# 5.4. 限制條件

資料型別是一種限制資料如何被儲存在表格中的方式。然而，對許多應用來說，這樣的限制還是不夠細膩。舉個例子，一個欄位包含了產品價格，當然它必須只能是正整數，但並沒有標準的資料型別可以只限制在正整數。另一個需求是，你可能想要限制的條件是依據其他的資料而定。舉例來說，在表格中的產品資訊，每一個產品編號都不能重覆。

所以，SQL 允許你在表格和欄位上定義額外的限制條件，它幫助你對資料有更多的控制能力。當某個使用者輸入資料時，違反了限制條件，錯誤訊息就會產生。這些限制條件也會限制預設值的設定。

## 5.4.1. 檢查

使用 CHECK 是最普遍的限制條件製定方式，它可以允許你指定某個欄位必須符合某個布林條件式的判斷。舉個例子，要滿足產品價格是正數的話，你可以使用這樣的語法：

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer,
    name text,
    price numeric CHECK (price > 0)
);
```

如同你所看到的，限制條件會接在資料型別之後，就像是預設值的設定一樣。預設值和限制條件的設定，在語法撰寫上沒有先後次序。檢查限制條件使用關鍵字 CHECK，然後接著是一組以括號括起來的條件式。其條件式應該要包含被限制的欄位，不然就沒有任何意義。

你也可以讓該限制條件擁有另一個名稱，這樣的好處是，當錯誤訊息發生時，你可以明確得到是哪一個限制被違反了：

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer,
    name text,
    price numeric 
CONSTRAINT positive_price CHECK (price > 0)
);
```

如上，給予這個限制條件一個名稱，使用關鍵字 CONSTRAINT，緊接著一個限制條件的定義。（如果你沒有自行命名，系統也會自動取一個名字）

一個限制條件可以參考多個欄位。例如你設定了標準價格和優惠價格，而你需要確保優惠價格一定是比標準價格要便宜的話：

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer,
    name text,
    price numeric CHECK (price > 0),
    discounted_price numeric CHECK (discounted_price > 0),
    CHECK (price > discounted_price)
);
```

前兩個限制條件和前述很類似，而第三個是新的語法。它並不是只參考某個特定的欄位，而是以逗號分隔列出所有需要遵守的條件。欄位的定義和限制條件的定義，撰寫上沒有規定次序。

我們會說前兩個是欄位的限制，而第三個是表格的限制，因為它是獨立於其他的欄位定義的。欄位限制也可以寫成表格的限制方式，不過反過來通常就不行，因為一個欄位的限制，指的就是只參考到語法上它所接續的欄位而已。（PostgreSQL 並沒有強制這樣做，但如果你的語法與其他資料庫共用的話，最好還是依這樣的語法避免混用。）上面的例子也可以改寫成如此：

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer,
    name text,
    price numeric,
    CHECK (price > 0),
    discounted_price numeric,
    CHECK (discounted_price > 0),
    CHECK (price > discounted_price)
);
```

或等同於：

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer,
    name text,
    price numeric CHECK (price > 0),
    discounted_price numeric,
    CHECK (discounted_price > 0 AND price > discounted_price)
);
```

都可以照你所喜愛的語法撰寫。

命名表格的限制條件和欄位限制條件的命名是一樣的：

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer,
    name text,
    price numeric,
    CHECK (price > 0),
    discounted_price numeric,
    CHECK (discounted_price > 0),

    CONSTRAINT valid_discount CHECK (price > discounted_price)
);
```

應該要注意的是，檢查限制條件是否成立，端看條件表示式在運算後是真值（true）還是空值（null）。因為當有運算元是空值時，多數的運算結果都是空值，所以可能會有空值產生在想要限制條件的欄位之中。要確保欄位中不會出現空值的話，請參閱下一段的說明。

## 5.4.2. 限制無空值

限制無空值只要以下方的語法設定，就可以限制欄位不得存在空值的輸入：

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer NOT NULL,
    name text NOT NULL,
    price numeric
);
```

限制無空值的語法，只能使用在欄位限制上。而限制無空值等效於以 CHECK 建立一個限制條件式為（IS NOT NULL），但在 PostgreSQL 明確使用 NOT NULL 語法的話，處理會更快速。只是它的缺點是你無法給予這樣的限制一個自訂的名稱。

當然，一個欄位可以有一個以上的限制條件。只要一個接著一個即可：

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer NOT NULL,
    name text NOT NULL,
    price numeric NOT NULL CHECK (price > 0)
);
```

撰寫的次序沒有關係，也不需要去計較限制被檢查的次序。

NOT NULL 有一個相反的語法：NULL。這並非表示欄位裡只能是空值，如果這樣的話就完全沒用處了。其實這是一種簡化，將預設值設定為空值。NULL 語法並不是 SQL 標準的一部份，所以請不要用在可移植式的應用程式裡。（這僅是 PostgreSQL 為了相容其他資料庫而增加的功能）然而，有一些使用者喜歡使用它，因為在程序檔的撰寫上，很容易利用這個語法來切換限制條件。舉個例子，你可以先寫下：

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer NULL,
    name text NULL,
    price numeric NULL
);
```

然後在需要的時候再適時加入 NOT 關鍵字即可。

## 小技巧

> 在多數資料庫設計原則上，主要欄位都應該被標示為 NOT NULL。

## 5.4.3. 限制唯一性

限制唯一性，確保在某個欄位或某一群欄位的資料，是在該表格中獨一無二的。語法如下：

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer UNIQUE,
    name text,
    price numeric
);
```

這是欄位限制的語法。而：

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer,
    name text,
    price numeric,
UNIQUE (product_no)
);
```

則是表格限制的寫法。

如果想要限制一群欄位的唯一性的話，請使用表格限制的語法，欄位名稱以逗號分隔：

```
CREATE TABLE example (
    a integer,
    b integer,
    c integer,
UNIQUE (a, c)
);
```

這表示這些欄位所包含的內容組合，在整個表格中是具有唯一性的，但任何一個欄位本身並不一定具備唯一性。

你可以命名唯一性的限制條件，語法如下：

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer CONSTRAINT must_be_different UNIQUE,
    name text,
    price numeric
);
```

加入唯一性的限制條件，將會自動建立一個具唯一性的 B-tree 索引，其包含的欄位就如限制條件中所條列的欄位。這樣唯一性限制的語法並不能只限制某部份列的唯一性，但如果使用「[部份索引 （partial index）](https://github.com/pgsql-tw/documents/tree/a096b206440e1ac8cdee57e1ae7a74730f0ee146/ii-the-sql-language/indexes/118-partial-indexes.md) 」的話就可以做到。

一般來說，唯一性被違反的情況是，所限制的欄位在表格中，有超過一列的資料是相等的。不過，空值並不會被計算在內。這表示說，即使設定了唯一性的限制，在被限制的欄位中，還是有可能會有多個列的資料是空值。這個設計源自 SQL 標準，但聽說有其他的 SQL 資料庫並不是這樣的規則。所以，如果要移植這個語法到其他資料庫的話，要注意這項設計有無差異。

## 5.4.4. 主鍵（Primary Keys）

主鍵的意思是，某一個欄位或某一群欄位，在整個表格中，其每一列的組合都是唯一的，且有宣告唯一性的限制條件，並且也包含了非空值的條件（UNIQUE 及 NOT NULL）。所以，下面的兩種語法對資料的意義相同：

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer UNIQUE NOT NULL,
    name text,
    price numeric
);
```

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer PRIMARY KEY,
    name text,
    price numeric
);
```

主鍵也可以包含多個欄位，語法和宣告唯一限制條件類似：

```
CREATE TABLE example (
    a integer,
    b integer,
    c integer,

PRIMARY KEY (a, c)
);
```

加入主鍵時，會自動建立一個具唯一性的 B-tree 索引，範圍為 PRIMARY KEY 語法所定義的欄位，並且會強制將這些欄位設定為非空值（NOT NULL）。

一個表格只能有一個主鍵。（你可以使用 UNIQUE 及 NOT NULL 設定多個同樣的限制條件，在功能上幾乎是相同的，但只能有一組條件是由 PRIMARY KEY 所定義。）關連式資料庫的理論指出，每一個表格都必須要有一個主鍵。這個規則在 PostgreSQL 中並不是強制的，但通常建議最好遵循這個理論。

主鍵在用戶端文件式的資料處理上是很有用的。舉個例子，一個圖型化介面讓使用者可以修改資料，那麼可能就需要主鍵來確認每一列的唯一性，而不致於產生混淆。也有一些用途是在資料庫系統的管理上，例如，主鍵會用於外部鍵（Foreign Keys）的處理，使其可以處理表格與表格間的資料對應問題。

## 5.4.5. 外部鍵（Foreign Keys）

外部鍵指的是某個欄位或某一群欄位的內容，必須在另一個表格相對欄位之中，存在相同內容的資料。我們會說這樣的行為是在維護兩個表格之間的關連性。

就使用我們已經使用多次的產品表格吧：

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer PRIMARY KEY,
    name text,
    price numeric
);
```

讓我們假設你有一個表格用來儲存這些產品的訂單，我們要確保這些訂單內的產品確實存在。所以我們定義一個外部鍵來關連訂單的表格和產品的表格：

```
CREATE TABLE orders (
    order_id integer PRIMARY KEY,
    product_no integer REFERENCES products (product_no),
    quantity integer
);
```

這樣的話，如果 product\_no 沒有出現在產品表格的話，就無法建立資料了。

我們會說像這樣的情況是，訂單表格是引用表格（referencing table），而產品表格是參考表格（referenced table）。相對地，欄位也稱為引用欄位（referencing columns）及參考欄位（referenced columns）。

你可以將這個語法簡化為：

```
CREATE TABLE orders (
    order_id integer PRIMARY KEY,
    product_no integer REFERENCES products,
    quantity integer
);
```

因為在參考表格中，不在主鍵欄位組合中的欄位，就是參考欄位。

外部鍵也可以參考一組欄位。一般來說，這樣要寫成表格限制條件形式，如下：

```
CREATE TABLE t1 (
  a integer PRIMARY KEY,
  b integer,
  c integer,

FOREIGN KEY (b, c) REFERENCES other_table (c1, c2)
);
```

當然，組合外部鍵的欄位數量，彼此之間必須要相等。

你可以給外部鍵一個名稱，使用語法與限制條件相同。

一個表格可以有許多個外部鍵，這用於表格之間多對多的關係。例如你有一些表格記錄了很多產品和訂單，但現在你要讓每一筆訂單也可以訂購多項產品（這在先前的語法並不允許）。你也許可以試試這個表格宣告：

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer PRIMARY KEY,
    name text,
    price numeric
);

CREATE TABLE orders (
    order_id integer PRIMARY KEY,
    shipping_address text,
    ...
);

CREATE TABLE order_items (
    product_no integer REFERENCES products,
    order_id integer REFERENCES orders,
    quantity integer,
    PRIMARY KEY (product_no, order_id)
);
```

注意到這裡的主鍵和外部鍵是重覆的。

我們知道外部鍵不允許沒有關連到產品的訂單，但如果企圖移除一個有訂單的產品會如何呢？SQL 有幾個選項讓你直覺進行這項操作：

* 不允許移除被參考到的產品
* 同時也刪去訂單
* 其他？

要描繪這些情況，讓我們建立如上需求的多對多關連的結構：當某人要移除一個有訂單的產品（以 order\_items 關連）時，我們不允許執行。而如果某人移除了一筆訂單，訂單內的項目也會同步被移除：

```
CREATE TABLE products (
    product_no integer PRIMARY KEY,
    name text,
    price numeric
);

CREATE TABLE orders (
    order_id integer PRIMARY KEY,
    shipping_address text,
    ...
);

CREATE TABLE order_items (
    product_no integer REFERENCES products ON DELETE RESTRICT,
    order_id integer REFERENCES orders ON DELETE CASCADE,
    quantity integer,
    PRIMARY KEY (product_no, order_id)
);
```

引用和同步刪除有兩個常見的作法。用「RESTRICT」防止參考的資料被刪除；「NO ACTION」表示當限制條件被違反時，引用欄位的資料仍會留存，然後回傳錯誤訊息，如果未指定處理方式的話，這會是預設的行為（這兩個語法根本上的不同是「NO ACTION」允許延遲檢查到交易事務的最後，而「RESTRICT」則不會。）；「CASCADE」指的是當參考的資料列被刪除時，引用的資料列也會同步被刪除。刪除時還有兩個其他的選項：SET NULL 和 SET DEFAULT，表示引用的資料會被更新為空值或其預設值。注意到，這並不是說你就可以違反限制條件。舉個例來說，如果使用了 SET DEFAULT，但預設值卻違反了外部鍵的限制，這個操作將會失敗。

類似的於 ON DELETE 的情況是 ON UPDATE，也就是在參考欄位的資料內容被更新時的情況。可以設定的動作關鍵字是相同的。在這個情況的 CASCADE 指的就是更新參考欄位的資料內容時，引用欄位的內容也會同步被更新為相同的內容。

一般來說，引用的資料列不需要滿足外部鍵的定義，如果其任一欄位內容為空值的話。而如果「MATCH FULL」加到宣告的語法之中的話，引用的資料列就必須要全部都是空值才不受外部鍵的限制（也就是部份空值的資料列就不受限制）。如果要避免空值使得外部鍵失效的話，就應該宣告相關欄位為 NOT NULL。

外部鍵所參考的欄位必須要是主鍵或是宣告其唯一性限制，這表示參考欄位會有索引存在，這使得檢查關連的過程會是很有效率的。因為在刪除或更新參考資料表時，需要檢查引用資料表的情況，所以在引用表格的欄位建立索引，也是常見的作法。因為這並不是一定需要，而還有許多的選擇在於如何索引，所以宣告外部鍵時並不會自行以引用欄位組合建立索引。

關於更新資料與刪除資料的細節在[第 6 章](https://github.com/pgsql-tw/documents/tree/a096b206440e1ac8cdee57e1ae7a74730f0ee146/ii-the-sql-language/data-manipulation.md)。也可以在 [CREATE TABLE](https://github.com/pgsql-tw/documents/tree/a096b206440e1ac8cdee57e1ae7a74730f0ee146/vi-reference/i-sql-commands/create-table.md) 語法說明中，找到更多外部鍵的說明。

## 5.4.6. 除外宣告（Exclusion Constraints）

除外宣告要確保的是，如果任意兩個資料列在指定的欄位或表示式被比較時，用於特定的運算子，至少有一個比較會回傳假（false）或空值（null）。語法如下：

```
CREATE TABLE circles (
    c circle,
    EXCLUDE USING gist (c WITH &&)
);
```

詳情請參考 [CREATE TABLE](https://github.com/pgsql-tw/documents/tree/a096b206440e1ac8cdee57e1ae7a74730f0ee146/vi-reference/i-sql-commands/create-table.md) 中，CONSTRAINT 到 EXCLUDE 的段落。

加入除外宣告時，將會自動建立相對應的索引。