数据库表主键设计方法

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数据库表主键使用自增整型字段还是使用GUID字段，这是一个问题。下面详细分析它们的优劣。

基础知识

数据库设计范式

  • 第一范式（1NF）：强调的是列的原子性，即列不能够再分成其他几列。简而言之，第一范式就是无重复的列

  • 第二范式（2NF）：首先要满足它是1NF，另外还需要包含两部分内容：一是表必须有一个主键；二是没有包含在主键中的列必须完全依赖于主键，而不能只依赖于主键的一部分。简而言之，第二范式就是非主属性非部分依赖于主关键字

  • 第三范式（3NF）：首先是 2NF，另外非主键列必须直接依赖于主键，不能存在传递依赖。即不能存在：非主键列 A 依赖于非主键列 B，非主键列 B 依赖于主键的情况。简而言之，第三范式（3NF）要求一个数据库表中不包含已在其它表中已包含的非主关键字信息。

反范式主键的设计原则

  • 主键应当是对用户没有意义的。业务上的‘主键’可以通过唯一键（Unique Key）或唯一索引（Unique Index）和其它约束条件实现
  • 主键应该是单列的，以便提高连接和筛选操作的效率
  • 不要更新主键。实际上，因为主键除了惟一地标识一行之外再没有其他的用途了，所以也就没有理由去对它更新。
  • 主键不应包含动态变化的数据，如时间戳、创建时间列、修改时间列等
  • 主键应当由计算机自动生成。

数据库表主键设计方法

数据库表主键设计主要有自增整型字段和使用GUID字段两种方法。

自增整型字段作为主键

最常用的主键设计方法。例如《阿里 Java 开发手册》中规定有以下 MySQL 建表规约：

表必备三字段：id, gmt_create, gmt_modified。 说明：其中id必为主键，类型为unsigned bigint、单表时自增、步长为1。gmt_create, gmt_modified的类型均为date_time类型。

该方法优点是：数据库自动编号，速度快，而且是增量增长，聚集型主键按顺序存放，对于检索非常有利;数字型的，占用空间小，易排序，在程序中传递也方便;如果通过非系统增加记录(比如手动录入，或是用其他工具直接在表里插入新记录，或老系统数据导入)时，非常方便，不用担心主键重复问题。

该方法缺点是：因为自动增长，在手动要插入指定ID的记录时会显得麻烦，尤其是当系统与其他系统集成时，需要数据导入时，很难保证原系统的ID不发生主键冲突。

GUID字符串作为主键

Guid:指在一台机器上生成的数字，它保证对在同一时空中的所有机器都是唯一的，其算法是通过以太网卡地址、纳秒级时间、芯片ID码和许多可能的数字生成。其格式为:04755396-9A29-4B8C-A38D-00042C1B9028。

GUID字符串作为主键的优点如下：

  • 在扩展数据库的时候，当你有多个数据库包含同一段（片）数据时，比如一个顾客集，使用 GUID 意味着该 ID 在所有的数据库中是唯一标识的，而不是仅仅本数据库唯一。这保障了跨数据库迁移数据的安全。又比如，我曾在项目中把多个数据库分片合并到一个 Hadoop 集群中，也没有产生键的冲突。

  • 在插入数据之前，你就能知道这个主键的值，这避免了一轮的数据查找，并且简化了事务的逻辑，即在你插入子记录之前，因为需要使用这个主键作为一个外键，你必须要知道这个主键的值。

  • GUID 不会透露数据的信息，因此被用在 URL 中也比自增整数更安全。比如，我是编号 12345678 号顾客，那么人们就会猜测编号为 12345677 和 12345679 的顾客的存在，这就提供了一种攻击向量。（但是后面我们会看到一个更好的替代品）

GUID字符串作为主键的缺点如下：

  • GUID 值较长，不容易记忆和输入，而且这个值是随机、无顺序的。
  • GUID 的值有 16 个字节，与其它那些诸如 4 字节的整数相比要相对大一些。这意味着如果在数据库中使用 uniqueidentifier 键，可能会带来两方面的消极影响：存储空间增大;索引时间较慢。

主流数据库中GUID实现

MSSQL

在MS Sql 数据库中可以在建立表结构是指定字段类型为uniqueidentifier,并且其默认值可以使用NewID()来生成唯一的Guid(全局唯一标识符).

使用NewID生成的比较随机,如果是SQL 2005可以使用NewSequentialid()来顺序生成,在此为了兼顾使用SQL 2000使用了NewID().

MySQL

MySQL中使用UUID()函数生成主键，UUID()函数将生成格式为xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx (8-4-4-4-12)的字符串，包含32个16进制数字，以连字号分为五段。示例：550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000。

参考链接

  1. 数据库表主键设计原则,by 乐哉悠哉.
  2. [MySQL]数据库主键设计之思考,by 林老师带你学编程.
  3. 如何设计数据库的主键,by Veda 原型.
  4. [译] 把 UUID 或者 GUID 作为主键？你得小心啦！,by zaraguo.
  5. MySQL中使用UUID()函数生成主键,by shiyonghm.