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数据库模型设计——主键的设计

编程日记 2024-10-21 01:00:00

在数据库设计时，主要就是对实体和关系的设计，实体表现出来就是表，关系表现出来就是外键。而对于一个表，由两部分组成：主键和属性。主键的简单定义就是表中为每一行数据的唯一标识。其实更准确的说法，每一行数据的唯一标识是候选键（Candidate Key），一个表中可以有很多个候选键，主键是候选键中的一个，主要用于更方便的检索和管理数据。一个表中可以有多个候选键，但是只有一个主键。由于主键常常用于检索数据，也用于表之间的关联，所以主键的设计的好坏将会严重影响数据操作的性能。下面来介绍下主键设计的几个考虑因素。

主键的数据类型

最常见的主键数据类型是数字类型、固定长度的字符类型和GUID类型。通常情况下，RDBMS会在主键上建立聚集索引（SQL Server默认都这么做），由于我们使用B-Tree的数据结构来存储索引数据，所以一般对主键有以下两个要求：

越短越好——越短在一个Page中存储的节点越多，检索速度就越快。
顺序增长——如果每一条插入的数据的主键都比前面的主键大，那么B-Tree上的节点也是顺序增长的，不会造成频繁的B-Tree分割。

越短越好是为了查询的速度快，顺序增长是为了插入速度快。

有了这两个要求，我们再来分析下各个数据类型：

数字类型：根据数据量决定是用Int16还是Int32或者Int64，能用Int32的就不需要使用Int64。
字符类型：基本不满足前面提到的2点要求，字符类型一般不会很短，而且也很可能不是顺序增长的，所以不是特别推荐的主键类型。当然如果确实业务需求使用字符类型，那么也尽量使用char(XX)而不要使用varchar(XX)，因为在RDBMS中，对于定长字符串和变成字符串的数据结构和处理是不一样的，varchar的性能更差。
GUID类型：这个类型并不是所有数据库都有对应的数据类型，SQL Server有uniqueidentifier，MySQL没有。GUID类型在SQL Server中是16个字节，不算短，比4个字节的Int32长多了。在插入新数据时，GUID一般都是使用NewId()这样的生成随机GUID的方式生成的，所以也不是顺序增长的，在插入速度上不会很快。

通过上面的比较，我们知道使用数字类型是更好的方式，那么我们为什么还会有人使用GUID和字符串来当主键呢？那是因为：

相对于数字类型，字符类型更易读易记，在检索关联的数据时，更方便直接。

GUID的优势是全球唯一，也就是说同样的系统，如果部署了多套环境，那么里面的数据的主键仍然是唯一的，这样有助于数据的集成。典型的例子就是一个系统在全国每个省份都部署一套，每个省份的数据各种录入，互不干扰，然后再把每个省的数据集成起来为总部做分析。

数据库主键与业务主键

前面说到一个表可能有很多个唯一标识的候选键，那么这么多候选键中，哪个应该拿来做主键呢？一种方案是再新建一个独立的字段作为主键，该字段并没有业务含义，只是一个自增列或者流水号，用于唯一标识每一行数据，这是数据库主键。另外一种方案是选择其中较短较常用的属性作为主键，这是业务主键。个人建议是不要使用任何有业务含义的字段作主键，而是使用一个自增的（或者系统生成的）没有实际业务意义的字段作为主键。为什么呢？主要是出于以下考虑：

具有业务意义的字段很可能是用户从系统录入的，不要信任用户的任何输入，只要是用户自己录入的，那么就很有可能录错了，如果发现录入错误，这个时候再对主键进行修改，将会涉及到大量关联的外键表的修改，是很麻烦的一件事情。比如在做人员表的时候，就不要使用员工号或者身份证号做主键。

具有业务意义的字段虽然在当前阶段是唯一的，是不变的，但是并不能保证随着公司政策变动、业务调整等原因，导致该业务字段需要修改，以满足新的业务要求，这个时候要修改主键也是很麻烦的事情。比如部门表，我们以部门Code作为主键，但是后来部门变动，Code修改，则系统部门表的主键也得更改。

还有一个原因是业务主键在数据录入的时候不一定是明确知道的，有时我们会在不知道业务主键的情况下，就录入其他相关信息，这个时候，如果使用业务主键做数据库的主键，那么数据将无法录入。比如员工表把员工号作为主键，那么员工还没有入职，没有员工号的时候，HR需要先维护一些该预入职员工的信息是不可能的。

联合主键

联合主键就是以多个字段来唯一标识每一行数据。前面已经说到主键应该越短越好，而且是建议是一个没有意义的自增列，那么是不是就不会再需要联合主键呢？答案是否定的，我们仍然可能会使用到联合主键。联合主键主要使用在多对多的关系时，中间表就需要使用联合主键。在简单的多对多关系中，我们不需要为中间的关联建立实体，所以中间表可能就只需要两列，分别是两个实体表的主键。

主键值的生成

主键值的生成可以参考NHibernate的配置，概况下来主要有这么几种生成方式：

自增，这是SQL Server常用的主键生成方式，完全由数据库管理主键的值。
Sequence对象，这是Oracle常用的主键生成方式，现在SQL Server已支持。主要是在数据库中有一个Sequence对象，通过该对象生成主键。
GUID，这是用于GUID类型的主键，可以使用newid()这种数据库提供的函数，或者使用程序生成Guid并赋值。
Hilo值，这是一种使用高低位算法生成的数字值的主键。该值由NHibernate程序内部生成。
其他程序赋值，完全由程序根据自己的算法生成并赋值。

更详细的主键生成，我们可以参见：http://www.cnblogs.com/chenkai/archive/2009/04/13/1434912.html

主键与索引

在概念和作用上，主键与索引是完全两个不同的东西，但是由于我们大部分情况下都是使用主键检索数据，所以大部分数据库的默认实现，在建立主键时会自动建立对应的索引。

以SQL Server为例，默认情况下，建立主键的列，就会建立聚集索引，但是实际上，我们可以在建立主键时不使用聚集索引。另外还有一个唯一约束（索引）的概念，该索引中的数据必须是唯一不能重复的，感觉和主键的意义一样，但是还是有一点点区别。

主键是只能由一个，而唯一约束（索引）在一个表中可以有多个。

主键不能为空，而唯一约束（索引）是可以为空的。

https://www.dkcj.cn/info/23943.html

数据库模型设计——主键的设计

主键的数据类型

数据库主键与业务主键

联合主键

主键值的生成

主键与索引

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