# 主键与唯一约束

> 选择主键和唯一约束，包括它们如何处理空值。

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LLMS 索引： [llms.txt](/llms.txt)

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一个*主键*可以唯一标识一行。每张表都应该有一个主键——它为索引、连接、外键和应用程序代码提供了稳定的行定位依据。一张表至多有一个主键（主键可以由多个列组成）。`UNIQUE` 是更通用的“这里不能有重复值”约束；每张表可以有多个 `UNIQUE` 约束，其中可以包含允许空值的列。

## 本章要点 {#learn}

- `PRIMARY KEY` 与 `UNIQUE` 的区别
- 单列主键与复合（多列）主键
- 代理键（生成的 `id`）与自然键（例如电子邮件地址）
- `UNIQUE` 如何处理 `NULL`（每个 NULL 都不同，除非使用 `NULLS NOT DISTINCT`）
- PK / UNIQUE 自动创建的索引

## 示例 {#example}

```sql {num="19.1" caption="主键与唯一约束"}
DROP TABLE IF EXISTS users_example;

-- Inline primary key + unique
CREATE TABLE users_example (
  id    integer PRIMARY KEY,
  email text UNIQUE NOT NULL,
  name  text NOT NULL
);

INSERT INTO users_example (id, email, name) VALUES
  (1, 'alice@example.com', 'Alice'),
  (2, 'bob@example.com',   'Bob');

SELECT * FROM users_example ORDER BY id;

-- Composite primary key (across two columns)
DROP TABLE IF EXISTS enrollments_example;
CREATE TABLE enrollments_example (
  student_id integer,
  course_id  integer,
  enrolled_at timestamptz NOT NULL DEFAULT current_timestamp,
  PRIMARY KEY (student_id, course_id)
);

INSERT INTO enrollments_example (student_id, course_id) VALUES (1, 100), (1, 200), (2, 100);
SELECT * FROM enrollments_example ORDER BY student_id, course_id;

-- See indexes that the constraints created
SELECT indexname, indexdef
FROM pg_indexes
WHERE tablename IN ('users_example', 'enrollments_example')
ORDER BY indexname;
```

主键将 `NOT NULL` 与 `UNIQUE` 结合起来，并创建一个 B-树索引。PostgreSQL 使用主键索引执行连接、处理 `WHERE id = ?` 查找，并把它作为外键中的自然行标识符。每个设计良好的表都应该有一个主键。

`UNIQUE` 是更灵活的近亲。每张表可以有多个唯一约束——`UNIQUE (email)`、`UNIQUE (handle)`。`UNIQUE` 约束允许空值；按照标准，NULL *与其他每个 NULL 都不同*，因此同一唯一列可以在多行中取 `NULL`。从 PostgreSQL 15 开始，如果希望把 NULL 视为重复值，可以用 `UNIQUE NULLS NOT DISTINCT` 覆盖这种行为。

复合键（`PRIMARY KEY (a, b)`）常用于表示多对多关系的*关联表*（一个学生可以选修多门课程；一门课程可以有多名学生；这两个值的组合是唯一的）。

## 运行示例 {#run}

运行方式：

```text
$ psql -f source/primary-keys-and-unique.sql postgres
DROP TABLE
CREATE TABLE
INSERT 0 2
 id |       email       | name
----+-------------------+-------
  1 | alice@example.com | Alice
  2 | bob@example.com   | Bob
(2 rows)
 ...
```

## 常见陷阱 {#pitfalls}

- 允许空值的 `UNIQUE` 列：默认情况下，两个空值*不算*重复项。如果你的业务规则是“该列可以省略，但一旦设置就必须唯一”，默认行为正是如此；但如果规则要求“把空值视为相等”，请使用 `UNIQUE NULLS NOT DISTINCT`（PG 15+）。带有 `WHERE col IS NOT NULL` 的部分唯一索引仍允许多个空值，不能替代这种约束。
- 选择 `email` 这样的自然键作为主键看似简洁——直到用户修改了自己的电子邮件地址。代理键（`id` + `UNIQUE (email)`）通常更安全。
- 复合主键会传递到外键中；引用复合主键的子表必须同时包含这两列。通常，更简单的设计是为父表设置一个代理 `id`。
- `PRIMARY KEY` 和 `UNIQUE` 都会自动创建一个索引；不要在同一列上再创建另一个 B-树索引。

> [!TIP] 提示
> 对于任何预计会增长到几百万行以上的表，主键应使用 `bigint`（或 `id bigint GENERATED ALWAYS AS IDENTITY`）。以后再从 `integer` 改成 `bigint` 会很痛苦——拿不准时，应在一开始就选择更大的类型。

> [!NOTE] 动手练习
> 尝试插入重复值：`INSERT INTO users_example (id, email, name) VALUES (1, 'x@example.com', 'X');`——主键会拒绝它。然后执行 `INSERT ... VALUES (3, 'alice@example.com', 'Alice2');`——email 列上的 UNIQUE 约束会拒绝它。最后在 psql 中运行 `\d users_example`，查看索引和约束。

## 下载 {#downloads}

SQL 文件：[primary-keys-and-unique.sql](/examples/source/primary-keys-and-unique.sql) · [全部示例文件](/examples/examples.zip) · [准备工作](/#prerequisites)