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Mysql为json字段创建索引的两种方式
作者:mmseoamin日期:2023-12-14

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    • 一、前言
    • 二、通过虚拟列添加索引(Secondary Indexes and Generated Columns)
    • 三、多值索引(Using multi-valued Indexes)
    • 四、官网地址

      一、前言

      JSON 数据类型是在mysql5.7版本后新增的,同 TEXT,BLOB 字段一样,JSON 字段不允许直接创建索引。即使支持,实际意义也不大,因为我们一般是基于文档中的元素进行查询,很少会基于整个 JSON 文档。基于此问题,在MySQL 8.0.17及以后的版本中,InnoDB存储引擎支持JSON数组上的多值索引。除此之外还可以通过MySQL 5.7 引入的虚拟列,然后在虚拟列当中使用索引。

      二、通过虚拟列添加索引(Secondary Indexes and Generated Columns)

      • InnoDB支持在虚拟生成的列上建立二级索引。不支持其他索引类型(主键索引)。在虚拟列上定义的二级索引有时也称为“虚拟索引”。
      • 二级索引可以在一个或多个虚拟列上创建,也可以在虚拟列与常规列或存储生成列的组合上创建。包含虚拟列的二级索引可以定义为UNIQUE。
      • 当在虚拟列上使用辅助索引时,由于在INSERT和UPDATE操作期间在辅助索引(辅助又叫二级索引)记录中实现虚拟列值时执行计算,因此需要考虑额外的写成本。即使有额外的写成本,虚拟列上的二级索引也可能比生成的存储列更可取,生成的存储列在集群索引中具体化,从而导致需要更多磁盘空间和内存的更大的表。如果没有在虚拟列上定义二级索引,则会产生额外的读取成本,因为每次检查列的行时都必须计算虚拟列值。

        关于什么是二级索引:https://blog.csdn.net/weixin_43888891/article/details/126073266

        语法:ALTER TABLE 表名称 add column 虚拟列名称 虚拟列类型 GENERATED ALWAYS as (表达式) [VIRTUAL | STORED];

        MySQL 在处理 虚拟列存储问题的时候有两种方式:

        • VIRTUAL(默认):不存储列值,在读取表的时候自动计算并返回,不消耗任何存储,这种存储方式仅 InnoDB 支持设置索引。
        • STORED:在插入或更新时计算存储列值,存储的虚拟列需要存储空间,并且 MyISAM 也可以设置索引。

          Mysql为json字段创建索引的两种方式,在这里插入图片描述,第1张

          创建虚拟列可以在创建表的时候指定也可以在创建表过后指定。

          如下示例就是通过创建表的时候指定的虚拟列,通过(c->"$.id")表达式创建 了一个虚拟列g,并且对虚拟列g创建了索引,通过以下执行计划可以看出索引在查询 的时候已经生效了。

          mysql> CREATE TABLE jemp (
              ->     c JSON,
              ->     g INT GENERATED ALWAYS AS (c->"$.id"),
              ->     INDEX i (g)
              -> );
          Query OK, 0 rows affected (0.28 sec)
          mysql> INSERT INTO jemp (c) VALUES
               >   ('{"id": "1", "name": "Fred"}'), ('{"id": "2", "name": "Wilma"}'),
               >   ('{"id": "3", "name": "Barney"}'), ('{"id": "4", "name": "Betty"}');
          Query OK, 4 rows affected (0.04 sec)
          Records: 4  Duplicates: 0  Warnings: 0
          mysql> SELECT c->>"$.name" AS name FROM jemp WHERE g > 2;
          +--------+
          | name   |
          +--------+
          | Barney |
          | Betty  |
          +--------+
          2 rows in set (0.00 sec)
          mysql> EXPLAIN SELECT c->>"$.name" AS name FROM jemp WHERE g > 2\G
          *************************** 1. row ***************************
                     id: 1
            select_type: SIMPLE
                  table: jemp
             partitions: NULL
                   type: range
          possible_keys: i
                    key: i
                key_len: 5
                    ref: NULL
                   rows: 2
               filtered: 100.00
                  Extra: Using where
          1 row in set, 1 warning (0.00 sec)
          mysql> SHOW WARNINGS\G
          *************************** 1. row ***************************
            Level: Note
             Code: 1003
          Message: /* select#1 */ select json_unquote(json_extract(`test`.`jemp`.`c`,'$.name'))
          AS `name` from `test`.`jemp` where (`test`.`jemp`.`g` > 2)
          1 row in set (0.00 sec)
          

          EXPLAIN执行计划解析:

          Mysql为json字段创建索引的两种方式,在这里插入图片描述,第2张

          SHOW WARNINGS可以显示上一个命令的警告信息,以及真正执行的sql语句。

          ->>等价于json_unquote(json_extract())

          在MySQL 8.0.21及更高版本中,还可以使用 JSON_VALUE()函数在JSON列上创建索引,该函数带有一个表达式,可用于优化使用该表达式的查询。

          三、多值索引(Using multi-valued Indexes)

          多值的索引从MySQL 8.0.17开始,InnoDB支持多值索引。多值索引是在存储值数组的列上定义的二级索引。“普通”索引对每个数据记录有一个索引记录(1:1)。一个多值索引对于一个数据记录(N:1)可以有多个索引记录。多值索引用于索引JSON数组。

          例如,在下面的JSON文档中,我们要对zipcode添加一个索引:

          {
              "user":"Bob",
              "user_id":31,
              "zipcode":[94477,94536]
          }
          

          三种创建多值索引的方式: CREATE TABLE, ALTER TABLE, or CREATE INDEX

          方式一:CREATE TABLE

          CREATE TABLE customers (
              id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
              modified DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
              custinfo JSON,
              INDEX zips( (CAST(custinfo->'$.zipcode' AS UNSIGNED ARRAY)) )
          );
          

          方式二:ALTER TABLE

          语法:ALTER TABLE customers ADD INDEX idx_mv_custinfo_list( ( CAST( custinfo -> '$.key' AS UNSIGNED array ) ) );

          注意:这里在CAST语法外面有两层单括号!,如果少写一个会报错!

          CREATE TABLE customers (
          	id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
          	modified DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
          	custinfo JSON
          );
              
          ALTER TABLE customers ADD INDEX zips( (CAST(custinfo->'$.zipcode' AS UNSIGNED ARRAY)) );
          

          方式三:CREATE INDEX

          CREATE INDEX zips ON customers ( (CAST(custinfo->'$.zipcode' AS UNSIGNED ARRAY)) );
          

          准备好测试数据,然后使用上面任意一种方式创建出来索引:

          INSERT INTO customers
          VALUES
          	( NULL, NOW(), '{"user":"Jack","user_id":37,"zipcode":[94582,94536]}' ),
          	( NULL, NOW(), '{"user":"Jill","user_id":22,"zipcode":[94568,94507,94582]}' ),
          	( NULL, NOW(), '{"user":"Bob","user_id":31,"zipcode":[94477,94507]}' ),
          	( NULL, NOW(), '{"user":"Mary","user_id":72,"zipcode":[94536]}' ),
          	( NULL, NOW(), '{"user":"Ted","user_id":56,"zipcode":[94507,94582]}' );
          

          想要多值索引生效的条件是 where条件下使用了以下三个函数:

          • MEMBER OF():查看数组是否有某个元素,如果有则该函数返回 1,否则返回 0。

            语法:元素 value MEMBER OF(json_array)

          • JSON_CONTAINS():该函数用于检验指定 JSON 文档是否包含在目标 JSON 文档中,或者是否在目标文档的指定路径上找到指定元素(如果提供了 path参数)。如果指定 JSON 文档包含在目标 JSON 文档中,该函数返回 1,否则返回 0。

            语法:JSON_CONTAINS(target, candidate[, path])

          • JSON_OVERLAPS():该函数用于比较两个 JSON 文档。如果两个文档具有共同的键值对(key-value)或数组元素(不要求全部一样,只要一个键值对一样就可以),则返回 1,否则返回 0。

            语法:JSON_OVERLAPS(json_doc1, json_doc2)

            EXPLAIN SELECT * FROM customers WHERE 94507 MEMBER OF(custinfo->'$.zipcode');
            EXPLAIN SELECT * FROM customers WHERE JSON_CONTAINS(custinfo->'$.zipcode', CAST('[94507,94582]' AS JSON));
            EXPLAIN SELECT * FROM customers WHERE JSON_OVERLAPS(custinfo->'$.zipcode', CAST('[94507,94582]' AS JSON));
            

            执行结果如下,可以看到是使用了索引的:

            Mysql为json字段创建索引的两种方式,在这里插入图片描述,第3张

            使用的时候需要注意的:

            • 多值索引可以定义为唯一键,不能作为主键,和外键。
            • 可以作为组合索引使用
            • 不支持utf8mb4编码配合utf8mb4_0900_as_cs排序规则使用,不支持默认的二进制排序规则和字符集。
            • 多值索引不能是覆盖索引。
            • 不能为多值索引定义索引前缀。

              覆盖索引:索引是高效找到行的一个方法,当能通过检索索引就可以读取想要的数据,那就不需要再到数据表中读取行了。如果一个索引包含了(或覆盖了)满足查询语句中字段与条件的数据就叫 做覆盖索引。

              前缀索引:所谓前缀索引说白了就是对文本的前几个字符建立索引(具体是几个字符在建立索引时指定),这样建立起来的索引更小,所以查询更快。这有点类似于 Oracle 中对字段使用 Left 函数来建立函数索引,只不过 MySQL 的这个前缀索引在查询时是内部自动完成匹配的,并不需要使用 Left 函数。

              那么为什么不对整个字段建立索引呢?一般来说使用前缀索引,可能都是因为整个字段的数据量太大,没有必要针对整个字段建立索引,前缀索引仅仅是选择一个字段的部分字符作为索引,这样一方面可以节约索引空间,另一方面则可以提高索引效率,当然很明显,这种方式也会降低索引的选择性。

              四、官网地址

              关于虚拟列索引官网叙述:https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/create-table-secondary-indexes.html#json-column-indirect-index

              Mysql为json字段创建索引的两种方式,在这里插入图片描述,第4张

              关于多值索引官网叙述:https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/create-index.html#create-index-multi-valued

              Mysql为json字段创建索引的两种方式,在这里插入图片描述,第5张