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 verbundenen Daten herzustellen. Wenn Sie einen Fremdschlüssel verwenden, sorgt Spanner dafür, dass diese Beziehung aufrechterhalten wird.
Das folgende Diagramm zeigt ein einfaches Datenbankschema, in dem Daten in einer Tabelle in Beziehung zu Daten in einer anderen Tabelle stehen.
Abbildung 1. Diagramm einer Auftragsverarbeitungsdatenbank
Das in Abbildung 1 gezeigte Schema enthält drei Tabellen:
- In der Tabelle
Customers
werden die Namen jedes Kunden aufgezeichnet. - Die Tabellen
Orders
verfolgen alle Bestellungen. - In der Tabelle
Products
werden die Produktinformationen für jedes Produkt gespeichert.
Zwischen diesen Tabellen gibt es zwei Fremdschlüsselbeziehungen:
Zwischen der Tabelle
Orders
und der TabelleCustomers
wird eine Fremdschlüsselbeziehung definiert, um sicherzustellen, dass eine Bestellung nur dann angelegt werden kann, wenn eine entsprechender Kunde vorhanden ist.Eine Fremdschlüsselbeziehung zwischen der Tabelle
Orders
und der TabelleProducts
stellt sicher, dass keine Bestellung für ein nicht vorhandenes Produkt erstellt werden kann.
Anhand des vorherigen Schemas werden in diesem Thema die CONSTRAINT
-Anweisungen der Datendefinitionssprache (DDL) 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 Fremdschlüsseltyp auswählen. Sofern 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. Sie benötigen jetzt eine Orders
-Tabelle, um Informationen zu den Bestellungen von Kunden zu speichern. Damit alle Bestellungen gültig sind, darf das System nur dann Zeilen in die Tabelle Orders
einfügen, wenn es auch einen übereinstimmenden Eintrag in der Tabelle Customers
gibt. Daher benötigen Sie einen erzwungenen Fremdschlüssel, um eine Beziehung zwischen den beiden Tabellen herzustellen. Sie können der neuen Tabelle beispielsweise eine CustomerID
-Spalte hinzufügen und sie als Fremdschlüssel verwenden, um eine Beziehung zur CustomerID
-Spalte in der Customers
-Tabelle herzustellen.
Wenn Sie eine neue Tabelle mit einem Fremdschlüssel erstellen, verwenden Sie REFERENCE
, um eine Beziehung zu einer anderen Tabelle herzustellen. Die Tabelle, die die REFERENCE
-Anweisung enthält, wird als Referenztabelle bezeichnet. Die in der REFERENCE
-Anweisung angegebene Tabelle ist die Referenztabelle. Die in der REFERENCE
-Anweisung genannte Spalte wird als Referenzspalte bezeichnet.
Im folgenden Beispiel wird gezeigt, 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 Eigenschaften:
Mit der
CONSTRAINT
-Syntax können Sie eine Einschränkung benennen und so leichter den ausgewählten Namen verwenden.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 TabelleCustomers
ist die referenzierte Tabelle.Die Referenzspalte in der Referenztabelle ist
CustomerID
. Sie verweist auf das FeldCustomerID
in der TabelleCustomers
. Wenn jemand versucht, eine Zeile inOrders
mit einemCustomerID
einzufügen, der inCustomers
nicht vorhanden ist, schlägt das Einfügen fehl.
Das folgende Beispiel zeigt eine alternative Anweisung zum Erstellen einer Tabelle. 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)
);
Fremdschlüssel einer vorhandenen Tabelle hinzufügen
Außerdem sollen Kunden nur Produkte bestellen können, die tatsächlich verfügbar sind. Wenn für Ihre Tabelle bereits Einschränkungen vorhanden sind, müssen Sie alle Einschränkungen aufheben. In Spanner müssen alle erzwungenen Einschränkungen in einer Tabelle gleichzeitig in einer einzigen Batch-DDL-Anweisung implementiert werden.
Wenn für Ihre Tabelle keine Einschränkungen vorhanden sind, können Sie mit der DDL-Anweisung ALTER TABLE
der vorhandenen Tabelle Orders
eine erzwungene Fremdschlüsseleinschränkung hinzufügen, 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 Spanner mit einem dieser Namen versehen haben, können Sie die folgende Syntax verwenden:
ALTER TABLE Orders
ADD FOREIGN KEY (ProductID) REFERENCES Products (ProductID);
Einer neuen Tabelle einen Fremdschlüssel mit einer Löschaktion hinzufügen
Denken Sie an das vorherige Beispiel, in dem Sie eine Customers
-Tabelle in einer Datenbank für Produktbestellungen haben, für die eine Orders
-Tabelle erforderlich ist. Sie möchten eine Fremdschlüsseleinschränkung hinzufügen, die auf die Tabelle Customers
verweist. Sie möchten jedoch dafür sorgen, dass beim Löschen eines Kundeneintrags in Zukunft auch alle Bestellungen für diesen Kunden gelöscht werden. In diesem Fall sollten 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 einer ON DELETE
CASCADE
-Aktion 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 Orders
-Tabelle auch in der Customers
-Tabelle vorhanden sein muss. Wenn jemand versucht, eine Zeile aus der Tabelle Customers
zu löschen, werden in derselben Transaktion auch alle Zeilen in der Tabelle Orders
gelöscht, die auf den gelöschten CustomerID
-Wert verweisen.
Tabelle einen Fremdschlüssel mit einer Löschaktion hinzufügen
Außerdem sollen Aufträge nur für vorhandene Produkte erstellt werden können. Mit ALTER TABLE
können Sie der Tabelle „orders“ eine weitere Fremdschlüsseleinschränkung mit der Aktion ON DELETE CASCADE
hinzufügen. Gehen Sie dazu so vor:
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)
Mit informativen Fremdschlüsseln kann der Abfrageoptimierer die Fremdschlüsselbeziehung nutzen, ohne dass die referentiellen Integritätsprüfungen durch erzwungene Fremdschlüssel einen Overhead verursachen. Informative Fremdschlüssel sind nützlich, wenn die Durchsetzung 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 Durchsetzung einer strengen referenziellen Integrität in den Daten der Tabellen kann jedoch zu Leistungsengpässen führen, insbesondere während der Haupteinkaufszeiten 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, besteht die Möglichkeit, dass eine Bestellung auf einen nicht existierenden 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 könnte. Bei einem informativen Fremdschlüssel führt Spanner keine Validierung der referenziellen Integrität durch. Dadurch wird der Schreibaufwand reduziert, was die Leistung bei Spitzenzeiten bei 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 über Fremdschlüsselspalten zusammenführen. Weitere Informationen finden Sie unter Informationsfremdschlüssel für die Abfrageoptimierung.
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 Fremdschlüsseleinschränkung 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
Orders
eine Zeile mit einem WertCustomerID
hinzu, der inCustomers
nicht 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 würde das System versuchen, eine Zeile in
Orders
mit einerCustomerID
(447) einzufügen, die in der TabelleCustomers
nicht vorhanden ist. Wenn das System dies tun würde, hätten Sie in Ihrem System eine ungültige Bestellung. Durch die erzwungene Fremdschlüsseleinschränkung, die Sie der TabelleOrders
hinzugefügt haben, ist sie jedoch geschützt. DasINSERT
schlägt mit der folgenden Meldung fehl, vorausgesetzt, die Beschränkung 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 nicht die referenzielle Integrität. Wenn
FK_CustomerOrder
ein informativer Fremdschlüssel ist, ist die INSERT-Anweisung erfolgreich, da Spanner nicht prüft, ob der entsprechendeCustomerID
in der TabelleCustomers
vorhanden ist. Daher entsprechen die Daten möglicherweise nicht der vonFK_CustomerOrder
definierten referenziellen Integrität.Versuchen Sie, eine Zeile aus der Tabelle
Customers
zu löschen, wenn auf den Kunden in einer erzwungenen Fremdschlüsseleinschränkung verwiesen wird.Stellen Sie sich eine Situation vor, in der ein Kunde Ihr Online-Shop-Abo kündigt. Sie möchten den Kunden aus Ihrem Back-End entfernen und führen den folgenden Vorgang aus.
DELETE FROM Customers WHERE CustomerID = 721;
In diesem Beispiel erkennt Spanner über die Einschränkung für Fremdschlüssel, dass in der Tabelle
Orders
weiterhin 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 CASCADE
definieren, damit Spanner das Löschen der verweisenden Einträge übernimmt.Wenn
FK_CustomerOrder
ebenfalls ein informativer Fremdschlüssel ist, ist die Löschaktion ebenfalls erfolgreich, da Spanner die referenzielle Integrität von informativen Fremdschlüsseln nicht garantiert.
Eigenschaften einer Fremdschlüsselbeziehung anzeigen
Das INFORMATION_SCHEMA von Spanner enthält Informationen zu Fremdschlüsseln 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 INDEXES
-Ansicht 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 erfahren Sie, wie Sie mithilfe von Fremdschlüsseln komplexere Beziehungen zwischen Tabellen 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 derTopHits
-Tabelle muss mit einem Wert in derSongs
-Tabelle übereinstimmen.Für jedes Paar von Werten für
SingerFirstName
undSingerLastName
muss es in der TabelleSingers
ein übereinstimmendes Paar von Werten fürFirstName
undLastName
geben.
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
TableA
ohne einen Fremdschlüssel. - Erstellen Sie
TableB
mit einer Fremdschlüsseleinschränkung fürTableA
. - Verwenden Sie
ALTER TABLE
inTableA
, um einen Fremdschlüsselverweis aufTableB
zu 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.