PostgreSQL技术问答36 - INHERITS 表继承本文讨论了Postgres中，表继承(Inherits)的

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2024年09月02日 23:21 · 阅读数 20

本文是《PostgreSQL技术问答》系列文章中的一篇。关于这个系列的由来，可以参阅开篇文章：

文章的编号只是一个标识，在系列中没有明确的逻辑顺序和意义。读者进行阅读时，不用太关注这个方面。

本文讨论的内容是PostgreSQL提供的一种简化数据管理的方式： Inherites，表继承。

什么是表继承

Inherits，继承，是一个软件工程和面向对象编程(OOP)的一个核心和重要的概念。编程中的继承允许一个类(子类)继承另一个类(父类或基类)的属性和方法。通过继承，子类可以重用父类的代码，并且可以添加或覆盖父类的行为。继承的主要目的主要是：

代码重用：子类可以直接使用父类的属性和方法，简化了公共代码的编写
扩展：通过在子类中添加新的属性和方法，或者覆盖父类的方法，基于父类的特性进行扩展
层次结构：通过继承可以帮助建立类之间的层次结构，使代码更具组织性和可维护性
业务模拟：继承关系还可以模拟真实世界中的事物之间的关系，来帮助理解和实现实际业务

在Postgres中，为了解决和优化一些在现实世界中的业务需求，模仿了对象编程中的继承概念，提出和实现了表继承的特性。在某些情况下，可以简化数据库的设计和操作。当然，虽然是模仿和借鉴了对象编程继承的概念，但在数据库实现中，由于主要针对表和数据结构的描述，它们还是有一些区别的(例如缺乏方法继承、重写等)。

下面我们通过一个例子，来了解这些细节问题。

举例说明

下面是一个表继承定义和应用的例子：

-- 主表, 城市
CREATE TABLE city ( id serial PRIMARY KEY, name text );

-- 继承表， 首都
CREATE TABLE capital (  nation text ) INHERITS (city);

-- 插入主表数据
insert into city (name) values  ('上海'),('成都'),('芝加哥'), ('马赛');

-- 插入继承表数据
 insert into capital (nation,name) values  
 ('中国','北京'),('美国','华盛顿'),('法国','巴黎'), ('德国','柏林');

-- 查询主表数据
defaultdb=> select * from city;
 id |  name  
----+--------
  1 | 上海
  2 | 成都
  3 | 芝加哥
  4 | 马赛
  5 | 北京
  6 | 华盛顿
  7 | 巴黎
  8 | 柏林
(8 rows)

-- 查询继承表数据
defaultdb=> select * from capital;
 id |  name  | nation 
----+--------+--------
  5 | 北京   | 中国
  6 | 华盛顿 | 美国
  7 | 巴黎   | 法国
  8 | 柏林   | 德国
(4 rows)

-- 联合查询
defaultdb=> select C.*,P.nation from city C left join capital P on P.id = C.id;
 id |  name  | nation 
----+--------+--------
  1 | 上海   | 
  2 | 成都   | 
  3 | 芝加哥 | 
  4 | 马赛   | 
  5 | 北京   | 中国
  6 | 华盛顿 | 美国
  7 | 巴黎   | 法国
  8 | 柏林   | 德国
(8 rows)

-- 限制查询
defaultdb=> select * from only city ;
 id |  name  
----+--------
  1 | 上海
  2 | 成都
  3 | 芝加哥
  4 | 马赛
(4 rows)

在上面这个例子中，我们先用一个很常规的方式，定义了一个主表(city)；然后基于主表，定义了一个继承表(capital)；定义继承表的时候，需要指定其继承关系，并且只需要定义它特有的字段；然后基于数据的特点，决定是否插入到主表或者子表当中。这时数据集合的关系，就是子表中的数据，是主表数据的一个子集，但有扩展的属性。

根据上面的例子，我们可以总结出来一些表继承相关的特点：

继承列：继承表表会继承父表中的所有列，父表中的列在子表中自动存在，并且如果在父表上进行字段的修改，也会自动反映在子表中
扩展列：子表中可以有额外的列，来描述其扩展性
数据隔离：虽然子表继承了父表的结构，但子表和父表之间的数据是分离的。插入到子表中的数据不会自动出现在父表中，反之亦然。
查询：在查询时，如果对父表进行查询，默认情况下会包含所有子表的数据；而查询子表，就只有子表的数据
限制：这应该是一个方便性的设计，在查询主表时，可以通过ONLY关键字来限制查询只针对父表数据
性能优化：在有多个公共属性的多个数据集中，可以按照数据本身的特性和需求，选择其所在的数据表，这样可以按需存储，避免占用不必要的字段空间

能不能嵌套继承和多次继承

在前面的章节中，相信读者已经大致的理解了Postgres中的表继承的基本概念和实现方式。这里我们稍微扩展一下，来看看这个表继承是否支持一些更加灵活的应用方式，比如嵌套继承和多次继承。

嵌套继承

嵌套继承，就是将继承表作为主表，再次进行继承。测试示例如下：

-- 创建继承表的继承表
defaultdb=> CREATE TABLE capital2 ( score int ) INHERITS (capital);
CREATE TABLE

-- 插入数据
defaultdb=> insert into capital2 ( name, nation, score) values ('东京','日本', 90);
INSERT 0 1

-- 查询数据
defaultdb=> select * from city ;
 id |  name  | population 
----+--------+------------
  1 | 上海   |          0
  2 | 成都   |          0
  3 | 芝加哥 |          0
  4 | 马赛   |          0
  5 | 北京   |          0
  6 | 华盛顿 |          0
  7 | 巴黎   |          0
  8 | 柏林   |          0
 13 | 东京   |          0
(9 rows)

defaultdb=> select * from capitals ;
ERROR:  relation "capitals" does not exist
LINE 1: select * from capitals ;
                      ^
defaultdb=> select * from capital ;
 id |  name  | nation | population 
----+--------+--------+------------
  5 | 北京   | 中国   |          0
  6 | 华盛顿 | 美国   |          0
  7 | 巴黎   | 法国   |          0
  8 | 柏林   | 德国   |          0
 13 | 东京   | 日本   |          0
(5 rows)

defaultdb=> select * from capital2 ;
 id | name | nation | population | score 
----+------+--------+------------+-------
 13 | 东京 | 日本   |          0 |    90
(1 row)

看起来继承嵌套是可以的。但显然，在进行实际操作中，要注意避免额外的复杂性和逻辑冲突。

多重继承

多种继承，就是基于同一个主表，继承多个子表的情况。下面是实验代码：

defaultdb=> CREATE TABLE smallcity ( nation text, location text ) INHERITS (city);
CREATE TABLE
defaultdb=> insert into smallcity ( name, nation) values ('丽江','云南');
INSERT 0 1
defaultdb=> select * from city;
 id |  name  | population 
----+--------+------------
  1 | 上海   |          0
  2 | 成都   |          0
  3 | 芝加哥 |          0
  4 | 马赛   |          0
  5 | 北京   |          0
  6 | 华盛顿 |          0
  7 | 巴黎   |          0
  8 | 柏林   |          0
 14 | 丽江   |          0
 13 | 东京   |          0
(10 rows)

defaultdb=> select * from smallcity;
 id | name | population | nation | location 
----+------+------------+--------+----------
 14 | 丽江 |          0 | 云南   | 
(1 row)

看起来也是可以的。笔者感觉，Postgres中的表继承，在数据表之间的隔离是做的比较好的。父表和子表相对独立，只是在做实际操作的时候，再对数据进行逻辑的组合。

有什么使用场景和问题？

经过查阅技术材料，在使用表继承的时候，需要了解它有一些应用方面的限制：

唯一约束和索引：唯一约束和索引在父表和子表之间是独立的。如果需要在整个继承层次结构中强制唯一性，你需要手动管理这些约束
外键：外键约束不会自动继承。你需要在每个子表中单独定义外键约束
性能：在某些情况下，表继承可能会影响查询性能，特别是在处理大量数据时

Postgres提供的表继承的功能特性，可以在数据结构层面上实现不同数据集合之间的共性和特性关系，为一些数据结构和业务设计提供了一定的灵活性，如果设计使用得当，可以简化数据库设计、数据结构的维护和数据操作。它比较适合于描述包含关系的数据集之间的关系。

在很多种情况下，我们可以通过简单的属性表示，就可以将数据集在一个表中进行分类和标识，以实现类似继承和扩展的效果。当然，理论上而言，使用继承，可以减少数据对磁盘的占用(父表中不需要存储额外的数据字段)。

当然，对于有继承关系的数据库设计，本身会带来一些额外的设计和维护方面的复杂性，并且对于应用开发和数据操作，也提出了更高的要求。

笔者的理解，虽然继承这个特性的出发和想法很好，但考虑到关系数据库本身就有很强的数据关系描述的能力，就显得并不是特别必要，还会增加一些复杂性和逻辑干涉的风险，可能得不偿失。加之，现代化的应用和数据库设计风格，力求简单直接明了。所以，好像在实际应用场景中，没有看到广泛的讨论和应用，也没有看到Postgres高调的展示和宣传这个特性。

小结

本文讨论了Postgres中，表继承(Inherits)的相关问题。继承的基本概念来自面向对象的编程，体现在数据库中，可以用于对表结构进行扩展，从而对多个拥有部分相同结构的数据集进行更好的管理和维护。

转载自:https://juejin.cn/post/7409877909999288361