PostgreSQL序列：创建、管理与高效应用指南

一、引言

在PostgreSQL中，序列（Sequence）是一种用于生成唯一标识符的数据库对象。它们常常被用于为主键字段提供连续且唯一的值，特别是在创建新记录时。序列提供了一种机制，能够确保每次调用都能返回一个唯一的值，通常用于数据库表中的主键字段，以保证每条记录的唯一性。

二、序列在数据库设计中的关键作用

保证数据唯一性：序列能够生成连续的唯一值，确保每个记录都有一个唯一的标识符，这对于维护数据库数据的一致性和完整性至关重要。

简化应用开发：通过序列，应用程序可以自动获取新的唯一标识符，无需编写额外的逻辑来处理生成和分配唯一值，简化了开发过程。

易于管理和扩展：序列的创建和管理相对简单，可以根据需要调整序列的属性和行为，例如设置起始值、递增值、最大值和最小值等。

三、创建序列

使用`SERIAL`或`BIGSERIAL`声明字段类型

在PostgreSQL中，你可以直接在创建表的时候，使用SERIAL或BIGSERIAL关键字来声明一个序列。例如：

create table test(
	id serial,
	name varchar(50)
);

在上面的例子中，id字段被声明为SERIAL，这实际上意味着在创建表的同时，PostgreSQL会自动为你创建一个名为test_id_seq的序列，并为id字段设置默认值为从该序列中获取下一个值。
查看创建的表

postgres=# \d test;
                                   Table "public.test"
 Column |         Type          | Collation | Nullable |             Default
--------+-----------------------+-----------+----------+----------------------------------
 id     | integer               |           | not null | nextval('test_id_seq'::regclass)
 name   | character varying(50) |           |          |

可以看到数据库默认给这个自增序列起了一个test_id_seq的名字，来查一下信息：

postgres=# \d+ test_id_seq
                    Sequence "public.test_id_seq"
  Type   | Start | Minimum |  Maximum   | Increment | Cycles? | Cache
---------+-------+---------+------------+-----------+---------+-------
 integer |     1 |       1 | 2147483647 |         1 | no      |     1
Owned by: public.test.id

稍微解释一下：

Type: 这是序列生成值的类型。在这个例子中，它是 integer，意味着序列生成的是整数。
Start: 这是序列的起始值。在这个例子中，起始值是 1。
Minimum: 这是序列可以生成的最小值。在这个例子中，最小值是 1。
Maximum: 这是序列可以生成的最大值。在这个例子中，最大值是 2147483647，这是 integer 类型在 PostgreSQL 中的最大值。
Increment: 这是每次调用 nextval 函数时，序列值增加的数量。在这个例子中，递增值是 1，意味着每次调用 nextval 都会增加 1。
Cycles?: 这表示序列是否应该循环。如果设置为 yes，当序列达到其最大值时，它会回到最小值并继续循环。在这个例子中，它是 no，意味着当序列达到最大值时，它不会循环，并且任何后续的 nextval 调用都会返回一个错误。
Cache: 这是一个缓存值，用于存储预先生成的序列值。当调用 nextval 时，如果缓存中有值，它会立即返回这些值，从而提高性能。在这个例子中，缓存大小是 1，意味着每次调用 nextval 都会生成一个新值，不会从缓存中获取。
Owned by: 这表示哪个表的主键字段与这个序列关联。在这个例子中，public.test.id 表示 test 表的 id 字段使用了这个序列作为默认值。

使用CREATE SEQUENCE语句

如果你想要更多的控制序列的行为，例如设置起始值、递增值、最大值和最小值等，或者你想给不同的字段使用同一个序列，那么可以使用CREATE SEQUENCE语句来手动创建序列。

postgres=# create sequence test_seq;
CREATE SEQUENCE
postgres=# create table test3(id int default nextval('test_seq'));
CREATE TABLE
postgres=# \d+ test3;
                                                     Table "public.test3"
 Column |  Type   | Collation | Nullable |            Default            | Storage | Compression | Stats target | Description
--------+---------+-----------+----------+-------------------------------+---------+-------------+--------------+-------------
 id     | integer |           |          | nextval('test_seq'::regclass) | plain   |             |              |
Access method: heap

在这个例子中，我们首先创建了一个名为test_seq的序列，然后我们创建了一个名为test3的表，其中的id字段使用了这个序列作为默认值，并查看了这个表的信息，可以看到序列的信息。

这个方式创建的序列有个问题，如果关联的表被删了，这个序列还是存在的。如下例子：

postgres=# drop table test3;
DROP TABLE
postgres=# \d+ test_seq;
                          Sequence "public.test_seq"
  Type  | Start | Minimum |       Maximum       | Increment | Cycles? | Cache
--------+-------+---------+---------------------+-----------+---------+-------
 bigint |     1 |       1 | 9223372036854775807 |         1 | no      |     1

删除test3后还是可以看到这个序列的信息，解释一下，如果创建序列的时候没有指定序列类型，默认是bigint的，最大值9223372036854775807 。可以使用DROP SEQUENCE test_seq;语法删除这个序列，如果不知道哪些序列是自由序列，可以使用以下sql查询数据库中的自由序列。

SELECT 
    ns.nspname AS schema_name,
    seq.relname AS seq_name
FROM 
    pg_class AS seq
JOIN 
    pg_namespace ns ON seq.relnamespace = ns.oid
WHERE 
    seq.relkind = 'S' 
    AND NOT EXISTS (
        SELECT 1 
        FROM pg_depend 
        WHERE deptype = 'a' AND objid = seq.oid
    )
ORDER BY 
    seq.relname;

序列的命名规则与约束

序列名称必须以字母开头，可以包含字母、数字和下划线，但不能包含空格。
序列名称不能与数据库中的其他对象（如表、索引等）重名。
序列名称可以在同一schema内唯一，但不同的schema可以有相同名称的序列。
序列的命名应该具有描述性，以便于理解和管理。

创建带有缓存的序列

postgres=# create sequence myseq cache 10;
CREATE SEQUENCE

在这个例子中，我们创建了一个名为myseq 的序列，并设置了缓存大小为10。这意味着当获取下一个序列值时，数据库会首先从缓存中获取，当缓存中的值用完后，再生成新的值并放入缓存。这样可以提高获取序列值的性能。
此时如果再开一个窗口登录数据库获取这个序列的下一个值，能得到11，这是因为前面已经加载了10个值到缓存中。

[postgres@pcp postgresql-15.8]$ psql -U postgres -p5432
psql (15.8)
Type "help" for help.

postgres=# select nextval('myseq');
 nextval
---------
      11
(1 row)

序列常用方法

获取当前值：

要获取序列的当前值，你可以使用currval函数。但是，请注意，currval函数只有在以下情况下才有效：

你已经对同一序列调用了nextval函数。
你正在一个事务中，且该事务至少有一次nextval调用。如果以上条件不满足，currval会返回一个错误。

示例：

postgres=# select currval('myseq');
 currval
---------
      13
(1 row)

获取下一个值：

要获取序列的下一个值，你可以使用nextval函数。这个函数会返回序列的下一个值，并自动更新序列的当前值。

例如：

postgres=# select nextval('myseq');
 nextval
---------
      14
(1 row)

重置序列值：

在PostgreSQL中，你不能直接设置序列的当前值。但是，可以通过SETVAL函数来重置序列的当前值。

例如：

postgres=# select setval('myseq',10);
 setval
--------
     10
(1 row)

postgres=# select currval('myseq');
 currval
---------
      10
(1 row)

postgres=# select setval('myseq',15);
 setval
--------
     15
(1 row)

postgres=# select currval('myseq');
 currval
---------
      15
(1 row)

在数据库管理中，序列（SEQUENCE）是一个非常重要的工具，它允许我们为数据库中的表生成唯一的标识符。无论是用于标识用户的唯一ID，还是用于跟踪时间戳的序列号，序列都扮演着至关重要的角色。

通过了解如何获取序列的当前值、下一个值，以及如何设置序列的值，我们可以更好地管理和控制数据库中的唯一标识符。这样，我们可以确保在插入新数据时，每个数据项都有一个独特的标识符，从而维护数据的一致性和完整性。

总的来说，序列是数据库管理中不可或缺的一部分，它让我们能够轻松地为表生成唯一的标识符，并有效地管理数据库中的数据。通过了解序列的工作原理，我们可以更加高效地使用数据库，并确保数据的准确性和完整性。