数据库到底用什么当主键

数据库的主键选择需要考虑以下几个关键因素：唯一性、稳定性、性能、易读性、与业务逻辑的结合。其中，唯一性是最为重要的，因为主键的主要职责就是唯一标识每一条记录。唯一性可以通过多种方式实现，比如使用自然键（业务相关字段）或者代理键（例如自动增长的整数或UUID）。代理键通常被认为是更好的选择，因为它们与业务无关，不会因为业务需求的变化而改变。此外，代理键在性能上也有优势，特别是在索引和查询操作中表现更好。下面将详细探讨选择数据库主键时需要考虑的各个方面。

一、唯一性

唯一性是主键的核心属性。主键必须能够唯一标识每一条记录，这样才能确保数据库的完整性和准确性。自然键是指那些在业务逻辑上本来就唯一的字段，比如社会安全号码、电子邮件地址等。这些字段在业务上已经确保了唯一性，因此可以直接用作主键。然而，自然键有一个显著的缺点，那就是它们容易受到业务变化的影响。如果某天业务规则改变，这些字段可能需要更新，从而导致主键的更改，进而影响到数据库的完整性和性能。

相比之下，代理键则是完全独立于业务逻辑的字段，通常是自动生成的整数或UUID。这种键的最大优势在于它们的稳定性和唯一性，不会因为业务规则的变化而改变。例如，使用自动增长的整数作为主键，不仅简化了主键的生成过程，还大大提高了查询和索引的性能。

二、稳定性

主键的稳定性是指主键一旦生成就不应再改变。稳定性直接影响到数据库的完整性和一致性。自然键虽然在生成时具有唯一性，但它们的稳定性往往无法得到保证。例如，一个用户的电子邮件地址可能会更改，如果这个字段被用作主键，更改将会带来一系列的级联更新，可能影响到多个关联表，增加了维护的复杂性和风险。

代理键由于与业务逻辑无关，生成后不需要更改，从而具有极高的稳定性。采用代理键可以避免在业务规则变化时对数据库结构进行大规模调整，确保数据库的稳定性和一致性。

三、性能

性能是选择主键时必须考虑的另一个重要因素。主键不仅仅是唯一标识记录的字段，还是很多索引和查询操作的基础。自然键由于往往是字符串或其他复杂类型，索引和查询时性能可能不如简单类型的代理键。例如，一个包含字母和数字的字符串作为主键，在进行索引或查询操作时会比简单的整数主键慢得多。

代理键通常是整数或UUID，这些类型在索引和查询操作中性能更好。特别是自动增长的整数主键，由于它们是顺序生成的，索引操作非常高效，不会造成索引的频繁重建，从而大大提高了查询性能。

四、易读性

易读性指的是主键在日常使用和维护中的可读性和易理解性。自然键由于与业务逻辑直接相关，通常更容易理解。例如，使用电子邮件地址作为主键，业务人员无需额外的解释就能明白其含义。然而，正如前文所述，自然键的其他缺点，如稳定性和性能问题，使其在实际应用中并不总是合适的选择。

代理键虽然不具备业务意义，但在数据库设计和维护中却有很多优势。尽管代理键在可读性上不如自然键，但其稳定性和性能优势往往使其成为更好的选择。为了弥补代理键在易读性上的不足，可以在数据库设计中添加适当的注释和文档，帮助业务人员理解数据结构。

五、与业务逻辑的结合

主键的选择还需考虑与业务逻辑的结合。自然键由于直接反映了业务逻辑，可以在某些特定场景中简化业务逻辑的实现。例如，在订单系统中，订单号本身就是一个很好的自然键，因为每个订单号都是唯一的，可以直接用来标识订单。

然而，代理键在大多数情况下还是更为优越的选择，尤其是当业务逻辑复杂且多变时。代理键不依赖于业务逻辑，使得数据库设计更为灵活和可扩展。例如，一个电商平台的用户ID可以使用自动增长的整数作为主键，而不是依赖于用户的邮箱或用户名，这样在业务逻辑变化时无需对数据库结构进行大规模调整。

六、自动增长整数 vs UUID

在选择代理键时，自动增长的整数和UUID是两种常见的选项。自动增长的整数具有生成简单、占用存储空间小、索引和查询性能高等优点。然而，其缺点是容易暴露数据规模。例如，通过查看最大ID值可以推测出表中的记录数量。

UUID则是一种128位的全局唯一标识符，可以在多个数据库实例间保证唯一性，非常适合分布式系统。然而，UUID的缺点是占用存储空间大，索引和查询性能较差。此外，UUID的生成也相对复杂，需要依赖专门的算法。

在实际应用中，选择哪种代理键需要权衡其优缺点。如果数据规模较小且不涉及跨数据库实例的场景，自动增长的整数往往是更好的选择。如果需要在分布式环境中保证唯一性，UUID则更为适合。

七、复合主键

在某些特殊场景下，单一字段无法满足唯一性需求，此时可以考虑使用复合主键，即由多个字段组合而成的主键。复合主键在一些特定的业务逻辑下非常有效，例如一个多对多关系的中间表，可以使用两个外键字段的组合作为复合主键。

复合主键的优点是能够直接反映业务逻辑中的唯一性约束，避免了额外的代理键字段。然而，复合主键也有其缺点，主要是复合主键的索引和查询性能较差，维护复杂度较高。因此，复合主键在实际应用中应谨慎使用，只有在确实需要时才考虑采用。

八、主键设计的最佳实践

在实际的数据库设计中，遵循一些最佳实践可以帮助我们更好地选择主键。首先，尽量选择代理键，特别是自动增长的整数或UUID，以确保主键的稳定性和性能。其次，避免使用容易变化的自然键作为主键，以免在业务规则变化时带来不必要的麻烦。再次，合理使用复合主键，只在确实需要时才采用。

此外，在设计数据库时，务必考虑到未来的扩展性和维护性。选择一种简单、稳定、高效的主键方案，可以大大减轻未来维护的负担。例如，在分布式系统中，尽量选择能够在多个实例间保证唯一性的主键，如UUID，而不是依赖于单一数据库实例的自动增长整数。

九、案例分析

通过几个实际案例，可以更好地理解主键选择的原则和实践。某大型电商平台在设计用户表时，选择了自动增长的整数作为主键。这种选择不仅简化了主键的生成过程，还大大提高了查询和索引的性能。然而，在订单表中，由于订单号本身具有唯一性且在业务逻辑中有重要意义，他们选择了订单号作为自然键。尽管这种选择在性能上略有损失，但在业务逻辑实现上却带来了极大的便利。

另一个案例是某分布式系统的设计，他们选择了UUID作为所有表的主键。这种选择确保了在多个数据库实例间的唯一性，同时避免了因数据迁移或合并带来的主键冲突问题。尽管UUID在存储和查询性能上不如自动增长整数，但在分布式环境中的优势使得这种选择非常合理。

十、总结

选择合适的主键是数据库设计中的一项重要任务，需要综合考虑唯一性、稳定性、性能、易读性和与业务逻辑的结合。代理键，特别是自动增长的整数和UUID，往往是更好的选择，因为它们在稳定性和性能上具有显著优势。自然键虽然在某些特定场景下可以简化业务逻辑，但其稳定性和性能问题使得它们在大多数情况下不如代理键适用。通过遵循最佳实践和结合具体业务需求，我们可以设计出高效、稳定、易维护的数据库主键方案。

相关问答FAQs：

1. 什么是数据库主键？为什么需要主键？

数据库主键是一种用于唯一标识数据库表中每一条记录的字段或字段组合。它的作用是确保数据的唯一性，避免重复数据的插入和更新。主键还能够用于建立数据表之间的关联关系，实现数据的一致性和完整性。

2. 主键的选择有哪些常见的方式？

常见的选择主键的方式有以下几种：

• 自增主键：使用自增长整数作为主键，每次插入新记录时自动递增。这种方式简单、高效，适合大部分情况下的数据库表设计。
• GUID主键：使用全局唯一标识符作为主键，确保在分布式环境下的唯一性。GUID主键的缺点是占用更多的存储空间和索引空间。
• 自然主键：使用数据本身已经具备的唯一性字段作为主键，例如身份证号码、手机号码等。自然主键的优点是直观、易于理解，但有时也会面临数据变更和维护的问题。

3. 如何选择适合的主键？

选择适合的主键需要考虑以下几个因素：

• 唯一性：主键必须能够唯一标识每一条记录，确保数据的一致性和完整性。
• 稳定性：主键应该是稳定不变的，避免在数据变更时需要更新主键值，否则会带来额外的开销和复杂性。
• 简单性：主键应该尽可能简单，易于理解和维护。复杂的主键可能会增加开发和维护的难度。
• 性能：主键应该具备较好的性能，不仅在查询时能够高效定位记录，还能够保证插入和更新操作的效率。

根据具体的业务需求和数据库设计原则，选择合适的主键方式是一个综合考虑的问题。在实际应用中，需要根据具体情况进行权衡和选择。