一、外键概述

1 什么是外键？

外键（Foreign Key）是一个表中的一列或多列，用来建立与其他表的主键之间的链接，它主要用于保持数据的一致性和参照完整性，通俗来讲，外键可以看作是用于在不同数据表之间建立关系的桥梁。

2 外键的作用

数据完整性：通过外键约束机制确保数据的一致性和完整性，避免孤立和无效的数据。

级联操作：通过外键可以实现级联删除和更新，简化多表之间的数据操作。

逻辑关系：定义表与表之间的逻辑关系，使得数据库结构更加清晰和易于维护。

3 外键的类型

单外键：一个表包含另一个表的主键作为外键。

复合外键：一个表包含多个列的组合作为外键，这些列共同指向另一个表的主键。

二、创建和删除外键

1 在创建表时设置外键

在创建表时，可以使用FOREIGN KEY关键字直接设置外键，语法格式如下：

CREATE TABLE 子表名 (
    子表列1 数据类型,
    子表列2 数据类型,
    ...
    [CONSTRAINT 外键名] FOREIGN KEY (子表外键列) REFERENCES 主表名(主表主键列)
);

示例：

CREATE TABLE students (
    student_id INT PRIMARY KEY,
    student_name VARCHAR(50),
    major_id INT
);
CREATE TABLE majors (
    major_id INT PRIMARY KEY,
    major_name VARCHAR(50)
);
ALTER TABLE students
ADD CONSTRAINT fk_major
FOREIGN KEY (major_id)
REFERENCES majors(major_id);

在这个例子中，students表中的major_id是外键，它引用了majors表中的major_id。

2 已有表添加外键

如果表已经存在，可以使用ALTER TABLE语句添加外键，语法格式如下：

ALTER TABLE 表名 ADD CONSTRAINT 外键名 FOREIGN KEY (外键列) REFERENCES 关联表(关联列);

示例：

ALTER TABLE students
ADD CONSTRAINT fk_major
FOREIGN KEY (major_id)
REFERENCES majors(major_id);

这个语句为已经存在的students表添加了一个外键约束，使得students表中的major_id必须存在于majors表的major_id中。

3 删除外键

如果需要删除外键，可以使用ALTER TABLE语句结合DROP FOREIGN KEY来实现，语法格式如下：

ALTER TABLE 表名 DROP FOREIGN KEY 外键名;

示例：

ALTER TABLE students DROP FOREIGN KEY fk_major;

这个语句删除了students表中的外键约束fk_major。

三、外键应用

1 一对一表链接

一对一表链接是指一个实体中的某一项数据可以与另一个实体中的某一特定项数据相关联，这种关系可以通过外键来实现。

-- 创建一对一表链接示例
CREATE TABLE person (
    person_id INT PRIMARY KEY,
    person_name VARCHAR(50)
);
CREATE TABLE passport (
    passport_id INT PRIMARY KEY,
    passport_number VARCHAR(20),
    person_id INT,
    CONSTRAINT fk_person
    FOREIGN KEY (person_id) REFERENCES person(person_id)
);

在这个例子中，passport表中的person_id是外键，与person表中的person_id建立一对一的关系。

2 一对多表链接

一对多表链接是指一个实体中的某项数据可以与另一个实体中的多项数据相关联，这是最常见的关系类型，通常通过在多的一方表中加入外键来实现。

-- 创建一对多表链接示例
CREATE TABLE department (
    department_id INT PRIMARY KEY,
    department_name VARCHAR(50)
);
CREATE TABLE employee (
    employee_id INT PRIMARY KEY,
    employee_name VARCHAR(50),
    department_id INT,
    CONSTRAINT fk_department
    FOREIGN KEY (department_id) REFERENCES department(department_id)
);

在这个例子中，employee表中的department_id是外键，与department表中的department_id建立一对多的关系。

3 多对多表链接

多对多表链接是指两个实体中的多项数据可以相互关联，实现这种关系通常需要引入一个中间表，该中间表包含了两个外键，分别指向两个不同的表。

-- 创建多对多表链接示例
CREATE TABLE student (
    student_id INT PRIMARY KEY,
    student_name VARCHAR(50)
);
CREATE TABLE course (
    course_id INT PRIMARY KEY,
    course_name VARCHAR(50)
);
CREATE TABLE student_course (
    student_id INT,
    course_id INT,
    PRIMARY KEY (student_id, course_id),
    CONSTRAINT fk_student FOREIGN KEY (student_id) REFERENCES student(student_id),
    CONSTRAINT fk_course FOREIGN KEY (course_id) REFERENCES course(course_id)
);

在这个例子中，通过student_course表将student表和course表建立了多对多的关系。

四、外键约束操作

4.1 ON DELETE CASCADE

当主表中的一行被删除时，从表中所有与之相关的行也会被自动删除，这叫做级联删除。

CREATE TABLE order_item (
    item_id INT PRIMARY KEY,
    order_id INT,
    product_name VARCHAR(50),
    quantity INT,
    CONSTRAINT fk_order FOREIGN KEY (order_id) REFERENCES orders(order_id) ON DELETE CASCADE
);

在这个例子中，当orders表中的一行被删除时，order_item表中所有对应的行也会被删除。

4.2 ON UPDATE CASCADE

当主表中的主键值更新时，从表中的所有对应行也会相应地更新，这叫做级联更新。

CREATE TABLE order_item (
    item_id INT PRIMARY KEY,
    order_id INT,
    product_name VARCHAR(50),
    quantity INT,
    CONSTRAINT fk_order FOREIGN KEY (order_id) REFERENCES orders(order_id) ON UPDATE CASCADE
);

在这个例子中，当orders表中的order_id被更新时，order_item表中的所有对应行也会更新。

3 其他约束操作

除了CASCADE，还可以使用RESTRICT,SET NULL,NO ACTION,SET DEFAULT等操作来控制外键约束的行为。

CREATE TABLE order_item (
    item_id INT PRIMARY KEY,
    order_id INT,
    product_name VARCHAR(50),
    quantity INT,
    CONSTRAINT fk_order FOREIGN KEY (order_id) REFERENCES orders(order_id) ON DELETE RESTRICT
);

在这个例子中，当尝试删除orders表中被引用的行时，操作将会被拒绝。

五、总结

本文详细介绍了MySQL中外键的定义、作用及其类型，并深入探讨了如何创建和删除外键，还讲解了不同种类的表链接以及各种外键约束操作的方法，通过掌握这些知识，能够有效地提高数据库设计和管理的能力，确保数据的一致性和完整性。