SQL 进阶知识——多表关联与约束

上期文章我们初步学习了 SQL 基础，完成了一些入门级的单表查询。但实际业务中，数据会分散在多张关联表中（如用户表、订单表、商品表）。要高效处理这类数据，就必须掌握多表关联 （解决"如何拼接多表数据"）和约束（解决"如何保证数据正确"）两大核心技能。

1.多表关联与约束的作用

假设将不同数据集中存储在同一张表（如合并用户、订单和商品信息），我们会遇到三个主要问题：首先，数据冗余 会导致用户手机号等字段被重复存储；其次，数据修改变得繁琐 ，比如更新手机号需要修改所有相关记录；最后，可能出现数据不一致的情况，例如订单关联到不存在的用户。

采用多表关联方案可以解决这些问题：多表关联 通过共享字段实现多表连接查询，有效整合分散的数据；同时，约束设置表级和字段级的规则，能够确保数据的完整性、一致性和唯一性，从根本上避免脏数据的产生。

2.约束核心子集

在学习多表关联之前，我们需要先了解**"主键+外键+非空"**这三个核心子集，这三个约束可看作"表的基本规矩"，也是关联的"连接器"。

|------|-------------|-----------|-------|-----------------|-------------------------------|
| 约束类型 | 关键字 | 核心作用 | 是否唯一 | 允许NULL | 典型场景 |
| 主键约束 | PRIMARY KEY | 唯一标识每行数据 | 表内仅1个 | 禁止 | user_id、order_id |
| 外键约束 | FOREIGN KEY | 保证多表关联一致性 | 表内可多个 | 允许（需配合NOT NULL） | orders.user_id关联users.user_id |
| 非空约束 | NOT NULL | 字段必须有值 | 表内可多个 | 禁止 | username、product_name |

2.1 主键约束：表的"身份证"

一张表必须有主键，否则无法唯一定位记录。主键是约束的核心。

示例：

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sql
-- 方式1：单字段主键（最常用）
CREATE TABLE users (
    user_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,  -- 自增主键
    username VARCHAR(50) NOT NULL
);

-- 方式2：复合主键（适用于中间表或无自增场景）
CREATE TABLE order_items (
    order_id INT NOT NULL,
    product_id INT NOT NULL,
    quantity INT NOT NULL,
    -- 复合主键：一个订单的一个商品仅一条记录
    PRIMARY KEY (order_id, product_id)
);

-- 建表后添加主键（不推荐，易遗漏数据）
ALTER TABLE users
ADD CONSTRAINT pk_users PRIMARY KEY (user_id);

其中复合主键需合并声明，而非单独加多个主键。

2.2 外键约束：多表的 "连接器"

外键是建立从表与主表关联 的关键字段，确保从表数据始终与主表记录对应。从表外键必须引用主表的主键或唯一键，并通过操作规则（ON DELETE/ON UPDATE）定义主表数据变更时的级联处理方式。

示例：

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-- 主表：商品表（被关联方）
CREATE TABLE products (
    product_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    product_name VARCHAR(100) NOT NULL
);

-- 从表：订单明细表（关联方）
CREATE TABLE order_items (
    item_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    order_id INT NOT NULL,
    product_id INT NOT NULL,  -- 外键关联商品表
    -- 外键约束+操作规则
    FOREIGN KEY (product_id) REFERENCES products(product_id)
        ON DELETE RESTRICT  -- 商品有订单明细时，禁止删除商品
        ON UPDATE CASCADE   -- 商品ID更新时，订单明细同步更新
);

外键操作重要规则

规则	解释	适用场景举例
RESTRICT	主表有从表关联数据 → 禁止删 / 改（默认）	商品有订单，不能删商品
CASCADE	主表删 / 改 → 从表同步删 / 改	用户删除，同步删除其订单
SET NULL	主表删 / 改 → 从表外键设为 NULL	部门解散，员工的部门 ID 设为 NULL

2.3 非空约束：字段必填

有些信息不能缺失（比如用户名、商品名称），非空约束就是强制"必须填值"，避免关键信息为空。

示例:

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-- 创建时添加
CREATE TABLE users (
    username VARCHAR(50) NOT NULL,  -- 用户名必须填
    phone VARCHAR(20)  -- 手机号可选填（默认允许NULL）
);

-- 修改表添加/删除非空约束
ALTER TABLE users MODIFY phone VARCHAR(20) NOT NULL;  -- 手机号改为必须填
ALTER TABLE users MODIFY phone VARCHAR(20) NULL;      -- 手机号改回可选填

3.基础多表关联实践

学习完上文的约束核心子集，我们来进行初步的实践。

我们可以创建两张表，先"不用外键"做关联查询，看看会发生什么。

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-- 1. 创建无外键的订单表
CREATE TABLE orders (
    order_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    user_id INT NOT NULL,  -- 没有外键约束
    product_name VARCHAR(100) NOT NULL
) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;  -- 兼容中文的字符集设置

-- 2. 插入数据：故意插一个不存在的user_id=3（用户表只有1和2）
INSERT INTO orders (user_id, product_name) 
VALUES (1, '手机'), (3, '耳机');  

-- 3. 关联查询：查用户和订单
SELECT u.username, o.order_id, o.product_name
FROM users u
JOIN orders o ON u.user_id = o.user_id;

在这之前我已手动创建好 users 表，并插入了两份数据。

之后向 order 表中插入两组数据，分别是(1, '手机') 和 (3, '耳机')，但是 user 表中是没有user_id 为3的用户的，然而由于订单表没有外键约束， (3, '耳机')这组数据能被成功插入。

此时以 user_id 相同为条件查询 user 表数据，只能得到 user_id 等于1的对象。

现在删除原 order 表，建立新的以 user_id 为外键约束的订单表。

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-- 重建订单表，加外键约束，设置utf8mb4字符集
CREATE TABLE orders (
    order_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    user_id INT NOT NULL,
    product_name VARCHAR(100) NOT NULL,
    -- 外键约束：关联用户表，禁止插入无效user_id
    FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(user_id)
        ON DELETE RESTRICT  -- 有订单的用户不能删（避免孤儿订单）
) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;  -- 兼容中文的字符集设置`

再插入 (3, '耳机')一定会报错。如此便可以杜绝混乱数据。

4.关联语法JOIN

上面的实践代码里我们已经用了 JOIN（内连接）。实际应用中我们需先掌握四种常见 JOIN 类型。

JOIN类型	作用	代码示例	结果特点
INNER JOIN（内连接）	只取"两张表都匹配"的记录	FROM users u JOIN orders o ON u.user_id=o.user_id	无匹配记录全丢弃（如无订单的用户不显示）
LEFT JOIN（左外连接）	左表全保留，右表只取匹配的	FROM users u LEFT JOIN orders o ON u.user_id=o.user_id	左表完整，右表无匹配补NULL（如无订单用户的order_id为NULL）
RIGHT JOIN（右外连接）	右表全保留，左表只取匹配的	FROM users u RIGHT JOIN orders o ON u.user_id=o.user_id	右表完整，左表无匹配补NULL（如无效订单的username为NULL）
FULL JOIN（全外连接）	两张表全保留，不匹配补NULL	MySQL用UNION模拟（见下方）	无遗漏记录，MySQL需用UNION拼接左右连接

sql 复制代码

SELECT u.username, o.order_id
FROM users u LEFT JOIN orders o ON u.user_id=o.user_id
UNION  -- 合并结果并去重
SELECT u.username, o.order_id
FROM users u RIGHT JOIN orders o ON u.user_id=o.user_id;

5.多表关联关系

复杂的多表场景都是以下三种关系的组合：

一对多（1:N）：这是最常用的关系，例如一个用户可下多个订单，一个订单只属于一个用户。它的实现方式是"一"的表（用户表）设主键，"多"的表（订单表）加外键关联主键。
一对一（1:1）： 例如一个用户只有一份身份证信息，一份身份证只对应一个用户。用子表加"唯一外键"关联主表主键实现。
多对多（N:N） ：例如一个学生可选多门课，一门课可被多个学生选。这种关系较为复杂，两张表之间无法直接关联，而是需要创建"中间表"，含两个外键分别关联两张主表主键，且外键组合为复合主键。

"中间表"示例：

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-- 中间表：学生-课程关联表
CREATE TABLE student_course (
    student_id INT NOT NULL,
    course_id INT NOT NULL,
    -- 复合主键：保证一个学生选同一门课仅一次
    PRIMARY KEY (student_id, course_id),
    -- 双外键关联两张主表
    FOREIGN KEY (student_id) REFERENCES students(student_id) ON DELETE CASCADE,
    FOREIGN KEY (course_id) REFERENCES courses(course_id) ON DELETE CASCADE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;  -- 兼容中文的字符集设置

6.其他约束

最后再补充一些其他的约束。

唯一约束（UNIQUE）：字段"不能重复"。比如手机号、邮箱不能重复注册，用唯一约束实现。（ADD COLUMN phone VARCHAR(20) UNIQUE NOT NULL; -- 手机号唯一且必填）
检查约束（CHECK）：字段"符合条件"，限制字段值的范围。（ADD CHECK (price >= 0); -- 价格不能为负）
默认约束（DEFAULT）：字段"自动填值"，插入数据时若未传值，自动填默认值。（ADD COLUMN status VARCHAR(20) DEFAULT '待付款'; -- 默认待付款）