主键：用于唯一标识

在对表、行和列的理解之上，我们知道表存储数据，其中每行代表一个单独的条目或记录（例如特定的客户、产品或订单），每列代表该条目的一个属性或特性（例如姓名、价格或订单日期）。

现在，想象一个包含数千甚至数百万行数据的表。如果您需要查找、更新或删除某特定行，如何确保操作的是正确的行？如果多个客户同名，或者几种产品价格相同，怎么办？我们需要一种可靠的方法来精确找到唯一的一行。

这时，主键就发挥作用了。主键是用于唯一标识表中每一行的列，有时也可以是多列的组合。可以把它看作是每条记录的唯一标识号。正如没有两个公民会拥有相同的社会安全号码一样，表中也没有两行可以拥有相同的主键值。

主键的主要特性

主键具有由数据库管理系统（DBMS）强制执行的两个基本属性：

1. 唯一性： 主键列（或列组合）中的每个值必须是唯一的。如果插入新行或更新现有行会导致主键值重复，DBMS会阻止此操作。这确保了每行都有一个不同的标识符。
2. 非空： 主键列不能包含NULL值。NULL代表未知或缺失的值。由于主键的目的是唯一标识一行，它必须对每一行都有一个确定的值。您不能用一个“未知”的标识符来识别事物。

主键为何重要？

使用主键有以下多项显著优点：

• 唯一标识： 这是它们的主要用途。它们提供一种确保引用到特定行的方法，消除歧义。这对于准确检索、修改或删除数据很必要。例如，如果您想更新客户'John Smith'的电子邮件地址，如果有多个同名客户，您需要确保更新的是正确的'John Smith'。使用唯一的CustomerID主键可确保准确性。
• 建立关联： 主键是将不同表中的相关数据关联起来的重要方式。我们将在下一节看到，一个表的主键如何用于另一个表（作为外键）来建立连接，从而构成关系型数据库的结构。
• 数据完整性： 通过强制唯一性，主键可以防止意外插入重复记录，有助于数据的整体准确性和可靠性。
• 性能： DBMS通常会使用主键自动创建索引。索引就像书后的索引；它帮助数据库更快地找到特定行，而无需扫描整个表。

选择合适的主键

设计表时，您需要确定哪些列将作为主键。通常有两种方法：

1. 自然键： 这些列本身就是数据的一部分，并天然具备唯一性和非空的属性（或预期具备）。例如：

   • Books表中的ISBN（国际标准书号）。
   • Users表中的UserEmail（假设电子邮件地址必须唯一）。
   • Products表中的ProductSKU（库存单位）。

   虽然自然键可以很直观，但它们有时也有缺点。如果组织更改了SKU格式怎么办？如果用户需要更改电子邮件地址怎么办？更改主键值可能很复杂，因为它可能用于关联其他表。此外，一些自然标识符可能包含敏感信息（如政府身份证号码），或者不能保证永远唯一。

2. 代理键（或人工键）： 这些列是专门添加到表中用作主键的，除了标识行之外没有固有含义。最常见的类型是自动递增的整数。当添加新行时，数据库会自动为该列分配下一个递增的整数值（例如1、2、3等）。例如CustomerID、ProductID、OrderID。

   代理键通常更受青睐，原因如下：

   • 它们保证唯一且非空。
   • 它们是稳定的；即使行中的其他数据发生变化，也无需更改。
   • 它们通常是简单的数据类型（如整数），便于数据库处理和索引，效率高。
   • 它们不带有任何业务含义，减少业务规则变化带来的影响。

我们通过一个简单的Products表示例来直观了解：

一个简单的Products表，使用ProductID作为代理主键（PK）。请注意，尽管“无线鼠标”出现两次，但每行都可以通过其ProductID唯一标识。

在此示例中，ProductID是一个代理键。它唯一标识每条产品行。即使我们有两个同名为“无线鼠标”的不同产品，它们的ProductID值（101和105）也不同，使我们能够区分它们。尝试插入另一个ProductID为101的产品将导致DBMS报错。

复合主键

有时，单列不足以唯一标识一行。在这种情况下，您可以定义复合主键，它由两个或多个列组合而成。这些列中值的组合对于每行必须是唯一的。

例如，考虑一个存储客户订单中条目的表，例如名为OrderItems的表。单个OrderID不会是唯一的（一个订单可以有多个条目），单个ProductID也不会是唯一的（一个产品可以出现在多个订单中）。然而，OrderID和ProductID的组合很可能是唯一的 —— 通常您不会在同一个订单项中两次列出完全相同的产品。因此，(OrderID, ProductID)可以作为OrderItems表的复合主键。

在本入门课程中，我们主要关注单列主键，但了解复合主键在更复杂情况下存在是有益的。

总而言之，主键是关系型数据库中的一个基本概念。它强制每行的唯一性，提供一种可靠的方法来标识特定记录，并在关联不同表中的相关数据方面发挥重要作用，我们将在接下来讨论外键时进一步说明。