Auf dieser Seite wird beschrieben, wie Sie Fremdschlüsselbeziehungen in Ihrer Datenbank verwalten.
Ein Fremdschlüssel ist eine Spalte, die zwischen Tabellen gemeinsam genutzt wird, um eine Verknüpfung zwischen verknüpften Daten herzustellen. Wenn Sie einen Fremdschlüssel verwenden, sorgt Spanner dafür, dass diese Beziehung beibehalten wird.
Das folgende Diagramm zeigt ein einfaches Datenbankschema, in dem Daten in einer Tabelle eine Beziehung zu Daten in einer anderen Tabelle haben.
Abbildung 1. Diagramm einer Auftragsverarbeitungsdatenbank
Das in Abbildung 1 gezeigte Schema enthält drei Tabellen:
- In der Tabelle
Customerswerden die Namen jedes Kunden aufgezeichnet. - Die Tabellen
Ordersverfolgen alle Bestellungen. - In der Tabelle
Productswerden die Produktinformationen für jedes Produkt gespeichert.
Zwischen diesen Tabellen gibt es zwei Fremdschlüsselbeziehungen:
Zwischen der Tabelle
Ordersund der TabelleCustomerswird eine Fremdschlüsselbeziehung definiert, um sicherzustellen, dass eine Bestellung nur dann angelegt werden kann, wenn eine entsprechender Kunde vorhanden ist.Eine Fremdschlüsselbeziehung zwischen der Tabelle
Ordersund der TabelleProductsstellt sicher, dass keine Bestellung für ein nicht vorhandenes Produkt erstellt werden kann.
Anhand des vorherigen Schemas wird in diesem Thema die Datendefinitionssprache (DDL) CONSTRAINT-Anweisungen erläutert, mit denen Sie Beziehungen zwischen Tabellen in einer Datenbank verwalten können.
Standardmäßig sind alle Fremdschlüssel in Spanner erzwungene Fremdschlüssel, die die referenzielle Integrität erzwingen. In Spanner können Sie auch informative Fremdschlüssel verwenden, die die referenzielle Integrität nicht validieren oder erzwingen. Weitere Informationen finden Sie unter Vergleich von Fremdschlüsseln und Auswahl des zu verwendenden Fremdschlüsseltyps . Wenn nicht anders angegeben, sind die Fremdschlüssel in den Beispielen auf dieser Seite erzwungene Fremdschlüssel.
Einer neuen Tabelle einen Fremdschlüssel hinzufügen
Angenommen, Sie haben in Ihrer einfachen Datenbank für Produktbestellungen eine Tabelle Customers erstellt. Jetzt benötigen Sie eine Tabelle Orders, um Informationen zu den Bestellungen von Kunden zu speichern. Um sicherzustellen, dass alle Bestellungen gültig sind, darf das System keine Zeilen in die Tabelle Orders einfügen, es sei denn, es gibt auch einen übereinstimmenden Eintrag in der Tabelle Customers. Daher benötigen Sie einen erzwungenen Fremdschlüssel, um eine Beziehung zwischen den beiden Tabellen herzustellen. Eine Möglichkeit besteht darin, der neuen Tabelle eine Spalte CustomerID hinzuzufügen und sie als Fremdschlüssel zu verwenden, um eine Beziehung zur Spalte CustomerID in der Tabelle Customers zu erstellen.
Wenn Sie eine neue Tabelle mit einem Fremdschlüssel erstellen, verwenden Sie REFERENCE, um eine Beziehung zu einer anderen Tabelle herzustellen. Die Tabelle, die die Anweisung REFERENCE enthält, wird als Referenztabelle bezeichnet. Die in der Anweisung REFERENCE genannte Tabelle ist die referenzierte Tabelle. Die in der Anweisung REFERENCE genannte Spalte wird als Referenzspalte bezeichnet.
Das folgende Beispiel zeigt, wie Sie mit der DDL-Anweisung CREATE TABLE die Tabelle Orders mit einer Fremdschlüsseleinschränkung erstellen, die auf CustomerID in der Tabelle Customers verweist.
GoogleSQL
CREATE TABLE Orders (
OrderID INT64 NOT NULL,
CustomerID INT64 NOT NULL,
Quantity INT64 NOT NULL,
ProductID INT64 NOT NULL,
CONSTRAINT FK_CustomerOrder FOREIGN KEY (CustomerID) REFERENCES Customers (CustomerID)
) PRIMARY KEY (OrderID);
PostgreSQL
CREATE TABLE Orders (
OrderID BIGINT NOT NULL,
CustomerID BIGINT NOT NULL,
Quantity BIGINT NOT NULL,
ProductID BIGINT NOT NULL,
CONSTRAINT FK_CustomerOrder FOREIGN KEY (CustomerID) REFERENCES Customers (CustomerID),
PRIMARY KEY (OrderID)
);
Die vorherige Anweisung enthält eine CONSTRAINT-Klausel mit den folgenden Merkmalen:
Verwendung der
CONSTRAINT-Syntax zum Benennen einer Einschränkung, wodurch es einfacher wird, die Tabelle mit dem ausgewählten Namen zu löschen.Die Einschränkung hat den Namen
FK_CustomerOrder. Einschränkungsnamen gelten für das Schema und müssen innerhalb des Schemas eindeutig sein.Die Tabelle
Orders, auf der die Einschränkung definiert wird, ist die Referenztabelle. Die TabelleCustomersist die Tabelle, auf die verwiesen wird.Die Referenzspalte in der Referenztabelle ist
CustomerID. Sie verweist auf das FeldCustomerIDin der TabelleCustomers. Wenn jemand versucht, eine Zeile inOrdersmit einerCustomerIDeinzufügen, die inCustomersnicht vorhanden ist, schlägt das Einfügen fehl.
Das folgende Beispiel zeigt eine alternative Tabellenerstellungsanweisung. Hier wird die Fremdschlüsseleinschränkung ohne Namen definiert. Wenn Sie diese Syntax verwenden, generiert Spanner einen Namen für Sie. Informationen zum Ermitteln der Namen aller Fremdschlüssel finden Sie unter Eigenschaften einer Fremdschlüsselbeziehung ansehen.
GoogleSQL
CREATE TABLE Orders (
OrderID INT64 NOT NULL,
CustomerID INT64 NOT NULL,
ProductID INT64 NOT NULL,
FOREIGN KEY (CustomerID) REFERENCES Customers (CustomerID)
) PRIMARY KEY (OrderID);
PostgreSQL
CREATE TABLE Orders (
OrderID BIGINT NOT NULL,
CustomerID BIGINT NOT NULL,
Quantity BIGINT NOT NULL,
ProductID BIGINT NOT NULL,
FOREIGN KEY (CustomerID) REFERENCES Customers (CustomerID),
PRIMARY KEY (OrderID)
);
Einer vorhandenen Tabelle einen Fremdschlüssel hinzufügen
Außerdem sollen Kunden nur Produkte bestellen können, die vorhanden sind. Wenn Ihre Tabelle bereits Einschränkungen hat, müssen Sie alle Einschränkungen löschen. In Spanner müssen alle erzwungenen Einschränkungen in einer Tabelle gleichzeitig in einer einzelnen Batch-DDL-Anweisung implementiert werden.
Wenn Ihre Tabelle keine vorhandenen Einschränkungen hat, können Sie mit der ALTER TABLE DDL
Anweisung eine erzwungene Fremdschlüsseleinschränkung
hinzufügen zur
vorhandenen Orders Tabelle, wie im folgenden Beispiel gezeigt:
ALTER TABLE Orders
ADD CONSTRAINT DB_ProductOrder FOREIGN KEY (ProductID) REFERENCES Products (ProductID);
Die Referenzspalte in Orders ist ProductID und verweist auf die Spalte ProductID in Products. Wenn Sie damit einverstanden sind, dass Spanner diese Einschränkungen für Sie benennt, verwenden Sie die folgende Syntax:
ALTER TABLE Orders
ADD FOREIGN KEY (ProductID) REFERENCES Products (ProductID);
Einer neuen Tabelle einen Fremdschlüssel mit einer Löschaktion hinzufügen
Erinnern Sie sich an das vorherige Beispiel, in dem Sie in einer Datenbank für Produktbestellungen eine Tabelle Customers haben, die eine Tabelle Orders benötigt. Sie möchten eine Fremdschlüsseleinschränkung hinzufügen, die auf die Tabelle Customers verweist. Sie möchten jedoch sicherstellen, dass Spanner in Zukunft auch alle Bestellungen für diesen Kunden löscht, wenn Sie einen Kundendatensatz löschen. In diesem Fall möchten Sie die Aktion ON
DELETE CASCADE mit der Fremdschlüsseleinschränkung verwenden.
Die folgende CREATE TABLE DDL-Anweisung für die Tabelle Orders enthält die Fremdschlüsseleinschränkung, die mit der Aktion ON DELETE
CASCADE auf die Tabelle Customers verweist.
GoogleSQL
CREATE TABLE Orders (
OrderID INT64 NOT NULL,
CustomerID INT64 NOT NULL,
Quantity INT64 NOT NULL,
ProductID INT64 NOT NULL,
CONSTRAINT FK_CustomerOrder FOREIGN KEY (CustomerID)
REFERENCES Customers (CustomerID) ON DELETE CASCADE
) PRIMARY KEY (OrderID);
PostgreSQL
CREATE TABLE Orders (
OrderID BIGINT NOT NULL,
CustomerID BIGINT NOT NULL,
Quantity BIGINT NOT NULL,
ProductID BIGINT NOT NULL,
FOREIGN KEY (CustomerID)
REFERENCES Customers (CustomerID) ON DELETE CASCADE,
PRIMARY KEY (OrderID)
);
Die vorherige Anweisung enthält eine Fremdschlüsseleinschränkung mit einer ON DELETE
CASCADE-Klausel. Die Spalte CustomerID ist ein Fremdschlüssel, der auf das Feld CustomerID in der Tabelle Customers verweist. Das bedeutet, dass jeder CustomerID-Wert in der Tabelle Orders auch in der Tabelle Customers vorhanden sein muss. Wenn jemand versucht, eine Zeile aus der Tabelle Customers zu löschen, werden alle Zeilen in der Tabelle Orders, die auf den gelöschten CustomerID-Wert verweisen, ebenfalls in derselben Transaktion gelöscht.
Einer Tabelle einen Fremdschlüssel mit einer Löschaktion hinzufügen
Außerdem sollen Aufträge nur für vorhandene Produkte erstellt werden können.
Mit ALTER TABLE können Sie der Auftragstabelle eine weitere Fremdschlüsseleinschränkung mit der Aktion ON DELETE
CASCADE so hinzufügen:
ALTER TABLE Orders
ADD CONSTRAINT DB_ProductOrder FOREIGN KEY (ProductID)
REFERENCES Products (ProductID) ON DELETE CASCADE;
Wenn Sie eine Zeile aus der Tabelle Products löschen, werden alle Zeilen in der Tabelle Orders gelöscht, die auf den gelöschten ProductID-Wert verweisen.
Informative Fremdschlüssel verwenden (nur GoogleSQL)
Informative Fremdschlüssel ermöglichen dem Abfrage optimierer die Nutzung der Fremdschlüsselbeziehung, ohne dass der Aufwand für die Überprüfung der referenziellen Integrität durch erzwungene Fremd schlüsselentsteht. Informative Fremdschlüssel sind nützlich, wenn die Erzwingung einer strengen referenziellen Integrität entweder unpraktisch ist oder einen erheblichen Leistungsaufwand verursacht.
Angenommen, Sie möchten die Beziehungen zwischen den Tabellen Customers, Orders und Products modellieren. Die Erzwingung einer strengen referenziellen Integrität in den Daten der Tabellen kann jedoch zu Leistungsengpässen führen, insbesondere in Spitzenzeiten mit hohem Bestellvolumen. Außerdem können Kunden Bestellungen für Produkte aufgeben, die eingestellt und aus der Tabelle Products entfernt wurden.
Sie können die Tabelle Orders mit informativen Fremdschlüsseln erstellen:
CREATE TABLE Orders (
OrderID INT64 NOT NULL,
CustomerID INT64 NOT NULL,
Quantity INT64 NOT NULL,
ProductID INT64 NOT NULL,
CONSTRAINT FK_CustomerOrder FOREIGN KEY (CustomerID) REFERENCES Customers (CustomerID) NOT ENFORCED,
CONSTRAINT FK_ProductOrder FOREIGN KEY (ProductID) REFERENCES Products (ProductID) NOT ENFORCED
) PRIMARY KEY (OrderID);
Wenn Sie einen informativen Fremdschlüssel mit NOT ENFORCED erstellen, kann es vorkommen, dass eine Bestellung auf einen nicht vorhandenen Kunden oder ein nicht vorhandenes Produkt verweist.
Die Verwendung eines informativen Fremdschlüssels anstelle einer erzwungenen Fremdschlüsseleinschränkung ist eine gute Wahl, wenn ein Kundenkonto gelöscht oder ein Produkt eingestellt werden kann. Bei einem informativen Fremdschlüssel führt Spanner keine Validierung der referenziellen Integrität durch. Dadurch wird der Schreibaufwand reduziert und die Leistung in Spitzenzeiten der Auftragsverarbeitung möglicherweise verbessert.
Sie können dem Abfrageoptimierer erlauben, die Beziehungen zu verwenden, um effiziente Abfragepläne zu generieren. Dadurch kann die Leistung von Abfragen verbessert werden, die die Tabellen in Fremdschlüsselspalten verknüpfen. Weitere Informationen finden Sie unter Informativer Fremdschlüssel zur Abfrage optimierung.
Daten über Fremdschlüsselbeziehungen abfragen
SELECT * FROM Orders
INNER JOIN Customers ON Orders.CustomerID = Customers.CustomerID
INNER JOIN Products ON Orders.ProductsID = Products.ProductID;
Referenzielle Integrität mit erzwungenen Fremdschlüsseln
Der wichtigste Grund für das Hinzufügen erzwungener Fremdschlüsselbeziehungen ist, dass Spanner die referenzielle Integrität Ihrer Daten aufrechterhalten kann. Wenn Sie Daten so ändern, dass eine Einschränkung für einen Fremdschlüssel aufgehoben wird, schlägt die Aktualisierung mit einem Fehler fehl.
Sehen Sie sich die Daten in Abbildung 2 an. Einige Kunden haben Produkte bestellt, wie in der Tabelle Orders angegeben. Aufgrund der erzwungenen Fremdschlüssel
einschränkung haben die in die Tabelle Orders eingefügten Daten eine referenzielle
Integrität.
Abbildung 2. Beispieldaten in unserer Bestelldatenbank.
Die folgenden Beispiele zeigen, was passiert, wenn Sie versuchen, die Daten so zu ändern, dass die referenzielle Integrität beeinträchtigt wird.
Fügen Sie der Tabelle
Orderseine Zeile mit einemCustomerID-Wert hinzu, der inCustomersnicht vorhanden ist.Was passiert, wenn Sie anhand der Beispieldaten aus dem vorherigen Diagramm die folgende Änderung vorzunehmen versuchen?
INSERT INTO Orders (OrderID, ProductID, Quantity, CustomerID) VALUES (19, 337876, 4, 447);In diesem Fall versucht das System, eine Zeile in
Ordersmit einerCustomerID(447) einzufügen, die in der TabelleCustomersnicht vorhanden ist. Wenn das System dies tun würde, hätten Sie in Ihrem System eine ungültige Bestellung. Mit der erzwungenen Fremdschlüsseleinschränkung, die Sie der TabelleOrdershinzugefügt haben, ist Ihre Tabelle jedoch geschützt. Die AnweisungINSERTschlägt mit der folgenden Meldung fehl, vorausgesetzt, die Einschränkung heißtFK_CustomerOrder.Foreign key constraint `FK_CustomerOrder` is violated on table `Orders`. Cannot find referenced values in Customers(CustomerID).Im Gegensatz zu erzwungenen Fremdschlüsseln erzwingen informative Fremdschlüssel keine referenzielle Integrität. Wenn
FK_CustomerOrderein informativer Fremdschlüssel ist, ist die Anweisung `INSERT` erfolgreich, da Spanner nicht validiert, dass die entsprechendeCustomerIDin der TabelleCustomersvorhanden ist. Daher entsprechen die Daten möglicherweise nicht der referenziellen Integrität, die durchFK_CustomerOrderdefiniert wird.Versuchen Sie, eine Zeile aus der
CustomersTabelle zu löschen, wenn in einer erzwungenen Fremdschlüssel einschränkung auf den Kunden verwiesen wird.Stellen Sie sich eine Situation vor, in der ein Kunde Ihren Onlineshop abonniert. Wir möchten den Kunden aus unserem Back-End entfernen und führen den folgenden Vorgang aus.
DELETE FROM Customers WHERE CustomerID = 721;In diesem Beispiel erkennt Spanner über die Fremdschlüsseleinschränkung, dass in der Tabelle
Ordersweiterhin Datensätze vorhanden sind, die auf die zu löschende Kundenzeile verweisen. In diesem Fall wird der folgende Fehler angezeigt.Foreign key constraint violation when deleting or updating referenced row(s): referencing row(s) found in table `Orders`.Zur Behebung dieses Problems löschen Sie zuerst alle Verweise auf
Orders. Sie können den Fremdschlüssel auch mit der AktionON DELETE CASCADEdefinieren, damit Spanner das Löschen von Verweisen übernimmt.Wenn
FK_CustomerOrderein informativer Fremdschlüssel ist, ist die Löschaktion erfolgreich, da Spanner die referenzielle Integrität von informativen Fremdschlüsseln nicht garantiert.
Eigenschaften einer Fremdschlüsselbeziehung ansehen
Die INFORMATION_SCHEMA von Spanner enthält Informationen zu Fremd schlüsseln und ihren Sicherungsindizes. Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für Fragen, die Sie durch Abfragen des INFORMATION SCHEMA beantworten können.
Weitere Informationen zum Sichern von Indizes finden Sie unter Sicherungsindex für Fremdschlüssel.
Welche Einschränkungen sind in meiner Datenbank definiert?
SELECT tc.CONSTRAINT_NAME, tc.TABLE_NAME, tc.CONSTRAINT_TYPE
FROM INFORMATION_SCHEMA.TABLE_CONSTRAINTS as tc
WHERE tc.CONSTRAINT_TYPE = 'FOREIGN KEY';
Welche Fremdschlüssel sind in meiner Datenbank definiert?
SELECT rc.CONSTRAINT_NAME, rc.UNIQUE_CONSTRAINT_NAME, rc.SPANNER_STATE
FROM INFORMATION_SCHEMA.REFERENTIAL_CONSTRAINTS as rc;
Welche Indexe sind sekundäre Indexe für Fremdschlüssel, die auch als Sicherungsindexe bezeichnet werden?
Fremdschlüssel-Sicherungsindexe werden von Spanner verwaltet , sodass die Abfrage für SPANNER_IS_MANAGED in der Ansicht INDEXES alle Sicherungsindexe zurückgibt.
SELECT i.TABLE_NAME, i.INDEX_NAME, i.INDEX_TYPE, i.INDEX_STATE,
i.IS_UNIQUE, i.IS_NULL_FILTERED, i.SPANNER_IS_MANAGED
FROM INFORMATION_SCHEMA.INDEXES as i
WHERE SPANNER_IS_MANAGED = 'YES';
Welche referenzielle Aktion ist mit der Fremdschlüsseleinschränkung definiert?
SELECT rc.CONSTRAINT_NAME, rc.UNIQUE_CONSTRAINT_NAME, rc.DELETE_RULE,
rc.UPDATE_RULE
FROM INFORMATION_SCHEMA.REFERENTIAL_CONSTRAINTS as rc;
Wird ein Fremdschlüssel erzwungen oder nicht erzwungen?
SELECT tc.CONSTRAINT_NAME, tc.TABLE_NAME, tc.CONSTRAINT_TYPE, tc.ENFORCED
FROM INFORMATION_SCHEMA.TABLE_CONSTRAINTS as tc
WHERE tc.CONSTRAINT_TYPE = 'FOREIGN KEY';
Weitere Informationen finden Sie im Informationsschema.
Fremdschlüsselbeziehung entfernen
Die folgende DDL löscht eine Fremdschlüsseleinschränkung aus der Tabelle Orders.
ALTER TABLE Orders
DROP CONSTRAINT FK_CustomerOrder;
Die Fremdschlüssel-Sicherungsindexe werden automatisch entfernt, wenn die Beschränkung selbst verworfen wird.
Unterstützung von komplexeren Fremdschlüsselbeziehungen
In den folgenden Themen wird beschrieben, wie Sie Fremdschlüssel verwenden, um komplexere Beziehungen zwischen Tabellen zu erzwingen.
Mehrere Spalten
Fremdschlüssel können auf mehrere Spalten verweisen. Die Liste der Spalten bildet einen Schlüssel, der dem Primärschlüssel einer Tabelle oder einem Sicherungsindex entspricht. Die Referenztabelle enthält Fremdschlüssel des referenzierten Tabellenschlüssels.
Im folgenden Beispiel geben die erzwungenen Fremdschlüsseldefinitionen Folgendes an:
Jeder
SongName-Wert in der TabelleTopHitsmuss einen übereinstimmenden Wert in der TabelleSongshaben.Jedes
SingerFirstNameundSingerLastName-Wertepaar muss ein übereinstimmendesFirstNameundLastName-Wertepaar in der TabelleSingershaben.
GoogleSQL
CREATE TABLE TopHits (
Rank INT64 NOT NULL,
SongName STRING(MAX),
SingerFirstName STRING(MAX),
SingerLastName STRING(MAX),
-- Song names must either be NULL or have matching values in Songs.
FOREIGN KEY (SongName) REFERENCES Songs (SongName),
-- Singer names must either be NULL or have matching values in Singers.
FOREIGN KEY (SingerFirstName, SingerLastName)
REFERENCES Singers (FirstName, LastName)
) PRIMARY KEY (Rank);
PostgreSQL
CREATE TABLE TopHits (
Rank BIGINT NOT NULL,
SongName VARCHAR,
SingerFirstName VARCHAR,
SingerLastName VARCHAR,
-- Song names must either be NULL or have matching values in Songs.
FOREIGN KEY (SongName) REFERENCES Songs (SongName),
-- Singer names must either be NULL or have matching values in Singers.
FOREIGN KEY (SingerFirstName, SingerLastName)
REFERENCES Singers (FirstName, LastName),
PRIMARY KEY (Rank)
);
Zirkelverweise
Gelegentlich haben Tabellen Zirkelverweise, möglicherweise aus Legacy-Gründen oder aufgrund von Denormalisierung. Spanner-Fremdschlüssel lassen Zirkelverweise zu. Da eine referenzierte Tabelle vorhanden sein muss, bevor ein Fremdschlüssel darauf verweisen kann, muss einer der Fremdschlüssel mit einer ALTER TABLE-Anweisung hinzugefügt werden. Beispiel:
- Erstellen Sie
TableAohne einen Fremdschlüssel. - Erstellen Sie
TableBmit einer Fremdschlüsseleinschränkung fürTableA. - Verwenden Sie
ALTER TABLEinTableA, um einen Fremdschlüsselverweis aufTableBzu erstellen.
Auf sich selbst verweisende Tabellen
Ein spezieller Typ von Zirkelverweis ist eine Tabelle, die einen Fremdschlüssel definiert, der auf dieselbe Tabelle verweist. Das folgende Snippet zeigt beispielsweise einen Fremdschlüssel, der erzwingt, dass die Manager-ID eines Mitarbeiters auch ein Mitarbeiter ist.
GoogleSQL
CREATE TABLE Employees (
EmployeeId INT64 NOT NULL,
EmployeeName STRING(MAX) NOT NULL,
ManagerId INT64,
FOREIGN KEY (ManagerId) REFERENCES Employees (EmployeeId)
) PRIMARY KEY (EmployeeId);
PostgreSQL
CREATE TABLE Employees (
EmployeeId BIGINT NOT NULL,
EmployeeName VARCHAR NOT NULL,
ManagerId BIGINT,
FOREIGN KEY (ManagerId) REFERENCES Employees (EmployeeId),
PRIMARY KEY (EmployeeId)
);
Nächste Schritte
Weitere Informationen zur Unterstützung von Fremdschlüsseln in Spanner
Weitere Informationen zum INFORMATION SCHEMA von Spanner