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MySQL5.7之Json Column和Generated Column

作者：王伟
开发 开发工具
JSON的值包含单个值、数组、元组、标注的Json格式等几种格式。

MySQL5.7新增两种字段类型：Json和Generated，Generated型的产生和Json的关系密不可分，如果没有Generated类型，Json类型在强大，生产中可能也无法使用，因为Json不支持索引，但是如果要查询Json里的数据，没有索引就是全表扫描，在执行效率上肯定是不能用于生产环境的，但是有了Generated类型就不同了，Generated类型简单地说是一个虚拟字段，值是不可更新的，值来源其他字段或者字段间计算或是转化而来的，这种类型是可以创建索引，利用Generated的特性，就可以间接的给Json类型中的key创建索引，解决Json不能创建索引的问题。简而言之， Generated类型的产生，为Json类型在索引方面的问题提供了支持。JSON的值包含单个值、数组、元组、标注的Json格式等几种格式。

客观地说，Json类型的出现，为研发提供了便利，提供了类似NoSQL的支持，但是走DBA运维的角度来看，也许是一个麻烦，这个麻烦和text等大字段的麻烦是一致的，json可能在实际的生产中会成为text字段的变种，望DBA在以后5.7的使用中密切关注这个类型。

一、创建带有JSON字段的表

1、直接创建一张测试带JSON字段的表

  1. CREATE TABLE json_test ( 
  2. id int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, 
  3. group_name varchar(20) DEFAULT NULL, 
  4. user_info json DEFAULT NULL, 
  5. PRIMARY KEY (id) 
  6. ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8; 

2、在表中添加一个JSON类型的字段

ALTER TABLE json_test ADD COLUMN user_info JSON DEFAULT NULL;

3、插入数据

二、JSON字段相关查询

1、查询全部结果

2：JSON_EXTRACT查询

JSON_EXTRACT这个函数主要用作精确匹配，如查找user_info中age=21的记录或者查询name=’wangwei’的记录，或者name like ‘%wangwei%’模糊查询：

  1. SELECT * FROM json_test WHERE JSON_EXTRACT(user_info,'$.age')=21; 

在值为数组的时候，数组的起始位置值为0，同时，MySQL在5.5.9的版本增加了->，提供了等价于JSON_EXTRACT另外一种写：

  1. SELECT * FROM json_test WHERE user_info->"$.age"=21; 

 

3、JSON_SEARCH查询

JSON_SEARCH字符串查找函数，查找json所有key中值为字符串’wangwei’的记录，为精确匹配;加上%的话有点like的意思：

  1. SELECT * FROM json_test WHERE JSON_SEARCH(user_info,'all','wangwei') IS NOT NULL; 
  2.  
  3. SELECT * FROM json_test WHERE JSON_SEARCH(user_info,'all','wangwei%') IS NOT NULL; 
  4.  
  5. SELECT * FROM json_test WHERE JSON_SEARCH(user_info,'all','%wangwei%') IS NOT NULL; 

4、JSON_CONTAINS判断key是否包含指定的值

JSON_CONTAINS判断key是否包含指定的值，返回值为0或1或者是null，对应的情况为不包含、包含、和指定的key不存在集中情况：

5、JSON_CONTAINS_PATH判断key在字段中是否存在

JSON_CONTAINS_PATH判断key在字段中是否存在，返回值为0和1，格式为JSON_CONTAINS_PATH(json_doc, one_or_all, path[, path] ...)，如果为one的时候，代表path中只要有一个在就为1，反之为0;如果为all的话必须全部包含，返回为1，反之为0：

6、JSON_LENGTH长度查询

JSON_LENGTH是用来计算JSON字段的长度：

7：JSON_DEPTH层级查询

JSON_DEPTH这个主要是用来查询Json字段的层级，空的为1，所以正常情况下Json字段类型不为空，这个值的查询出的结果应该大于等于2:

8：JSON_TYPE查询Json字段中key值的数据类型

JSON_TYPE主要用于查询Json字段类型中key值的数据类型，显示的类型按照分类如下：

Purely JSON types:

OBJECT: JSON objects;ARRAY: JSON arrays;BOOLEAN: The JSON true and false literals;NULL: The JSON null literal

Numeric types:

INTEGER: MySQL TINYINT, SMALLINT, MEDIUMINT and INT and BIGINT scalars;DOUBLE: MySQL DOUBLE FLOAT scalars;DECIMAL: MySQL DECIMAL and NUMERIC scalars

Temporal types:

DATETIME: MySQL DATETIME and TIMESTAMP scalars;DATE: MySQL DATE scalars;TIME: MySQL TIME scalars

String types:

STRING: MySQL utf8 character type scalars;CHAR, VARCHAR, TEXT, ENUM, and SET

Binary types:

BLOB: MySQL binary type scalars;BINARY, VARBINARY, BLOB;BIT: MySQL BIT scalars

All other types:

OPAQUE (raw bits)

9、JSON_UNQUOTE去掉前后特殊字符

JSON_UNQUOTE主要是用来去掉前后的特殊字符，格式化值，目前支持一下几种字符：

三、JSON字段相关写操作

1、JSON_ARRAY_APPEND数组类的追加

这个用法主要是处理JSON字段中值数组型的数据，主要是追加值，不是标准数组类型的，这个函数会自动转化为数组形式，把之前的值作为数组的***个元素然后进行追加，有批量追加方法：

  1. mysql> SET @j = '["a", ["b", "c"], "d"]'; 

在字段中第二个数值的数组中追加一个元素1：

  1. mysql> SELECT JSON_ARRAY_APPEND(@j, '$[1]', 1); 
  2. +----------------------------------+ 
  3. | JSON_ARRAY_APPEND(@j, '$[1]', 1) | 
  4. +----------------------------------+ 
  5. | ["a", ["b", "c", 1], "d"]         | 
  6. +----------------------------------+ 

在字段中***个数值的数组中追加一个元素2,如果不是数组形式的单个值会改变其为数组并追加：

  1. mysql> SELECT JSON_ARRAY_APPEND(@j, '$[0]', 2); 
  2. +----------------------------------+ 
  3. | JSON_ARRAY_APPEND(@j, '$[0]', 2) | 
  4. +----------------------------------+ 
  5. | [["a", 2], ["b", "c"], "d"]      | 
  6. +----------------------------------+ 

在字段中第二个数值的***个数组中追加一个元素3，如果不是数组形式的单个值会改变其为数组并追加：

  1. mysql> SELECT JSON_ARRAY_APPEND(@j, '$[1][0]', 3); 
  2. +-------------------------------------+ 
  3. | JSON_ARRAY_APPEND(@j, '$[1][0]', 3) | 
  4. +-------------------------------------+ 
  5. | ["a", [["b", 3], "c"], "d"]         | 
  6. +-------------------------------------+ 

在字段中key为”b”的value数组中追加一个元素”x”：

  1. mysql> SET @j = '{"a": 1, "b": [2, 3], "c": 4}'; 
  2. mysql> SELECT JSON_ARRAY_APPEND(@j, '$.b', 'x'); 
  3. +------------------------------------+ 
  4. | JSON_ARRAY_APPEND(@j, '$.b', 'x')  | 
  5. +------------------------------------+ 
  6. | {"a": 1, "b": [2, 3, "x"], "c": 4} | 
  7. +------------------------------------+ 

在字段中key为”c”的value数组中追加一个元素”y”：

  1. mysql> SELECT JSON_ARRAY_APPEND(@j, '$.c', 'y'); 
  2. +--------------------------------------+ 
  3. | JSON_ARRAY_APPEND(@j, '$.c', 'y')    | 
  4. +--------------------------------------+ 
  5. | {"a": 1, "b": [2, 3], "c": [4, "y"]} | 
  6. +--------------------------------------+ 

如果JSON字段为标准的JSON类型，使用这个函数则会把其变化数组形式，并追加值：

  1. mysql> SET @j = '{"a": 1}'; 
  2. mysql> SELECT JSON_ARRAY_APPEND(@j, '$', 'z'); 
  3. +---------------------------------+ 
  4. | JSON_ARRAY_APPEND(@j, '$', 'z') | 
  5. +---------------------------------+ 
  6. | [{"a": 1}, "z"]                    | 
  7. +---------------------------------+ 

如果JSON字段为标准的JSON类型，批量追加：

  1. mysql> SELECT JSON_ARRAY_APPEND(@j, '$', 'z'，'$', 'w'); 
  2. +---------------------------------+ 
  3. | JSON_ARRAY_APPEND(@j, '$', 'z') | 
  4. +---------------------------------+ 
  5. | [{"a": 1}, "z", "w"]              | 
  6. +---------------------------------+ 

2、JSON_ARRAY_INSERT数组类的插入

这个用法主要是处理JSON字段中值数组型的数据，主要是插入，不是标准数组类型的，这个函数会自动转化为数组形式，把之前的值作为数组的***个元素然后进行追加：

  1. mysql> SET @j = '["a", {"b": [1, 2]}, [3, 4]]'; 

在数组第1个值后面插入字符’x’ 元素:

  1. mysql> SELECT JSON_ARRAY_INSERT(@j, '$[1]', 'x'); 
  2. +------------------------------------+ 
  3. | JSON_ARRAY_INSERT(@j, '$[1]', 'x') | 
  4. +------------------------------------+ 
  5. | ["a", "x", {"b": [1, 2]}, [3, 4]]  | 

在数组第1个值前面插入字符’x’ 元素:

  1. mysql> SELECT JSON_ARRAY_INSERT(@j, '$[0]', 'x'); 
  2. +------------------------------------+ 
  3. | JSON_ARRAY_INSERT(@j, '$[1]', 'x') | 
  4. +------------------------------------+ 
  5. | ["x","a", {"b": [1, 2]}, [3, 4]]  | 
  6. +------------------------------------+ 

在数组第100个值后面插入字符’x’ 元素，如果超长，则在***一个值后面插入：

  1. mysql> SELECT JSON_ARRAY_INSERT(@j, '$[100]', 'x'); 
  2. +--------------------------------------+ 
  3. | JSON_ARRAY_INSERT(@j, '$[100]', 'x') | 
  4. +--------------------------------------+ 
  5. | ["a", {"b": [1, 2]}, [3, 4], "x"]    | 
  6. +--------------------------------------+ 

在数组第1个值中key为’b’的value数组第1个值前面入字符元素’x’：

  1. mysql> SELECT JSON_ARRAY_INSERT(@j, '$[1].b[0]', 'x'); 
  2. +-----------------------------------------+ 
  3. | JSON_ARRAY_INSERT(@j, '$[1].b[0]', 'x') | 
  4. +-----------------------------------------+ 
  5. | ["a", {"b": ["x", 1, 2]}, [3, 4]]       | 
  6. +-----------------------------------------+ 

在数组第2个值后面数组第1个值后面入字符元素’y’：

  1. mysql> SELECT JSON_ARRAY_INSERT(@j, '$[2][1]', 'y'); 
  2. +---------------------------------------+ 
  3. | JSON_ARRAY_INSERT(@j, '$[2][1]', 'y') | 
  4. +---------------------------------------+ 
  5. | ["a", {"b": [1, 2]}, [3, "y", 4]]     | 
  6. +---------------------------------------+ 

数组元素的批量插入：

  1. mysql> SELECT JSON_ARRAY_INSERT(@j, '$[0]', 'x', '$[2][1]', 'y'); 
  2. +----------------------------------------------------+ 
  3. | JSON_ARRAY_INSERT(@j, '$[0]', 'x', '$[2][1]', 'y') | 
  4. +----------------------------------------------------+ 
  5. | ["x", "a", {"b": [1, 2]}, [3, 4]]                      | 
  6. +----------------------------------------------------+ 

3、JSON_INSERT标准JSON值的插入

如果这个key已经存在，则不会去覆盖旧值，不存在的插入：

  1. mysql> SET @j = '{ "a": 1, "b": [2, 3]}'; 
  2. mysql> SELECT JSON_INSERT(@j, '$.a', 10, '$.c', '[true, false]'); 
  3. +----------------------------------------------------+ 
  4. | JSON_INSERT(@j, '$.a', 10, '$.c', '[true, false]') | 
  5. +----------------------------------------------------+ 
  6. | {"a": 1, "b": [2, 3], "c": "[true, false]"}          | 
  7. +----------------------------------------------------+ 

4、JSON_MERGE合并操作

JSON_MERGE这个主要用于合并：如果两个是数组的，则合并为一个数组;如果两个是JSON的，则合并为一个JSON，如果两个JSON有相同的key，则value合并为数组;如果是两个单值的，则合并为一个数组;如果是一个数组，一个是JSON，则合并为一个数组：

  1. mysql> SELECT JSON_MERGE('[1, 2]', '[true, false]'); 
  2. +---------------------------------------+ 
  3. | JSON_MERGE('[1, 2]', '[true, false]') | 
  4. +---------------------------------------+ 
  5. | [1, 2, true, false]                       | 
  6. +---------------------------------------+ 
  7. mysql> SELECT JSON_MERGE('{"name": "x"}', '{"id": 47}'); 
  8. +-------------------------------------------+ 
  9. | JSON_MERGE('{"name": "x"}', '{"id": 47}') | 
  10. +-------------------------------------------+ 
  11. | {"id": 47, "name": "x"}                       | 
  12. +-------------------------------------------+ 
  13. mysql> SELECT JSON_MERGE('{"id": "x"}', '{"id": 47}'); 
  14. +-------------------------------------------+ 
  15. | JSON_MERGE('{"id": "x"}', '{"id": 47}') | 
  16. +-------------------------------------------+ 
  17. | {"id": ["x",47]}                             | 
  18. +-------------------------------------------+ 
  19. mysql> SELECT JSON_MERGE('1', 'true'); 
  20. +-------------------------+ 
  21. | JSON_MERGE('1', 'true') | 
  22. +-------------------------+ 
  23. | [1, true]                  | 
  24. +-------------------------+ 
  25. mysql> SELECT JSON_MERGE('[1, 2]', '{"id": 47}'); 
  26. +------------------------------------+ 
  27. | JSON_MERGE('[1, 2]', '{"id": 47}') | 
  28. +------------------------------------+ 
  29. | [1, 2, {"id": 47}]                    | 
  30. +------------------------------------+ 

5、JSON_REMOVE删除操作

JSON_REMOVE删除操作，这个比较简单，删除字段中某个值，数组的或是JSON格式的都可以：

  1. mysql> SET @j = '["a", ["b", "c"], "d"]'; 
  2. mysql> SELECT JSON_REMOVE(@j, '$[1]'); 
  3. +-------------------------+ 
  4. | JSON_REMOVE(@j, '$[1]') | 
  5. +-------------------------+ 
  6. | ["a", "d"]                 | 
  7. +-------------------------+ 
  8. mysql> SET @j = '{"name": "x","id": 47}'; 
  9. mysql> SELECT JSON_REMOVE(@j, '$.id'); 
  10. +-------------------------+ 
  11. | JSON_REMOVE(@j, '$.id') | 
  12. +-------------------------+ 
  13. | {"name": "x"}              | 
  14. +-------------------------+ 
  15. mysql> SELECT JSON_REMOVE(@j, '$.id', '$.name'); 
  16. +-----------------------------------+ 
  17. | JSON_REMOVE(@j, '$.id', '$.name') | 
  18. +-----------------------------------+ 
  19. | {}                                       | 
  20. +-----------------------------------+ 
  21. mysql> SET @j = '{"name": "x","id": [47,48]}'; 
  22. mysql> SELECT JSON_REMOVE(@j, '$.id[1]'); 
  23. +-------------------------+ 
  24. | JSON_REMOVE(@j, '$.id') | 
  25. +-------------------------+ 
  26. | {"id": [47],"name": "x"} | 
  27. +-------------------------+ 

6、JSON_REPLACE操作

JSON_REPLACE替换操作，有则替换，无则忽略。

  1. mysql> SET @j = '{ "a": 1, "b": [2, 3]}'; 
  2. mysql> SELECT JSON_REPLACE(@j, '$.a', 10, '$.c', '[true, false]'); 
  3. +-----------------------------------------------------+ 
  4. | JSON_REPLACE(@j, '$.a', 10, '$.c', '[true, false]') | 
  5. +-----------------------------------------------------+ 
  6. | {"a": 10, "b": [2, 3]}                                    | 
  7. +-----------------------------------------------------+ 
  8. mysql> SELECT JSON_REPLACE(@j, '$.a', 10, '$.b[1]',99); 
  9. +-----------------------------------------------------+ 
  10. | JSON_REPLACE(@j, '$.a', 10, '$.b[1]',99') | 
  11. +-----------------------------------------------------+ 
  12. | {"a": 10, "b": [2, 99]}                                    | 
  13. +-----------------------------------------------------+ 

7、JSON_SET操作

JSON_SET操作为更新和插入操作，已经存在的去更新;不存在则插入，以下是JSON_SET、JSON_INSERT、JSON_REPLACE执行结果的区别：

四、JSON字段索引以及Generated字段

JSON字段类型在当前的版本中自身没有索引，那么在生产中是非常可怕的，JSON字段的增、删、改、查效率可想而知，基本没法用，也许是基于此，MySQL5.7中提供了Generated字段类型，网上有叫生成列或是计算列的。这里先来了解一下什么是Generated Column。

1、Generated Column介绍

Generated Column是MySQL 5.7.6引入的新特性，所谓Cenerated Column，就是数据库中这一列由其他列计算而得。引用官方参考手册中的例子予以说明：

  1. CREATE TABLE triangle ( 
  2.   sidea DOUBLE, 
  3.   sideb DOUBLE, 
  4.   sidec DOUBLE AS (SQRT(sidea * sidea + sideb * sideb)) 
  5. ); 
  6. INSERT INTO triangle (sidea, sideb) VALUES(1,1),(3,4),(6,8); 
  7. mysql> SELECT * FROM triangle; 
  8. +-------+-------+--------------------+ 
  9. | sidea | sideb | sidec              | 
  10. +-------+-------+--------------------+ 
  11. |     1 |     1 | 1.4142135623730951 | 
  12. |     3 |     4 |                  5     | 
  13. |     6 |     8 |                 10     | 
  14. +-------+-------+--------------------+ 

Generated Column有两种，即Virtual Generated Column和Stored Generated Column，前者只将Generated Column保存在数据字典中(表的元数据)，并不会将这一列数据持久化到磁盘上;后者会将Generated Column持久化到磁盘上，而不是每次读取的时候计算所得。很明显，后者存放了可以通过已有数据计算而得到的数据，需要更多的磁盘空间，与Virtual Column相比并没有优势，因此，MySQL 5.7中，不指定Generated Column的类型，默认是Virtual Column。虽然一般情况下都应该使用Virtal Generated Column，但是，目前使用Virtual Generated Column还有很多限制：不能用作主键、不能作为主键、不能创建全文索引和空间索引等，但是在后续的版本中可能支持，所以如果使用Generated Column字段做索引的话，还是使用Stored Generated Column吧，在使用Generated Column做索引上，JSON字段索引的解决方案，官方也是推荐使用Stored Generated Column。使用Stored Generated Column建表语句如下，只是在加了个单词：

  1. CREATE TABLE triangle ( 
  2.   sidea DOUBLE, 
  3.   sideb DOUBLE, 
  4.   sidec DOUBLE AS (SQRT(sidea * sidea + sideb * sideb) STORED) 
  5. ); 

2、Generated Column注意事项

Generated Column是不能进行写操作的，它是自动生成的;在创建的时候要考虑这个列的计算公式是否合理，不合理的话创建的时候不会报错，使用时插入值就会报错;Generated Column依赖的列在删除的时候会提示报错，必须先删除Generated Column才能再去删除它依赖的列;Generated Column定义不合法，如我们将generated column定义为 "x列+y列"，很明显，x列或y列都是数值型，如果我们将x列或y列定义(或修改)为字符型，则预期会报错，但实际上我们可以正常创建，但是在插入的时候是会报错的。

3、利用Generated Column给JSON字段添加索引

正常情况下，JSON字段的相关查询是扫描全表的，因为JSON字段本身不能创建索引的，我们利用Generated Column特性，对JSON字段中相关key作为Generated Column来做生成列，然后对Generated Column做索引：

  1. ALTER TABLE json_test ADD COLUMN age INT AS (JSON_EXTRACT(user_info,'$.age')) STORED, ADD KEY idx_age (age); 

前后对比图如下： 

可以很明显的看出，使用Generated Column并添加索引后，查询JSON字段中的值使用索引。

五、结束语

MySQL5.7中Generated Column和JSON Column的出现，使一些场景替代MongoDB等NoSQL提供了可能，虽然整体上还没有MongoDB等做的那么强大，但相信以后使用这两种类型的场景会越来越多， 同时对DBA的挑战也越来越大，希望密集使用JSON类型业务使用独立的MySQL实例来运行，以免JSON成为大字段(存储在JSON文档的大小JSON 列被限制为值 max_allowed_packet的系统变量)时对其他业务带来影响。

【本文是51CTO专栏作者王伟的原创文章，转载请联系作者本人获取授权】

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责任编辑：武晓燕 来源： 51CTO博客
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超详细的MySQL数据库升级
本文通过逻辑方式、物理方式原地升级来介绍MySQL5.6升级至MySQL5.7的方法，并介绍其使用场景。

2023-02-28 00:01:53

MySQL数据库工具
MySQL 5.7和MySQL 8到底有哪些差异？一文看懂
MySQL8为那些希望获得更好性能、安全性和功能的用户提供了一个强大的选择。通过深入了解MySQL5.7与MySQL8之间的差异，开发人员和数据库管理员可以更明智地决定是否升级到MySQL8，以满足他们的特定需求。尽管升级可能需要一些工作，但它为那些希望在数据库管理方面获得更多优势的用户提供了一个有前途的选择。

2023-11-02 08:44:58

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