什么是外键？

八股文_MySQL面试题 0 2

参考回答

外键（Foreign Key） 是用来建立和强化两个表之间数据关系的约束。它指向另一个表中的主键或唯一键，用于维护数据的完整性和一致性。通过外键，可以确保一个表中的值必须存在于另一个表中。

示例：
假设有两个表：
– users 表：包含用户信息，主键为 id。
– orders 表：包含订单信息，通过 user_id 字段引用 users 表的 id。

CREATE TABLE users (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(50)
);

CREATE TABLE orders (
    id INT PRIMARY KEY,
    user_id INT,
    FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id)
);

在上述例子中，orders.user_id 是 users.id 的外键，这样可以确保订单的用户 ID 必须是已存在的用户。

详细讲解与拓展

1. 外键的特点

外键约束是用来维护 参照完整性 的。
外键字段的值必须：
- 存在于关联表的主键或唯一键中（或为空）。
外键建立在两个表之间，一个为 父表（Referenced Table），一个为 子表（Referencing Table）：
- 父表：被引用的表，通常包含主键。
- 子表：引用父表的表，包含外键字段。

2. 外键的作用

维护数据完整性：
- 确保子表中的值必须在父表中存在，避免“孤儿数据”。
- 示例：不能为不存在的用户创建订单。
联动操作：
- 当父表数据被修改或删除时，可设置外键的联动规则（如 CASCADE 或 SET NULL）。

3. 外键的创建与语法

创建外键

外键可以在表创建时定义，也可以在表创建后添加。

在表创建时定义：

CREATE TABLE orders (
  id INT PRIMARY KEY,
  user_id INT,
  FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id)
);

在表创建后添加：

ALTER TABLE orders
ADD CONSTRAINT fk_user_id
FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id);

外键联动规则

可以为外键设置级联更新或删除规则：
– ON DELETE CASCADE：删除父表记录时，子表相关记录也会被删除。
– ON DELETE SET NULL：删除父表记录时，子表外键字段设置为 NULL。
– ON DELETE RESTRICT 或 NO ACTION（默认）：阻止父表记录被删除。

示例：

CREATE TABLE orders (
    id INT PRIMARY KEY,
    user_id INT,
    FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id)
    ON DELETE CASCADE
    ON UPDATE CASCADE
);

4. 外键的优势与劣势

优势

数据完整性：自动验证外键关系，防止错误数据进入。
维护方便：提供级联操作规则，简化多表间的联动维护。

劣势

性能开销：
- 外键检查会增加插入、更新和删除操作的时间开销。
- 在高并发场景中可能影响性能。
限制灵活性：
- 删除或修改父表记录受限。
- 不适用于分布式系统（如分库分表场景）。

5. 使用外键的注意事项

索引：
- 子表的外键字段和父表的主键字段应建立索引，以提高查询和维护效率。
字段类型和长度必须一致：
- 外键字段和被引用的主键或唯一键字段必须有相同的数据类型和长度。
外键默认支持 InnoDB：
- 在 MySQL 中，只有 InnoDB 存储引擎支持外键约束，MyISAM 不支持。
可能导致死锁：
- 高并发环境中，外键约束可能导致死锁，需要特别设计事务逻辑。

6. 外键的实际应用场景

用户与订单关系：
- 用户表与订单表通过外键关联，保证订单的 user_id 必须是已存在用户。
- 示例：
```
CREATE TABLE orders (
 id INT PRIMARY KEY,
 user_id INT,
 FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id)
);
```

部门与员工关系：

确保员工所属的部门必须存在。

示例：

CREATE TABLE employees (
 id INT PRIMARY KEY,
 department_id INT,
 FOREIGN KEY (department_id) REFERENCES departments(id)
);

总结

外键是数据库中用于维护表间数据完整性的重要工具，通过建立父表和子表的关联关系，确保引用数据的合法性。同时，外键支持联动操作规则（如级联删除、设置为 NULL），使得多表数据维护更加方便。然而，由于性能开销和灵活性限制，在实际开发中需要根据场景合理设计和使用外键约束。