Generierte Spalten erstellen und verwalten

Eine generierte Spalte ist eine Spalte, die immer aus anderen Spalten in einer Zeile berechnet wird. Diese Spalten können eine Abfrage vereinfachen, die Kosten für die Auswertung eines Ausdrucks zur Abfragezeit sparen und indiziert oder als Fremdschlüssel verwendet werden. In diesem Artikel wird beschrieben, wie Sie diesen Spaltentyp in Ihrer Datenbank verwalten.

Generierte Spalte in eine neue Tabelle einfügen

Im folgenden CREATE TABLE-Snippet wird eine Tabelle erstellt, um Informationen zu Nutzern zu speichern. Wir haben Spalten für FirstName und LastName und definieren eine generierte Spalte für FullName, die Verkettung von FirstName und LastName. Der SQL-Code in Klammern wird als Generierungsausdruck bezeichnet.

Eine generierte Spalte kann als STORED gekennzeichnet werden, um die Kosten für die Auswertung des Ausdrucks zum Zeitpunkt der Abfrage zu sparen. Daher wird der Wert von FullName nur berechnet, wenn eine neue Zeile eingefügt oder FirstName oder LastName für eine vorhandene Zeile aktualisiert wird. Der berechnete Wert wird zusammen mit anderen Spalten in der Tabelle gespeichert.

GoogleSQL

CREATE TABLE Users (
Id STRING(20) NOT NULL,
FirstName STRING(50),
LastName STRING(50),
Age INT64 NOT NULL,
FullName STRING(100) AS (ARRAY_TO_STRING([FirstName, LastName], " ")) STORED,
) PRIMARY KEY (Id);

PostgreSQL

CREATE TABLE users (
id VARCHAR(20) NOT NULL,
firstname VARCHAR(50),
lastname VARCHAR(50),
age BIGINT NOT NULL,
fullname VARCHAR(100) GENERATED ALWAYS AS (firstname || ' ' || lastname) STORED,
PRIMARY KEY(id)
);

Sie können eine nicht gespeicherte generierte Spalte erstellen, indem Sie das Attribut STORED in der DDL weglassen. Diese Art von erzeugter Spalte wird zum Zeitpunkt der Abfrage ausgewertet und kann die Abfrage vereinfachen. In PostgreSQL können Sie mit dem Attribut VIRTUAL eine nicht gespeicherte generierte Spalte erstellen.

GoogleSQL

FullName STRING(MAX) AS (CONCAT(FirstName, " ", LastName))

PostgreSQL

fullname text GENERATED ALWAYS AS (firstname || ' ' || lastname) VIRTUAL

• expression kann ein beliebiger gültiger SQL-Ausdruck sein, der dem Spaltendatentyp mit den folgenden Einschränkungen zugewiesen werden kann.

  • Der Ausdruck kann nur auf Spalten in derselben Tabelle verweisen.

  • Der Ausdruck darf keine Unterabfragen enthalten.

  • Ausdrücke mit nicht deterministischen Funktionen wie PENDING_COMMIT_TIMESTAMP(), CURRENT_DATE() und CURRENT_TIMESTAMP() können nicht in eine mit STORED generierte oder indexierte Spalten umgewandelt werden.

  • Sie können den Ausdruck einer STORED oder einer indexierten generierten Spalte nicht ändern.

• Das Attribut STORED, das dem Ausdruck folgt, speichert das Ergebnis des Ausdrucks zusammen mit anderen Spalten der Tabelle. Nachfolgende Aktualisierungen an den referenzierten Spalten führen dazu, dass Spanner den Ausdruck neu bewertet und speichert.

• Generierte Spalten, die nicht dem Typ „STORED“ entsprechen, können nicht als „NOT NULL“ markiert werden.

• Direkte Schreibvorgänge in generierte Spalten sind nicht zulässig.

• Die Spaltenoption allow_commit_timestamp ist in generierten Spalten oder Spalten, die auf Spalten verweisen, nicht zulässig.

• Bei STORED oder generierten Spalten, die indexiert sind, können Sie den Datentyp der Spalte oder von Spalten, auf die die generierte Spalte verweist, nicht ändern.

• Sie können keine Spalte löschen, auf die eine generierte Spalte verweist.

• Sie können eine generierte Spalte mit den folgenden zusätzlichen Einschränkungen als Primärschlüssel verwenden:

  • Der generierte Primärschlüssel darf nicht auf andere generierte Spalten verweisen.

  • Der generierte Primärschlüssel kann auf höchstens eine Nicht-Schlüsselspalte verweisen.

  • Der generierte Primärschlüssel darf nicht von einer Nicht-Schlüsselspalte mit einer DEFAULT-Klausel abhängen.

• Bei der Verwendung von generierten Schlüsselspalten gelten die folgenden Regeln:

  • APIs lesen: Sie müssen die Schlüsselspalten vollständig angeben, einschließlich der generierten Schlüsselspalten.
  • Mutation APIs: Für INSERT, INSERT_OR_UPDATE und REPLACE können in Spanner keine generierten Schlüsselspalten angegeben werden. Für UPDATE können Sie optional generierte Schlüsselspalten angeben. Für DELETE müssen Sie die Schlüsselspalten einschließlich der generierten Schlüssel vollständig angeben.
  • DML: In INSERT- oder UPDATE-Anweisungen können Sie nicht explizit in generierte Schlüssel schreiben.
  • Abfrage: Im Allgemeinen empfehlen wir, die generierte Schlüsselspalte als Filter in Ihrer Abfrage zu verwenden. Wenn der Ausdruck für die generierte Schlüsselspalte nur eine Spalte als Referenz verwendet, kann die Abfrage optional eine Gleichheitsbedingung (=) oder IN auf die referenzierte Spalte anwenden. Weitere Informationen und ein Beispiel finden Sie unter Aus einer Wertspalte abgeleiteten eindeutigen Schlüssel erstellen.

Die erzeugte Spalte kann wie jede andere Spalte abgefragt werden, wie im folgenden Beispiel gezeigt.

GoogleSQL

SELECT Id, FullName
FROM Users;

PostgreSQL

SELECT id, fullname
FROM users;

Die Abfrage mit Fullname entspricht der Abfrage mit dem generierten Ausdruck. Daher kann eine generierte Spalte die Abfrage vereinfachen.

GoogleSQL

SELECT Id, ARRAY_TO_STRING([FirstName, LastName], " ") as FullName
FROM Users;

PostgreSQL

SELECT id, firstname || ' ' || lastname as fullname
FROM users;

Index für eine generierte Spalte erstellen

Sie können auch eine generierte Spalte indexieren oder als Fremdschlüssel verwenden.

Um Suchvorgänge in unserer generierten FullName-Spalte zu unterstützen, können wir einen sekundären Index erstellen, wie im folgenden Snippet gezeigt.

GoogleSQL

CREATE INDEX UsersByFullName ON Users (FullName);

PostgreSQL

CREATE INDEX UserByFullName ON users (fullname);

Generierte Spalte zu einer vorhandenen Tabelle hinzufügen

Mit der folgenden ALTER TABLE-Anweisung können wir der Tabelle Users eine generierte Spalte hinzufügen, um die Initialen des Nutzers zu generieren und zu speichern.

GoogleSQL

ALTER TABLE Users ADD COLUMN Initials STRING(2)
AS (ARRAY_TO_STRING([SUBSTR(FirstName, 0, 1), SUBSTR(LastName, 0, 1)], "")) STORED;

PostgreSQL

ALTER TABLE users ADD COLUMN initials VARCHAR(2)
GENERATED ALWAYS AS (SUBSTR(firstname, 0, 1) || SUBSTR(lastname, 0, 1)) STORED;

Wenn Sie einer vorhandenen Tabelle eine gespeicherte generierte Spalte hinzufügen, wird ein lang andauernder Vorgang zum Backfill der Spaltenwerte gestartet. Während des Backfills können die gespeicherten generierten Spalten weder gelesen noch abgefragt werden. Der Backfill-Status wird in der Tabelle INFORMATION_SCHEMA widergespiegelt.

Teilindex mithilfe einer generierten Spalte erstellen

Was wäre, wenn wir nur Nutzer abfragen möchten, die mindestens 18 Jahre alt sind? Ein vollständiger Scan der Tabelle wäre ineffizient, daher verwenden wir einen Teilindex.

1. Verwenden Sie die folgende Anweisung, um eine weitere generierte Spalte hinzuzufügen, die das Alter des Nutzers zurückgibt, wenn er über 18 Jahre alt ist. Andernfalls wird NULL zurückgegeben.

   GoogleSQL

   ALTER TABLE Users ADD COLUMN AgeAbove18 INT64
   AS (IF(Age > 18, Age, NULL));
   

   PostgreSQL

   ALTER TABLE Users ADD COLUMN AgeAbove18 BIGINT
   GENERATED ALWAYS AS (nullif( Age , least( 18, Age) )) VIRTUAL;
   

2. Erstellen Sie einen Index für diese neue Spalte und deaktivieren Sie die Indexierung von NULL-Werten mit dem Schlüsselwort NULL_FILTERED in GoogleSQL oder dem Prädikat IS NOT NULL in PostgreSQL. Dieser Teilindex ist kleiner und effizienter als ein normaler Index, da er alle Personen ausschließt, die 18 Jahre oder jünger sind.

   GoogleSQL

   CREATE NULL_FILTERED INDEX UsersAbove18ByAge
   ON Users (AgeAbove18);
   

   PostgreSQL

   CREATE INDEX UsersAbove18ByAge ON users (AgeAbove18)
   WHERE AgeAbove18 IS NOT NULL;
   

3. Führen Sie die folgende Abfrage aus, um Id und Age aller Nutzer über 18 abzurufen.

   GoogleSQL

   SELECT Id, Age
   FROM Users@{FORCE_INDEX=UsersAbove18ByAge}
   WHERE AgeAbove18 IS NOT NULL;
   

   PostgreSQL

   SELECT Id, Age
   FROM users /*@ FORCE_INDEX = UsersAbove18ByAge */
   WHERE AgeAbove18 IS NOT NULL;
   

4. Wenn Sie nach einem anderen Alter filtern möchten, um beispielsweise alle Nutzer abzurufen, die über 21 Jahre alt sind, verwenden Sie denselben Index und filtern Sie so nach der generierten Spalte:

   GoogleSQL

   SELECT Id, Age
   FROM Users@{FORCE_INDEX=UsersAbove18ByAge}
   WHERE AgeAbove18 > 21;
   

   PostgreSQL

   SELECT Id, Age
   FROM users /*@ FORCE_INDEX = UsersAbove18ByAge */
   WHERE AgeAbove18 > 21;
   

   Mit einer indexierten generierten Spalte können Sie die Kosten für die Auswertung eines Ausdrucks zum Zeitpunkt der Abfrage sparen und vermeiden, dass die Werte doppelt (in der Basistabelle und im Index) im Vergleich zu einer mit STORED generierten Spalte gespeichert werden.

Generierte Spalte entfernen

Mit der folgenden DDL-Anweisung wird eine generierte Spalte aus der Tabelle Users gelöscht:

GoogleSQL

  ALTER TABLE Users DROP COLUMN Initials;

PostgreSQL

  ALTER TABLE users DROP COLUMN initials;

Generierten Spaltenausdruck ändern

GoogleSQL

ALTER TABLE Users ALTER COLUMN FullName STRING(100) 
AS (ARRAY_TO_STRING(ARRAY_TO_STRING([LastName, FirstName ], " ")));

PostgreSQL

ALTER TABLE users ADD COLUMN Initials VARCHAR(2)
GENERATED ALWAYS AS (lastname || ' ' || firstname) VIRTUAL;

Der Ausdruck einer mit STORED generierten Spalte oder einer indexierten nicht gespeicherten generierten Spalte kann nicht aktualisiert werden.

Primärschlüssel für eine generierte Spalte erstellen

In Spanner können Sie eine vom STORED generierte Spalte im Primärschlüssel verwenden.

Das folgende Beispiel zeigt eine DDL-Anweisung, mit der die Tabelle UserInfoLog mit einer vom ShardId generierten Spalte erstellt wird. Der Wert der Spalte ShardId hängt von einer anderen Spalte ab. Sie wird mithilfe einer MOD-Funktion für die Spalte UserId abgeleitet. ShardId wird als Teil des Primärschlüssels deklariert.

GoogleSQL

CREATE TABLE UserInfoLog (
  ShardId INT64 NOT NULL
  AS (MOD(UserId, 2048)) STORED,
  UserId INT64 NOT NULL,
  FullName STRING(1024) NOT NULL,
) PRIMARY KEY (ShardId, UserId);

PostgreSQL

CREATE TABLE UserInfoLog (
  ShardId BIGINT GENERATED ALWAYS
  AS (MOD(UserId, '2048'::BIGINT)) STORED NOT NULL,
  UserId BIGINT NOT NULL,
  FullName VARCHAR(1024) NOT NULL,
  PRIMARY KEY(ShardId, UserId));

Normalerweise müssen Sie für den effizienten Zugriff auf eine bestimmte Zeile alle Schlüsselspalten angeben. Im vorherigen Beispiel würde dies bedeuten, dass sowohl ShardId als auch UserId angegeben werden. Spanner kann jedoch manchmal den Wert der generierten Primärschlüsselspalte ableiten, wenn diese von einer einzelnen anderen Spalte abhängt und der Wert der Spalte, von der sie abhängig ist, vollständig bestimmt ist. Dies ist der Fall, wenn die Spalte, auf die in der generierten Primärschlüsselspalte verwiesen wird, eine der folgenden Bedingungen erfüllt:

• Sie entspricht einem konstanten Wert oder gebundenen Parameter in der WHERE-Klausel oder
• Der Wert wird von einem IN-Operator in der WHERE-Klausel festgelegt.
• Der Wert stammt aus einer Equi-Join-Bedingung.

Beispiel: Für die folgende Abfrage:

GoogleSQL

SELECT * FROM UserInfoLog
AS T WHERE T.UserId=1;

PostgreSQL

SELECT * FROM UserInfoLog
AS T WHERE T.UserId=1;

Spanner kann den Wert von ShardId aus der angegebenen UserId ableiten. Die vorherige Abfrage entspricht der folgenden Abfrage nach der Abfrageoptimierung:

GoogleSQL

SELECT * FROM UserInfoLog
AS T WHERE T.ShardId = MOD(1, 2048)
AND T.UserId=1;

PostgreSQL

SELECT * FROM UserInfoLog
AS T WHERE T.ShardId = MOD(1, 2048)
AND T.UserId=1;

Das nächste Beispiel zeigt, wie Sie die Tabelle Students erstellen und einen Ausdruck verwenden, der das Feld id der JSON-Spalte StudentInfo abruft und als Primärschlüssel verwendet:

GoogleSQL

CREATE TABLE Students (
  StudentId INT64 NOT NULL
  AS (CAST(JSON_VALUE(StudentInfo, "$.id") AS INT64)) STORED,
  StudentInfo JSON NOT NULL,
) PRIMARY KEY (StudentId);

PostgreSQL

CREATE TABLE Students (
  StudentId BIGINT GENERATED ALWAYS
  AS (((StudentInfo ->> 'id'::TEXT))::BIGINT) STORED NOT NULL,
  StudentInfo JSONB NOT NULL,
  PRIMARY KEY(StudentId));

Eigenschaften einer generierten Spalte ansehen

INFORMATION_SCHEMA von Spanner enthält Informationen zu den generierten Spalten in der Datenbank. Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für die Fragen, die Sie beim Abfragen des Informationsschemas beantworten können.

Welche generierten Spalten werden in meiner Datenbank definiert?

GoogleSQL

SELECT c.TABLE_NAME, c.COLUMN_NAME, C.IS_STORED
FROM INFORMATION_SCHEMA.COLUMNS as c
WHERE c.GENERATION_EXPRESSION IS NOT NULL;

PostgreSQL

SELECT c.TABLE_NAME, c.COLUMN_NAME, C.IS_STORED
FROM INFORMATION_SCHEMA.COLUMNS as c
WHERE c.GENERATION_EXPRESSION IS NOT NULL;

IS_STORED ist entweder YES für gespeicherte generierte Spalten, NO für nicht gespeicherte generierte Spalten oder NULL für nicht generierte Spalten.

Wie ist der aktuelle Status der generierten Spalten in der Tabelle Users?

Wenn Sie einer vorhandenen Tabelle eine generierte Spalte hinzugefügt haben, können Sie SPANNER_STATE in einer Abfrage übergeben, um den aktuellen Status der Spalte zu ermitteln. SPANNER_STATE gibt die folgenden Werte zurück:

• COMMITTED: Die Spalte ist vollständig nutzbar.
• WRITE_ONLY: Backfill für diese Spalte wird durchgeführt. Es ist kein Lesevorgang erlaubt.

Verwenden Sie die folgende Abfrage, um den Status einer Spalte zu ermitteln:

GoogleSQL

SELECT c.TABLE_NAME, c.COLUMN_NAME, c.SPANNER_STATE
FROM INFORMATION_SCHEMA.COLUMNS AS c
WHERE c.TABLE_NAME="Users" AND c.GENERATION_EXPRESSION IS NOT NULL;

PostgreSQL

SELECT c.TABLE_NAME, c.COLUMN_NAME, c.SPANNER_STATE
FROM INFORMATION_SCHEMA.COLUMNS AS c
WHERE c.TABLE_NAME='users' AND c.GENERATION_EXPRESSION IS NOT NULL;

Hinweis: Auf eine generierte Spalte, die nicht gespeichert ist, kann nur über die SQL-Abfrage zugegriffen werden. Ist er jedoch indexiert, können Sie die Lese-API verwenden, um auf den Wert aus dem Index zuzugreifen.

Leistung

Eine mit STORED generierte Spalte wirkt sich nicht auf die Leistung eines Lese- oder Abfragevorgangs aus. Nicht gespeicherte generierte Spalten, die in einer Abfrage verwendet werden, können jedoch ihre Leistung aufgrund des Aufwands bei der Auswertung des generierten Spaltenausdrucks beeinträchtigen.

Die Leistung von Schreibvorgängen (DML-Anweisungen und -Mutationen) wird beeinträchtigt, wenn entweder eine mit STORED generierte oder eine generierte Spalte verwendet wird, die indexiert ist. Der Aufwand ist auf die Auswertung des generierten Spaltenausdrucks zurückzuführen, wenn der Schreibvorgang eine der Spalten, auf die im generierten Spaltenausdruck verwiesen wird, einfügt oder ändert. Da der Aufwand je nach Schreibarbeitslast der Anwendung, des Schemadesigns und der Dataset-Eigenschaften variiert, sollten Sie Ihre Anwendungen messen, bevor Sie eine generierte Spalte verwenden.

Nächste Schritte

• Weitere Informationen zum Informationsschema für GoogleSQL-Dialekt-Datenbanken und zum Informationsschema für PostgreSQL-Dialekt-Datenbanken von Spanner.

• Weitere Informationen zu generierten Spalten finden Sie in den Details zum Parameter CREATE TABLE.