Creazione e gestione di relazioni con le chiavi esterne

In questa pagina viene descritto come gestire le relazioni di chiave esterna nel database.

Una chiave esterna è una colonna condivisa tra tabelle per stabilire un collegamento tra i dati correlati. Quando usi una chiave esterna, Spanner garantisce che questa relazione venga mantenuta.

Il seguente diagramma mostra un semplice schema di database in cui i dati di una tabella hanno una relazione con i dati di un'altra tabella.

Figura 1. Diagramma di uno schema di database di elaborazione degli ordini

Nello schema mostrato nella Figura 1 sono presenti tre tabelle:

• La tabella Customers registra i nomi di ciascun cliente.
• La tabella Orders tiene traccia di tutti gli ordini effettuati.
• La tabella Products memorizza le informazioni sul prodotto per ogni prodotto.

Tra queste tabelle esistono due relazioni di chiave esterna:

• Viene definita una relazione di chiave esterna tra la tabella Orders e la tabella Customers per garantire che non sia possibile creare un ordine a meno che non ci sia un cliente corrispondente.

• Una relazione di chiave esterna tra la tabella Orders e la tabella Products assicura che non sia possibile creare un ordine per un prodotto che non esiste.

Utilizzando lo schema precedente come esempio, in questo argomento vengono illustrate le istruzioni CONSTRAINT DDL (Data Definition Language) utilizzabili per gestire le relazioni tra le tabelle di un database.

Aggiunta di una chiave esterna durante la creazione di una nuova tabella

Supponi di aver creato una tabella Customers nel database di ordine dei prodotti semplice. Ora hai bisogno di una tabella Orders per memorizzare le informazioni sugli ordini effettuati dai clienti. Per garantire che tutti gli ordini siano validi, non vuoi consentire al sistema di inserire righe nella tabella Orders, a meno che non sia presente anche una voce corrispondente nella tabella Customers. Ti serve quindi una chiave esterna per stabilire una relazione tra le due tabelle. Puoi scegliere di aggiungere una colonna CustomerID alla nuova tabella e utilizzarla come chiave esterna per creare una relazione con la colonna CustomerID nella tabella Customers.

Quando crei una nuova tabella con una chiave esterna, utilizzi REFERENCE per stabilire una relazione con un'altra tabella. La tabella che contiene l'istruzione REFERENCE è denominata tabella riferimento. La tabella denominata nell'istruzione REFERENCE è la tabella riferita. La colonna denominata nell'istruzione REFERENCE è denominata colonna di riferimenti.

L'esempio seguente mostra come utilizzare l'istruzione DDL CREATE TABLE per creare la tabella Orders con un vincolo di chiave esterna che fa riferimento a CustomerID nella tabella Customers.

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)
);

L'istruzione precedente contiene una clausola CONSTRAINT con le seguenti caratteristiche:

• Utilizzo della sintassi CONSTRAINT per assegnare un nome a un vincolo, semplificando così l'eliminazione della tabella con il nome che hai scelto.

• Il vincolo ha il nome FK_CustomerOrder. I nomi dei vincoli hanno come ambito lo schema e devono essere univoci all'interno dello schema.

• La tabella Orders, in base alla quale definisci il vincolo, è la tabella di riferimento. La tabella Customers è la tabella di riferimento.

• La colonna dei riferimenti nella tabella dei riferimenti è CustomerID. Fa riferimento al campo CustomerID nella tabella Customers. Se un utente tenta di inserire una riga in Orders con un CustomerID che non esiste in Customers, l'inserimento non riesce.

Nota: spesso le colonne di riferimento della tabella a cui viene fatto riferimento corrispondono alle colonne della chiave primaria, ma questo non è obbligatorio. Una tabella di riferimento può anche fare riferimento a colonne non principali di una tabella di riferimento.

L'esempio seguente mostra un'istruzione di creazione di tabelle alternativa. Qui, il vincolo della chiave esterna è definito senza nome. Quando utilizzi questa sintassi, Spanner genera un nome per te. Per scoprire i nomi di tutte le chiavi esterne, consulta Visualizzare le proprietà di una relazione di una chiave esterna.

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)
);

Aggiunta di una chiave esterna a una tabella esistente

Devi inoltre assicurarti che i clienti possano ordinare solo i prodotti esistenti. Innanzitutto, devi rilasciare il vincolo esistente. Quindi, puoi utilizzare ALTER TABLE per aggiungere un altro vincolo di chiave esterna alla tabella Orders, come mostrato di seguito:

ALTER TABLE Orders
  ADD CONSTRAINT DB_ProductOrder FOREIGN KEY (ProductID) REFERENCES Products (ProductID);

La colonna di riferimento in Orders è ProductID e fa riferimento alla colonna ProductID in Prodotti. Anche in questo caso, se Spanner nomina questi vincoli per te, utilizza la seguente sintassi:

ALTER TABLE Orders
  ADD FOREIGN KEY (ProductID) REFERENCES Products (ProductID);

Aggiungere una chiave esterna con un'azione di eliminazione durante la creazione di una nuova tabella

Ricorda l'esempio precedente in cui è presente una tabella Customers in un database per gli ordini dei prodotti che richiede una tabella Orders. Vuoi aggiungere un vincolo di chiave esterna che faccia riferimento alla tabella Customers. Tuttavia, devi assicurarti che quando elimini il record di un cliente in futuro, Spanner elimini anche tutti gli ordini per quel cliente. In questo caso, vuoi utilizzare l'azione ON DELETE CASCADE con il vincolo di chiave esterna.

La seguente istruzione DDL CREATE TABLE per la tabella Orders include il vincolo di chiave esterna che fa riferimento alla tabella Customers con un'azione ON DELETE CASCADE.

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)
);

L'istruzione precedente contiene un vincolo di chiave esterna con una clausola ON DELETE CASCADE. La colonna CustomerID è una chiave esterna che fa riferimento al campo CustomerID nella tabella Customers. Ciò significa che ogni valore CustomerID nella tabella Orders deve esistere anche nella tabella Customers. Se un utente tenta di eliminare una riga dalla tabella Customers, vengono eliminate nella stessa transazione anche tutte le righe della tabella Orders che fanno riferimento al valore CustomerID eliminato.

Nota: se non specifichi un'azione di chiave esterna, l'azione predefinita è NO ACTION. Ciò significa che se un utente tenta di eliminare una riga dalla tabella Customers e nella tabella Orders sono presenti righe che fanno riferimento al valore CustomerID eliminato, l'operazione di eliminazione non riesce e genera un errore di violazione del vincolo di chiave esterna.

Aggiungere una chiave esterna con un'azione di eliminazione a una tabella esistente

Devi inoltre assicurarti che gli ordini vengano creati solo per i prodotti esistenti. Puoi utilizzare ALTER TABLE per aggiungere un altro vincolo di chiave esterna con l'azione ON DELETE CASCADE alla tabella degli ordini in questo modo:

ALTER TABLE Orders
  ADD CONSTRAINT DB_ProductOrder FOREIGN KEY (ProductID)
    REFERENCES Products (ProductID) ON DELETE CASCADE;

Eliminando una riga dalla tabella Products vengono eliminate tutte le righe nella tabella Orders che fanno riferimento al valore ProductID eliminato.

Nota: l'aggiunta o l'eliminazione di un'azione di chiave esterna su un vincolo di chiave esterna esistente non è supportata. Devi aggiungere un nuovo vincolo di chiave esterna con un'azione. Per saperne di più, consulta Modifiche allo schema di lunga durata.

Query sui dati tra relazioni di chiave esterna

SELECT * FROM Orders
  INNER JOIN Customers ON Orders.CustomerID = Customers.CustomerID
  INNER JOIN Products ON Orders.ProductsID = Products.ProductID;

Esempi di come Spanner mantiene l'integrità referenziale

Il motivo principale per l'aggiunta di relazioni di chiave esterna è che Spanner possa mantenere l'integrità referenziale dei tuoi dati. Se modifichi i dati in modo da interrompere un vincolo di chiave esterna, l'aggiornamento non riesce e restituisce un errore.

Considera i dati nella Figura 2. Alcuni clienti hanno ordinato dei prodotti, come mostrato nella tabella degli ordini. Data la presenza delle chiavi esterne, puoi garantire che i dati inseriti nella tabella Orders abbiano l'integrità referenziale.

Figura 2. Dati di esempio per nel nostro database degli ordini.

I seguenti esempi mostrano cosa succede quando si cerca di modificare i dati in un modo che potrebbe danneggiare l'integrità referenziale.

• Aggiungi una riga alla tabella Orders con un valore CustomerID che non esiste in Customers

  Cosa succede se provi la seguente modifica, sulla base dei dati di esempio del diagramma precedente?

  INSERT INTO Orders (OrderID, ProductID, Quantity, CustomerID)
    VALUES (19, 337876, 4, 447);
  

  In questo caso, il sistema tenterà di inserire una riga in Orders con un CustomerID (447) che non esiste nella tabella Customers. Se il sistema fa questo, l'ordine non è valido nel sistema. Tuttavia, con il vincolo di chiave esterna che hai aggiunto alla tabella Orders, la tabella è protetta. INSERT non riesce con il messaggio seguente, supponendo che il vincolo sia chiamato FK_CustomerOrder.

  Foreign key constraint `FK_CustomerOrder` is violated on table `Orders`.
  Cannot find referenced values in Customers(CustomerID).
  

• Tentativo di eliminare una riga dalla tabella Customers quando al cliente viene fatto riferimento in un vincolo di chiave esterna.

  Immagina una situazione in cui un cliente annulla l'iscrizione al tuo negozio online. Vuoi rimuovere il cliente dal tuo backend, quindi prova a eseguire l'operazione riportata di seguito.

  DELETE FROM Customers WHERE CustomerID = 721;
  

  In questo esempio, Spanner rileva tramite il vincolo di chiave esterna che esistono ancora record nella tabella Orders che fanno riferimento alla riga del cliente che stai tentando di eliminare. In questo caso, viene visualizzato il seguente errore.

  Foreign key constraint violation when deleting or updating referenced row(s): referencing row(s) found in table `Orders`.

  Per risolvere il problema, devi prima eliminare tutte le voci di riferimento in Orders. Puoi anche definire la chiave esterna con l'azione ON DELETE CASCADE per consentire a Spanner di gestire l'eliminazione delle voci di riferimento.

Visualizzazione delle proprietà di una relazione di chiave esterna

INFORMATION_SCHEMA di Spanner contiene informazioni sulle chiavi esterne e sui relativi indici di supporto. Di seguito sono riportati alcuni esempi di domande a cui puoi rispondere eseguendo una query sullo SCHEMA INFORMAZIONI.

Per saperne di più sugli indici di supporto, consulta Indici di supporto di chiavi esterne.

Quali vincoli sono definiti nel mio database?

SELECT tc.CONSTRAINT_NAME, tc.TABLE_NAME, tc.CONSTRAINT_TYPE
FROM INFORMATION_SCHEMA.TABLE_CONSTRAINTS as tc
WHERE tc.CONSTRAINT_TYPE = 'FOREIGN KEY';

Quali chiavi esterne sono definite nel mio database?

SELECT rc.CONSTRAINT_NAME, rc.UNIQUE_CONSTRAINT_NAME, rc.SPANNER_STATE
FROM INFORMATION_SCHEMA.REFERENTIAL_CONSTRAINTS as rc;

Quali sono indici secondari per le chiavi esterne, noti anche come indici di supporto?

Gli indici di supporto delle chiavi esterne sono gestiti da Spanner , quindi l'esecuzione di query su SPANNER_IS_MANAGED nella vista INDEXES restituisce tutti gli indici di supporto.

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';

Qual è l'azione referenziale definita con il vincolo di chiave esterna?

SELECT rc.CONSTRAINT_NAME, rc.UNIQUE_CONSTRAINT_NAME, rc.DELETE_RULE,
  rc.UPDATE_RULE
FROM INFORMATION_SCHEMA.REFERENTIAL_CONSTRAINTS as rc;

Per saperne di più, consulta la sezione Schema delle informazioni.

Rimozione di una relazione di chiave esterna

Il seguente DDL elimina un vincolo di chiave esterna dalla tabella Orders.

ALTER TABLE Orders
  DROP CONSTRAINT FK_CustomerOrder;

Gli indici di supporto della chiave esterna vengono eliminati automaticamente quando viene eliminato il vincolo stesso.

Supporto per relazioni di chiave esterna più complesse

Più colonne

Le chiavi esterne possono fare riferimento a più colonne. L'elenco delle colonne forma una chiave corrispondente alla chiave primaria di una tabella o a un indice di supporto. La tabella di riferimento contiene chiavi esterne della chiave della tabella di riferimento.

Nell'esempio seguente, le definizioni di chiave esterna indicano a Spanner che ogni valore SongName nella tabella TopHits deve avere un valore corrispondente nella tabella Canzoni e che ogni coppia di valori SingerFirstName e SingerLastName deve avere una coppia di valori FirstName e LastName corrispondente nella tabella Singers.

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)
);

Riferimenti circolari

A volte le tabelle hanno dipendenze circolari, forse per motivi legacy o per denormalizzazione. Le chiavi esterne di Spanner consentono riferimenti circolari. Poiché una tabella di riferimento deve esistere prima che una chiave esterna possa farvi riferimento, una di queste deve essere aggiunta con un'istruzione ALTER TABLE. Ecco un esempio

1. Crea TableA senza chiave esterna
2. Crea TableB con un vincolo di chiave esterna su TableA.
3. Utilizza ALTER TABLE in TableA per creare un riferimento di chiave esterna a TableB.

Tabelle autoreferenziali

Un tipo speciale di riferimento circolare è una tabella che definisce una chiave esterna che fa riferimento alla stessa tabella. Ad esempio, il seguente snippet mostra una chiave esterna per imporre che anche il ManagerId di un dipendente sia un dipendente.

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)
);

Passaggi successivi

• Scopri di più sul supporto delle chiavi esterne in Spanner.

• Scopri di più sullo SCHEMA DI INFORMAZIONI di Spanner.