31. 主键约束

31.1 主键是什么

主键（Primary Key） 是表中用来唯一标识每一行数据的列（或列组合）。它有两个硬性要求：

1. 唯一：每一行的主键值不能重复；
2. 非空：主键列不允许为 NULL。

说白了，主键就是一张表的”身份证号”。有了它，你就能精确定位到任意一行数据。

-- 创建带主键的 users 表
CREATE TABLE users (
    id INT PRIMARY KEY,
    username VARCHAR(50) NOT NULL,
    email VARCHAR(100),
    age INT,
    created_at DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

id INT PRIMARY KEY 这一行做了两件事：把 id 设为主键，同时隐含了 NOT NULL 约束。

31.2 单列主键

最常见的主键形式——用一列当主键。上面的例子就是单列主键。

插入数据时，主键值不能重复：

INSERT INTO users(id, username, email) VALUES(1, 'zhangsan', 'zhangsan@test.com');
-- 再插一条 id=1 的会报错
INSERT INTO users(id, username, email) VALUES(1, 'lisi', 'lisi@test.com');
-- ERROR 1062 (23000): Duplicate entry '1' for key 'PRIMARY'

主键值也不能为 NULL：

INSERT INTO users(username, email) VALUES('wangwu', 'wangwu@test.com');
-- 如果 id 没有默认值，会报错

31.3 自增主键

手动指定主键值太麻烦，尤其是数据量大的时候。MySQL 提供了 AUTO_INCREMENT 属性，让主键自动增长。

CREATE TABLE users (
    id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    username VARCHAR(50) NOT NULL,
    email VARCHAR(100),
    age INT,
    created_at DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

插入数据时不指定 id，MySQL 自动分配：

INSERT INTO users(username, email, age) VALUES('zhangsan', 'zhangsan@test.com', 25);
INSERT INTO users(username, email, age) VALUES('lisi', 'lisi@test.com', 30);

SELECT id, username FROM users;
-- 结果：
-- 1 | zhangsan
-- 2 | lisi

自增值的几个特点

• 自增值从 1 开始（默认），每次加 1；
• 如果删除了某行，那个自增值不会回收（InnoDB 引擎下）；
• 可以用 AUTO_INCREMENT = N 指定起始值。

-- 让自增从 1000 开始
CREATE TABLE users (
    id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    username VARCHAR(50)
) AUTO_INCREMENT = 1000;

-- 或者修改已有表的自增起始值
ALTER TABLE users AUTO_INCREMENT = 1000;

查看当前自增值

SHOW TABLE STATUS LIKE 'users'\G
-- Auto_increment 字段就是下一个自增值

也可以查 information_schema：

SELECT AUTO_INCREMENT FROM information_schema.TABLES
WHERE TABLE_SCHEMA = '你的库名' AND TABLE_NAME = 'users';

31.4 复合主键

有时候一列没法唯一标识一行，需要多列组合当主键，这就是复合主键（Composite Primary Key）。

比如订单明细表，一个订单有多件商品，用 order_id + product_id 组合才能唯一标识一行：

CREATE TABLE order_items (
    order_id INT NOT NULL,
    product_id INT NOT NULL,
    quantity INT NOT NULL DEFAULT 1,
    price DECIMAL(10,2) NOT NULL,
    PRIMARY KEY (order_id, product_id)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

复合主键要求：组合值唯一，但单独某一列可以重复。

INSERT INTO order_items(order_id, product_id, quantity, price) VALUES(1, 101, 2, 9.90);
INSERT INTO order_items(order_id, product_id, quantity, price) VALUES(1, 102, 1, 19.90);  -- order_id 重复，但组合不重复，OK
INSERT INTO order_items(order_id, product_id, quantity, price) VALUES(1, 101, 3, 9.90);
-- ERROR 1062: Duplicate entry '1-101' for key 'PRIMARY'

31.5 建表后添加和删除主键

表已经建好了，后面想加主键也行：

-- 前提：要设为主键的列不能有 NULL 值和重复值
ALTER TABLE users ADD PRIMARY KEY (id);

删除主键：

ALTER TABLE users DROP PRIMARY KEY;

31.6 主键选取原则

主键不是随便选的，选错了后面性能和维护都受影响。几条经验法则：

1. 优先用自增整数列

InnoDB 的聚簇索引按主键排序存储数据。自增主键每次插入的值都是递增的，新数据直接追加到 B+ 树末尾，页分裂少，写入效率高。

如果用 UUID 这类无序字符串当主键，每次插入位置随机，会导致频繁的页分裂和数据移动，性能明显下降。

主键类型	插入性能	存储空间	排序连续性
自增 INT	高	4 字节	连续
自增 BIGINT	高	8 字节	连续
UUID	低	16 字节	随机
业务字段（如手机号）	中	不固定	不连续

2. 主键要稳定不变

主键一旦确定就不应该频繁修改。InnoDB 中改主键值意味着数据要在 B+ 树里搬家，代价很大。别用可能变动的业务字段（如手机号、邮箱）当主键。

3. 主键尽量短

InnoDB 的所有二级索引都存储了主键值。主键越长，每个二级索引节点能放的数据越少，索引树越高，查询越慢。INT（4 字节）或 BIGINT（8 字节）是最佳选择。

4. 不要用业务字段当主键

业务规则是会变的。比如手机号可能升级、身份证号可能输错需要改。用自增 ID 做主键，业务字段做唯一索引，是更安全的方案。

31.7 小结

• 主键保证唯一和非空，是定位数据的”身份证”；
• AUTO_INCREMENT 让主键自动增长，InnoDB 8.0+ 持久化自增值；
• 复合主键用多列组合，组合值唯一即可，单列可重复；
• 主键选取原则：自增整数、稳定不变、尽量短、不用业务字段；
• InnoDB 中主键即聚簇索引，直接影响数据存储和查询性能。

下一节讲外键约束，看两张表怎么通过主键关联起来。