Jakie ograniczenia (constraints) obsługuje PostgreSQL?

Question

Accepted Answer

PostgreSQL wymusza integralność danych poprzez **ograniczenia** — reguły dotyczące danych w tabeli. Poza standardowymi (`PRIMARY KEY`, `FOREIGN KEY`, `UNIQUE`, `NOT NULL`, `CHECK`, `DEFAULT`), Postgres dodaje potężne opcje, takie jak ograniczenia **EXCLUDE** i elastyczne wyrażenia `CHECK`.

## Ograniczenia standardowe

```sql
CREATE TABLE bookings (
  id SERIAL PRIMARY KEY,                                -- unique identifier
  room_id INT NOT NULL REFERENCES rooms(id),            -- foreign key (referential integrity)
  email VARCHAR(255) UNIQUE NOT NULL,                    -- unique + required
  guests INT CHECK (guests > 0 AND guests <= 10),       -- value constraint
  status TEXT DEFAULT 'pending'                          -- default value
);
```

```text
PRIMARY KEY  → unique row identifier
FOREIGN KEY  → references another table (referential integrity, with ON DELETE options)
UNIQUE       → no duplicate values
NOT NULL     → must have a value
CHECK        → value must satisfy a condition
DEFAULT      → default value when not provided
```

## Ograniczenia CHECK — wymuszanie reguł domeny

```sql
CHECK (price > 0)
CHECK (end_date > start_date)               -- logical consistency between columns
CHECK (status IN ('active', 'inactive', 'pending'))
CHECK (email ~ '^[^@]+@[^@]+\.[^@]+$')        -- regex validation
```

Ograniczenia `CHECK` w Postgres mogą wymuszać bogate reguły biznesowe, w tym warunki obejmujące wiele kolumn i wzorce wyrażeń regularnych.

## Ograniczenia EXCLUDE — potężna funkcja PostgreSQL

```sql
-- prevent OVERLAPPING bookings for the same room (impossible with UNIQUE alone!)
CREATE TABLE bookings (
  room_id INT,
  during TSRANGE,                            -- a time range
  EXCLUDE USING GIST (room_id WITH =, during WITH &&)   -- no two rows where room_id is
);                                                       -- equal AND time ranges OVERLAP
```

Ograniczenia **EXCLUDE** (funkcja specyficzna dla Postgres) zapobiegają wierszom, które są konfliktowe dla niestandardowego operatora — słynnie zapobiegając **nakładającym się zakres czasowym** (podwójnym rezerwacjom), co ograniczenie `UNIQUE` nie potrafi zrobić.

## Ograniczenia odraczalne

```sql
-- check constraints at COMMIT instead of immediately (useful for circular references)
FOREIGN KEY (...) REFERENCES ... DEFERRABLE INITIALLY DEFERRED
```

## Dlaczego to ważne

Ograniczenia są niezbędne dla **integralności danych** — wymuszają reguły danych na poziomie bazy danych (ostatnia linia obrony, zawsze wymuszana niezależnie od kodu aplikacji), dlatego zrozumienie obsługi ograniczeń PostgreSQL jest ważne dla projektowania solidnych baz danych.

Znajomość ograniczeń standardowych (`PRIMARY KEY`, `FOREIGN KEY` z integralnym referencyjnym, `UNIQUE`, `NOT NULL`, `CHECK`, `DEFAULT`) i tego, co każde z nich wymusza, jest fundamentalna dla projektowania schematu, zapewniając gwarancje na poziomie bazy danych (unikalność, ważne referencje, wymagane wartości, ważne dane), które chronią przed błędami, warunkami wyścigu i niespójnymi danymi w sposób, w jaki kod aplikacji sam nie potrafi.

Ograniczenia **`CHECK`** PostgreSQL są szczególnie zaawansowane, wymuszając bogata reguły biznesowe, w tym warunki obejmujące wiele kolumn (konsystencję logiczną taką jak `end_date > start_date`) a nawet wzorce wyrażeń regularnych — pozwalając kodować reguły domeny bezpośrednio w schemacie.

Szczególnie cenny jest ograniczenie **`EXCLUDE`** specyficzne dla Postgres, które zapobiega konfliktowym wierszom za pomocą niestandardowych operatorów — przede wszystkim **zapobiegając nakładającym się zakresom czasowym** (podwójnym rezerwacjom dla pokoju/zasobu), potężna możliwość, którą ograniczenie `UNIQUE` *nie potrafi* zapewnić i elegancko rozwiązuje powszechny problem rzeczywisty (planowanie, rezerwacje) na poziomie bazy danych.

Zrozumienie ograniczeń — standardowych dla integralności, elastycznych wyrażeń CHECK PostgreSQL i potężnego EXCLUDE do zapobiegania konfliktom — jest ważne dla projektowania baz danych, które automatycznie wymuszają poprawność.

Ponieważ integralność danych jest krytyczna, a ograniczenia zapewniają gwarancje, których kod aplikacji nie potrafi, oraz ponieważ Postgres oferuje potężne opcje (bogata funkcjonalność CHECK, EXCLUDE dla nakładających się zakresów) poza podstawami, zrozumienie obsługi ograniczeń PostgreSQL jest cenne, praktycznie istotne wiedze dla budowania solidnych baz danych, przy czym ograniczenie EXCLUDE jest szczególnie charakterystyczną, użyteczną możliwością PostgreSQL warte poznania dla systemów planowania/rezerwacji.