golang Gorm与数据库完整性约束详解

脚本专栏 2024/11/23 佚名

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数据库约束要点：

主键约束（非空且唯一）外键约束子表外键字段的值必须在主表被参照字段值得范围内，或者为NULL；外键参照的必须是主表的主键或唯一键；主表主键/唯一键被子表参照时，主表相应记录不允许被删除

在golang中，采用orm对数据库进行建模是比较方便的。grom是其中一个比较流行的orm工具。

本篇基于golang、grom1.91、和PostgreSQL来进行说明。

注：本文的例子是极端情况，一般情况只是单字段主键。

1、实体完整性：

每个关系（表）有且仅有一个主键，每一个主键值必须唯一，而且不允许为“空”（NULL）或重复。

type Product struct {
Code string `gorm:"primary_key"`
Price uint
UserID uint //`sql:"type:bigint REFERENCES users(id) on update no action on delete cascade"`
UserCode string //`sql:"type:bigint REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
User User //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
gorm.Model
}

在利用gorm的db对象创建表，其使用的SQL如下：

CREATE TABLE public.products
(
 code text COLLATE pg_catalog."default" NOT NULL,
 price integer,
 user_id integer,
 user_code text COLLATE pg_catalog."default",
 id integer NOT NULL DEFAULT nextval('products_id_seq'::regclass),
 created_at timestamp with time zone,
 updated_at timestamp with time zone,
 deleted_at timestamp with time zone,
 CONSTRAINT products_pkey PRIMARY KEY (code, id)
)
WITH (
 OIDS = FALSE
)
TABLESPACE pg_default; 
ALTER TABLE public.products
 OWNER to postgres; 
 
-- Index: idx_products_deleted_at 
 
-- DROP INDEX public.idx_products_deleted_at; 
 
CREATE INDEX idx_products_deleted_at
 ON public.products USING btree
 (deleted_at)
 TABLESPACE pg_default;

说明：

1.1、grom.Model是gorm预定义的结构，用于实现软删除，定义如下：

type Model struct {
 ID uint `gorm:"primary_key"`
 CreatedAt time.Time
 UpdatedAt time.Time
 DeletedAt *time.Time `sql:"index"`
}

它里面已经定义了主键，在本例中，我们还定义了一个主键：

Code string `gorm:"primary_key"`

从SQL输出我们看到：

CONSTRAINT products_pkey PRIMARY KEY (code, id)

因此，Gorm实现了完全的实体完整性支持，即可以支持字段主键，也可以支持联合主键。

1.2、对比结构体和sql语句可以看出

1.2.1 表名=结构体名小写的复数例子：Product变为 products

1.2.2 字段名=结构体成员名大写分隔的子串小写形式用下划线连接例子：ID变为id CreatedAt变为created_at

1.3、前述1.1和1.2构成了Gorm的convention，它的文档里有，默认情况下，就是这么处理，但是用户可以不用gorm.Model，自定义表名、字段名，都可以支持。

2、域完整性：

是指数据库表中的列必须满足某种特定的数据类型或约束，又叫用户定义完整性。包括：字段类型、值域、小数位数、CHECK、FOREIGN KEY 约束和DEFAULT、 NOT NULL。它们有的定义在字段上，有的定义在表上。例如：FOREIGN KEY 约束在PostgresSQL中，就是在表级别定义的；而，字段类型、长度、小数位数就是在字段上定义的。

2.1 通过结构体tag

`gorm:"xxx"` ，在字段上可以使用：type、size、precision、not null、default，Gorm就可以完成这些域完整性的定义

2.2 FOREIGN KEY 约束

2.2.1 单字段外键约束

type Product struct {
 Code string //`gorm:"primary_key"`
 Price uint
 UserID uint //`sql:"type:bigint REFERENCES users(id) on update no action on delete cascade"`
  //UserCode string //`sql:"type:bigint REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
 User User //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
 gorm.Model
}
type User struct {
  //Code string `gorm:"primary_key"`
 Name string
 gorm.Model
  //Product Product //`gorm:"EMBEDDED"`
}

上面的代码按照gorm文档，创建了一个products belongs to user关系。执行的sql是：

CREATE TABLE "users" ("code" text,"name" text,"id" serial,"created_at" timestamp with time zone,"updated_at" timestamp with time zone,"deleted_at" timestamp with time zone , PRIMARY KEY ("code","id"))
CREATE TABLE "users" ("code" text,"name" text,"id" serial,"created_at" timestamp with time zone,"updated_at" timestamp with time zone,"deleted_at" timestamp with time zone , PRIMARY KEY ("code","id"))

我们看到，gorm没有添加任何约束。按照Gorm文档，这就是belongs to标准定义。

它不添加外键约束。

那么，改为显式标准的形式，采用foreignkey tag呢？

type Product struct {
 Code string //`gorm:"primary_key"`
 Price uint
 UserID uint //`sql:"type:integer REFERENCES users(id)`// on update no action on delete cascade"`
  //UserCode string //`sql:"type:bigint REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
  //UserID uint
 User User `gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"` //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
 gorm.Model
}
type User struct {
  //Code string `gorm:"primary_key"`
 Name string
 gorm.Model
  //Product Product //`gorm:"EMBEDDED"`
}

执行的sql是：

CREATE TABLE "users" ("name" text,"id" serial,"created_at" timestamp with time zone,"updated_at" timestamp with time zone,"deleted_at" timestamp with time zone , PRIMARY KEY ("id")) 
CREATE TABLE "products" ("code" text,"price" integer,"user_id" integer,"id" serial,"created_at" timestamp with time zone,"updated_at" timestamp with time zone,"deleted_at" timestamp with time zone , PRIMARY KEY ("id"))

也没有添加任何外键约束。

因此，gorm tag 的 foreignkey 和 association_foreignkey并不会添加外键约束。

但是，我们可以用sql tag来添加外键约束！！！如下：

type Product struct {
 Code string //`gorm:"primary_key"`
 Price uint
 UserID uint `sql:"type:integer REFERENCES users(id) on update no action on delete no action"`
  //UserCode string //`sql:"type:bigint REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
  //UserID uint
 User User `gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"` //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
 gorm.Model
}
type User struct {
  //Code string `gorm:"primary_key"`
 Name string
 gorm.Model
  //Product Product //`gorm:"EMBEDDED"`
}

创建products表的语句：

 CREATE TABLE "products" ("code" text,"price" integer,"user_id" integer REFERENCES users(id) on update no action on delete no action,"id" serial,"created_at" timestamp with time zone,"updated_at" timestamp with time zone,"deleted_at" timestamp with time zone , PRIMARY KEY ("id"))

注意，当使用sql tag时，不像gorm tag，它要你用数据库表名和字段名，而gorm就只需要你使用结构体和其成员名即可。

外键被定义了，此时，可以满足外键约束，如前述，具体是：

子表外键字段的值必须在主表被参照字段值得范围内，或者为NULL；外键参照的必须是主表的主键或唯一键；主表主键/唯一键被子表参照时，主表相应记录不允许被删除

此时外键约束的名字是数据库自己取的，可能长了，你可以自定义：

UserID uint `sql:"type:integer constraint ref REFERENCES users(id) on update no action on delete no action"`

加上 constraint xxx，就可以为约束取名为xx了。

上述外键约束是在定义结构体时，在结构体成员上定义的，因此翻译为sql语句就变成了对字段的外键约束，那如果要定义参照联合主键之类的外键呢？就不能在结构体中定义，而要使用gorm的api了。

2.2.2 多字段外键约束

type Product struct {
 Code string //`gorm:"primary_key"`
 Price uint
  //UserID uint `sql:"type:integer REFERENCES users(id) on update no action on delete no action"`
  //UserCode string //`sql:"type:bigint REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
 UserCode string
 UserID uint
 User User //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`//`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
 gorm.Model
}
type User struct {
 Code string `gorm:"primary_key"`
 Name string
 gorm.Model
  //Product Product //`gorm:"EMBEDDED"`
}

在程序中使用：

postgres. Model( &Product{}). AddForeignKey( "user_id,user_code", "users(id,code)", "no action", "no action")

这样，products表就有约束：

CONSTRAINT products_user_id_user_code_users_id_code_foreign FOREIGN KEY (user_code, user_id)
REFERENCES public.users (code, id) MATCH SIMPLE
ON UPDATE NO ACTION
ON DELETE NO ACTION

如此就OK了。这里约束的名字就很长了，api没有给你自己取名字的机会。

2.3 check约束

type Product struct {
 Code string //`gorm:"primary_key"`
 Price uint
 UserID uint `sql:"type:integer check(code!='')"`
 UserCode string //`sql:"type:bigint constraint ref REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
  //UserCode string
  //UserID uint
 User User //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`//`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
 gorm.Model
}

这样就行。看起来这个check和userID没有什么关系，是的，check会被定义到表上：

ALTER TABLE public.products

ADD CONSTRAINT products CHECK (code <> ''::text);

因此，Check也完美了，找个结构体的字段，然后加上check就行了。

3、参照完整性：

对于永久关系的相关表，在更新、插入或删除记录时，如果只改其一，就会影响数据的完整性。对于更新、插入或删除表间数据的完整性，统称为参照完整性。

对于外键约束，插入参照完整性被满足。因此，如前述：

UserID uint `sql:"type:integer REFERENCES users(id) on update no action on delete no action"`

定义好on update 和 on delete的参数，就可以满足参照完整性。

具体改为：

UserID uint `sql:"type:integer REFERENCES users(id) on update cascade on delete cascade"`

即可，而且数据库还允许有别的选择，这里是级联更新和级联删除，主表已删除，子表就跟着删，这是数据库参照完整性的原初定义。

ps. gorm不默认实施参照完整性，不加约束的原因查了其git issue，主要是因为postgresql要求被关联的表要先存在。而这会导致创建表和自动升级表migration的顺序依赖，所以用户要sqltag或者调用api手动实施。

4、*1对多和多对多关系

这不属于完整性范畴。

4.1 1对多

1对多不需要实施完整性约束，因为用户可以对应0到多个产品。因此，表结构里无需添加额外的约束。

type Product struct {
 Code string //`gorm:"primary_key"`
 Price uint
  //UserID uint `sql:"type:integer constraint ref REFERENCES users(id) on update no action on delete no action check(code!='')"`
  //UserCode string //`sql:"type:bigint constraint ref REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
  //UserCode string
  //UserID uint
  //User User //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`//`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
 gorm.Model
 UserID uint
}
type User struct {
 Code string //`gorm:"primary_key"`
 Name string
 gorm.Model
 Products []Product
  //Product Product //`gorm:"EMBEDDED"`
}

上面是gorm一对多的典型定义，users表不会多任何字段，product表会多user_id字段。这里UserID是外键。也可以显式定义，foreignkey 和Association ForeignKey 上例相当于：

type Product struct {
 Code string //`gorm:"primary_key"`
 Price uint
  //UserID uint `sql:"type:integer constraint ref REFERENCES users(id) on update no action on delete no action check(code!='')"`
  //UserCode string //`sql:"type:bigint constraint ref REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
  //UserCode string
  //UserID uint
  //User User //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`//`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
 gorm.Model
 UserID uint
}
type User struct {
 Code string //`gorm:"primary_key"`
 Name string
 gorm.Model
 Products []Product `gorm:"foreignkey:UserID"`
  //Product Product //`gorm:"EMBEDDED"`
}

4.2 多对多

在关系型数据库中，多对多关系需要多一张表，总共3张表，完整性grom是如何保证的？

type Product struct {
 Code string //`gorm:"primary_key"`
 Price uint
  //UserID uint `sql:"type:integer constraint ref REFERENCES users(id) on update no action on delete no action check(code!='')"`
  //UserCode string //`sql:"type:bigint constraint ref REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
  //UserCode string
  //UserID uint
  //User User //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`//`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
 gorm.Model
  //UserID uint
}
type User struct {
 Code string //`gorm:"primary_key"`
 Name string
 gorm.Model
 Products []Product `gorm:"many2many:user_language"`
  //Product Product //`gorm:"EMBEDDED"`
}

此时，会多一个表（jointtable连接表）：

CREATE TABLE "user_language" ("user_id" integer,"product_id" integer, PRIMARY KEY ("user_id","product_id"))

products和users表的主键，被联合作为新表的主键。在新表中，user_id和product_id也是外键，在Gorm中，是可以在many2many关系中自定义外键、关联外键的。当然，外键约束就不要想了。

那么，在上例中，按照grom的语法，对于Products成员，外键和关联外键分别是什么呢？简言之，在gorm所有情况下，将嵌入结构体和其父结构体关联起来的那个字段，就是外键；关联外键是写入外键的值的来源对应的键，通常就是父结构体的主键。在多对多情况下，如上例，连接表的user_id是外键，而写入时，并没有将user_id写入Products []Product，写入的是product_id代表的数据，因此product_id是associate_foreignkey，这是gorm的约定，很费解，解释也牵强。

下面是多对多自引用：

type User struct {
 gorm.Model
 Friends []*User `gorm:"many2many:friendships;association_jointable_foreignkey:friend_id"`
}

用association_jointable_foreignkey在连接表里创建了一个字段。也比较费解。

综上：

1、字段的基本约束，通过gorm tag基本都可以设置。

2、gorm支持实体完整性约束。

3、域完整性约束中，外键约束需要通过 sql tag或调用api实现，check约束可以直接在字段上定义。

4、参照完整性gorm不能默认实现，必须通过sql tag或者调用api实现。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持。如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教。

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数据库约束要点：

1、实体完整性：

2、域完整性：

3、参照完整性：

4、*1对多和多对多关系

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