Mysql存储json格式的实现

一、前言

最近做的一个 填报项目，由于填报的字段比较多于是便在数据库当中使用了longtext类型的字段直接存储json数据。

为什么选择直接存储json数据？

业务比较复杂，涉及到很多 一对多 的多表关联，假如拆分存到各个业务表，那么每次查询修改是非常繁琐的，存储json一张表即可解决。字段全部由前端来定，减少了前后端联调时间。避免填报内容需求频繁调整而不断修改数据库结构，比如加字段，减字段这些都是经常有的事，完全可以让前端全权负责，你存什么我就给你返回什么。

但是这里我也是有一点好奇，既然存储为json，为什么不直接将字段类型设置为json？由于最近经常会用到数据库存json串，也是下定决心彻底把这块相关的知识给梳理一遍。

从5.7开始，MySQL开始支持json类型，用于存储JSON数据。关于json类型，mysql官网介绍以及使用，本篇文章也是重点整理的官网相关知识：https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/json.html#json-values

json数据类型提供了以下优势:

插入数据的时候自动验证数据是否是标准的json数据格式，如果不是会报异常！假如使用longtext存储json并不会有这种校验。

优化存储格式。存储在json列中的JSON文档被转换为内部格式，允许对文档元素进行快速读取访问。可以直接通过键或数组索引查找子对象或嵌套值，而无需读取json中所有值。

注意：

• 存储在JSON列中的任何JSON文档的大小都受限于最大允许的数据包系统变量的值，可以使用JSON_STORAGE_SIZE()获取到json长度
• 在MySQL 8.0.13之前，JSON列不能有非null的默认值。
• 存储JSON文档所需的空间与LONGBLOB或LONGTEXT大致相同
• Json类型不支持索引，但是可以在Json当中的列上使用索引！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。
• MySQL优化器还会在匹配JSON表达式的虚拟列上寻找兼容的索引。
• 在MySQL 8.0中，MySQL 优化器可以对JSON列执行局部就地更新，而不是删除旧文档并将整个新文档写入该列。（在后面会重点讲解这一部分）

二、什么是 JSON

JSON 是 JavaScript Object Notation（JavaScript 对象表示法）的缩写，是一个轻量级的，基于文本的，跨语言的数据交换格式。易于阅读和编写。

JSON 的基本数据类型如下：

• 数值：十进制数，可以为负数或小数。
• 字符串：字符串是由双引号""包围的任意数量Unicode字符的集合，特殊符号使用反斜线转义。
• 布尔值：true，false。
• 数组：一个由零或多个值组成的有序序列。每个值可以为任意类型。数组使用方括号[] 括起来，元素之间用逗号,分隔。譬如：

 [1, "abc", null, true, "10:27:06.000000", {"id": 1}]

对象：一个由零或者多个键值对组成的无序集合。其中键必须是字符串，值可以是对象、数组、数字、字符串或者三个字面值(false、null、true)中的一个。值中的字面值中的英文必须使用小写。
对象使用花括号{}括起来，键值对之间使用逗号 , 分隔，键与值之间用冒号 : 分隔。譬如：

 {"name": "John Doe", "age": 18, "address": {"country" : "china", "zip-code": "10000"}}

空值：null。

一些合法的JSON的实例：

{"a": 1, "b": [1, 2, 3]}
[1, 2, "3", {"a": 4}]
3.14
"plain_text"

JSON 与 JS 对象的关系
很多人搞不清楚 JSON 和 JS 对象的关系，甚至连谁是谁都不清楚。其实，可以这么理解：
JSON 是 JS 对象的字符串表示法，它使用文本表示一个 JS 对象的信息，本质是一个字符串。如

var obj = {a: 'Hello', b: 'World'}; //这是一个对象，注意键名也是可以使用引号包裹的
var json = '{"a": "Hello", "b": "World"}'; //这是一个 JSON 字符串，本质是一个字符串

JSON 和 JS 对象互转

要实现从JSON字符串转换为JS对象，使用 JSON.parse() 方法：

var obj = JSON.parse('{"a": "Hello", "b": "World"}'); //结果是 {a: 'Hello', b: 'World'}

要实现从JS对象转换为JSON字符串，使用 JSON.stringify() 方法：

var json = JSON.stringify({<!--{C}%3C!%2D%2D%20%2D%2D%3E-->a: 'Hello', b: 'World'}); //结果是 '{"a": "Hello", "b": "World"}'

简单地说，JSON 可以将 JavaScript 对象中表示的一组数据转换为字符串，然后就可以在网络或者程序之间轻松地传递这个字符串，并在需要的时候将它还原为各编程语言所支持的数据格式，例如在 Java中，可以将 JSON 还原为数组或者一个基本对象。

XML本质上也可以作为跨语言的数据交换格式，JSON和XML的可读性可谓不相上下，一边是简易的语法，一边是规范的标签形式，很难分出胜负。

三、Mysql当中json函数

https://www.jb51.net/database/2878197v4.htm

四、JSON值部分更新

4.1.使用 Partial Updates 的条件

在MySQL 8.0中，优化器可以对JsoN列执行局部就地更新，而不是删除旧文档并将整个新文档写入该列。此优化可以在满足以下条件的更新中执行:

• 要更新的列被声明为JSON。
• UPDATE语句使用JSON_SET()、JSON_REPLACE()或JSON_REMOVE()这三个函数中的任意一个来更新列。直接赋值列值(例如，UPDATE mytable SET jcol = '{"a": 10, "b": 25}')不能作为部分更新执行。MySQL只能对使用上面列出的三个函数更新值的列执行部分更新。
• 输入列和目标列必须是同一列，像UPDATE mytable SET jcol1 = JSON_SET(jcol2, '$.a', 100)这样的语句不能作为部分更新执行。
• 所有的更改都用新的值替换现有的数组或对象值，并且不向父对象或数组添加任何新元素。
• 被替换的值必须至少与替换值一样大。换句话说，新值不能大于旧值。当先前的部分更新为较大的值留下了足够的空间时，可能会出现此需求的异常。您可以使用JSON_STORAGE FREE()函数查看JSON列的任何部分更新释放了多少空间。
• JSON文档的部分更新只能在列值上执行。对于存储JSON值的用户变量，该值总是被完全替换，即使使用JSON_SET()执行更新:

JSON_STORAGE_FREE（更新后释放的空间）

• 描述：主要是记录JSON_SET()、JSON_REPLACE()或JSON_REMOVE()使用这三个函数进行就地更新后，其二进制表示形式释放了多少存储空间。
• 语法：JSON_STORAGE_FREE(json_val)

返回值：

• 如果参数是一个JSON列值，并按照前面的描述进行了更新，则返回一个正的非零值，这样它的二进制表示比更新之前占用的空间更少。
• 假如其二进制表示与以前相同或更大，或者如果更新无法利用部分更新，则返回0
• 假如没有使用那三个函数，也会返回0

创建测试表

mysql> CREATE TABLE jtable (jcol JSON);
Query OK, 0 rows affected (0.38 sec)
mysql> INSERT INTO jtable VALUES
    ->     ('{"a": 10, "b": "wxyz", "c": "[true, false]"}');
Query OK, 1 row affected (0.04 sec)
mysql> SELECT * FROM jtable;
+----------------------------------------------+
| jcol                                         |
+----------------------------------------------+
| {"a": 10, "b": "wxyz", "c": "[true, false]"} |
+----------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

现在我们使用JSON_SET()更新列值，这样就可以执行部分更新;在本例中，我们将c键所指向的值(数组[true, false])替换为占用更少空间的值(整数1):

mysql> UPDATE jtable
    ->     SET jcol = JSON_SET(jcol, "$.a", 10, "$.b", "wx", "$.c", 1);
Query OK, 1 row affected (0.03 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0
mysql> SELECT JSON_STORAGE_FREE(jcol) FROM jtable;
+-------------------------+
| JSON_STORAGE_FREE(jcol) |
+-------------------------+
|                      16 |
+-------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

4.2.如何在 binlog 中开启 Partial Updates

这种部分更新可以使用压缩格式写入二进制日志，以节省空间;这可以通过将 binlog_row_value_options选项系统变量设置为PARTIAL_JSON来启用。

binlog_row_value_options 参数是MySQL 8.0.3 版本引入的新参数，该参数主要用于JSON类型的字段更新时，只记录更新的那部分数据到binlog，而不是记录完整的JSON数据，这样能够显著减少JSON字段更新产生的binlog文件大小。

需要注意的是，binlog 中使用 部分更新（Partial Updates），只需满足存储引擎层使用 Partial Updates 的前几个条件，无需考虑变更前后，JSON 文档的空间使用是否会增加。

4.3.关于 Partial Updates 的性能测试

首先构造测试数据，t 表一共有 16 个文档，每个文档近 10 MB。

create table t(id int auto_increment primary key,
               json_col json,
               name varchar(100) as (json_col->>'$.name'),
               age int as (json_col->'$.age'));
insert into t(json_col) values
(json_object('name', 'Joe', 'age', 24,
             'data', repeat('x', 10 * 1000 * 1000))),
(json_object('name', 'Sue', 'age', 32,
             'data', repeat('y', 10 * 1000 * 1000))),
(json_object('name', 'Pete', 'age', 40,
             'data', repeat('z', 10 * 1000 * 1000))),
(json_object('name', 'Jenny', 'age', 27,
             'data', repeat('w', 10 * 1000 * 1000)));
insert into t(json_col) select json_col from t;
insert into t(json_col) select json_col from t;

接下来，测试下述 SQL：update t set json_col = json_set(json_col, '$.age', age + 1);

在以下四种场景下的执行时间：

• MySQL 5.7.36
• MySQL 8.0.27
• MySQL 8.0.27，binlog_row_value_options=PARTIAL_JSON
• MySQL 8.0.27，binlog_row_value_options=PARTIAL_JSON + binlog_row_image=MINIMAL

以 MySQL 5.7.36 的查询时间作为基准：

• MySQL 8.0 只开启存储引擎层的 Partial Updates，查询时间比 MySQL 5.7 快 1.94 倍。
• MySQL 8.0 同时开启存储引擎层和 binlog 中的 Partial Updates，查询时间比 MySQL 5.7 快 4.87 倍。
• 如果在 2 的基础上，同时将 binlog_row_image 设置为 MINIMAL，查询时间更是比 MySQL 5.7 快 102.22 倍。

当然，在生产环境，我们一般很少将 binlog_row_image 设置为 MINIMAL。
但即使如此，只开启存储引擎层和 binlog 中的 Partial Updates，查询时间也比 MySQL 5.7 快 4.87 倍，性能提升还是比较明显的。

五、如何对 JSON 字段创建索引

https://www.jb51.net/database/287839lwd.htm

六、mybatis取json类型的数据

https://www.jb51.net/program/2878405ct.htm

七、总结

• 使用longtext存储json也可以使用函数等操作，既然mysql出了json数据类型，那我们尽量就使用json数据类型来存储json，而且该数据类型还有数据校验。
• Mysql提供了大量的json相关函数，基于此，我们针对于一些需求完全可以在sql层面使用函数解决问题，而不需要将数据拿到业务层，然后通过业务代码来解决问题。
• 尽量使用8.0以上的mysql来使用json数据类型存储json
• mysql提供了JSON_SET()、JSON_REPLACE()或JSON_REMOVE()三个函数可以进行值部分更新。其效率是5.7版本的5倍！虽然5.7版本也有这几个函数，但是并不是部分更新！
• 涉及到根据json当中某个字段查询，我们可以通过虚拟列进行建立索引。同时在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。
• 假如使用的是mybatis框架，如果图省事可以直接使用JSONObject来接受前端的值，也可以作为返回值使用，当然也可以自定义json的Java对象，但是都需要设置typeHandler，好处是中间不会出现转义问题，而使用String不需要设置typeHandler，但是会存在转义的问题。

 到此这篇关于Mysql存储json格式的实现的文章就介绍到这了,更多相关Mysql存储json格式内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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