關於建表欄位是否該使用not null這個問題你怎麼看?

大家好，我是 V 哥，在資料庫設計中，是否使用 NOT NULL 是一個非常重要的決策，直接影響資料完整性、查詢效能以及業務邏輯的複雜度。使用 NOT NULL 的關鍵在於理解業務需求和具體場景。

下面V哥透過一些場景來分析什麼時候應該使用 NOT NULL，什麼時候允許 NULL。一起聊聊經驗之談，望和兄弟們討論。

1. 必須存在值的欄位

對於某些關鍵欄位，如果業務邏輯要求它們始終具有值，那麼應該使用 NOT NULL 約束。這樣可以防止資料不完整，避免潛在的業務問題。

示例：使用者註冊場景

欄位：username、email
分析：使用者在註冊時，使用者名稱和郵箱是必須的。缺少這兩個欄位會導致後續的登入或通知無法進行，因此這些欄位應該設定為 NOT NULL。

CREATE TABLE users (
    id INT PRIMARY KEY,
    username VARCHAR(255) NOT NULL,
    email VARCHAR(255) NOT NULL
);

影響：

資料完整性：確保任何使用者都具備使用者名稱和郵箱。
效能最佳化：NOT NULL 欄位可以最佳化資料庫的索引和查詢效率。

2. 可選欄位

有些欄位是可選的，它們的缺失不會對業務邏輯造成影響。在這種情況下，允許 NULL 可以為業務提供靈活性，避免強制要求使用者提供所有資訊。

示例：使用者資訊場景

欄位：middle_name、profile_picture
分析：中間名和個人資料圖片通常是可選資訊。如果強制使用 NOT NULL，則需要提供預設值，這在某些情況下不太合理。比如使用者不提供個人資料圖片，欄位可以設定為 NULL。

CREATE TABLE user_profiles (
    id INT PRIMARY KEY,
    middle_name VARCHAR(255),
    profile_picture VARCHAR(255)
);

影響：

靈活性：允許欄位為空為使用者提供更多自由，同時保持資料結構的靈活性。
業務適應性：隨著業務需求的變化，允許 NULL 的欄位可以容納更多的邊緣情況。

3. 需要標識未知狀態的欄位

在某些業務場景中，NULL 可以表示“未知”或“未提供”的狀態，而不僅僅是“空值”。這種情況下，允許 NULL 是合理的，因為它能明確區分“沒有值”和“值為空”。

示例：訂單處理場景

欄位：shipped_date
分析：訂單的發貨日期在建立時可能未知，只有在訂單發貨後才會填入。如果使用 NULL 表示未發貨狀態，可以簡化業務邏輯，並且更符合直觀的業務需求。

CREATE TABLE orders (
    id INT PRIMARY KEY,
    order_date DATE NOT NULL,
    shipped_date DATE
);

影響：

狀態表達：NULL 可以清晰地表示某個狀態未發生，如訂單尚未發貨。
簡化業務邏輯：不用新增額外的布林欄位來表示是否發貨。

4. 外來鍵欄位和 `NOT NULL`

外來鍵的設計中，是否使用 NOT NULL 依賴於業務邏輯。強制 NOT NULL 意味著關聯關係是強制性的；允許 NULL 則表示某些記錄可能暫時沒有關聯項。

示例：部落格文章和作者

欄位：author_id
分析：如果業務邏輯允許某些文章沒有具體作者（如系統自動生成），那麼 author_id 欄位可以允許 NULL。如果每篇文章都必須有作者，則 NOT NULL 更為合理。

CREATE TABLE posts (
    id INT PRIMARY KEY,
    title VARCHAR(255) NOT NULL,
    content TEXT NOT NULL,
    author_id INT REFERENCES users(id)  -- 可以是 NULL
);

影響：

強制關聯關係：使用 NOT NULL 可以確保資料的完整性和一致性。
靈活關聯：允許 NULL 的外來鍵欄位為業務提供更多靈活性，支援特殊場景。

5. 效能與儲存開銷

從效能角度來看，NOT NULL 欄位在某些情況下可以加速查詢。因為資料庫可以更有效地處理不允許 NULL 的欄位，不需要對 NULL 值進行額外的判斷。然而，如果太多欄位都設定為 NOT NULL，則可能導致業務複雜性增加。

示例：高頻查詢欄位

欄位：last_login
分析：對於使用者的登入系統，查詢最後登入時間是常見操作。如果該欄位被設定為 NOT NULL，資料庫可以更快地檢索資料。

CREATE TABLE user_sessions (
    id INT PRIMARY KEY,
    user_id INT NOT NULL,
    last_login TIMESTAMP NOT NULL
);

是否使用 NOT NULL 應根據業務需求來決定。對於關鍵欄位（如使用者名稱、訂單 ID 等），NOT NULL 可以保證資料完整性。而對於可選欄位或表示狀態的欄位（如發貨日期、可選資訊等），允許 NULL 可能會提供更大的靈活性。

6. 版本管理和演化中的資料庫設計

在長期的專案中，資料庫架構會隨著業務需求的變化而演化。有時，允許 NULL 可以為將來未預見的擴充套件提供靈活性。

示例：產品升級和新功能場景

欄位：discount_rate
分析：假設在初期設計中，所有產品都沒有折扣，因此 discount_rate 欄位在資料庫設計時不需要。但是隨著業務的擴充套件，某些產品開始引入折扣機制。在這種情況下，最初的產品可能沒有折扣值，因此可以讓 discount_rate 允許為 NULL，表示未使用折扣。

CREATE TABLE products (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(255) NOT NULL,
    price DECIMAL(10, 2) NOT NULL,
    discount_rate DECIMAL(5, 2)  -- 允許為 NULL，表示無折扣
);

影響：

演化靈活性：允許 NULL 為未來的擴充套件提供了更多空間，避免了在設計初期過度限制。
程式碼維護：開發團隊可以根據業務需求逐步新增新功能，而不必在每次迭代時重新設計表結構。

7. 基於資料統計和分析的設計

在一些資料統計場景中，允許欄位為 NULL 可以提供更清晰的資料檢視，尤其是針對資料缺失的處理。NULL 明確表示資料不存在，而非無意義的預設值。

示例：使用者活動追蹤

欄位：last_purchase_date
分析：在使用者行為分析中，追蹤使用者最後一次購買的日期是常見需求。如果使用者從未購買過，last_purchase_date 可以為 NULL。使用 NULL 而不是使用虛假的預設值（如 '1970-01-01'）能更準確地反映業務狀態。

CREATE TABLE user_activity (
    user_id INT PRIMARY KEY,
    last_login DATE NOT NULL,
    last_purchase_date DATE  -- 可以為 NULL，表示沒有購買記錄
);

影響：

資料準確性：NULL 比預設值更好地表達“未發生”這一狀態，避免使用錯誤資料進行分析。
分析效率：透過 IS NULL 判斷可以快速篩選出未進行過某些行為的使用者。

8. 遷移和資料相容性

在進行資料庫遷移或者不同系統之間的資料整合時，允許 NULL 通常能提升相容性，尤其在早期設計和目標系統不一致的情況下。如果源系統的資料允許某些欄位為空，而目標系統不允許 NULL，那麼遷移過程中可能會遇到問題。

示例：跨系統資料遷移

欄位：address_line_2
分析：假設一個系統將使用者地址劃分為 address_line_1 和 address_line_2，其中 address_line_2 是可選的。而在目標系統中，address_line_2 使用 NOT NULL 會導致部分資料遷移失敗。因此，在這種情況下，設計時應允許 NULL，確保資料相容性。

CREATE TABLE user_addresses (
    user_id INT PRIMARY KEY,
    address_line_1 VARCHAR(255) NOT NULL,
    address_line_2 VARCHAR(255)  -- 允許 NULL，因為不是所有使用者都需要填寫
);

影響：

遷移成功率：允許 NULL 可以提高資料遷移的相容性，確保不同系統的資料能夠無縫整合。
資料對映：避免強制使用預設值或虛假資料來填補空缺，提高資料的準確性。

9. 使用 `NOT NULL` 和預設值的結合

在一些情況下，使用 NOT NULL 並搭配預設值可以提高欄位的健壯性，避免開發人員在插入資料時遺漏某些資訊。例如，對於布林型別欄位或者列舉型別欄位，通常透過 NOT NULL 和預設值確保邏輯上的完整性。

示例：訂單狀態管理

欄位：order_status
分析：在訂單管理系統中，訂單狀態是必不可少的欄位。為了確保每個訂單在建立時都具有明確的狀態，使用 NOT NULL 並設定預設值（如 "Pending"）可以避免遺漏。

CREATE TABLE orders (
    id INT PRIMARY KEY,
    order_date DATE NOT NULL,
    order_status VARCHAR(50) NOT NULL DEFAULT 'Pending'
);

影響：

業務健壯性：透過 NOT NULL 和預設值結合，確保業務中的每個流程都具備初始狀態，避免邏輯錯誤。
易於維護：預設值減少了資料插入時的複雜性，確保系統一致性。

10. 動態資料結構和 `JSON` 型別

在現代資料庫設計中，使用 JSON 型別儲存不規則或動態資料的情況越來越常見。對於這種場景，是否使用 NOT NULL 的決策與傳統的關係型欄位設計不同。在大部分情況下，JSON 欄位是靈活的，可為空，以適應多樣化的資料格式。

示例：使用者偏好設定

欄位：preferences
分析：假設我們需要儲存使用者偏好設定，但不同使用者的偏好種類和數量都不一致。使用 JSON 型別可以靈活儲存這些資訊。允許 NULL 可以處理未提供偏好的使用者資料。

CREATE TABLE user_settings (
    user_id INT PRIMARY KEY,
    preferences JSON  -- 允許 NULL 表示使用者未設定偏好
);

影響：

靈活性：使用 NULL 和 JSON 型別的組合，可以處理動態且不規則的資料結構，適應不同使用者的需求。
可擴充套件性：在後續的需求變化中，不必修改表結構，直接透過更新 JSON 資料即可。

總結一下：如何平衡 `NOT NULL` 與 `NULL`

在決定是否使用 NOT NULL 時，應該考慮以下幾點：

業務需求：關鍵業務邏輯需要強制值的欄位應使用 NOT NULL，而可選項和邊緣情況允許 NULL。
資料準確性：NULL 能夠更好地表達“未知”或“未發生”的狀態，而非使用無意義的預設值。
效能與維護性：NOT NULL 可以最佳化查詢效能，減少資料庫索引負擔，但在允許 NULL 的情況下，靈活性和相容性會更高。
未來的擴充套件：在設計初期，應考慮到未來業務的演化，過早限制欄位為 NOT NULL 可能會在擴充套件時帶來挑戰。
使用 NOT NULL 的場景：關鍵業務欄位、資料一致性要求高、頻繁查詢的欄位。
允許 NULL 的場景：可選欄位、表示未知狀態、靈活關聯關係。

所以呢，根據業務場景合理使用 NOT NULL，可以在保持資料完整性的同時提供必要的靈活性和效能最佳化。資料庫設計的時候，我們可以在靈活性、效能和資料完整性之間找到平衡。