谈谈 MySQL 的 JSON 数据类型操作

2020-09-06
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日常杂事

提醒：本文最后更新于 1527 天前，文中所描述的信息可能已发生改变，请谨慎使用。

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MySQL 5.7 增加了 JSON 数据类型的支持，在之前如果要存储 JSON 类型的数据的话我们只能自己做 JSON.stringify() 和 JSON.parse() 的操作，而且没办法针对 JSON 内的数据进行查询操作，所有的操作必须读取出来 parse 之后进行，非常的麻烦。原生的 JSON 数据类型支持之后，我们就可以直接对 JSON 进行数据查询和修改等操作了，较之前会方便非常多。

为了方便演示我先创建一个 user 表，其中 info 字段用来存储用户的基础信息。要将字段定义成 JSON 类型数据非常简单，直接字段名后接 JSON 即可。

CREATE TABLE user (
  id INT(11) UNSIGNED AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
  name VARCHAR(30) NOT NULL,
  info JSON
);

表创建成功之后我们就按照经典的 CRUD 数据操作来讲讲怎么进行 JSON 数据类型的操作。

添加数据

添加数据这块是比较简单，不过需要理解 MySQL 对 JSON 的存储本质上还是字符串的存储操作。只是当定义为 JSON 类型之后内部会对数据再进行一些索引的创建方便后续的操作而已。所以添加 JSON 数据的时候需要使用字符串包装。

mysql> INSERT INTO user (`name`, `info`) VALUES('lilei', '{"sex": "male", "age": 18, "hobby": ["basketball", "football"], "score": [85, 90, 100]}');
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

除了自己拼 JSON 之外，你还可以调用 MySQL 的 JSON 创建函数进行创建。

  • JSON_OBJECT：快速创建 JSON 对象，奇数列为 key，偶数列为 value，使用方法 JSON_OBJECT(key,value,key1,value1)
  • JSON_ARRAY：快速创建 JSON 数组，使用方法 JSON_ARRAY(item0, item1, item2)
mysql> INSERT INTO user (`name`, `info`) VALUES('hanmeimei', JSON_OBJECT(
    ->   'sex', 'female', 
    ->   'age', 18, 
    ->   'hobby', JSON_ARRAY('badminton', 'sing'), 
    ->   'score', JSON_ARRAY(90, 95, 100)
    -> ));
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

不过对于 JavaScript 工程师来说不管是使用字符串来写还是使用自带函数来创建 JSON 都是非常麻烦的一件事，远没有 JS 原生对象来的好用。所以在 think-model 模块中我们增加了 JSON 数据类型的数据自动进行 JSON.stringify() 的支持，所以直接传入 JS 对象数据即可。

由于数据的自动序列化和解析是根据字段类型来做的，为了不影响已运行的项目，需要在模块中配置 jsonFormat: true 才能开启这项功能。

//adapter.js
const MySQL = require('think-model-mysql');
exports.model = {
  type: 'mysql',
  mysql: {
    handle: MySQL,
    ...
    jsonFormat: true
  }
};

//user.js
module.exports = class extends think.Controller {
  async indexAction() {
    const userId = await this.model('user').add({
      name: 'lilei',
      info: {
        sex: 'male',
        age: 16,
        hobby: ['basketball', 'football'],
        score: [85, 90, 100]
      }
    });

    return this.success(userId);
  }
}

下面让我们来看看最终存储到数据库中的数据是什么样的

mysql> SELECT * FROM `user`;
+----+-----------+-----------------------------------------------------------------------------------------+
| id | name      | info                                                                                    |
+----+-----------+-----------------------------------------------------------------------------------------+
|  1 | lilei     | {"age": 18, "sex": "male", "hobby": ["basketball", "football"], "score": [85, 90, 100]} |
|  2 | hanmeimei | {"age": 18, "sex": "female", "hobby": ["badminton", "sing"], "score": [90, 95, 100]}    |
+----+-----------+-----------------------------------------------------------------------------------------+
2 rows in set (0.00 sec)

查询数据

为了更好的支持 JSON 数据的操作，MySQL 提供了一些 JSON 数据操作类的方法。和查询操作相关的方法主要如下：

  • JSON_EXTRACT()：根据 Path 获取部分 JSON 数据，使用方法 JSON_EXTRACT(json_doc, path[, path] ...)
  • ->：JSON_EXTRACT() 的等价写法
  • ->>：JSON_EXTRACT() 和 JSON_UNQUOTE() 的等价写法
  • JSON_CONTAINS()：查询 JSON 数据是否在指定 Path 包含指定的数据，包含则返回1，否则返回0。使用方法 JSON_CONTAINS(json_doc, val[, path])
  • JSON_CONTAINS_PATH()：查询是否存在指定路径，存在则返回1，否则返回0。one_or_all 只能取值 “one” 或 “all”，one 表示只要有一个存在即可，all 表示所有的都存在才行。使用方法 JSON_CONTAINS_PATH(json_doc, one_or_all, path[, path] ...)
  • JSON_KEYS()：获取 JSON 数据在指定路径下的所有键值。使用方法 JSON_KEYS(json_doc[, path])，类似 JavaScript 中的 Object.keys() 方法。
  • JSON_SEARCH()：查询包含指定字符串的 Paths，并作为一个 JSON Array 返回。查询的字符串可以用 LIKE 里的 ‘%’ 或 ‘_’ 匹配。使用方法 JSON_SEARCH(json_doc, one_or_all, search_str[, escape_char[, path] ...])，类似 JavaScript 中的 findIndex() 操作。

我们在这里不对每个方法进行逐个的举例描述，仅提出一些场景举例应该怎么操作。

返回用户的年龄和性别

举这个例子就是想告诉下大家怎么获取 JSON 数据中的部分内容，并按照正常的表字段进行返回。这块可以使用 JSON_EXTRACT 或者等价的 -> 操作都可以。其中根据例子可以看到 sex 返回的数据都带有引号，这个时候可以使用 JSON_UNQUOTE() 或者直接使用 ->> 就可以把引号去掉了。

mysql> SELECT `name`, JSON_EXTRACT(`info`, '$.age') as `age`, `info`->'$.sex' as sex FROM `user`;
+-----------+------+----------+
| name      | age  | sex      |
+-----------+------+----------+
| lilei     | 18   | "male"   |
| hanmeimei | 16   | "female" |
+-----------+------+----------+
2 rows in set (0.00 sec)

这里我们第一次接触到了 Path 的写法，MySQL 通过这种字符串的 Path 描述帮助我们映射到对应的数据。和 JavaScript 中对象的操作比较类似，通过 . 获取下一级的属性，通过 [] 获取数组元素。

不一样的地方在于需要通过 $ 表示本身，这个也比较好理解。另外就是可以使用 * 和 ** 两个通配符，比如 .* 表示当前层级的所有成员的值，[*] 则表示当前数组中所有成员值。** 类似 LIKE 一样可以接前缀和后缀，比如 a**b 表示的是以 a 开头，b结尾的路径。

路径的写法非常简单，后面的内容里也会出现。上面的这个查询对应在 think-model 的写法为

//user.js
module.exports = class extends think.Controller {
  async indexAction() {
    const userModel = this.model('user');
    const field = "name, JSON_EXTRACT(info, '$.age') AS age, info->'$.sex' as sex";
    const users = await userModel.field(field).where('1=1').select();
    return this.success(users);
  }
}

返回喜欢篮球的男性用户

mysql> SELECT `name` FROM `user` WHERE JSON_CONTAINS(`info`, '"male"', '$.sex') AND JSON_SEARCH(`info`, 'one', 'basketball', null, '$.hobby');
+-------+
| name  |
+-------+
| lilei |
+-------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

这个例子就是简单的告诉大家怎么对属性和数组进行查询搜索。其中需要注意的是 JSON_CONTAINS() 查询字符串由于不带类型转换的问题字符串需要使用加上 "" 包裹查询，或者使用 JSON_QUOTE('male') 也可以。

如果你使用的是 MySQL 8 的话，也可以使用新增的 JSON_VALUE() 来代替 JSON_CONTAINS()，新方法的好处是会带类型转换，避免刚才双引号的尴尬问题。不需要返回的路径的话，JSON_SEARCH() 在这里也可以使用新增的 MEMBER OF 或者 JSON_OVERLAPS() 方法替换。

mysql> SELECT `name` FROM `user` WHERE JSON_VALUE(`info`, '$.sex') = 'male' AND 'basketball' MEMBER OF(JSON_VALUE(`info`, '$.hobby'));
+-------+
| name  |
+-------+
| lilei |
+-------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> SELECT `name` FROM `user` WHERE JSON_VALUE(`info`, '$.sex') = 'male' AND JSON_OVERLAPS(JSON_VALUE(`info`, '$.hobby'), JSON_QUOTE('basketball'));
+-------+
| name  |
+-------+
| lilei |
+-------+
1 row in set (0.00 sec)

上面的这个查询对应在 think-model 的写法为

//user.js
module.exports = class extends think.Controller {
  async indexAction() {
    const userModel = this.model('user');
    const where = {
      _string: [
        "JSON_CONTAINS(info, '\"male\"', '$.sex')",
        "JSON_SEARCH(info, 'one', 'basketball', null, '$.hobby')"
      ]
    };

    const where1 = {
      _string: [
        "JSON_VALUE(`info`, '$.sex') = 'male'",
        "'basketball' MEMBER OF (JSON_VALUE(`info`, '$.hobby'))"
      ]
    };

    const where2 = {
      _string: [
        "JSON_VALUE(`info`, '$.sex') = 'male'",
        "JSON_OVERLAPS(JSON_VALUE(`info`, '$.hobby'), JSON_QUOTE('basketball'))"
      ]
    }
    const users = await userModel.field('name').where(where).select();
    return this.success(users);
  }
}

修改数据

MySQL 提供的 JSON 操作函数中，和修改操作相关的方法主要如下：

  • JSON_APPEND/JSON_ARRAY_APPEND：这两个名字是同一个功能的两种叫法，MySQL 5.7 的时候为 JSON_APPEND，MySQL 8 更新为 JSON_ARRAY_APPEND，并且之前的名字被废弃。该方法如同字面意思，给数组添加值。使用方法 JSON_ARRAY_APPEND(json_doc, path, val[, path, val] ...)
  • JSON_ARRAY_INSERT：给数组添加值，区别于 JSON_ARRAY_APPEND() 它可以在指定位置插值。使用方法 JSON_ARRAY_INSERT(json_doc, path, val[, path, val] ...)
  • JSON_INSERT/JSON_REPLACE/JSON_SET：以上三个方法都是对 JSON 插入数据的，他们的使用方法都为 JSON_[INSERT|REPLACE|SET](json_doc, path, val[, path, val] ...)，不过在插入原则上存在一些差别。
    • JSON_INSERT：当路径不存在才插入
    • JSON_REPLACE：当路径存在才替换
    • JSON_SET：不管路径是否存在
  • JSON_REMOVE：移除指定路径的数据。使用方法 JSON_REMOVE(json_doc, path[, path] ...)

由于 JSON_INSERT, JSON_REPLACE, JSON_SET 和 JSON_REMOVE 几个方法支持属性和数组的操作，所以前两个 JSON_ARRAY 方法用的会稍微少一点。下面我们根据之前的数据继续举几个实例看看。

修改用户的年龄

mysql> UPDATE `user` SET `info` = JSON_REPLACE(`info`, '$.age', 20) WHERE `name` = 'lilei';
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> SELECT JSON_VALUE(`info`, '$.age') as age FROM `user` WHERE `name` = 'lilei';
+------+
| age  |
+------+
| 20   |
+------+
1 row in set (0.00 sec)

JSON_INSERT 和 JSON_SET 的例子也是类似，这里就不多做演示了。对应到 think-model 中的话，需要使用 EXP 条件表达式处理，对应的写法为

//user.js
module.exports = class extends think.Controller {
  async indexAction() {
    const userModel = this.model('user');
    await userModel.where({name: 'lilei'}).update({
      info: ['exp', "JSON_REPLACE(info, '$.age', 20)"]
    });
    return this.success();
  }
}

修改用户的爱好

mysql> UPDATE `user` SET `info` = JSON_ARRAY_APPEND(`info`, '$.hobby', 'badminton') WHERE `name` = 'lilei';
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> SELECT JSON_VALUE(`info`, '$.hobby') as hobby FROM `user` WHERE `name` = 'lilei';
+-----------------------------------------+
| hobby                                   |
+-----------------------------------------+
| ["basketball", "football", "badminton"] |
+-----------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

JSON_ARRAY_APPEND 在对数组进行操作的时候还是要比 JSON_INSERT 之类的方便的，起码你不需要知道数组的长度。对应到 think-model 的写法为

//user.js
module.exports = class extends think.Controller {
  async indexAction() {
    const userModel = this.model('user');
    await userModel.where({name: 'lilei'}).update({
      info: ['exp', "JSON_ARRAY_APPEND(info, '$.hobby', 'badminton')"]
    });
    return this.success();
  }
}

删除用户的分数

mysql> UPDATE `user` SET `info` = JSON_REMOVE(`info`, '$.score[0]') WHERE `name` = 'lilei';
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> SELECT `name`, JSON_VALUE(`info`, '$.score') as score FROM `user` WHERE `name` = 'lilei';
+-------+-----------+
| name  | score     |
+-------+-----------+
| lilei | [90, 100] |
+-------+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

删除这块和之前修改操作类似，没有什么太多需要说的。但是对数组进行操作很多时候我们可能就是想删值，但是却不知道这个值的 Path 是什么。这个时候就需要利用之前讲到的 JSON_SEARCH() 方法，它是根据值去查找路径的。比如说我们要删除 lilei 兴趣中的 badminton 选项可以这么写。

mysql> UPDATE `user` SET `info` = JSON_REMOVE(`info`, JSON_UNQUOTE(JSON_SEARCH(`info`, 'one', 'badminton'))) WHERE `name` = 'lilei';
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> SELECT JSON_VALUE(`info`, '$.hobby') as hobby FROM `user` WHERE `name` = 'lilei';
+----------------------------+
| hobby                      |
+----------------------------+
| ["basketball", "football"] |
+----------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

这里需要注意由于 JSON_SEARCH 不会做类型转换，所以匹配出来的路径字符串需要进行 JSON_UNQUOTE() 操作。另外还有非常重要的一点是 JSON_SEARCH 无法对数值类型数据进行查找，也不知道这个是 Bug 还是 Feature。这也是为什么我没有使用 score 来进行举例而是换成了 hobby 的原因。如果数值类型的话目前只能取出来在代码中处理了。

mysql> SELECT JSON_VALUE(`info`, '$.score') FROM `user` WHERE `name` = 'lilei';
+-------------------------------+
| JSON_VALUE(`info`, '$.score') |
+-------------------------------+
| [90, 100]                     |
+-------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> SELECT JSON_SEARCH(`info`, 'one', 90, null, '$.score') FROM `user` WHERE `name` = 'lilei';
+-------------------------------------------------+
| JSON_SEARCH(`info`, 'one', 90, null, '$.score') |
+-------------------------------------------------+
| NULL                                            |
+-------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

以上对应到 think-model 的写法为

//user.js
module.exports = class extends think.Controller {
  async indexAction() {
    const userModel = this.model('user');
    // 删除分数
    await userModel.where({name: 'lilei'}).update({
      info: ['exp', "JSON_REMOVE(info, '$.score[0]')"]
    });
    // 删除兴趣
    await userModel.where({name: 'lilei'}).update({
      info: ['exp', "JSON_REMOVE(`info`, JSON_UNQUOTE(JSON_SEARCH(`info`, 'one', 'badminton')))"]
    }); 
    return this.success();
  }
}

后记

由于最近有一个需求，有一堆数据，要记录这堆数据的排序情况，方便根据排序进行输出。一般情况下肯定是给每条数据增加一个 order 字段来记录该条数据的排序情况。但是由于有着批量操作，在这种时候使用单字段去存储会显得特别麻烦。在服务端同事的见一下，我采取了使用 JSON 字段存储数组的情况来解决这个问题。

也因为这样了解了一下 MySQL 对 JSON 的支持情况，同时将 think-model 做了一些优化，对 JSON 数据类型增加了支持。由于大部分 JSON 操作需要通过内置的函数来操作，这个本身是可以通过 EXP 条件表达式来完成的。所以只需要对 JSON 数据的添加和查询做好优化就可以了。

整体来看，配合提供的 JSON 操作函数，MySQL 对 JSON 的支持完成一些日常的需求还是没有问题的。除了作为 WHERE 条件以及查询字段之外，其它的 ORDER, GROUP, JOIN 等操作也都是支持 JSON 数据的。

不过对比 MongoDB 这种天生支持 JSON 的话，在操作性上还是要麻烦许多。特别是在类型转换这块，使用一段时间后发现非常容易掉坑。什么时候会带引号，什么时候会不带引号，什么时候需要引号，什么时候不需要引号，这些都容易让新手发憷。另外 JSON_SEARCH() 不支持数字查找这个也是一个不小的坑了。

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怡红公子 擅长前端和 Node.js 服务端方向。热爱开源时常在 Github 上活跃，也是博客爱好者，喜欢将所学内容总结成文章分享给他人。
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