Что такое внешний ключ. Понятие ключа в БД, первичные и внешние ключи. Естественный и суррогатный ключ

Используются в любой деятельности: в банковской и финансовой отраслях, туристическом бизнесе, складских хозяйствах, на производстве и в обучении. Они представляют собой совокупность таблиц, имеют четкие свойства и подчиняются строгим требованиям. В реляционных БД таблицы называют отношениями.

Что такое первичный ключ в БД

В базе данных первичный ключ таблицы - это один из ее столбцов (Primary key). Разберемся на примере, как это выглядит. Представим простое отношение студентов университета (назовем его "Студенты").

Нам необходимо однозначно определить студента по одному столбцу. Для этого информация в этом столбце для каждой записи должна быть уникальной. Но имеющиеся данные в этом отношении не дают нам однозначно идентифицировать запись, так как на одном курсе и одном факультете могут учиться однофамильцы, тезки и учащиеся с одинаковыми фамилиями и именами. Первичный ключ в базе данных служит для точного определения необходимой строки в отношении. Чаще всего в этом качестве используется числовое поле, автоматически возрастающее с вводом записи (автоинкрементный столбец-идентификатор).

Простой и составной первичный ключ

Primary key может быть простым и составным. Если уникальность записи определяется значением только в одном поле, как описано выше, мы имеем дело с простым ключом. Составной ключ - это первичный ключ базы данных, состоящий из двух и более полей. Рассмотрим следующее отношение клиентов банка.

Ф. И. О.	Дата рождения	Серия паспорта	Номер паспорта
Иванов П.А.	12.05.1996	75	0553009
Сергеев В.Т.	14.07.1958	71	4100654
Краснов Л.В.	22.01.2001	73	1265165

Паспорта людей могут содержать одни и те же серии либо номера, но паспортов с одним и тем же сочетанием серии и номера не существует. Таким образом, поля "Серия паспорта" и "Номер паспорта" станут составным ключом указанного отношения, однозначно идентифицируя человека.

Связи между отношениями

Итак, первичный ключ в базе данных - это один или несколько столбцов таблицы, позволяющий однозначно идентифицировать строку этого отношения. Для чего же он нужен?

Вернемся к первому примеру с отношением "Студенты". В базе данных, кроме этого отношения, хранится и другая информация, например, успеваемость каждого учащегося. Чтобы не повторять всю информацию, что уже содержится в БД, пользуются ключом, ссылаясь на нужную запись. Это выглядит так.

В двух отношениях примера мы видим поле ID. Это первичные ключи в базе данных для этих таблиц. Как видим, в успеваемости содержатся только ссылки на эти поля из других таблиц без необходимости указывать всю информацию из них.

Естественный и суррогатный ключ

Как определяют первичный ключ таблицы базы данных? Два рассмотренных нами примера - "Студенты" и "Клиенты банка" - иллюстрируют понятия естественного и суррогатного ключа. В таблице клиентов банка мы определили ключ, состоящий из полей "Номер" и "Серия паспорта", использовав уже имеющиеся столбцы. Такой ключ называется естественным, для его определения мы не производили никаких изменений и дополнений. В случае с отношением "Студенты" ни одно поле или сочетание полей не давали нам уникальности. Это вынудило нас ввести дополнительное поле с кодом учащегося. Такой ключ называется суррогатным, для него мы добавили еще один служебный столбец в таблицу. Этот столбец не несет никакой полезной информации и служит только для идентификации записей.

Внешний ключ и целостность данных в БД

Все вышеизложенное приводит нас к внешнему ключу (Foreign key) и целостности БД. Foreign key - это поле, ссылающееся на Primary key внешнего отношения. В таблице успеваемости это столбцы "Студент" и "Дисциплина". Их данные отсылают нас к внешним таблицам. То есть поле "Студент" в отношении "Успеваемость" - это Foreign key, а в отношении "Студент" это первичный ключ в базе данных.

Важным принципом построения баз данных является их целостность. И одно из ее правил - целостность по ссылкам. Это значит, что внешний ключ таблицы не может ссылаться на несуществующий Primary key другого отношения. Нельзя удалить из отношения "Студент" запись с кодом 1000 - Иванов Иван, если на нее ссылается запись из таблицы успеваемости. В правильно построенной БД при попытке удаления вы получите ошибку, что это поле используется.

Существуют и другие группы правил целостности, а также другие ограничения баз данных, которые также заслуживают внимания и должны быть учтены разработчиками.

В данной теме, на примере двух таблиц, определяются основные понятия реляционных баз данных, а именно:

первичный ключ;
внешний ключ;
простой и составной ключ;
отношение, типы отношений;
искусственный и естественный ключи;
главная (master) и подчиненная (detail) таблицы.

Входные данные

Пусть задана база данных работников предприятия, которая состоит из двух таблиц. Первая таблица содержит данные о работнике. Вторая таблица содержит сведения о заработной плате работника.

Таблицы имеют следующую структуру.

«Работник» . Содержит данные о работнике «Зарплата» . Содержит сведения о заработной плате работников.

Вопрос/ответ

1. Что такое первичный ключ в таблице базы данных? Для чего используются первичные ключи?

При работе с таблицами в реляционных базах данных, желательно (необходимо), чтобы каждая таблица имела так называемый первичный ключ .

Первичный ключ – это поле, которое используется для обеспечения уникальности данных в таблице. Это означает, что значение (информация) в поле первичного ключа в каждой строке (записи) таблицы может быть уникальным.

Уникальность необходима во избежание неоднозначности, когда неизвестно к какой записи таблицы можно обратиться, если в таблице есть повторяющиеся записи (две записи имеют одинаковые значения во всех полях таблицы).

Пример. Для таблицы «Работник» можно ввести дополнительное поле, которое будет первичным ключом. Однако, поле (атрибут) «Табельный номер» также обеспечивает уникальность. Так как, теоретически, не может быть двух одинаковых табельных номеров. На практике могут быть случаи, что один и тот же табельный номер будет введен по ошибке и совпадут значения всех полей таблицы. В результате возникнут два одинаковых записи в таблице. Во избежание такой ошибки, лучше создать в таблице дополнительное поле-счетчик, которое обеспечит уникальность.

Также для таблицы «Зарплата» можно ввести дополнительное поле, которое будет первичным ключом.

2. Что такое отношение (связь) между таблицами (relationship)? Пример

Таблицы в реляционной модели данных могут иметь связи между собой. Такие связи называются отношениями. Для таблиц «Работник» и «Зарплата» можно установить связь по полю «Табельный номер».

Пример. Проанализируем таблицы «Работник» и «Зарплата». В этих таблицах можно установить отношение между таблицами на основе поля «Табельный номер». То есть, связь между таблицами происходит на основе поля (атрибуту) «Табельный номер».

Это означает следующее. Если нужно найти начисленную заработную плату в таблице «Зарплата» для работника Иванов И.И., то нужно выполнить следующие действия:

найти табельный номер работника Иванов И.И. в таблице «Работник». Значение табельного номера равно 7585;
в таблице «Зарплата» найти все значения, которые равны 7585 (табельный номер);
выбрать из таблицы «Зарплата» все значения поля «Начислено», которые соответствуют табельному номеру 7585.

Рис. 1. Иллюстрация связи между таблицами. Табельный номер 2145 таблицы «Работник» отображается в таблице «Зарплата»

Рис. 2. Связь (отношение) между полями таблиц

3. Что такое внешний ключ (foreign key)? Пример

Понятие «внешний ключ» есть важным при рассмотрении связанных таблиц.

Внешний ключ – это одно или несколько полей (атрибутов), которые являются первичными в другой таблице и значение которых заменяется значениями первичного ключа другой таблицы.

Пример. Пусть между таблицами «Работник» и «Зарплата» существует взаимосвязь по полю «Табельный номер». В этом случае, поле «Табельный номер» таблицы «Работник» может быть первичным ключом, а поле «Табельный номер» таблицы «Зарплата» внешним ключом. Это означает, что значения поля «Табельный номер» таблицы «Зарплата» заменяются значениями поля «Табельный номер» таблицы «Работник».

4. Что такое рекурсивный внешний ключ?

Рекурсивный внешний ключ – это внешний ключ, который ссылается на одну и ту же таблицу, к которой он принадлежит. В этом случае поле (атрибут), которое соответствует внешнему ключу, есть ключом одного и того же отношения (связи).

5. Могут ли первичный и внешний ключи быть простыми или составными (сложными)?

Первичный, вторичный и внешний ключи могут быть как простыми так и составными (сложными). Простые ключи – это ключи, которые содержат только одно поле (один атрибут). Составные (сложные) ключи – это ключи, которые содержат несколько полей (атрибутов).

6. Какое отличие между искусственным и естественным ключом? Пример

Естественной ключ обеспечивает уникальность из самой сущности предметной области. Бывают случаи, когда значения записей некоторого поля (полей) таблицы есть уникальными. Это поле может быть естественным ключом.

Искусственный ключ вводится дополнительно для обеспечения уникальных значений. Чаще всего искусственный ключ есть полем типа счетчик (counter). В таком поле, при добавлении новой записи (строки) в таблицу, значение счетчика увеличивается на 1 (или другую величину). Если запись удалить из таблицы, то максимальное значение счетчика строк уже не уменьшается, а остается как есть. Как правило, за этим все следит система управления базами данных.

Пример. В таблице «Работник» естественном ключом есть поле (атрибут) «Табельный номер». Поле «Табельный номер» есть само по себе уникальным, так как не может быть двух работников с одинаковым табельным номером.

В таблице «Зарплата» значение во всех четырех полях могут случайно повториться. Поэтому, здесь целесообразно добавить дополнительное поле-счетчик, которое будет искусственным ключом. В этом случае таблица «Зарплата» с дополнительным полем может иметь приблизительно следующий вид:

где поле «Номер» есть искусственным ключом, который обеспечивает уникальность.

7. Какие существуют способы выбора первичного ключа?

Существует 3 способа выбора первичного ключа:

использовать поле-инкремент (поле-счетчик) как искусственный ключ;
выбрать из данных одно поле, которое может обеспечить уникальность;
выбрать из данных несколько полей, которые могут обеспечить уникальность. В этом случае ключ еще будет называться сложным (составным).

8. Что означают термины «главная таблица» (master) и «подчиненная таблица» (detail)?

Если между таблицами есть связь, то одна из них может быть главной (master), а другая подчиненной (detail). Главная таблица отображает все записи, которые помещаются в ней. Подчиненная таблица отображает только те записи, которые соответствуют значению ключа главной таблицы, который на данный момент есть активным (текущим). Если изменяется текущая запись главной таблицы, то изменяется множество доступных записей подчиненной таблицы.

Пример. Если рассмотреть таблицы «Работник» и «Зарплата», то таблица «Работник» есть главной, а таблица «Зарплата» есть подчиненной.

9. Какие существуют типы отношений (связей) между таблицами?

Существует 4 основных типа отношений между таблицами:

«один к одному» . В этом случае каждой записи одной таблицы соответствует только одна запись другой таблицы;
«один ко многим» . Это когда одной записи главной таблицы (master) соответствует несколько записей подчиненной таблицы (detail). То есть, каждой записи, которая есть первичным ключом одной таблицы, соответствует несколько записей связанной таблицы;
«много к одному» . Это когда нескольким записям главной таблицы отвечает одна запись подчиненной таблицы;
«много ко многим» . Это когда в обоих таблицах существует несколько взаимосвязанных записей.

Пример. Если рассмотреть отношение между таблицами «Работник» и «Зарплата», то это отношения есть типа «один ко многим». Таблица «Работник» есть главной. Таблица «Зарплата» есть подчиненной.

Последнее обновление: 09.07.2017

Внешние ключи применяются для установки связи между таблицами. Внешний ключ устанавливается для столбцов из зависимой, подчиненной таблицы, и указывает на один из столбцов из главной таблицы. Хотя, как правило, внешний ключ указывает на первичный ключ из связанной главной таблицы, но это необязательно должно быть непременным условием. Внешний ключ также может указывать на какой-то другой столбец, который имеет уникальное значение.

Общий синтаксис установки внешнего ключа на уровне столбца:

REFERENCES главная_таблица (столбец_главной_таблицы)

Для создания ограничения внешнего ключа на уровне столбца после ключевого слова REFERENCES указывается имя связанной таблицы и в круглых скобках имя связанного столбца, на который будет указывать внешний ключ. Также обычно добавляются ключевые слова FOREIGN KEY , но в принципе их необязательно указывать. После выражения REFERENCES идет выражение ON DELETE и ON UPDATE .

Общий синтаксис установки внешнего ключа на уровне таблицы:

FOREIGN KEY (стобец1, столбец2, ... столбецN) REFERENCES главная_таблица (столбец_главной_таблицы1, столбец_главной_таблицы2, ... столбец_главной_таблицыN)

Например, определим две таблицы и свяжем их посредством внешнего ключа:

CREATE TABLE Customers (Id INT PRIMARY KEY IDENTITY, Age INT DEFAULT 18, FirstName NVARCHAR(20) NOT NULL, LastName NVARCHAR(20) NOT NULL, Email VARCHAR(30) UNIQUE, Phone VARCHAR(20) UNIQUE); CREATE TABLE Orders (Id INT PRIMARY KEY IDENTITY, CustomerId INT REFERENCES Customers (Id), CreatedAt Date);

Здесь определены таблицы Customers и Orders. Customers является главной и представляет клиента. Orders является зависимой и представляет заказ, сделанный клиентом. Эта таблица через столбец CustomerId связана с таблицей Customers и ее столбцом Id. То есть столбец CustomerId является внешним ключом, который указывает на столбец Id из таблицы Customers.

Определение внешнего ключа на уровне таблицы выглядело бы следующим образом:

CREATE TABLE Orders (Id INT PRIMARY KEY IDENTITY, CustomerId INT, CreatedAt Date, FOREIGN KEY (CustomerId) REFERENCES Customers (Id));

С помощью оператора CONSTRAINT можно задать имя для ограничения внешнего ключа. Обычно это имя начинается с префикса "FK_":

CREATE TABLE Orders (Id INT PRIMARY KEY IDENTITY, CustomerId INT, CreatedAt Date, CONSTRAINT FK_Orders_To_Customers FOREIGN KEY (CustomerId) REFERENCES Customers (Id));

В данном случае ограничение внешнего ключа CustomerId называется "FK_Orders_To_Customers".

ON DELETE и ON UPDATE

С помощью выражений ON DELETE и ON UPDATE можно установить действия, которые выполняться соответственно при удалении и изменении связанной строки из главной таблицы. И для определения действия мы можем использовать следующие опции:

CASCADE : автоматически удаляет или изменяет строки из зависимой таблицы при удалении или изменении связанных строк в главной таблице.

NO ACTION : предотвращает какие-либо действия в зависимой таблице при удалении или изменении связанных строк в главной таблице. То есть фактически какие-либо действия отсутствуют.

SET NULL : при удалении связанной строки из главной таблицы устанавливает для столбца внешнего ключа значение NULL.

SET DEFAULT : при удалении связанной строки из главной таблицы устанавливает для столбца внешнего ключа значение по умолчанию, которое задается с помощью атрибуты DEFAULT. Если для столбца не задано значение по умолчанию, то в качестве него применяется значение NULL.

Каскадное удаление

По умолчанию, если на строку из главной таблицы по внешнему ключу ссылается какая-либо строка из зависимой таблицы, то мы не сможем удалить эту строку из главной таблицы. Вначале нам необходимо будет удалить все связанные строки из зависимой таблицы. И если при удалении строки из главной таблицы необходимо, чтобы были удалены все связанные строки из зависимой таблицы, то применяется каскадное удаление, то есть опция CASCADE :

CREATE TABLE Orders (Id INT PRIMARY KEY IDENTITY, CustomerId INT, CreatedAt Date, FOREIGN KEY (CustomerId) REFERENCES Customers (Id) ON DELETE CASCADE)

Аналогично работает выражение ON UPDATE CASCADE . При изменении значения первичного ключа автоматически изменится значение связанного с ним внешнего ключа. Но так как первичные ключи, как правило, изменяются очень редко, да и с принципе не рекомендуется использовать в качестве первичных ключей столбцы с изменяемыми значениями, то на практике выражение ON UPDATE используется редко.

Установка NULL

При установки для внешнего ключа опции SET NULL необходимо, чтобы столбец внешнего ключа допускал значение NULL:

CREATE TABLE Orders (Id INT PRIMARY KEY IDENTITY, CustomerId INT, CreatedAt Date, FOREIGN KEY (CustomerId) REFERENCES Customers (Id) ON DELETE SET NULL);

Установка значения по умолчанию

CREATE TABLE Orders (Id INT PRIMARY KEY IDENTITY, CustomerId INT, CreatedAt Date, FOREIGN KEY (CustomerId) REFERENCES Customers (Id) ON DELETE SET DEFAULT)

Вот так вот незаметно мы подошли к очень важной теме – первичных и внешних ключей. Если первые используются почти всеми, то вторые почему-то игнорируются. А зря. Внешние ключи – это не проблема, это реальная помощь в целостности данных.

1.2.5. Первичный ключ

Мы уже достаточно много говорили про ключевые поля, но ни разу их не использовали. Самое интересное, что все работало. Это преимущество, а может недостаток базы данных Microsoft SQL Server и MS Access. В таблицах Paradox такой трюк не пройдет и без наличия ключевого поля таблица будет доступна только для чтения.

В какой-то степени ключи являются ограничениями, и их можно было рассматривать вместе с оператором CHECK, потому что объявление происходит схожим образом и даже используется оператор CONSTRAINT. Давайте посмотрим на этот процесс на примере. Для этого создадим таблицу из двух полей "guid" и "vcName". При этом поле "guid" устанавливается как первичный ключ:

CREATE TABLE Globally_Unique_Data (guid uniqueidentifier DEFAULT NEWID(), vcName varchar(50), CONSTRAINT PK_guid PRIMARY KEY (Guid))

Самое вкусное здесь это строка CONSTRAINT. Как мы знаем, после этого ключевого слова идет название ограничения, и объявления ключа не является исключением. Для именования первичного ключа, я рекомендую использовать именование типа PK_имя, где имя – это имя поля, которое должно стать главным ключом. Сокращение PK происходит от Primary Key (первичный ключ).

После этого, вместо ключевого слова CHECK, которое мы использовали в ограничениях, стоит оператор PRIMARY KEY, Именно это указывает на то, что нам необходима не проверка, а первичный ключ. В скобках указывается одно, или несколько полей, которые будут составлять ключ.

Помните, что в ключевом поле не может быть одинакового значения у двух строк, в этом ограничение первичного ключа идентично ограничению уникальности. Это значит, что если сделать поле для хранения фамилии первичным ключом, то в такую таблицу нельзя будет записать двух Ивановых с разными именами. Это нарушает ограничение первичного ключа. Именно поэтому ключи являются ограничениями и объявляются также как и ограничение CHECK. Но это не верно только для первичных ключей и вторичных с уникальностью.

В данном примере, в качестве первичного ключа выступает поле типа uniqueidentifier (GUID). Значение по умолчанию для этого поля – результат выполнения серверной процедуры NEWID.

Внимание

Только один первичный ключ может быть создан для таблицы

Для простоты примеров, в качестве ключа желательно использовать численный тип и если позволяет база данных, то будет лучше, если он будет типа "autoincrement" (автоматически увеличивающееся/уменьшающееся число). В MS SQL Server таким полем является IDENTITY, а в MS Access это поле типа «счетчик».

Следующий пример показывает, как создать таблицу товаров, в которой в качестве первичного ключа выступает целочисленное поле с автоматическим увеличением:

CREATE TABLE Товары (id int IDENTITY(1, 1), товар varchar(50), Цена money, Количество numeric(10, 2), CONSTRAINT PK_id PRIMARY KEY (id))

Именно такой тип ключа мы будем использовать чаще всего, потому что в ключевом поле будут храниться легкие для восприятия числа и с ними проще и нагляднее работать.

Первичный ключ может состоять из более, чем одной колонки. Следующий пример создает таблицу, в которой поля "id" и "Товар" образуют первичный ключ, а значит, будет создан индекс уникальности на оба поля:

CREATE TABLE Товары1 (id int IDENTITY(1, 1), Товар varchar(50), Цена money, Количество numeric(10, 2), CONSTRAINT PK_id PRIMARY KEY (id, [Название товара]))

Очень часто программисты создают базу данных с ключевым полем в виде целого числа, но при этом в задаче четко стоит, что определенные поля должны быть уникальными. А почему не создать сразу первичный ключ из тех полей, которые должны быть уникальны и не надо будет создавать отдельные решения для данной проблемы.

Единственный недостаток первичного ключа из нескольких колонок – проблемы создания связей. Тут приходиться выкручиваться различными методами, но проблема все же решаема. Достаточно только ввести поле типа uniqueidentifier и производить связь по нему. Да, в этом случае у нас получаются уникальными первичный ключ и поле типа uniqueidentifier, но эта избыточность в результате не будет больше, чем та же таблица, где первичный ключ uniqueidentifier, а на поля, которые должны быть уникальными установлено ограничение уникальности. Что выбрать? Зависит от конкретной задачи и от того, с чем вам удобнее работать.

1.2.6. Внешний ключ

Внешний ключ также является ограничением CONSTRAINT и отображает связь между двумя таблицами. Допустим, что у вас есть две таблицы:

Names – содержит имена людей и состоит из полей идентификатора (ключевое поле), имя.
Phones – таблица телефонов, которая состоит из идентификатора (ключевое поле), внешний ключ для связи с таблицей names и строковое поле для хранения номера телефона.

У одного человека может быть несколько телефонов, поэтому мы разделили хранение данных в разные таблицы. На рисунке 1.4 визуально показана связь между двумя таблицами. Если вы уже работали со связанными таблицами, то этого для вас будет достаточно. Если вы слышите о связях впервые, то попробуем посмотреть на проблему поближе.

Для примера возьмем таблицу из трех человек. В таблице 1.3 показано содержимое таблицы "Names". Здесь всего три строки и у каждой свой уникальный главный ключ. Для уникальности, когда будем создавать таблицу, сделаем ключ автоматически увеличиваемым полем.

Таблица 1.3 Содержимое таблицы Names

Таблица 1.4. Содержимое таблицы Phones

В таблице 1.4 находится пять номеров телефонов. В поле главный ключ также уникальный главный ключ, которой также можно сделать автоматически увеличиваемым. Вторичный ключ – это связь с главным ключом таблицы Names. Как работает эта связь? У Петрова в таблице Names в качестве главного ключа стоит число 1. В таблице Phones во вторичном ключе ищем число 1 и получаем номера телефонов Петрова. То же самое и с остальными записями. Визуально связь можно увидеть на рисунке 1.5.

Такое хранение данных очень удобно. Если бы не было возможности создавать связанные таблицы, то в таблице Names пришлось бы забивать все номера телефонов в одно поле. Это неудобно с точки зрения использования, поддержки и поиска данных.

Можно создать в таблице несколько полей Names, но возникает вопрос – сколько. У одного человека может быть только 1 телефон, а у меня, например, их 3, не считая рабочих. Большое количество полей приводит к избыточности данных.

Можно для каждого телефона в таблице Names заводить отдельную строку с фамилией, но это легко только для такого простого примера, когда нужно вводить только фамилию и легко можно внести несколько записей для Петрова с несколькими номерами телефонов. А если полей будет 10 или 20? Итак, создание двух таблиц связанных внешним ключом можно увидеть в листинге 1.6.

Листинг 1.6. Создание таблиц связанных внешним ключом

CREATE TABLE Names (idName int IDENTITY(1,1), vcName varchar(50), CONSTRAINT PK_guid PRIMARY KEY (idName),) CREATE TABLE Phones (idPhone int IDENTITY(1,1), idName int, vcPhone varchar(10), CONSTRAINT PK_idPhone PRIMARY KEY (idPhone), CONSTRAINT FK_idName FOREIGN KEY (idName) REFERENCES Names (idName))

Внимательно изучите содержимое листинга. Он достаточно интересен, потому что использует некоторые операторы, которые мы уже рассмотрели и дополнительный пример не помешает. Для обеих таблиц создается ключевое поле, которое стоит первым, имеет тип int и автоматически увеличивается, начиная с 1 с приращением в единицу. Ключевое поле делается главным ключом с помощью ограничение CONSTRAINT.

В описании таблицы Phones последняя строка содержит новое для нас объявление, а именно – объявление внешнего ключа с помощью оператора FOREIGN KEY. Как видите, это тоже ограничение и чуть позже вы увидите почему. В скобках указывается поле таблицы, которое должно быть связано с другой таблицей. После этого идет ключевое слово REFERENCES (ссылка), имя таблицы, с которой должна быть связь (Names) и в скобках имя поля ("idName"). Таким образом, мы навели связь, которая отображена на рисунке 1.4.

Внимание!

Внешний ключ может ссылаться только на первичный ключ другой таблицы или на ограничение уникальности. Это значит, что после ключевого слова REFERENCES должно быть имя таблицы и в скобках можно указывать только первичный ключ или поле с ограничением UNIQUE. Другие поля указывать нельзя.

Теперь, если можно наполнять таблицы данными. Следующие три команды добавляют три фамилии, которые мы видели в таблице 1.3:

INSERT INTO Names(vcName) VALUES("Петров") INSERT INTO Names(vcName) VALUES("Иванов") INSERT INTO Names(vcName) VALUES("Сидоров")

Если вы уже работали с SQL то сможете добавить записи и для таблицы телефонов. Я опущу эти команды, а вы можете увидеть их в файле foreign_keys.sql директории Chapter1 на компакт диске.

Наша задача сейчас увидеть, в чем заключаются ограничительные действия внешнего ключа, давайте разберемся. Мы указали явную связь между двумя полями в разных таблицах. Если попытаться добавить в таблицу телефонов запись с идентификатором в поле "idName", не существующим в одноименном поле (имя можно было сделать и другим) таблице с фамилиями, то произойдет ошибка. Это нарушит связь между двумя таблицами, а ограничение внешнего ключа не позволит существовать записям без связи.

Ограничение действует и при изменении или удалении записей. Например, если попытаться удалить строку с фамилией Петров, то произойдет ошибка ограничения внешнего ключа. Нельзя удалять записи, для которых существуют внешне связанные строки. Для начала, нужно удалить все телефоны для данной записи и только после этого будет возможно удаление самой строки с фамилией Петров.

Во время создания внешнего ключа, можно указать ON DELETE CASCADE или ON UPDATE CASCADE. В этом случае, если удалить запись Петрова из таблице Names или изменить идентификатор, то все записи в таблице Phones, связанные со строкой Петрова будут автоматически обновлены. Никогда. Нет, нужно написать большими буквами: НИКОГДА не делайте этого. Все должно удаляться или изменяться вручную. Если пользователь случайно удалит запись из таблицы Names, то удаляться и соответствующие телефоны. Смысл тогда создавать внешний ключ, если половина его ограничительных возможностей исчезает! Все необходимо делать только вручную, а идентификаторы изменять не рекомендуется вообще никогда.

Удаление самих таблиц также должно начинаться с подчиненной таблицы, то есть с Phones, и только потом можно удалить главную таблицу Names.

Напоследок покажу, как красиво получить соответствие имен и телефонов из двух таблиц:

SELECT vcName, vcPhone FROM Names, Phones WHERE Names.idName=Phones.idName

Более подробно о подобных запросах мы поговорим в главе 2. Сейчас же я привел пример только для того, чтобы вы увидели мощь связанных таблиц.

Таблица может содержать до 253 внешних ключей, что вполне достаточно даже для построения самых сложных баз данных. Лично мне приходилось работать с базами данных, где количество внешних ключей не превышало 7 на одну таблицу. Если больше, то скорей всего база данных спроектирована неверно, хотя бывают и исключения.

Сама таблица также может иметь максимум 253 внешних ключей. Внешние ключи в таблице встречаются реже, в основном не более 3. Чаще всего в таблице может быть много ссылок на другие таблицы.

Внешний ключ может ссылаться на ту же таблицу, в которой он создается. Например, у вас есть таблица должностей в организации, как показано в таблице 1.5. Таблица состоит из трех полей: первичный ключ, внешний ключ и наименование должности. В любой организации может быть множество должностей, но вполне логичным будет в одной таблице отобразить их названия и структуру подчинения. Для этого внешний ключ нужно связать с первичным ключом таблицы должностей.

Таблица 1.5. Таблица с внутренней связью

В результате мы получаем, что у генерального директора внешний ключ нулевой, т.е. эта должность стоит во главе всех остальных. У коммерческого директора и директора по общим вопросам внешний ключ указывает на строку генерального директора. Это значит, что эти две должности подчиняются непосредственно генеральному директору. И так далее.

Посмотрим, как можно создать все это в виде SQL запроса:

CREATE TABLE Positions (idPosition int IDENTITY(1,1), idParentPosition int, vcName varchar(30), CONSTRAINT PK_idPosition PRIMARY KEY (idPosition), CONSTRAINT FK_idParentPosition FOREIGN KEY (idParentPosition) REFERENCES Positions (idPosition))

Как видите, внешний ключ просто ссылается на ту же таблицу, которую мы создаем. На компакт диске, в директории Chapter1 можно увидеть в файле foreign_keys_to_self.sql пример создания этой таблицы, наполнения его данными и отображения должностей с учетом их подчинения. В следующей главе мы рассмотрим возможность работы с такими таблицами более подробно.

Отношение один к одному

Пока что мы рассмотрели классическую связь, когда одной строке основной таблицы данных соответствует одна строка из связанной таблицы. Такая связь называется один ко многим. Но существуют и другие связи, и сейчас мы рассмотрим еще одну – один к одному, когда одна запись основной таблице связана с одной записью другой. Чтобы это реализовать, достаточно связать первичные ключи обеих таблиц. Так как первичные ключи не могут повторяться, то в обеих таблицах связанными могут быть только одна строка.

Следующий пример создает две таблицы, у которых создана связь между первичными ключами:

Внешний ключ нужен только у одной из таблиц. Так как связь идет один к одному, то не имеет значения, в какой таблице создать его.

Многие ко многим

Самая сложная связь – многие ко многим, когда много записей из одной таблицы соответствует многим записям из другой таблицы. Чтобы такое реализовать, двух таблиц мало, необходимо три таблицы.

Для начала нужно понять, когда может использоваться связь многие ко многим? Допустим, что у вас есть две таблицы: список жителей дома и список номеров телефона. В одной квартире может быть более одного номера, а значит, одной фамилии может принадлежать два телефона. Получается, связь один ко многим. С другой стороны, в одной квартире может быть две семьи (коммунальная квартира или просто квартиросъемщик, который пользуется телефоном владельца), а значит, связь между телефоном и жителем тоже один ко многим. И самый сложный вариант – в коммунальной квартире находиться два телефона. В этом случае обоими номерами пользуются несколько жителей квартире. Вот и получается, что "много" семей может пользоваться "многими" телефонами (связь многие ко многим).

Как реализовать связь многие ко многим? На первый взгляд, в реляционной модели это невозможно. Лет 10 назад я долго искал разные варианты и в результате просто создавал одну таблицу, которая была переполнена избыточностью данных. Но однажды, мне досталась одна задача, благодаря которой уже из условия на поверхность вышло отличное решение – нужно создать две таблицы жителей квартир и телефонов и реализовать в них только первичный ключ. Внешние ключи в этой таблице не нужны. А вот связь между таблицами должна быть через третью, связующую таблицу. На первый взгляд это сложно и не понятно, но один раз разобравшись с этим методом, вы увидите всю мощь этого решения.

В таблицах 1.6 и 1.7 показаны примеры таблиц фамилий и телефонов соответственно. А в таблице 1.8 показана связующая таблица.

Таблица 1.6. Таблица фамилий

Таблица 1.7. Таблица телефонов

Таблица 1.8. Таблица телефонов

Давайте теперь посмотрим, какая будет логика поиска данных при связи многие ко многим. Допустим, что нам нужно найти все телефоны, которые принадлежат Иванову. У Иванова первичный ключ равен 1. Находим в связующей таблице все записи, у которых поле "Связь с именем" равно 1. Это будут записи 1 и 2. В этих записях в поле "Связь с телефоном" находятся идентификаторы 1 и 2 соответственно, а значит, Иванову принадлежат номера из таблицы телефонов, которые расположены в строках 1 и 2.

Теперь решим обратную задачу – определим, кто имеет доступ к номеру телефона 567575677. Этот номер в таблице телефонов имеет ключ 3. Ищем все записи в связующей таблице, где в поле "Связь с телефоном" равно 3. Это записи с номерами 4 и 5, которые в поле "Связь с именем" содержат значения 2 и 3 соответственно. Если теперь посмотреть на таблицу фамилий, то вы увидите под номерами 2 и 3 Петрова и Сидорова. Значит, именно эти два жителя пользуются телефоном с номером 567575677.

Просмотрите все три таблицы и убедитесь, что вы поняли, какие номера телефонов принадлежат каким жителям и наоборот. Если вы увидите эту связь, то поймете, что она проста, как три копейки и сможете быстро реализовать ее в своих проектах.

CREATE TABLE Names (idName uniqueidentifier DEFAULT NEWID(), vcName varchar(50), CONSTRAINT PK_guid PRIMARY KEY (idName)) CREATE TABLE Phones (idPhone uniqueidentifier DEFAULT NEWID(), vcPhone varchar(10), CONSTRAINT PK_idPhone PRIMARY KEY (idPhone)) CREATE TABLE LinkTable (idLinkTable uniqueidentifier DEFAULT NEWID(), idName uniqueidentifier, idPhone uniqueidentifier, CONSTRAINT PK_idLinkTable PRIMARY KEY (idLinkTable), CONSTRAINT FK_idPhone FOREIGN KEY (idPhone) REFERENCES Phones (idPhone), CONSTRAINT FK_idName FOREIGN KEY (idName) REFERENCES Names (idName))

У связующей таблицы два внешних ключа, которые связываются с таблицами имен и телефонов и один первичный ключ, который обеспечивает уникальность записей.

В качестве первичного ключа я выбрал GUID поле, потому что для решения именно этой задачи он более удобен. Дело в том, что нам нужно вставлять записи в две таблицы и в обоих случаях нужно указывать один и тот же ключ. Значение GUID можно сгенерировать, а потом можно использовать при вставке данных в обе таблицы.

Вы можете использовать в качестве ключа и автоматически увеличиваемое поле, но в этом случае проблему решить немного сложнее, точнее сказать, решать проблему неудобно. Например, добавляя номер телефона, необходимо сначала вставить соответствующую строку в таблицу, потом найти ее, определить ключ, который был назначен строке, и после этого уже наводить связь.

На данном этапе мы ограничиваемся только созданием таблиц, а в разделе 2.8 мы вернемся к этой теме и научимся и научимся работать со связанными таблицами. Работа со связью один к одному и один ко многим отличается не сильно, потому что в этой схеме участвует только две таблицы. Связь многие ко многим немного сложнее из-за связующей таблицы, поэтому мы ее рассмотрим отдельно в разделе 2.27.

Последнее обновление: 02.07.2017

Базы данных могут содержать таблицы, которые связаны между собой различными связями. Связь (relationship) представляет ассоциацию между сущностями разных типов.

При выделении связи выделяют главную или родительскую таблицу (primary key table / master table) и зависимую, дочернюю таблицу (foreign key table / child table). Дочерняя таблица зависит от родительской.

Для организации связи используются внешние ключи. Внешний ключ представляет один или несколько столбцов из одной таблицы, который одновременно является потенциальным ключом из другой таблицы. Внешний ключ необязательно должен соответствовать первичному ключу из главной таблицы. Хотя, как правило, внешний ключ из зависимой таблицы указывает на первичный ключ из главной таблицы.

Связи между таблицами бывают следующих типов:

Один к одному (One to one)

Один к многим (One to many)

Многие ко многим (Many to many)

Связь один к одному

Данный тип связей встречает не часто. В этом случае объекту одной сущности можно сопоставить только один объект другой сущности. Например, на некоторых сайтах пользователь может иметь только один блог. То есть возникает отношение один пользователь - один блог.

Нередко этот тип связей предполагает разбиение одной большой таблицы на несколько маленьких. Основная родительская таблица в этом случае продолжает содержать часто используемые данные, а дочерняя зависимая таблица обычно хранит данные, которые используются реже.

В этом отношении первичный ключ зависимой таблицы в то же время является внешним ключом, который ссылается на первичный ключ из главной таблицы.

Например, таблица Users представляет пользователей и имеет следующие столбцы:

UserId (идентификатор, первичный ключ)

Name (имя пользователя)

И таблица Blogs представляет блоги пользователей и имеет следующие столбцы:

BlogId (идентификатор, первичный и внешний ключ)

Name (название блога)

В этом случае столбец BlogId будет хранить значение из столбца UserId из таблицы пользователей. То есть столбец BlogId будет выступать одновременно первичным и внешним ключом.

Связь один ко многим

Это наиболее часто встречаемый тип связей. В этом типе связей несколько строк из дочерний таблицы зависят от одной строки в родительской таблице. Например, в одном блоге может быть несколько статей. В этом случае таблица блогов является родительской, а таблица статей - дочерней. То есть один блог - много статей. Или другой пример, в футбольной команде может играть несколько футболистов. И в то же время один футболист одновременно может играть только в одной команде. То есть одна команда - много футболистов.

К примеру, пусть будет таблица Articles, которая представляет статьи блога и которая имеет следующие столбцы:

ArticleId (идентификатор, первичный ключ)

BlogId (внешний ключ)

Title (название статьи)

Text (текст статьи)

В этом случае столбец BlogId из таблицы статей будет хранить значение из столбца BlogId из таблицы блогов.

Связь многие ко многим

При этом типе связей одна строка из таблицы А может быть связана с множеством строк из таблицы В. В свою очередь одна строка из таблицы В может быть связана с множеством строк из таблицы А. Типичный пример - студенты и курсы: один студент может посещать несколько курсов, и соответственно на один курс могут записаться несколько студентов.

Другой пример - статьи и теги: для одной статьи можно определить несколько тегов, а один тег может быть определен для нескольких статей.

Но в SQL Server на уровне базы данных мы не можем установить прямую связь многие ко многим между двумя таблицами. Это делается посредством вспомогательной промежуточной таблицы. Иногда данные из этой промежуточной таблицы представляют отдельную сущность.

Например, в случае со статьями и тегами пусть будет таблица Tags, которая имеет два столбца:

TagId (идентификатор, первичный ключ)

Text (текст тега)

Также пусть будет промежуточная таблица ArticleTags со следующими полями:

TagId (идентификатор, первичный и внешний ключ)

ArticleIdId (идентификатор, первичный и внешний ключ)

Технически мы получим две связи один-ко-многим. Столбец TagId из таблицы ArticleTags будет ссылаться на столбец TagId из таблицы Tags. А столбец ArticleId из таблицы ArticleTags будет ссылаться на столбец ArticleId из таблицы Articles. То есть столбцы TagId и ArticleId в таблице ArticleTags представляют составной первичный ключ и одновременно являются внешними ключами для связи с таблицами Articles и Tags.

Ссылочная целостность данных

При изменении первичных и внешних ключей следует соблюдать такой аспект как ссылочная целостность данных (referential integrity). Ее основная идея состоит в том, чтобы две таблице в базе данных, которые хранят одни и те же данные, поддерживали их согласованность. Целостность данных представляет правильно выстроенные отношения между таблицами с корректной установкой ссылок между ними. В каких случаях целостность данных может нарушаться:

Аномалия удаления (deletion anomaly). Возникает при удалении строки из главной таблицы. В этом случае внешний ключ из зависимой таблицы продолжает ссылаться на удаленную строку из главной таблицы

Аномалия вставки (insertion anomaly). Возникает при вставке строки в зависимую таблицу. В этом случае внешний ключ из зависимой таблицы не соответствует первичному ключу ни одной из строк из главной таблицы.

Аномалии обновления (update anomaly). При подобной аномалии несколько строк одной таблицы могут содержать данные, которые принадлежат одному и тому же объекту. При изменении данных в одной строке они могу прийти в противоречие с данными из другой строки.

Аномалия удаления

Для решения аномалии удаления для внешнего ключа следует устанавливать одно из двух ограничений:

Если строка из зависимой таблицы обязательно требует наличия строки из главной таблицы, то для внешнего ключа устанавливается каскадное удаление. То есть при удалении строки из главной таблицы происходит удаление связанной строки (строк) из зависимой таблицы.

Если строка из зависимой таблицы допускает отсутствие связи со строкой из главной таблицы (то есть такая связь необязательна), то для внешнего ключа при удалении связанной строки из главной таблицы задается установка значения NULL. При этом столбец внешнего ключа должен допускать значение NULL.

Аномалия вставки

Для решения аномалии вставки при добавлении в зависимую таблицу данных столбец, который представляет внешний ключ, должен допускать значение NULL. И таким образом, если добавляемый объект не имеет связи с главной таблицей, то в столбце внешнего ключа будет стоять значение NULL.