數(shù)據(jù)庫主鍵設(shè)置探討

劉敏

【摘 要】數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序涉及到計算機(jī)軟件應(yīng)用的方方面面，很多人在開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序時受到數(shù)據(jù)庫表主鍵設(shè)置的影響，導(dǎo)致開發(fā)過程遇到不少的麻煩，本文就關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的表主鍵設(shè)置的必要性、類型、策略等方面作出探討。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)庫 主鍵 主鍵設(shè)置策略

【中圖分類號】TP3 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0122-02

“工欲善其事，必先利其器”這句話表明工具的重要性，其實(shí)也反映了在一個工程項(xiàng)目中基礎(chǔ)工作的重要性。同樣，在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序開發(fā)中，我們首先要解決的問題就是數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，而其中表主鍵設(shè)置的好壞更是決定著程序設(shè)計的方便性及效率性，它是一個繞不開的問題。

一、主鍵的必要性

有些人在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時糾結(jié)要不要設(shè)置主鍵，那就先讓我們理清以下兩點(diǎn)：

1.什么是主鍵

主鍵，又稱主碼。數(shù)據(jù)庫表中對儲存數(shù)據(jù)對象予以唯一和完整標(biāo)識的數(shù)據(jù)列或?qū)傩缘慕M合。一個數(shù)據(jù)列只能有一個主鍵，且主鍵的取值不能缺失，即不能為空值（Null）。

2.主鍵的必要性

從主鍵的定義可以看出，主鍵可以唯一標(biāo)識一行記錄，所以可以確保執(zhí)行數(shù)據(jù)更新、刪除的時候不會出現(xiàn)重復(fù)及張冠李戴的錯誤。另外主鍵的值不能為空，主鍵往往與外鍵共同作用，用以保證數(shù)據(jù)表信息的完整性。而且這些限制可以通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)做到，不需要另外編寫程序來完成，所以為表設(shè)置相應(yīng)的主鍵是必要的。

二、自然鍵還是代理鍵好

有些人會告訴你，你應(yīng)該使用自然鍵來作主鍵，也有人說你應(yīng)該總是使用代理鍵作主鍵，所以首先要確定用自然鍵還是用代理鍵來作主鍵的問題?，F(xiàn)實(shí)的情況是，自然鍵和代理鍵有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并且沒有哪一種是完美的，換句話說，你要根據(jù)你自己在軟件設(shè)計中的需求來選擇。

1.自然鍵

自然鍵也叫業(yè)務(wù)主鍵。在數(shù)據(jù)庫表中把具有業(yè)務(wù)邏輯含義的字段作為主鍵，稱為“自然主鍵（Natural Key）”。自然鍵，這是一個主鍵的屬性，它也往往是實(shí)體的一個現(xiàn)實(shí)中存在的屬性，它的好處是，它們已經(jīng)存在，你并不需要另外引入一個新的“非自然”值到你的數(shù)據(jù)架構(gòu)中，而且這種主鍵見名識義；另外用戶通常都是對業(yè)務(wù)相關(guān)的字段進(jìn)行查找（比如員工的工號，書本的 ISBN No. ），自然鍵能夠?qū)崿F(xiàn)聚集存放，對于索引及查找的效率是比較高的。

它的缺點(diǎn)也是來自它的業(yè)務(wù)含義，這種主鍵信息能有效地耦合到數(shù)據(jù)庫中，業(yè)務(wù)主鍵一旦改變則系統(tǒng)中關(guān)聯(lián)該主鍵的部分的修改將會是不可避免的，并且引用越多改動越大，例如：學(xué)生退學(xué)，記錄刪除，學(xué)生又回來復(fù)讀，要用回以前的學(xué)號；又如原來學(xué)號是數(shù)字型的，現(xiàn)決定改為字符型，你首先必需修改學(xué)生基本信息表中“學(xué)號”的數(shù)據(jù)類型，然后還要修改所有關(guān)聯(lián)表中的外鍵數(shù)據(jù)類型，所以對于以后可能要變動的屬性作為主鍵，對于眾多關(guān)聯(lián)表來說維護(hù)起來十分麻，畢競沒有任何一個業(yè)務(wù)是永遠(yuǎn)不變的。

2.代理鍵

代理鍵也叫邏輯主鍵。在數(shù)據(jù)庫表中采用一個與當(dāng)前表中邏輯信息無關(guān)的字段作為其主鍵，稱為“代理主鍵”。它是引入一個新的數(shù)據(jù)項(xiàng)作為主鍵，這是一個沒有業(yè)務(wù)含義的主鍵。例如在學(xué)生基本情況表中，我們新增一數(shù)據(jù)項(xiàng)studentID，它不是學(xué)生的學(xué)號，在這種情況下，學(xué)生學(xué)號已經(jīng)成為一項(xiàng)非鍵列。

代理鍵強(qiáng)調(diào)主鍵不應(yīng)該具有實(shí)際的意義，它剛好與自然鍵是的定義相反，例如訂單表中的“訂單編號”字段，而這個字段符合自然鍵的定義，它在訂單信息表中具有唯一性，能夠唯一標(biāo)識記錄，但是不建議用“訂單編號”字段作為主鍵的，因?yàn)榫哂袑?shí)際意義的字段，具有“意義更改”的可能性?，F(xiàn)實(shí)情況是，原先輸入某一訂單，后來因某一原因該訂單作廢，并重新生成訂單，而且訂單號要保持原訂單號一致，這樣原來的主鍵就面臨危險了。代理鍵的好處是對于數(shù)據(jù)表的維護(hù)處理方便，當(dāng)要增加記錄時，生成代理鍵的值是一個新的鍵值，與原有數(shù)據(jù)不存在沖突問題。當(dāng)然，缺點(diǎn)是，這種主鍵在一定程度增加了表的復(fù)雜度。

相比代理鍵而言，使用業(yè)務(wù)主鍵的主要原因或好處是，增加邏輯主鍵就是增加了一個業(yè)務(wù)無關(guān)的字段，而用戶通常都是對于業(yè)務(wù)相關(guān)的字段進(jìn)行查找（比如員工的工號，書本的 ISBN No. ），這樣我們除了為邏輯主鍵加索引，還必須為這些業(yè)務(wù)字段加索引，這樣數(shù)據(jù)庫的性能就會下降，而且也增加了存儲空間的開銷。所以對于業(yè)務(wù)上確實(shí)不常改變的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)而言，使用業(yè)務(wù)主鍵不失是一個比較好的選擇。

因此，使用自然鍵還是代理鍵，主要取決于系統(tǒng)規(guī)模的大小及日后的變動性，對于小項(xiàng)目，以后擴(kuò)展不會很大的話，也允許用實(shí)際唯一的字段作主鍵的，否則，使用代理鍵更利于適應(yīng)未來不確定的變化。

三、采用單列鍵還是復(fù)合鍵作為主鍵

所謂復(fù)合主鍵即聯(lián)合主鍵，是通過兩個或者多個字段的組合作為主鍵。

使用復(fù)合主鍵的主要原因和使用業(yè)務(wù)主鍵是相關(guān)的，在業(yè)務(wù)主鍵只使用一個字段不能解決問題情況下，那就只能使用多個字段了。例如在學(xué)生成績管理系統(tǒng)中，有幾個表分別是學(xué)生（學(xué)號，姓名，…）、課程（課程編號，課程名稱，…），學(xué)生成績（學(xué)號，課程編號，學(xué)期號，…），在學(xué)生成績表中使用學(xué)號不夠用了，要加上課程號，另外還要加上學(xué)期號（可能存在同一課程兩個學(xué)期開設(shè)情況）。這種使用復(fù)合主鍵方式存著在幾點(diǎn)弊端：

1.數(shù)據(jù)存儲冗余：隨著這種主從關(guān)系的延伸，必然導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫中需要重復(fù)存儲的數(shù)據(jù)變大，當(dāng)主表本身就是復(fù)合主鍵時，關(guān)聯(lián)的從表中要重新存儲該主鍵字段一次，存在多級關(guān)聯(lián)時就更明顯。原因是：復(fù)合主鍵導(dǎo)致不良的外鍵。

2.SQL命令復(fù)雜化及效率降低：當(dāng)存在復(fù)合主鍵時，SQL語句長度增加；同時，聯(lián)合主鍵自動生成聯(lián)合索引，需要將主表的多個字段與子表的多個字段關(guān)聯(lián)以獲取滿足某些條件的所有詳細(xì)情況記錄。

3.程序復(fù)雜度增加：需要設(shè)置及傳遞多個參數(shù)。

使用復(fù)合鍵的人通常有兩個理由為自己開脫，而這兩個理由都是錯誤的。其一是主鍵應(yīng)當(dāng)具有實(shí)際意義，然而，讓主鍵具有意義只不過是給人為地破壞數(shù)據(jù)庫提供了方便。其二是利用這種方法可以在描述多對多關(guān)系的連接表中使用兩個外部鍵來作為主鍵。

由此可見，單列主鍵還是比較簡單的，特別是對于提高連接和篩選操作的效率而言有優(yōu)勢。

四、幾種主鍵策略的選擇

主鍵設(shè)置存在多種策略可以選擇，我們可以對比下幾種常用策略的優(yōu)缺點(diǎn)，以利于我們做出選擇。

1.編號作主鍵

此方法就是采用實(shí)際業(yè)務(wù)中的唯一字段的“編號”作為主鍵設(shè)計，也就是自然鍵方式，在各種實(shí)體信息中都存在相應(yīng)編號，如學(xué)生編號，公民身份證編號，員工編號等，在小型的項(xiàng)目中是推薦這樣做的，因?yàn)榭梢允鬼?xiàng)目比較簡單化，但在使用中隱含一些麻煩，它的缺點(diǎn)存在兩個方面：

—當(dāng)業(yè)務(wù)要求編號可以重復(fù)時造成存儲不了的情況

對涉及編號數(shù)據(jù)定義改變時需要大量修改關(guān)聯(lián)表引用的外鍵的定義這個問題在上面自然鍵中已作出說明。

2.自動編號主鍵

這種方法就是新建一個ID字段，自動增長，眾多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都可以定義自動增長型主鍵，方便且滿足主鍵的原則。優(yōu)缺點(diǎn)如下：（下轉(zhuǎn)59頁）

■系統(tǒng)集成問題

由于主鍵生成脫離了系統(tǒng)中的自動生成方法，在與其他系統(tǒng)集成時，很難保證自制表中的最大值與導(dǎo)入后的保持一致。在導(dǎo)入時，為了區(qū)分新老數(shù)據(jù)，可能會在老數(shù)據(jù)主鍵前統(tǒng)一加一個“o”（old）來表示這是老數(shù)據(jù)，但又會遇到數(shù)字型問題。解決辦法是，在“自制加一”中把主鍵設(shè)為字符型的，字符型主鍵可以應(yīng)付很多我們意想不到的情況。

五、GUID主鍵

采用GUID主鍵，優(yōu)點(diǎn)是：主鍵值可以自動生成，也可以程序生成，GUID具有唯一性，在任何情況下，可以產(chǎn)生全球唯一的值。當(dāng)要求從另一個系統(tǒng)中導(dǎo)入數(shù)據(jù)，鍵值不可能重復(fù)，可以解決系統(tǒng)集成問題。缺點(diǎn)是：GUID值太復(fù)雜，不易記憶，而且數(shù)據(jù)太長，影響數(shù)據(jù)庫效率及增加存儲空間。

小結(jié)：

由此可見，主鍵的設(shè)置沒有固定方式，選擇什么樣的主鍵原則還是要根據(jù)項(xiàng)目的情況：項(xiàng)目的大小，項(xiàng)目的擴(kuò)展情況，項(xiàng)目的數(shù)據(jù)系統(tǒng)的合并或變更情況，主要原則是考慮數(shù)據(jù)處理的方便性及效率性。