理解 `DEFAULT` 表达式和函数在列定义中的应用

大家好，欢迎来到《数据库的秘密花园：DEFAULT 表达式与函数的华丽探戈》讲座！

各位尊敬的开发者、数据爱好者，以及所有被数据库深深吸引的灵魂们，大家好！我是你们的老朋友，人称“代码界的段子手”、“Bug 界的终结者”——老码农。今天，我们将一起走进数据库的秘密花园，探索一个既实用又充满魅力的主题：DEFAULT 表达式和函数在列定义中的应用。

想象一下，数据库就像一座宏伟的图书馆，每一张表都是一个书架，而每一列就是书架上的一本书。我们需要精心定义每一列的属性，包括它的数据类型、是否允许为空，以及今天的主角——默认值。默认值就像每本书自带的导读，当读者（也就是插入数据的人）没有指定这本书的内容时，导读就会自动出现，确保书架上的每一本书都有一个基本的轮廓。

第一章：DEFAULT 的魔法棒：为你的列注入灵魂

DEFAULT 关键字，就像一根魔法棒，赋予了数据库表中的列一种神奇的力量：当你在插入数据时，如果没有为该列指定值，数据库就会自动使用 DEFAULT 后面定义的表达式或者函数的结果作为该列的值。

举个例子，假设我们正在创建一个用户表（users），其中包含用户的注册时间（registration_date）。我们希望默认情况下，用户的注册时间为当前时间。我们可以这样定义：

CREATE TABLE users (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  username VARCHAR(255) NOT NULL,
  email VARCHAR(255) UNIQUE NOT NULL,
  password VARCHAR(255) NOT NULL,
  registration_date TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

在这个例子中，registration_date 列的 DEFAULT 值为 CURRENT_TIMESTAMP，这是一个内置函数，用于获取当前时间戳。这意味着，当我们插入一条新的用户记录时，如果没有指定 registration_date，数据库会自动将当前时间戳插入到该列中。

DEFAULT 的适用范围

DEFAULT 可以应用于多种数据类型，包括但不限于：

• 数值类型 (INT, DECIMAL, FLOAT 等)
• 字符串类型 (VARCHAR, TEXT 等)
• 日期时间类型 (DATE, DATETIME, TIMESTAMP 等)
• 布尔类型 (BOOLEAN)

DEFAULT 的用法

DEFAULT 后面可以跟以下几种类型的值：

1. 常量值： 比如数字、字符串、日期等。例如：DEFAULT 0，DEFAULT 'Unknown'，DEFAULT '2023-10-27'。
2. 表达式： 比如计算表达式。例如：DEFAULT 1 + 1 (虽然实际应用中很少这么做，但可以理解概念)。
3. 函数： 这是最常用的方式，可以使用内置函数或者自定义函数。例如：DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP，DEFAULT UUID()。

DEFAULT 的注意事项

• DEFAULT 值必须与列的数据类型兼容。如果你试图为一个 INT 类型的列设置一个字符串类型的 DEFAULT 值，数据库会毫不留情地给你一个错误。
• DEFAULT 值不能引用其他列。也就是说，你不能使用类似 DEFAULT column_a + 1 这样的表达式。
• 如果列定义中没有指定 DEFAULT 值，并且该列允许为空（NULL），那么默认值为 NULL。如果列不允许为空，并且没有指定 DEFAULT 值，那么在插入数据时必须为该列提供一个值，否则数据库会报错。

第二章：内置函数的闪耀舞台：让 DEFAULT 更加强大

数据库系统通常提供了一系列内置函数，可以方便地在 DEFAULT 表达式中使用，从而实现更加灵活和动态的默认值。

让我们来看几个常见的内置函数：

• CURRENT_TIMESTAMP / NOW()： 获取当前时间戳。正如我们之前提到的，可以用于记录数据的创建时间或修改时间。
• UUID()： 生成一个唯一的通用唯一标识符 (UUID)。可以用于生成主键或者其他需要唯一标识符的列。
• USER()： 获取当前数据库用户的名称。可以用于记录数据的创建者或修改者。
• RAND()： 生成一个 0 到 1 之间的随机数。虽然在 DEFAULT 中使用 RAND() 比较少见，但在某些特殊场景下可能会用到。

表格：内置函数示例

函数名称	功能描述	应用场景
CURRENT_TIMESTAMP	返回当前日期和时间。	记录数据的创建时间或修改时间。例如，CREATE TABLE orders (id INT PRIMARY KEY, order_date TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP);
UUID()	返回一个通用唯一标识符 (UUID)。	生成主键或者其他需要唯一标识符的列。例如，CREATE TABLE products (id VARCHAR(36) PRIMARY KEY DEFAULT UUID(), name VARCHAR(255));
USER()	返回当前数据库用户的名称。	记录数据的创建者或修改者。例如，CREATE TABLE logs (id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, message TEXT, created_by VARCHAR(255) DEFAULT USER());
RAND()	返回一个 0 到 1 之间的随机数。	在某些特殊场景下，需要生成随机的默认值。例如，模拟测试数据。注意：在生产环境中谨慎使用，因为 RAND() 的结果不可预测。例如，CREATE TABLE lottery (id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, lucky_number INT DEFAULT FLOOR(RAND() * 100)); (生成 0-99 之间的随机整数)

示例：使用 UUID() 生成唯一标识符

CREATE TABLE products (
  id VARCHAR(36) PRIMARY KEY DEFAULT UUID(),
  name VARCHAR(255) NOT NULL,
  description TEXT
);

在这个例子中，id 列的数据类型为 VARCHAR(36)，并且使用 UUID() 函数作为 DEFAULT 值。这意味着，当我们插入一条新的产品记录时，如果没有指定 id，数据库会自动生成一个唯一的 UUID 作为该产品的 ID。

第三章：自定义函数的登场：打造专属的 DEFAULT 体验

除了内置函数之外，某些数据库系统还允许你创建自定义函数 (UDF, User-Defined Function)，并在 DEFAULT 表达式中使用它们。这为你提供了更大的灵活性，可以根据你的具体需求定制默认值的生成逻辑。

例如，假设我们正在创建一个订单表（orders），并且希望自动生成订单号。我们可以创建一个自定义函数 generate_order_number()，用于生成唯一的订单号，并在 DEFAULT 表达式中使用它。

不同数据库系统的实现方式略有不同，以下以 MySQL 为例：

-- 创建自定义函数 (需要 SUPER 权限)
DELIMITER //
CREATE FUNCTION generate_order_number()
RETURNS VARCHAR(20)
BEGIN
  DECLARE order_number VARCHAR(20);
  -- 在这里编写生成订单号的逻辑，例如：
  --  - 获取当前日期和时间
  --  - 从序列中获取下一个值
  --  - 将日期、时间和序列值组合成订单号
  SET order_number = CONCAT('ORD-', DATE_FORMAT(NOW(), '%Y%m%d'), '-', LPAD(NEXT VALUE FOR order_sequence, 5, '0'));
  RETURN order_number;
END //
DELIMITER ;

-- 创建序列 (MySQL 8.0+)
CREATE SEQUENCE order_sequence;

-- 创建订单表
CREATE TABLE orders (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  order_number VARCHAR(20) UNIQUE DEFAULT generate_order_number(),
  customer_id INT NOT NULL,
  order_date TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

在这个例子中，我们首先创建了一个名为 generate_order_number() 的自定义函数，该函数返回一个 VARCHAR(20) 类型的订单号。然后，我们在 orders 表的 order_number 列的 DEFAULT 表达式中使用了这个自定义函数。这意味着，当我们插入一条新的订单记录时，如果没有指定 order_number，数据库会自动调用 generate_order_number() 函数来生成一个唯一的订单号。

自定义函数的优势

• 灵活性： 可以根据具体需求定制默认值的生成逻辑。
• 可重用性： 可以将常用的默认值生成逻辑封装成函数，并在多个表中重复使用。
• 可维护性： 可以更容易地维护和更新默认值的生成逻辑。

自定义函数的注意事项

• 需要谨慎设计自定义函数的逻辑，确保其正确性和性能。
• 需要注意自定义函数的安全问题，避免潜在的安全漏洞。
• 不同数据库系统对自定义函数的支持程度和语法略有不同。

第四章：DEFAULT 的最佳实践：让你的数据库更加优雅

在使用 DEFAULT 表达式和函数时，有一些最佳实践可以帮助你更好地设计数据库表，并提高数据的质量和一致性。

• 明确列的默认值： 尽量为每个列指定一个明确的默认值，即使该列允许为空。这可以避免潜在的歧义和错误。
• 使用有意义的默认值： 默认值应该具有一定的含义，并且能够反映该列的用途。例如，如果一个列表示用户的状态，那么默认值可以是 "Active" 或 "Inactive"。
• 避免过度使用 DEFAULT： 不要为了使用 DEFAULT 而使用 DEFAULT。如果一个列的值总是需要在插入数据时提供，那么就没有必要为其设置默认值。
• 考虑性能影响： 某些复杂的 DEFAULT 表达式可能会影响数据库的性能。需要根据实际情况进行评估和优化。
• 保持一致性： 在多个表中使用相同的 DEFAULT 表达式和函数时，需要确保其逻辑一致。

案例分析：产品表的优化

假设我们有一个产品表（products），包含以下列：

• id (INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT)
• name (VARCHAR(255) NOT NULL)
• description (TEXT)
• price (DECIMAL(10, 2) NOT NULL)
• quantity (INT)
• is_active (BOOLEAN)
• created_at (TIMESTAMP)
• updated_at (TIMESTAMP)

我们可以对该表进行以下优化：

• 为 quantity 列设置默认值为 0：quantity INT DEFAULT 0。
• 为 is_active 列设置默认值为 TRUE：is_active BOOLEAN DEFAULT TRUE。
• 为 created_at 列设置默认值为当前时间戳：created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP。
• 为 updated_at 列设置默认值为当前时间戳，并在每次更新时自动更新：updated_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP。

优化后的表定义如下：

CREATE TABLE products (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  name VARCHAR(255) NOT NULL,
  description TEXT,
  price DECIMAL(10, 2) NOT NULL,
  quantity INT DEFAULT 0,
  is_active BOOLEAN DEFAULT TRUE,
  created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
  updated_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP
);

通过这些优化，我们可以简化数据插入操作，并确保数据的完整性和一致性。

第五章：DEFAULT 的进阶技巧：与约束的完美结合

DEFAULT 可以与各种约束（Constraints）结合使用，从而实现更加复杂的数据验证和默认值设置。

• 与 CHECK 约束结合： 可以使用 CHECK 约束来验证 DEFAULT 值是否满足特定的条件。例如，我们可以创建一个 CHECK 约束，确保 quantity 列的默认值不小于 0：quantity INT DEFAULT 0 CHECK (quantity >= 0)。
• 与 NOT NULL 约束结合： 如果一个列定义了 NOT NULL 约束，并且没有指定 DEFAULT 值，那么在插入数据时必须为该列提供一个值。否则，数据库会报错。
• 与 UNIQUE 约束结合： 可以使用 UNIQUE 约束来确保 DEFAULT 值的唯一性。例如，我们可以使用 UUID() 函数作为 DEFAULT 值，并为该列添加 UNIQUE 约束，从而确保每个记录都有一个唯一的 ID。

示例：使用 CHECK 约束验证 DEFAULT 值

CREATE TABLE employees (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  salary DECIMAL(10, 2) NOT NULL DEFAULT 1000 CHECK (salary >= 1000)
);

在这个例子中，salary 列的 DEFAULT 值为 1000，并且定义了一个 CHECK 约束，确保 salary 的值不小于 1000。这意味着，当我们插入一条新的员工记录时，如果没有指定 salary，数据库会自动将 salary 设置为 1000，并且会检查 salary 是否大于等于 1000。

结语：让 DEFAULT 成为你的得力助手

DEFAULT 表达式和函数是数据库设计中一个非常重要的概念。通过合理地使用 DEFAULT，我们可以简化数据插入操作，提高数据的质量和一致性，并减少潜在的错误。

希望今天的讲座能够帮助你更好地理解和应用 DEFAULT 表达式和函数。记住，数据库的世界充满了奥秘，只有不断学习和实践，才能成为真正的数据库大师！

感谢大家的聆听！下次再见！👋

(老码农鞠躬致谢，并抛出一个彩蛋：)

彩蛋： 思考题：如何使用 DEFAULT 和自定义函数实现一个自动更新 updated_at 列，但只在特定条件下才更新的逻辑？ 欢迎大家在评论区分享你的想法！😎