golang Gorm与数据库完整性约束详解
数据库约束要点：
主键约束（非空且唯一）外键约束 子表外键字段的值必须在主表被参照字段值得范围内，或者为NULL；外键参照的必须是主表的主键或唯一键；主表主键/唯一键被子表参照时，主表相应记录不允许被删除
在golang中，采用orm对数据库进行建模是比较方便的。grom是其中一个比较流行的orm工具。
本篇基于golang、grom1.91、和PostgreSQL来进行说明。
注：本文的例子是极端情况，一般情况只是单字段主键。
1、实体完整性：
每个关系（表）有且仅有一个主键，每一个主键值必须唯一，而且不允许为“空”（NULL）或重复。
type Product struct {
Code string `gorm:"primary_key"`
Price uint
UserID uint //`sql:"type:bigint REFERENCES users(id) on update no action on delete cascade"`
UserCode string //`sql:"type:bigint REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
User User //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
gorm.Model
}
在利用gorm的db对象创建表，其使用的SQL如下：
CREATE TABLE public.products
(
code text COLLATE pg_catalog."default" NOT NULL,
price integer,
user_id integer,
user_code text COLLATE pg_catalog."default",
id integer NOT NULL DEFAULT nextval('products_id_seq'::regclass),
created_at timestamp with time zone,
updated_at timestamp with time zone,
deleted_at timestamp with time zone,
CONSTRAINT products_pkey PRIMARY KEY (code, id)
)
WITH (
OIDS = FALSE
)
TABLESPACE pg_default;
ALTER TABLE public.products
OWNER to postgres;
-- Index: idx_products_deleted_at
-- DROP INDEX public.idx_products_deleted_at;
CREATE INDEX idx_products_deleted_at
ON public.products USING btree
(deleted_at)
TABLESPACE pg_default;
说明：
1.1、grom.Model是gorm预定义的结构，用于实现软删除，定义如下：
type Model struct {
ID uint `gorm:"primary_key"`
CreatedAt time.Time
UpdatedAt time.Time
DeletedAt *time.Time `sql:"index"`
}
它里面已经定义了主键，在本例中，我们还定义了一个主键：
Code string `gorm:"primary_key"`
从SQL输出我们看到：
CONSTRAINT products_pkey PRIMARY KEY (code, id)
因此，Gorm实现了完全的实体完整性支持，即可以支持字段主键，也可以支持联合主键。
1.2、对比结构体和sql语句可以看出
1.2.1 表名=结构体名小写的复数 例子：Product变为 products
1.2.2 字段名=结构体成员名大写分隔的子串小写形式用下划线连接 例子：ID变为id CreatedAt变为created_at
1.3、前述1.1和1.2构成了Gorm的convention，它的文档里有，默认情况下，就是这么处理，但是用户可以不用gorm.Model，自定义表名、字段名，都可以支持。
2、域完整性：
是指数据库表中的列必须满足某种特定的数据类型或约束，又叫用户定义完整性。包括：字段类型、值域、小数位数、CHECK、FOREIGN KEY 约束和DEFAULT、 NOT NULL。它们有的定义在字段上，有的定义在表上。例如：FOREIGN KEY 约束在PostgresSQL中，就是在表级别定义的；而，字段类型、长度、小数位数就是在字段上定义的。
2.1 通过结构体tag
`gorm:"xxx"` ，在字段上可以使用：type、size、precision、not null、default，Gorm就可以完成这些域完整性的定义
2.2 FOREIGN KEY 约束
2.2.1 单字段外键约束
type Product struct {
Code string //`gorm:"primary_key"`
Price uint
UserID uint //`sql:"type:bigint REFERENCES users(id) on update no action on delete cascade"`
//UserCode string //`sql:"type:bigint REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
User User //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
gorm.Model
}
type User struct {
//Code string `gorm:"primary_key"`
Name string
gorm.Model
//Product Product //`gorm:"EMBEDDED"`
}
上面的代码按照gorm文档，创建了一个products belongs to user关系。执行的sql是：
CREATE TABLE "users" ("code" text,"name" text,"id" serial,"created_at" timestamp with time zone,"updated_at" timestamp with time zone,"deleted_at" timestamp with time zone , PRIMARY KEY ("code","id"))
CREATE TABLE "users" ("code" text,"name" text,"id" serial,"created_at" timestamp with time zone,"updated_at" timestamp with time zone,"deleted_at" timestamp with time zone , PRIMARY KEY ("code","id"))
我们看到，gorm没有添加任何约束。按照Gorm文档，这就是belongs to标准定义。
它不添加外键约束。
那么，改为显式标准的形式，采用foreignkey tag呢？
type Product struct {
Code string //`gorm:"primary_key"`
Price uint
UserID uint //`sql:"type:integer REFERENCES users(id)`// on update no action on delete cascade"`
//UserCode string //`sql:"type:bigint REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
//UserID uint
User User `gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"` //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
gorm.Model
}
type User struct {
//Code string `gorm:"primary_key"`
Name string
gorm.Model
//Product Product //`gorm:"EMBEDDED"`
}
执行的sql是：
CREATE TABLE "users" ("name" text,"id" serial,"created_at" timestamp with time zone,"updated_at" timestamp with time zone,"deleted_at" timestamp with time zone , PRIMARY KEY ("id"))
CREATE TABLE "products" ("code" text,"price" integer,"user_id" integer,"id" serial,"created_at" timestamp with time zone,"updated_at" timestamp with time zone,"deleted_at" timestamp with time zone , PRIMARY KEY ("id"))
也没有添加任何外键约束。
因此，gorm tag 的 foreignkey 和 association_foreignkey并不会添加外键约束。
但是，我们可以用sql tag来添加外键约束！！！如下：
type Product struct {
Code string //`gorm:"primary_key"`
Price uint
UserID uint `sql:"type:integer REFERENCES users(id) on update no action on delete no action"`
//UserCode string //`sql:"type:bigint REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
//UserID uint
User User `gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"` //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
gorm.Model
}
type User struct {
//Code string `gorm:"primary_key"`
Name string
gorm.Model
//Product Product //`gorm:"EMBEDDED"`
}
创建products表的语句：
CREATE TABLE "products" ("code" text,"price" integer,"user_id" integer REFERENCES users(id) on update no action on delete no action,"id" serial,"created_at" timestamp with time zone,"updated_at" timestamp with time zone,"deleted_at" timestamp with time zone , PRIMARY KEY ("id"))
注意，当使用sql tag时，不像gorm tag，它要你用数据库表名和字段名，而gorm就只需要你使用结构体和其成员名即可。
外键被定义了，此时，可以满足外键约束，如前述，具体是：
子表外键字段的值必须在主表被参照字段值得范围内，或者为NULL；外键参照的必须是主表的主键或唯一键；主表主键/唯一键被子表参照时，主表相应记录不允许被删除
此时外键约束的名字是数据库自己取的，可能长了，你可以自定义：
UserID uint `sql:"type:integer constraint ref REFERENCES users(id) on update no action on delete no action"`
加上 constraint xxx，就可以为约束取名为xx了。
上述外键约束是在定义结构体时，在结构体成员上定义的，因此翻译为sql语句就变成了对字段的外键约束，那如果要定义参照联合主键之类的外键呢？就不能在结构体中定义，而要使用gorm的api了。
2.2.2 多字段外键约束
type Product struct {
Code string //`gorm:"primary_key"`
Price uint
//UserID uint `sql:"type:integer REFERENCES users(id) on update no action on delete no action"`
//UserCode string //`sql:"type:bigint REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
UserCode string
UserID uint
User User //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`//`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
gorm.Model
}
type User struct {
Code string `gorm:"primary_key"`
Name string
gorm.Model
//Product Product //`gorm:"EMBEDDED"`
}
在程序中使用：
postgres. Model( &Product{}). AddForeignKey( "user_id,user_code", "users(id,code)", "no action", "no action")
这样，products表就有约束：
CONSTRAINT products_user_id_user_code_users_id_code_foreign FOREIGN KEY (user_code, user_id) REFERENCES public.users (code, id) MATCH SIMPLE ON UPDATE NO ACTION ON DELETE NO ACTION
如此就OK了。这里约束的名字就很长了，api没有给你自己取名字的机会。
2.3 check约束
type Product struct {
Code string //`gorm:"primary_key"`
Price uint
UserID uint `sql:"type:integer check(code!='')"`
UserCode string //`sql:"type:bigint constraint ref REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
//UserCode string
//UserID uint
User User //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`//`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
gorm.Model
}
这样就行。看起来这个check和userID没有什么关系，是的，check会被定义到表上：
ALTER TABLE public.products
ADD CONSTRAINT products CHECK (code <> ''::text);
因此，Check也完美了，找个结构体的字段，然后加上check就行了。
3、参照完整性：
对于永久关系的相关表，在更新、插入或删除记录时，如果只改其一，就会影响数据的完整性。对于更新、插入或删除表间数据的完整性，统称为参照完整性。
对于外键约束，插入参照完整性被满足。因此，如前述：
UserID uint `sql:"type:integer REFERENCES users(id) on update no action on delete no action"`
定义好on update 和 on delete的参数，就可以满足参照完整性。
具体改为：
UserID uint `sql:"type:integer REFERENCES users(id) on update cascade on delete cascade"`
即可，而且数据库还允许有别的选择，这里是级联更新和级联删除，主表已删除，子表就跟着删，这是数据库参照完整性的原初定义。
ps. gorm不默认实施参照完整性，不加约束的原因查了其git issue，主要是因为postgresql要求被关联的表要先存在。而这会导致创建表和自动升级表migration的顺序依赖，所以用户要sqltag或者调用api手动实施。
4、*1对多 和 多对多关系
这不属于完整性范畴。
4.1 1对多
1对多不需要实施完整性约束，因为用户可以对应0到多个产品。因此，表结构里无需添加额外的约束。
type Product struct {
Code string //`gorm:"primary_key"`
Price uint
//UserID uint `sql:"type:integer constraint ref REFERENCES users(id) on update no action on delete no action check(code!='')"`
//UserCode string //`sql:"type:bigint constraint ref REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
//UserCode string
//UserID uint
//User User //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`//`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
gorm.Model
UserID uint
}
type User struct {
Code string //`gorm:"primary_key"`
Name string
gorm.Model
Products []Product
//Product Product //`gorm:"EMBEDDED"`
}
上面是gorm一对多的典型定义，users表不会多任何字段，product表会多user_id字段。这里UserID是外键。也可以显式定义，foreignkey 和Association ForeignKey 上例相当于：
type Product struct {
Code string //`gorm:"primary_key"`
Price uint
//UserID uint `sql:"type:integer constraint ref REFERENCES users(id) on update no action on delete no action check(code!='')"`
//UserCode string //`sql:"type:bigint constraint ref REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
//UserCode string
//UserID uint
//User User //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`//`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
gorm.Model
UserID uint
}
type User struct {
Code string //`gorm:"primary_key"`
Name string
gorm.Model
Products []Product `gorm:"foreignkey:UserID"`
//Product Product //`gorm:"EMBEDDED"`
}
4.2 多对多
在关系型数据库中，多对多关系需要多一张表，总共3张表，完整性grom是如何保证的？
type Product struct {
Code string //`gorm:"primary_key"`
Price uint
//UserID uint `sql:"type:integer constraint ref REFERENCES users(id) on update no action on delete no action check(code!='')"`
//UserCode string //`sql:"type:bigint constraint ref REFERENCES users(code) on update no action on delete cascade"`
//UserCode string
//UserID uint
//User User //`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`//`gorm:"foreignkey:UserID;association_foreignkey:ID"`
gorm.Model
//UserID uint
}
type User struct {
Code string //`gorm:"primary_key"`
Name string
gorm.Model
Products []Product `gorm:"many2many:user_language"`
//Product Product //`gorm:"EMBEDDED"`
}
此时，会多一个表（jointtable连接表）：
CREATE TABLE "user_language" ("user_id" integer,"product_id" integer, PRIMARY KEY ("user_id","product_id"))
products和users表的主键，被联合作为新表的主键。在新表中，user_id和product_id也是外键，在Gorm中，是可以在many2many关系中自定义外键、关联外键的。当然，外键约束就不要想了。
那么，在上例中，按照grom的语法，对于Products成员，外键和关联外键分别是什么呢？简言之，在gorm所有情况下，将嵌入结构体和其父结构体关联起来的那个字段，就是外键；关联外键是写入外键的值的来源对应的键，通常就是父结构体的主键。在多对多情况下，如上例，连接表的user_id是外键，而写入时，并没有将user_id写入Products []Product，写入的是product_id代表的数据，因此product_id是associate_foreignkey，这是gorm的约定，很费解，解释也牵强。
下面是多对多自引用：
type User struct {
gorm.Model
Friends []*User `gorm:"many2many:friendships;association_jointable_foreignkey:friend_id"`
}
用association_jointable_foreignkey在连接表里创建了一个字段。也比较费解。
综上：
1、字段的基本约束，通过gorm tag基本都可以设置。
2、gorm支持实体完整性约束。
3、域完整性约束中，外键约束需要通过 sql tag或调用api实现，check约束可以直接在字段上定义。
4、参照完整性gorm不能默认实现，必须通过sql tag或者调用api实现。
