1 簡介

在實際開發的專案中，一個健壯資料庫中的資料一定有很好的參照完整性。例如學生檔案和成績單兩張表，如果成績單中有張三的成績，學生檔案中張三的檔案卻被刪除了，這樣就會產生垃圾資料或者錯誤資料。為了保證資料的完整性，將兩張表之間的資料建立關係，因此就需要在成績表中新增外來鍵約束。

2 外來鍵的定義

外來鍵是指引用另外一個表中的一列或多列資料，被引用的列應該具有主鍵約束或者唯一性約束。外來鍵用來建立和加強兩個表資料之間的連線。

3 材料準備

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

上表為班級表。

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)
 

上述的程式碼片段則是首先刪除在本資料庫中的student表，然後建立student表。
首先建立兩張表，student和grade，學生表中的gid是學生所在的班級id，是引入了班級表grade中的主鍵id。那麼gid就可以作為表student表的外來鍵。被引用的表，即表grade是主表，引用外來鍵的表，即student，是從表。兩個表是主從關係。表student用gid可以連線表grade中的資訊，從而建立了兩個表中的連線。
可以這麼理解，外來鍵即依賴關係，可以明確的宣告表和表之間的關係額欄位的參照關係，這種就叫做表和表之間聲明瞭一個外來鍵。

注意：引入外來鍵之後，外來鍵列只能插入參照列存在的值，參照列被參照的值不能被刪除，這就保證了資料的參照完整性。

4 外來鍵的新增和刪除

4.1 新增外來鍵

為表新增外來鍵約束的語法格式如下：

alert table 表名 add constraint FK_ID foreign key(外來鍵欄位名) references 外表表名(主鍵欄位名)

其中FK_ID為外來鍵的名稱，是隨意的。
為表student新增外來鍵約束，具體語句如下：

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)

語句執行成功後，使用DESC語句來檢視學生表和班級表，查詢結果如下：

mysql> desc grade;
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
| Field | Type        | Null | Key | Default | Extra |
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
| id    | int(4)      | NO   | PRI | NULL    |       |
| name  | varchar(36) | YES  |     | NULL    |       |
+-------+-------------+------+-----+---------+-------+
2 rows in set (0.06 sec)

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)

可以從上述的輸出中看出表grade中id為主鍵，student表中gid為外來鍵，但是結果不能明確的看出兩個表之間的關係。在MySQL中可以用show create table來查看錶的詳細結構，具體語句如下：

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 驗證外來鍵的作用

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`))

上述錯誤表示，若要向student中插入學生資料，則必須插入已經在grade中存在的gid值，實際意義就是要把新來的學生放入某個班級，則班級必須先存在。

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);  //可見整數1可以自動轉換為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)

通過插入語句，已經向grade中插入了三個班級。向班級1中插入資料和班級2中插入。學生記錄維持在表student中。

mysql> insert into student(sid, sname, gid) values(1000, '周華健', 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, '周杰倫', 10);
Query OK, 1 row affected (0.19 sec)
以同樣的方式向班級2中插入兩條資料
mysql> insert into student(sid, sname, gid) values(10003, '趙雲', 11), (10004, '趙子龍', 11);
Query OK, 2 rows affected (0.12 sec)
Records: 2  Duplicates: 0  Warnings: 0

可以插入gid不存在的班級嗎？

mysql> insert into student(sid, sname, gid) values(10003, '趙雲', 0);
ERROR 1062 (23000): Duplicate entry '10003' for key 'PRIMARY'
mysql> insert into student(sid, sname, gid) values(10004, '趙雲', 0);
ERROR 1062 (23000): Duplicate entry '10004' for key 'PRIMARY'
mysql> insert into student(sid, sname, gid) values(10005, '趙雲', 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`))

上述的程式碼片段中演示了插入資料時外來鍵所起的作用，那麼刪除時外來鍵依然會外參照完整性提供保護。

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 | 周華健    |  10 |
|  1001 | 周芷若    |  10 |
|  1002 | 周杰倫    |  10 |
| 10003 | 趙雲      |  11 |
| 10004 | 趙子龍    |  11 |
+-------+-----------+-----+
5 rows in set (0.00 sec)

如果此時要直接刪除grade中的班級1會發生什麼？

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)

上述程式碼片段id為10在刪除記錄時彈出了Error，而刪除id為12的記錄時可以成功執行，是因為在student表中有依賴id=10的記錄存在，因此無法刪除。

4.3 外來鍵關聯表聯合刪除

建立外來鍵是為了保證資料的完整和統一性，但如果主表中的資料被刪除或修改，從表中的資料該怎麼辦？很明顯應該刪除，否則資料庫中會存在很多無意義的垃圾資料。為此，MySQL可以在建立外來鍵時新增ON DELETE或ON UPDATE子句來告訴資料庫，怎樣避免垃圾資料的產生。

alter table 表名 add constraint FK_ID foreign key (外來鍵欄位名) references 外表表名 (主鍵欄位名)
[on delete {cascade | set null | no action| restrict}]
[on update {cascade | set null | no action| restrict}]

其中restrict是預設操作，表示拒絕主表刪除或修改外來鍵關聯列，這是最安全的設定。
而cascade表示刪除包含與已刪除鍵值有參考關係的所有記錄。

4.4 刪除外來鍵約束

在實際開發中，根據業務邏輯的需求，需要解除兩個表之間的關聯關係時，就需要刪除外來鍵約束。刪除外來鍵約束的語法如下：

alter table 表名 drop foreign key 外來鍵名;

如果解除student表的外來鍵約束，具體語句如下：

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

此時表grade和student的參照關係便被移除了，

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)

mysql> insert into student (sid, sname, gid) values (1003, '劉亦菲', 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; //此時student表中存在gid為10的記錄
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)

由於參照關係被移除了，則插入student表或者刪除表grade記錄則不再存在參照依賴關係了，由上述的程式碼片段可以看到結果。

5 總結

在多表查詢中，外來鍵是參照關係的提現，而明確的理解外來鍵關係的含義，瞭解外來鍵關係的新增和刪除對於mysql資料庫表之間的關係，對增強資料庫表設計的理解，是程式設計師增強資料結構儲存的必備知識儲備。

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