主键（PRIMARY KEY）和外键（FOREIGN KEY）在SQL中是关系型数据库中保证数据完整性的两个基本概念。主键是用来唯一标识表中的每一行数据，它必须包含唯一的值、不能包含NULL值。而外键是一个字段（或字段的集合），它的值必须在另一个表的主键中已经存在，用于建立两个表之间的连接关系。
扩展详情来说，主键是确保数据行唯一性的方式，有时候也作为其他表引用的目标。一个表可以有多个普通的候选键，但只能有一个主键。另一方面，外键用于创建多个表之间的联系，使我们能够跨表维护数据的关系。外键通过引用另一个表的主键来实施参照完整性。
一、定义和特性
主键是关系型数据库中一个表的关键字段，用来保持数据的唯一性和完整性。一条记录的主键值是唯一的，不能为空（NULL），且一个表只能有一个主键，这个主键可以由单个列组成，也可以由多个列组合而成，该组合称为复合主键。
外键是另一张表的主键，用来与另一张表的记录进行关联。外键可以有重复的值，可以设置为空（NULL），且一个表可以有多个外键。通过外键，我们可以维护不同表之间的关联数据，保证数据的引用完整性。
二、用途和功能
主键的用途在于提供每行数据的唯一标识，使得任何时刻都能准确访问到每一行数据。任何具有主键的表被称为参照表。
外键的功能在于它确定了两个表的依赖关系，其中包含外键的表称为子表。通过维护这种关系，外键保证了某个值只有在另外一个表的主键中存在时，才能在该字段中出现，防止了数据不一致和孤立记录的情形。
三、约束和规则
主键约束是数据库管理系统进行数据校验的一种规则，它保证了主键的独特性和非空性。
外键约束就是外键值必须在另一个表的主键中有对应或者是NULL。通过外键约束，数据库确保了数据的一致性和引用的完整性。如果违反了外键约束，那么进行插入或更新的操作会被拒绝。
四、索引和性能
主键自动创建索引，这个索引有助于快速访问和查询数据，同时还能提高数据操作的效率。因为主键是唯一的，所以数据库管理系统可以通过主键索引迅速找到需要的数据行。
虽然外键不自动创建索引，但在实际应用中，为外键创建索引是一个很好的实践。这是因为索引可以提高查询效率，并加速外键约束的验证过程。尽管如此，过度使用外键和索引可能会对数据库性能造成负面影响，尤其是在涉及大量数据更新的操作时。
五、更新和删除的影响
主键值的更新通常是受限的，如果主键用作其他表的外键，那么更新主键值有可能导致大量的级联更新。
而外键受到约束的影响，若要更新外键值或删除外键所在的行，必须考虑到这些更改如何影响关联的参照表。数据库提供了几种完整性约束选项来控制这些操作，如CASCADE、SET NULL和NO ACTION等，这些选项定义了如果删除或更新了主键，则应如何处理引用了这些主键的外键。
六、设计考量
在设计数据库时，选择合适的主键对于保证数据完整性与性能都至关重要。一个好的主键应当是稳定的、尽可能简短的，并且在表数据生命周期内不变。
同样重要的是谨慎地使用外键，正确的外键能够有效地实施数据模型之间的关系和完整性约束。然而，不恰当的使用可能会导致复杂的级联更新，降低查询性能，以及使得数据库结构变得难以维护。
总而言之，主键和外键是关系型数据库设计中不可或缺的元素，它们共同协作，确保了数据库的结构化和数据的可靠性。掌握它们的区别和适当应用是进行数据库设计和管理的关键步骤。
相关问答FAQs：
1. 主键和外键在SQL中的含义和作用是什么？
主键和外键是SQL中两个重要的约束，用于确保数据表的完整性和关联性。主键用于标识每个记录的唯一性，而外键用于建立不同数据表之间的关系。
2. 主键和外键的定义和使用方式有何区别？
主键是在一个数据表中用来唯一标识一条记录的字段或列，主键的值不能为空且必须唯一。常见的定义主键的方式有在表的字段上使用PRIMARY KEY约束或在建表时单独定义主键字段。
外键是在一个数据表中引用另一个数据表的主键的字段或列，用于建立数据表之间的关系。外键的值可以为空，也可以与被引用表的主键值相匹配。常见的使用外键的方式是在建表时定义外键字段，并指定引用的主键。
3. 主键和外键的作用和影响有何区别？
主键的作用主要是确保每条记录的唯一性，防止数据冗余和数据不一致。主键的使用会对查询数据表的性能产生一定的影响，因为主键会作为索引来加速查询操作。
外键的作用主要是建立数据表之间的关系，用于维护数据间的一致性。外键使用时需要注意引用的主键值是否存在，因为外键的存在会在插入或更新数据时触发约束检查，可能导致操作失败或执行效率降低。
