数据库模型设计——主键的设计

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。

posted @ 2013-09-09 10:36  深蓝  阅读(15360)  评论(2编辑  收藏

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