MySQL為JSON欄位建立索引方式(Multi-Valued Indexes 多值索引)

2022-08-25 18:01:28

多值索引簡介

從MySQL 8.0.17 開始， InnoDB支援建立多值索引(Multi-Valued Indexes)，該索引是在JSON儲存值陣列的列上定義的二級索引，對於單個資料記錄可以有多個索引記錄。此類索引特定的語法定義：

CAST(expression AS type ARRAY)，例如CAST(data->'$.zipcode' AS UNSIGNED ARRAY)。跟普通索引一樣，也可以在EXPLAIN中檢視到。

建立多值索引

跟其他索引一樣，多值索引可以在建表時新增，也可以通過ALTER TABLE或者CREATE INDEX建立。

JSON物件欄位索引

語法

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

注意：這裡在CAST語法外面有兩層單括號！，如果少寫一個會報錯！

測試案例

PS：文中的案例是參考官方檔案中的案例，只是作為測試，所以在命名等方面並不怎麼規範，實際開發過程中要嚴格遵守公司團隊的開發規範，不要偷懶！

DROP TABLE IF EXISTS `customers`;
/*建表語句*/
CREATE TABLE customers ( 
	id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, 
	modified DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP, 
	custinfo JSON NOT NULL 
);
/*插入寫測試資料*/
INSERT INTO customers
VALUES
	( NULL, NOW(), '{"key":94582,"value":"asdf"}' ),
	( NULL, NOW(), '{"key":94568,"value":"gjgasdasdf"}' ),
	( NULL, NOW(), '{"key":94477,"value":"ghasdfsdf"}' ),
	( NULL, NOW(), '{"key":94536,"value":"hagsdfgdf"}' ),
	( NULL, NOW(), '{"key":94507,"value":"wasfgjdf"}' );
/*新增多值索引*/
ALTER TABLE customers ADD INDEX idx_mv_custinfo_list( ( CAST( custinfo -> '$.key' AS UNSIGNED array)) );
/*測試 MEMBER OF 語法*/
SELECT
	* 
FROM
	customers 
WHERE
	94507 MEMBER OF ( custinfo -> '$.key' );
/*測試 JSON_CONTAINS 語法*/
SELECT
	* 
FROM
	customers 
WHERE
	JSON_CONTAINS(
		custinfo -> '$.key',
	CAST( '[94582]' AS JSON ));
/*測試 JSON_OVERLAPS 語法*/
SELECT
	* 
FROM
	customers 
WHERE
	JSON_OVERLAPS (
		custinfo -> '$.key',
	CAST( '[94477]' AS JSON ));

檢視執行計劃發現可以使用到索引：

如果需要給字元型別建立多值索引，則必須是utf8mb4字元集且排序規則是utf8mb4_0900_as_cs，否則報錯該版本不支援：

如果要為binary二進位制字串建立多值索引的話，則排序規則必須是binary，否則報錯不支援。

修改排序規則後可成功新增索引：

JSON陣列物件索引

語法

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

注意：這裡在CAST語法外面有兩層單括號！如果少寫一個會報錯！

測試案例

DROP TABLE IF EXISTS `customers`;
/*建表語句*/
CREATE TABLE customers ( 
	id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, 
	modified DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP, 
	custinfo JSON NOT NULL 
);
/*插入寫測試資料*/
INSERT INTO customers
VALUES
	( NULL, NOW(), '[{"key":94582},{"key":94536}]'),
	( NULL, NOW(), '[{"key":94568},{"key":94507},{"key":94582}]'),
	( NULL, NOW(), '[{"key":94477},{"key":94507}]'),
	( NULL, NOW(), '[{"key":94536}]'),
	( NULL, NOW(), '[{"key":94507},{"key":94582}]');
/*新增多值索引*/
ALTER TABLE customers ADD INDEX idx_mv_custinfo_list( ( CAST( custinfo -> '$[*].key' AS UNSIGNED array)) );
/*測試 MEMBER OF 語法*/
SELECT
	* 
FROM
	customers 
WHERE
	94507 MEMBER OF ( custinfo -> '$[*].key' );
/*測試 JSON_CONTAINS 語法*/
SELECT
	* 
FROM
	customers 
WHERE
	JSON_CONTAINS(
		custinfo -> '$[*].key',
	CAST( '[94582, 94507]' AS JSON ));
/*測試 JSON_OVERLAPS 語法*/
SELECT
	* 
FROM
	customers 
WHERE
	JSON_OVERLAPS (
		custinfo -> '$[*].key',
	CAST( '[94477, 94582]' AS JSON ));

檢視執行計劃發現可以使用到索引：

在組合索引中建立多值索引

語法

語法跟普通組合索引差不多，同樣也遵守最左匹配原則：

ALTER TABLE customers ADD INDEX idx_age_custinfo$list_modified
( age, (CAST( custinfo -> '$[*].key' AS UNSIGNED ARRAY )), modified );

注意：這裡在CAST語法外面需要使用小括號括起來！

測試案例

DROP TABLE IF EXISTS `customers`;
/*建表語句*/
CREATE TABLE customers ( 
	id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, 
	age tinyint(4) not null,
	modified DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP, 
	custinfo JSON NOT NULL 
);
/*插入寫測試資料*/
INSERT INTO customers
VALUES
	( NULL, 21, NOW(), '[{"key":94582},{"key":94536}]'),
	( NULL, 22, NOW(), '[{"key":94568},{"key":94507},{"key":94582}]'),
	( NULL, 23, NOW(), '[{"key":94477},{"key":94507}]'),
	( NULL, 24, NOW(), '[{"key":94536}]'),
	( NULL, 25, NOW(), '[{"key":94507},{"key":94582}]');
/*新增多值索引*/
alter table customers DROP INDEX idx_age_custinfo$list_modified ;
ALTER TABLE customers ADD INDEX idx_age_custinfo$list_modified ( age, (CAST( custinfo -> '$[*].key' AS UNSIGNED ARRAY )),modified );
ALTER TABLE customers ADD INDEX idx_age_custinfo$list_modified ((CAST( custinfo -> '$[*].key' AS UNSIGNED ARRAY )), age,modified  );
ALTER TABLE customers ADD INDEX idx_age_custinfo$list_modified ( age,modified, (CAST( custinfo -> '$[*].key' AS UNSIGNED ARRAY )) );
/*測試 MEMBER OF 語法*/
SELECT
	* 
FROM
	customers 
WHERE
	94536 MEMBER OF ( custinfo -> '$[*].key' ) and modified = '2021-08-05 10:36:34' and age = 21;

檢視執行計劃發現可以使用到索引：

多值索引的侷限

一個多值索引只允許包含一個屬性的值
該索引目前只支援三個語法

目前只有MEMBER OF、 JSON_CONTAINS()、 JSON_OVERLAB()三種語法可以使用到多值索引。

索引值必須轉成陣列

( CAST( custinfo -> '$.key' AS UNSIGNED array))，語法中的array是可以不加的，之所以要強制加是因為如果不加就不是陣列結構，不是陣列結構就沒法直接使用上述三個語法，需要通過JSON_ARRAY()等方法轉換後才能使用，這樣就會導致索引失效！因此不管需要加索引的欄位是單個值的欄位還是陣列欄位，都要加上array關鍵字。

該索引不支援用於表關聯
不能結合字首索引
不支援線上建立多值索引

這句話的意思是該操作使用 ALGORITHM=COPY，即通過新建一張表結構，再將資料複製過去的方式實現索引的建立。因此該過程中不允許DML操作。

多值索引對字元集型別欄位有明確的要求

binary字元集的排序規則必須是binary

utf8mb4字元集的排序規則必須是utf8mb4_0900_as_cs

其他任何字元集或排序規則都不能建立多值索引，建立時會報錯當前版本不支援。

應用場景

多值索引的應用場景非常廣泛！有了他之後很多關聯關係表都可以不用了！舉個簡單的例子：使用者標籤，很多場景下會給使用者貼上各種標籤，比如1高 2富 3帥，為了後續的更高效的做統計或篩選查詢，我們不能直接將這個標籤作為一個欄位儲存，因為沒有索引查詢效率不高，所以很多時候會使用一張關聯關係表來儲存使用者-標籤的關係。但是現在有了多值索引，我們就可以將標籤作為一個欄位儲存了！

這只是其中一個小場景，類似的場景非常多，使用者可以換成任何事物，標籤也可以換成其他任何屬性，只要是這個事物存在多種屬性值就行，存在一個多對多關係，那麼在沒有需要這個屬性與其他表做表關聯的請況下)，都可以使用多值索引實現！多值索引不支援表關聯，因此如果需要用該欄位在做表關聯的話就不合適了。

關於JSON函數，還有其他的文章介紹：

以上為個人經驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支援it145.com。

MySQL為JSON欄位建立索引方式(Multi-Valued Indexes 多值索引)

目錄

多值索引簡介

建立多值索引

JSON物件欄位索引

JSON陣列物件索引

在組合索引中建立多值索引

多值索引的侷限

應用場景

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