PostgreSQL继承详解

Posted 2020-07-25 韦宇

PostgreSQL实现了表继承，这个特性对数据库设计人员来说是一个很有效的工具。SQL99 及以后的标准定义了类型继承特性，和我们在这里描述的很多特性有区别。

让我们从一个例子开始：假设我们试图制作一个城市数据模型。每个州都有许多城市，但是只有一个首府。我们希望能够迅速检索任何州的首府。这个任务可以通过创建两个表来实现，一个是州府表，一个是非州府表。不过，如果我们不管什么城市都想查该怎么办? 继承的特性可以帮助我们解决这个问题。我们定义capitals表，它继承自cities表：

CREATE TABLE cities (
    name            text,
    population      float,
    altitude        int     -- 英尺
); 
CREATE TABLE capitals (
    state           char(2)
) INHERITS (cities);

在这种情况下，capitals表继承它的父表cities 中的所有属性。州首府有一个额外的state属性显示其所在的州。

在PostgreSQL里，一个表可以从零个或多个其它表中继承属性，而且一个查询既可以引用一个表中的所有行，也可以引用一个表及其所有后代表的行(后面这个是缺省行为)。比如，下面的查询查找所有海拔 500 英尺以上的城市名，包括州首府：

SELECT name, altitude
    FROM cities
    WHERE altitude > 500;

使用PostgreSQL教程里面的数据，它返回：

   name    | altitude
-----------+----------
 Las Vegas |     2174
 Mariposa  |     1953
 Madison   |      845

另一方面，如果要找出不包括州首府的所有海拔超过 500 英尺的城市，查询应该是这样的：

SELECT name, altitude
    FROM ONLY cities
    WHERE altitude > 500;

   name    | altitude
-----------+----------
 Las Vegas |     2174
 Mariposa  |     1953

cities前面的ONLY表明该查询应该只针对cities 而不包括其后代。许多我们已经讨论过的命令(SELECT, UPDATE 和 DELETE)都支持ONLY关键字。

你也可以在表名后面写一个*显示指定包括所有后代表：

SELECT name, altitude
    FROM cities*
    WHERE altitude > 500;

因为这个行为是默认的，所以写*并不是必须的（除非你已经改变了 sql_inheritance里面的配置选项）。然而，写* 可以用于强调搜索额外的表。

有时候你可能想知道某个行版本来自哪个表。在每个表里我们都有一个tableoid 系统属性可以告诉你源表是谁：

SELECT c.tableoid, c.name, c.altitude
FROM cities c
WHERE c.altitude > 500;

结果如下(你可能会得到不同的 OID)：

 tableoid |   name    | altitude
----------+-----------+----------
   139793 | Las Vegas |     2174
   139793 | Mariposa  |     1953
   139798 | Madison   |      845

通过和pg_class做一个连接，就可以看到实际的表名字：

SELECT p.relname, c.name, c.altitude
FROM cities c, pg_class p
WHERE c.altitude > 500 AND c.tableoid = p.oid;

它返回：

 relname  |   name    | altitude
----------+-----------+----------
 cities   | Las Vegas |     2174
 cities   | Mariposa  |     1953
 capitals | Madison   |      845

对于INSERT或COPY，继承并不自动影响其后代表。在我们的例子里，下面的INSERT语句将会失败：

INSERT INTO cities (name, population, altitude, state)
VALUES (‘New York‘, NULL, NULL, ‘NY‘);

我们可能希望数据被传递到capitals表里面去，但这是不会发生的：INSERT总是插入明确声明的那个表。在某些情况下，我们可以使用规则进行重定向插入。不过它不能对上面的例子有什么帮助，因为cities表并不包含state 字段，因此命令在规则施加之前就会被拒绝掉。

所有父表的检查约束和非空约束都会自动被所有子表继承。不过其它类型的约束(唯一、主键、外键约束)不会被继承。

一个子表可以从多个父表继承，这种情况下它将拥有所有父表字段的总和，并且子表中定义的字段也会加入其中。如果同一个字段名出现在多个父表中，或者同时出现在父表和子表的定义里，那么这些字段就会被"融合"，这样在子表里就只有一个这样的字段。要想融合，字段的数据类型必须相同，否则就会抛出一个错误。融合的字段将会拥有其父字段的所有检查约束，并且如果某个父字段存在非空约束，那么融合后的字段也必须是非空的。

表继承通常使用带INHERITS子句的CREATE TABLE语句定义。另外，一个已经用此方法定义的子表可以使用带INHERIT的ALTER TABLE 命令添加一个新父表。注意：该子表必须已经包含新父表的所有字段且类型一致，此外新父表的每个约束的名字及其表达式都必须包含在此子表中。同样，一个继承链可以使用带NO INHERIT的ALTER TABLE命令从子表上删除。允许动态添加和删除继承链对基于继承关系的表分区很有用。

创建一个将要作为子表的新表的便利途径是使用带LIKE子句的 CREATE TABLE命令。它将创建一个与源表字段相同的新表。如果源表中存在约束，那么应该指定LIKE的INCLUDING CONSTRAINTS 选项，因为子表必须包含源表中的CHECK约束。

任何存在子表的父表都不能被删除，同样，子表中任何从父表继承的字段或约束也不能被删除或修改。如果你想删除一个表及其所有后代，最简单的办法是使用CASCADE选项删除父表。

ALTER TABLE会把所有数据定义和检查约束传播到后代里面去。另外，只有在使用CASCADE选项的情况下，才能删除依赖于其他表的字段。 ALTER TABLE在重复字段融合和拒绝方面和CREATE TABLE的规则相同。

请注意表访问权限是如何处理的。访问父表会自动访问在子表中的数据，而不需要更多的访问权限检查。这保留了父表中数据的表现。然而，直接访问子表不会自动允许访问父表，要访问父表需要更进一步的权限被授予。

警告

注意，不是所有的 SQL 命令可以在所有的继承层次上正常工作。数据查询，数据修改，模式修改的命令（比如SELECT，UPDATE，DELETE， ALTER TABLE的大多数变型，但不是INSERT和 ALTER TABLE ... RENAME）典型的默认包括子表和支持ONLY符号来排除它们。为数据库维护和调优的命令（例如REINDEX，VACUUM）通常只对个别工作，物理表格不支持递归超过继承层次结构。单独命令各自的行为记录在了它们的参考页中。

继承的一个严重局限性是索引(包括唯一约束)和外键约束只能用于单个表，而不能包括它们的子表(不管对外键约束的引用表还是被引用表都是如此)，因此，在上面的例子里：

• 即使我们声明cities.name为UNIQUE或PRIMARY KEY，也不会阻止capitals表拥有重复名字的cities数据行。并且这些重复的行在查询cities表的时候会显示出来。实际上，缺省时capitals将完全没有唯一约束，因此可能包含带有同名的多个行。你应该给capitals增加唯一约束，但即使这样做也不能避免与cities的重复。

• 类似的，即使我们声明cities.name 参照（REFERENCES）某些其它的表，这个约束也不会自动传播到capitals表。在这种条件下，你可以通过手工给capitals表增加同样的REFERENCES约束来做到这点。

• 声明一个其它表的字段为REFERENCES cities(name)将允许其它表包含城市名，但是不包含首府名。这种情况下没有很好的绕开办法。

这些缺点很可能在将来的版本中修补，但同时你也需要考虑一下，继承是否对你的应用真正有用。