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. Auf dieser Seite wird beschrieben, wie Sie diesen Spaltentyp in Ihrer Datenbank für Datenbanken mit GoogleSQL- und PostgreSQL-Dialekt verwalten.

Generierte Spalte zu einer neuen Tabelle hinzufügen

Im folgenden CREATE TABLE-Snippet wird eine Tabelle zum Speichern von Informationen über Nutzer erstellt. Wir haben Spalten für FirstName und LastName und definieren eine generierte Spalte für FullName, die die Verkettung von FirstName und LastName darstellt. 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 bei 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 den 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 (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 generierter Spalte wird bei der Abfrage ausgewertet und kann eine 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 Datentyp der Spalte mit 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 generierte STORED-Spalte oder eine generierte Spalte umgewandelt werden, die indexiert ist.

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

  • Das Attribut STORED nach dem Ausdruck speichert das Ergebnis des Ausdrucks zusammen mit anderen Spalten der Tabelle. Bei späteren Aktualisierungen einer der referenzierten Spalten wird der Ausdruck noch einmal ausgewertet und gespeichert.

  • Generierte Spalten, die keine STORED sind, können nicht als NOT NULL gekennzeichnet werden.

  • Direkte Schreibvorgänge in generierte Spalten sind nicht zulässig.

  • Die Spaltenoption allow_commit_timestamp ist für generierte Spalten und für Spalten, auf die generierte Spalten verweisen, nicht zulässig.

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

  • Sie können eine Spalte nicht löschen, auf die von einer generierten Spalte verwiesen wird.

  • Sie können eine generierte Spalte als Primärschlüssel verwenden. Dabei gelten die folgenden zusätzlichen Einschränkungen:

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

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

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

  • Für generierte Schlüsselspalten gelten die folgenden Regeln:

    • Lese-APIs: Sie müssen die Schlüsselspalten vollständig angeben, einschließlich der generierten Schlüsselspalten.
    • Mutation APIs: Für INSERT, INSERT_OR_UPDATE und REPLACE können Sie in Spanner keine generierten Schlüsselspalten angeben. 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 keine expliziten Schreibvorgänge auf generierte Schlüssel ausgeführt werden.
    • Abfrage: Im Allgemeinen empfehlen wir, die generierte Schlüsselspalte als Filter in Ihrer Abfrage zu verwenden. Optional kann in der Abfrage, wenn der Ausdruck für die generierte Schlüsselspalte nur eine Spalte als Referenz verwendet, eine Gleichheitsbedingung (=) oder IN-Bedingung auf die referenzierte Spalte angewendet werden. Weitere Informationen und ein Beispiel finden Sie unter Einen eindeutigen Schlüssel aus einer Wertespalte 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 eine generierte Spalte auch als Fremdschlüssel indexieren oder 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 fügen wir der Tabelle Users eine generierte Spalte hinzu, 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 langwieriger 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 INFORMATION_SCHEMA-Tabelle wiedergegeben.

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. Mit der folgenden Anweisung können Sie eine weitere generierte Spalte hinzufügen, die das Alter des Nutzers zurückgibt, wenn das Alter über 18 Jahre liegt. 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 für diese neue Spalte einen Index 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 Nutzer von 18 Jahren oder jünger ausschließt.

    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 und beispielsweise alle Nutzer ab 21 Jahren abrufen möchten, verwenden Sie denselben Index und filtern Sie die generierte Spalte so:

    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 bei der Abfrage sparen und vermeiden, dass die Werte doppelt (in der Basistabelle und im Index) gespeichert werden, wie es bei einer generierten STORED-Spalte der Fall ist.

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;

Ausdruck einer generierten Spalte 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 generierten STORED-Spalte oder einer indexierten, nicht gespeicherten generierten Spalte darf nicht aktualisiert werden.

Primärschlüssel für eine generierte Spalte erstellen

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

Im folgenden Beispiel wird eine DDL-Anweisung gezeigt, mit der die Tabelle UserInfoLog mit einer generierten Spalte vom Typ ShardId erstellt wird. Der Wert der Spalte ShardId hängt von einer anderen Spalte ab. Sie wird durch Anwenden einer MOD-Funktion auf 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 alle Schlüsselspalten angeben, um effizient auf eine bestimmte Zeile zuzugreifen. Im vorherigen Beispiel würde das bedeuten, dass sowohl ShardId als auch UserId angegeben werden müssen. Manchmal kann Spanner jedoch den Wert der generierten Primärschlüsselspalte ableiten, wenn sie von einer einzelnen anderen Spalte abhängt und der Wert der abhängigen Spalte vollständig bestimmt ist. Das ist der Fall, wenn die Spalte, auf die die generierte Primärschlüsselspalte verweist, eine der folgenden Bedingungen erfüllt:

  • Er entspricht einem konstanten Wert oder einem gebundenen Parameter in der WHERE-Klausel oder
  • Der Wert wird durch einen IN-Operator in der WHERE-Klausel festgelegt.
  • Er erhält seinen Wert aus einer Gleichungs-Join-Bedingung.

Beispiel:

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 dem angegebenen UserId ableiten. Die vorherige Abfrage entspricht nach der Abfrageoptimierung der folgenden Abfrage:

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;

Im nächsten Beispiel wird gezeigt, wie Sie die Tabelle Students erstellen und einen Ausdruck verwenden, mit dem das Feld id der JSON-Spalte StudentInfo abgerufen und als Primärschlüssel verwendet wird:

GoogleSQL 

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

PostgreSQL 

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

Attribute einer generierten Spalte ansehen

INFORMATION_SCHEMA von Spanner enthält Informationen zu den generierten Spalten in Ihrer Datenbank. Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für Fragen, die Sie durch 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 eine Abfrage einfügen, 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.

Mit der folgenden Abfrage können Sie den Status einer Spalte 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 nicht gespeicherte generierte Spalte kann nur über die SQL-Abfrage zugegriffen werden. Wenn er jedoch indexiert ist, können Sie mit der Lese-API auf den Wert aus dem Index zugreifen.

Leistung

Eine von STORED generierte Spalte hat keinen Einfluss auf die Leistung von Lese- oder Abfragevorgängen. Nicht gespeicherte generierte Spalten, die in einer Abfrage verwendet werden, können sich jedoch auf die Leistung auswirken, da die Auswertung des Ausdrucks für die generierte Spalte zusätzlichen Aufwand verursacht.

Die Leistung von Schreibvorgängen (DML-Anweisungen und Mutationen) wird beeinträchtigt, wenn eine generierte STORED-Spalte oder eine generierte Spalte mit Index verwendet wird. Der Overhead ist auf die Auswertung des generierten Spaltenausdrucks zurückzuführen, wenn beim Schreibvorgang eine der Spalten, auf die im generierten Spaltenausdruck verwiesen wird, eingefügt oder geändert wird. Da der Overhead je nach Schreiblast der Anwendung, dem Schemadesign und den Dataset-Eigenschaften variiert, empfehlen wir, Ihre Anwendungen zu benchmarken, bevor Sie eine generierte Spalte verwenden.

Nächste Schritte