PostgreSQL 约束（实战指南）

PostgreSQL 约束：让数据更可靠的第一道防线

在数据库的世界里，数据的准确性就像一栋大楼的地基。如果地基不稳，再华丽的建筑也经不起风雨。PostgreSQL 约束，就是我们为数据设定的“行为规范”，它确保插入、更新或删除数据时，不会破坏数据的完整性。无论你是刚接触数据库的新手，还是有一定经验的开发人员，理解并合理使用 PostgreSQL 约束，都能让你的系统更健壮、更少出错。

想象一下，你正在设计一个用户管理系统。如果没有约束，用户可能注册一个邮箱为空的账号，或者年龄填成负数。这些“不合法”的数据一旦进入系统，后续的查询、统计、报表都会出问题。而 PostgreSQL 约束，就像一位尽职的保安，只允许符合规则的数据进入数据库。

常见的 PostgreSQL 约束类型及其作用

PostgreSQL 提供了多种约束类型，每一种都针对不同的数据完整性问题。我们先来认识一下这些“守门员”：

NOT NULL：字段不能为空，强制填写。
UNIQUE：字段值必须唯一，不能重复。
PRIMARY KEY：主键约束，既是唯一又是非空，用于唯一标识一条记录。
FOREIGN KEY：外键约束，确保引用的另一张表中存在对应记录。
CHECK：自定义条件检查，比如年龄必须大于 0。

这些约束共同构成了数据的“防火墙”。它们不是可有可无的装饰，而是数据库设计中不可或缺的一部分。

NOT NULL：强制填写，不让空值钻空子

NOT NULL 是最基础但也最重要的一种约束。它要求某个字段必须有值，不能为 NULL。

比如，在用户表中，用户名和邮箱是核心信息，不允许为空。我们可以这样定义：

CREATE TABLE users (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    username VARCHAR(50) NOT NULL,
    email VARCHAR(100) NOT NULL,
    age INTEGER
);

说明：

username 和 email 字段添加了 NOT NULL 约束。
如果尝试插入一条没有用户名或邮箱的记录，PostgreSQL 会直接报错，阻止非法数据入库。
这相当于在表单提交时加了一个“必填项”校验，避免用户提交空数据。

UNIQUE：确保值的唯一性

UNIQUE 约束确保某个字段或字段组合的值在整个表中是唯一的。常用于邮箱、手机号、账号等需要唯一标识的字段。

CREATE TABLE users (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    username VARCHAR(50) UNIQUE,
    email VARCHAR(100) UNIQUE,
    age INTEGER
);

说明：

username 和 email 都设置了 UNIQUE 约束。
如果尝试插入两条用户名相同的记录，PostgreSQL 会抛出 duplicate key value violates unique constraint 错误。
注意：UNIQUE 允许 NULL 值，但只能有一个 NULL（因为 NULL 不等于任何值，包括自己）。

💡 小贴士：如果你希望某个字段既唯一又不能为空，直接用 PRIMARY KEY 更合适。

PRIMARY KEY：主键的双重保障

主键是表中每条记录的“身份证号”。它必须同时满足两个条件：非空（NOT NULL）和唯一（UNIQUE）。PostgreSQL 中，PRIMARY KEY 本质上是这两个约束的组合。

CREATE TABLE products (
    product_id SERIAL PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(100) NOT NULL,
    price DECIMAL(10, 2) NOT NULL,
    category VARCHAR(50)
);

说明：

product_id 被设为主键。
PostgreSQL 会自动为它加上 NOT NULL 和 UNIQUE 约束。
SERIAL 类型会自动创建一个自增序列，每次插入新记录时自动递增。
主键在关联查询中至关重要，是连接多张表的基础。

FOREIGN KEY：维护表之间的关系

外键约束用于维护表与表之间的引用完整性。它确保一个表中的某个字段值，必须在另一个表的主键中存在。

假设我们有两张表：orders（订单）和 users（用户）。每个订单都属于一个用户。

CREATE TABLE users (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    username VARCHAR(50) NOT NULL
);

CREATE TABLE orders (
    order_id SERIAL PRIMARY KEY,
    user_id INTEGER NOT NULL,
    amount DECIMAL(10, 2) NOT NULL,
    created_at TIMESTAMP DEFAULT NOW(),
    -- 定义外键约束，引用 users 表的 id 字段
    CONSTRAINT fk_user_id FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id)
);

说明：

orders 表中的 user_id 字段是外键。
REFERENCES users(id) 表示该字段必须引用 users 表中 id 字段的值。
如果尝试插入一个 user_id 为 999 的订单，而 users 表中没有 id=999 的记录，PostgreSQL 会拒绝插入。
外键还能配合 ON DELETE CASCADE 实现级联删除，比如删除用户时自动删除其所有订单。

CHECK：自定义规则，让数据更智能

CHECK 约束允许你定义任意的逻辑条件。它是最灵活的一种约束，适用于需要自定义业务规则的场景。

CREATE TABLE employees (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(100) NOT NULL,
    age INTEGER NOT NULL,
    salary DECIMAL(10, 2) NOT NULL,
    department VARCHAR(50) NOT NULL
);

-- 添加 CHECK 约束：年龄必须大于 18，工资必须大于 0
ALTER TABLE employees
ADD CONSTRAINT chk_age CHECK (age > 18),
ADD CONSTRAINT chk_salary CHECK (salary > 0);

说明：

chk_age 确保员工年龄大于 18。
chk_salary 确保工资为正数。
可以同时添加多个 CHECK 约束，每个约束都有一个名字，便于后续管理。
如果插入一条年龄为 17 的员工记录，数据库会拒绝并提示违反约束。

约束的实战案例：设计一个完整的用户系统

让我们用一个完整的例子来展示如何组合使用多种约束。

-- 创建用户表
CREATE TABLE users (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    username VARCHAR(50) NOT NULL UNIQUE,
    email VARCHAR(100) NOT NULL UNIQUE,
    password_hash VARCHAR(255) NOT NULL,
    created_at TIMESTAMP DEFAULT NOW(),
    is_active BOOLEAN DEFAULT TRUE,
    -- 年龄必须在 16 到 120 之间
    CONSTRAINT chk_age_range CHECK (EXTRACT(YEAR FROM AGE(created_at)) >= 16 AND EXTRACT(YEAR FROM AGE(created_at)) <= 120)
);

-- 创建角色表
CREATE TABLE roles (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(50) NOT NULL UNIQUE
);

-- 创建用户角色关联表（多对多）
CREATE TABLE user_roles (
    user_id INTEGER NOT NULL,
    role_id INTEGER NOT NULL,
    assigned_at TIMESTAMP DEFAULT NOW(),
    -- 主键：用户和角色组合必须唯一
    PRIMARY KEY (user_id, role_id),
    -- 外键约束
    CONSTRAINT fk_user_role_user FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id) ON DELETE CASCADE,
    CONSTRAINT fk_user_role_role FOREIGN KEY (role_id) REFERENCES roles(id) ON DELETE CASCADE
);

核心逻辑解析：

users 表中 username 和 email 唯一且非空。
user_roles 表是典型的多对多中间表，主键由两个外键组成，保证一个用户不能重复分配同一个角色。
ON DELETE CASCADE 表示当用户被删除时，其所有角色分配记录也会自动删除。
CHECK 约束通过 EXTRACT(YEAR FROM AGE(...)) 计算用户年龄，确保合理范围。

约束的管理与调试技巧

在实际开发中，约束可能带来错误，这时我们需要掌握一些排查技巧：

查看约束信息：

-- 查看某张表的所有约束
SELECT constraint_name, constraint_type
FROM information_schema.table_constraints
WHERE table_name = 'users';

删除约束：

-- 删除名为 chk_age_range 的 CHECK 约束
ALTER TABLE users DROP CONSTRAINT chk_age_range;

添加约束：

-- 后续添加外键约束
ALTER TABLE orders
ADD CONSTRAINT fk_user_id FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id);

错误处理：
- 如果插入数据失败，仔细阅读 PostgreSQL 的错误信息。
- 常见错误如 violates foreign key constraint 表示外键引用不存在。
- violates unique constraint 表示重复值。

总结：约束是数据安全的基石

PostgreSQL 约束不是可选项，而是数据库设计的“黄金标准”。它在数据写入的第一时间就进行校验，比在应用层处理更高效、更可靠。尤其是在多人协作或高并发场景下，约束能有效防止“脏数据”进入系统。

从今天起，不要再让空值、重复数据、非法引用破坏你的数据完整性。合理使用 NOT NULL、UNIQUE、PRIMARY KEY、FOREIGN KEY 和 CHECK 约束，让你的 PostgreSQL 数据库真正“健壮”起来。

记住：好的数据库设计，始于一个严谨的约束。