数据库设计层次3:构建表

Posted 2020-10-12 哗啦啦啦啦

源自：Stairway to Database Design Level 3: Building Tables

作者Joe Celko，

翻译：刘琼滨 谢雪妮 许雅莉 赖慧芳

译文：

对于设计和创建数据库完全是个新手？没关系，Joe Celko， 世界上读者数量最多的SQL作者之一，会告诉你这些基础。和往常一样，即使是最专业的数据库老手，也会给他们带来惊喜。Joe是DMBS杂志是多年来最受 读者喜爱的作者。他在美国、英国，北欧，南美及非洲传授SQL知识。他在ANSI / ISO SQL标准委员会工作了10年，为SQL-89和SQL-92标准做出了杰出贡献。

有很多类型的表，每个表都有它们特定规则和完整性约束的要求。无论需求是什么，表层级的约束会确保被执行，维护数据的完整性。

在表里，列只会出现一次。这样做是有道理的；如果你两次记录某人的鞋子大小，这将是多余的，当列不一致时是混淆的。现在我们可以有表层级的在每行的列里的检查（CHECK）约束。这和之前列上的（CHECK）检查并没有啥区别。它们可以在CREATE TABLE语句里，多个列声明里命名并出现，不附加到任何行。例如：

CONSTRAINT Valid_Employee_Age-- don‘t hire people before they are born CHECK (emp_birth_date < emp_hire_date)

一般不把检查组合成一个大的CHECK()子句，错误信息会包含约束名称，因此独立的约束相比单个复杂命名的约束，能让你更清楚的发现问题。

 

接下来是我们的冗余问题，在表层级我们想每个行因同个原因而唯一，这可以通过约束实现。两个表层级的约束是UNIQUE和PRIMARY KEY，它们可以是单列或多列组合。

 

UNIQUE约束表示在表里，列或列的组合是唯一的。但在列或多个列中有NULL，如果它是唯一值，我们还是允许的。PRIMARY KEY声明，与对于表里面的所有列，NOT NULL且UNIQUE有同样的效果，但按照惯例，一个表只能有一个PRIMARY KEY声明，这些列用来作为表之间的其他约束，但现在不在乎这些。

 

唯一性约束如何使用取决于表的类型，一般来说，我们可以将一个表分成三种类型:

1.实体（entity）

2.关系（relationship）

3.辅助（auxiliary）

实体表是一组相同类型的元素的集合，它们由列所建模的属性定义。每一行都是这类元素的一个实例，每一行都有相同的列。如果你能看到它的感觉，看到或触摸它，那它就是一个实体。实体表的名称不应该是单数(除非真的这个集合中只有一个成员)，因为它为一个集合建模，命名应该为复数，可以的话，则用集合命名。例如，“Employee”不好，“Employees”更好，“Personnel”最好。“Tree”不好，“Trees”更好，“Forest”最好。你可以添加你自己的示例。

 

实体也分弱强，一个强大的实体存在有它自身的优点，而一个脆弱的实体存在于一个或多个强大的实体中。就比如你需要购买才能打折。 

关系表指的是一个或多个实体表，并且它们之间建立关系。关系可以有它自己委外引用实体的属性。结婚登记号属于婚姻，而不属于丈夫，妻子或牧师。

关系级别是关系里实体的个数，二元关系有2个实体，在实际应用中我们喜欢它们，因为它们简单；二元迭代关系关联到实体本身，一般的n元关系涉及n个实体，就像有买家，卖家和银行的房贷。通常不能把n元关系分解为二元关系。成员的关系可以是可选或必须的。可选的关系表示我们可以有一类的0实体——并不是所有的买卖都有折扣。

关系基数是对于每2个实体，相关出现的实际数量。关系的基本连接类型有：1：1，1：n，和n：n。这些术语通常是符合可选（0或更多）或必须的（1或更多）的关系。

1:1关系是一个实体A的最多一个实例与实体B的一个实例关联的时候。例如，拿通常的丈夫和妻子的关系。每个丈夫有且只要一个妻子；每个妻子有且只有一个丈夫。在这个例子都是必须一个的。

1:n关系是实体A的一个实例，对于实体B的一个实例有0个，一个或多个实体B的实例，实体A的实例只有一个的时候。一个例子会是一个部门有很多员工；每个员工分配到一个部门。取决于你的业务规则，你会允许未分配部门的员工或空的部门。 

n:n关系，有时称作非特定的，对于实体A的一个实例，有0个，一个或多个实体B的实例，并且对于实体B的一个实例，有0个，一个或多个实体A的实例。这样的例子可以是披萨和客户。

 

辅助表不是实体也不是关系；它提供信息。它们是像日历或在SQL里替换计算的查询表（look up tables）。它们经常被误解被当实体或关系表对待。

我们来具体说下。销售订单是客户（实体）和我们的库存（实体）之间的关系。订单明细是存在的弱实体，因为我们有订单。这个关系有一个不是库存或客户一部分的订单号。运费从辅助表获得。对于这个例子，这里我用了一些骨架表。对于订单项目，我使用GTIN（Global Trade Item Number），对于客户，我使用GUNS（Data Universal Numbering System）。在你设计数据库的时候，都要记得先看看行业标准。

CREATE TABLE Sales_Orders (order_nbr INTEGER NOT NULL PRIMARY KEY  CHECK (order_nbr > 0),  customer_duns CHAR(9) NOT NULL,  order_shipping_amt DECIMAL (5,2) NOT NULL  CHECK (shipping_amt >= 0.00),  etc); CREATE TABLE Sales_Order_Details (order_nbr INTEGER NOT NULL,  gtin CHAR(15) NOT NULL,  PRIMARY KEY (order_nbr, gtin),  item_qty INTEGER NOT NULL  CHECK (item_qty > 0),  item_unit_price DECIMAL (8,2) NOT NULL  CHECK (item_unit_price >=0.00)); CREATE TABLE Customers (customer_duns CHAR(9) NOT NULL PRIMARY KEY  CHECK (customer_duns LIKE ‘[0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9]‘),  etc); CREATE TABLE Inventory (gtin CHAR(15) NOT NULL PRIMARY KEY  CHECK (gtin LIKE ‘[0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9]‘),  onhand_qty INTEGER NOT NULL  CHECK (onhand_qty >= 0),

 

我们可以看到订单表是客户和库存间的关系。订单有它们自己的主键（order_nbr），但没有东西强制我们使用有效的客户DUNS号或对于我们库存里的产品GTIN号。事实上，我可以插入显然无效的DUNS和GTIN码到订单表，现在就这样声明。

 

这就是我们要引入REFERENCES子句的地方。它是让我们从数据模型强制所有基数和程度的东西。引用（reference）不是个链接或指针。这些是物理概念，引用是个逻辑概念，我们不知道它如何实现。它强制的是，在引用表里，引用表列符合单行的规则。这意味着在引用表里的行必须唯一；默认情况下，在引用表里可以使用主键（PRIMARY KEY），但不必这样。在引用表的值可以称为外键（Foreign Keys）——它们不在它们的表里，但在架构里的其它地方。

这是上面有更多信息的主要架构：

CREATE TABLE Sales_Orders (order_nbr INTEGER NOT NULL PRIMARY KEY  CHECK (order_nbr > 0),  customer_duns CHAR(9) NOT NULL  REFERENCES Customers(customer_duns),  order_shipping_amt DECIMAL (5,2) DEFAULT 0.00 NOT NULL  CHECK (shipping_amt >= 0.00),  etc); CREATE TABLE Sales_Order_Details (order_nbr INTEGER NOT NULL  REFERENCES Orders(order_nbr),  gtin CHAR(15) NOT NULL  REFERENCES Inventory(gtin),  PRIMARY KEY (order_nbr, gtin),-- two column key  item_qty INTEGER NOT NULL  CHECK (item_qty > 0),  item_unit_price DECIMAL (8,2) NOT NULL  CHECK (item_unit_price >= 0.00)); CREATE TABLE Customers (customer_duns CHAR(9) NOT NULL PRIMARY KEY  CHECK (customer_duns LIKE ‘[0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9]‘),  etc);

 注意，在DUNS和GTIN是主键的地方，我们只有CHECK（）约束，而不是在它们出现的引用表里。实体表，客户和库存都被引用；关系表，订单，引用了其它表。这是一般模式，但不是固定的。

这个子句的多列形式如下:

FOREIGN KEY (order_nbr, gtin) REFERENCES Sales_Order_Details(order_nbr, gtin)

 

在FOREIGN KEY子句的列是引用表里需要匹配的引用主键，列对列，但可能会有不同的名称。我可以通过在相应的地方放置唯一约束来设置1:1,1:n和n:n的关系。作为辅助表的一个例子，我们可以根据订单的总额来计算运输成本，这张表看起来像这样:

CREATE TABLE Shipping_Costs (start_order_amt_tot DECIMAL (10,2) NOT NULL,  end_order_amt_tot DECIMAL (10,2) NOT NULL, CONSTRAINT Valid_Shipping_Range  CHECK (start_order_amt_tot < end_order_amt_tot), PRIMARY KEY (start_order_amt_tot, end_order_amt_tot),  shipping_amt DECIMAL (5,2) NOT NULL  CHECK (shipping_amt > 0.00));

虽然我们在辅助运费表上声明了主键（PRIMARY KEY），但它不像实体的主键——没有验证或核查，也不是标识符。使用这个表，我们将以类似查询：

SELECT shipping_amt   FROM Shipping_Costs  WHERE <order amount total> BETWEEN start_order_amt_tot AND end_order_amt_tot;

作为练习，尝试写下会从重复和断层上阻止开始和结束范围的约束。如果你需要的话，可以重新设计表。

 

在修正后的主要架构里，当你试着对一个没有没有库存的产品下单时，你会收到错误提示“没有库存！”，这样的话，你可以试下别的。但如果你尝试从库存里删除产品，你同样也会收到错误提示“额，有人已经下了此产品的订单”，因此在从库存里删它之前，你必须到每个订单用别的值或NULL值来替换它。

 

这里就是引用完整性（Declarative Referential Integrity (DRI)）用的地方。语法是：

ON DELETE [NO ACTION | SET DEFAULT | SET NULL | CASCADE] ON UPDATE [NO ACTION | SET DEFAULT | SET NULL | CASCADE]

 

删除和更新是所谓的“数据基础事件（data base events）”；当它们发生到表时，就会发生DRI操作。

 

NO ACTION：事务回滚，你收到提示。当有简单的REFERENCES子句时的默认操作。

SET DEFAULT：引用的列通过事件改变，但引用的列值会修改为它们的默认值。当然，引用的列在它们上面要有声明的默认值。这些默认需要在引用表里。

SET NULL：引用的列通过事件改变，但引用的列值会修改为NULL。当然，引用的列允许NULL值。这是引入NULL值“无罪推定（benefit of the doubt）”的地方。

CASCADE：引用的列通过事件改变，这些值会级联到引用的列。实际中这是最重要的选项。例如，如果我们想停止一个产品，我们可以从库存里删除它，ON DELETE CASCADE会让SQL引擎会在Sales_Order_Details自动删除匹配的行。同样，如果在库存里更新一个项目，ON UPDATE CASCADE会用新值自动替换引用的列。

在这些操作完成后，引用完整性约束还是有效的。这是最终的架构：

CREATE TABLE Sales_Orders (order_nbr INTEGER NOT NULL PRIMARY KEY  CHECK (order_nbr > 0),  customer_duns CHAR(9) NOT NULL  REFERENCES Customers(customer_duns)  ON UPDATE CASCADE  ON DELETE CASCADE,  order_shipping_amt DECIMAL (5,2) DEFAULT 0.00 NOT NULL  CHECK (shipping_amt >= 0.00),  etc); CREATE TABLE Sales_Order_Details (order_nbr INTEGER NOT NULL  REFERENCES Orders(order_nbr)  ON UPDATE CASCADE  ON DELETE CASCADE,  gtin CHAR(15) NOT NULL  REFERENCES Inventory(gtin)  ON UPDATE CASCADE  ON DELETE CASCADE,  PRIMARY KEY (order_nbr, gtin),-- two column key  item_qty INTEGER NOT NULL  CHECK (item_qty > 0),  item_unit_price DECIMAL (8,2) NOT NULL  CHECK (item_unit_price >= 0.00));

 

看看下面的情况发生时，你觉得会发生什么？

1.一个客户走了，我们删除它。

2.我们修改Lawn Gnome雕像为更有品味的Pink Flamingo。

3.我们停止销售Pink Flamingo。

4.在1-3步骤后，有人尝试下Lawn Gnome订单。

显然，我留下未处理的问题和其他东西，但我们会接触这些。

 

原文链接：

http://www.sqlservercentral.com/articles/Stairway+Series/69927/