心在于其引用动作,它定义了当父表记录被删除或更新时，子表应该如何响应。
| 动作 | 含义 | 使用场景 |
|---|---|---|
CASCADE |
级联操作，父表记录被删除或更新，子表中所有匹配的记录也会自动被删除或更新。 | 当子表记录完全依赖于父表记录，失去父记录后子记录无独立存在意义时。 |
SET NULL |
设置为空，父表记录被删除或更新，子表中对应的外键列被设置为NULL（前提是该列允许NULL值）。 | 当子表记录可以独立存在，只是暂时失去关联时。 |
RESTRICT / NO ACTION |
限制或无动作，如果子表中存在匹配的记录，则禁止对父表记录进行删除或更新操作，这是默认行为。 | 当必须确保子记录始终与一个有效的父记录关联，防止意外数据丢失时。 |
最佳实践与注意事项
- 命名规范：始终为外键约束提供一个有意义的名称，例如
fk_子表名_父表名，方便数据库维护和问题排查。 - 性能考量：外键会在数据插入、更新和删除时带来额外的性能开销，因为数据库需要检查引用完整性，在进行大批量数据导入时，可能需要临时禁用外键检查。
- 循环引用：避免设计表之间形成循环引用的外键关系，这可能导致操作复杂化或死锁。
- 选择合适的引用动作：根据业务逻辑审慎选择
ON DELETE和ON UPDATE策略，CASCADE虽然方便，但可能导致意外的数据大规模丢失。
相关问答 (FAQs)
问：外键和索引有什么区别？
答： 这是两个完全不同的概念，外键是一种约束，其主要作用是维护数据的引用完整性，防止无效数据的插入，它强制子表中的值必须在父表中存在，而索引是一种数据结构，其主要作用是加速查询，特别是WHERE子句和JOIN操作中的条件检索，虽然数据库通常会为外键列自动创建索引以提升连接查询性能，但它们的目的和功能是根本不同的，外键关乎数据正确性，索引关乎查询效率。
问：如何删除一个被其他表外键引用的表？
答： 不能直接删除一个被外键引用的父表，因为这样会破坏引用完整性，数据库会返回一个错误，要删除这样的表，必须先处理掉引用它的外键约束，通常有两种方法：1）先删除或修改所有引用该表的子表中的外键约束，然后再删除父表；2）或者，如果确实要删除整个模式，可以先删除所有子表，最后再删除父表，正确的操作顺序是自下而上地移除依赖关系。