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 zu einer neuen Tabelle hinzufügen

Im folgenden CREATE TABLE-Snippet wird eine Tabelle zum Speichern von Informationen zu Nutzern erstellt. Wir haben Spalten für FirstName und LastName und definieren eine generierte Spalte für FullName. Diese ist die Verkettung von FirstName und LastName.

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)
);

Der Wert von FullName wird berechnet, wenn eine neue Zeile eingefügt wird oder wenn FirstName und/oder LastName für eine vorhandene Zeile aktualisiert werden. Der berechnete Wert wird zusammen mit den anderen Spalten aus der Tabelle gespeichert. Der SQL-Code in Klammern wird als Generierungsausdruck bezeichnet.

• 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.

  • Der Ausdruck darf keine nicht deterministischen Funktionen wie PENDING_COMMIT_TIMESTAMP(), CURRENT_DATE() und CURRENT_TIMESTAMP() enthalten.

  • Sie können den Ausdruck einer generierten Spalte nicht ändern.

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

• Spanner lässt nur generierte Spalten zu, wenn sie das Attribut STORED verwenden.

• Direkte Schreibvorgänge in generierte Spalten sind nicht zulässig.

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

• Sie können den Datentyp einer generierten Spalte oder von Spalten, auf die die generierte Spalte verweist, nicht ändern.

• Es ist nicht möglich, eine Spalte zu löschen, auf die eine generierte Spalte verweist.

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

  • Der generierte Primärschlüssel kann 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.

• 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 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: Sie können in INSERT- oder UPDATE-Anweisungen 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 Eindeutigen Schlüssel erstellen, der aus einer Wertspalte abgeleitet ist.

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;

Dies entspricht der folgenden Anweisung, in der die gespeicherte generierte Spalte nicht verwendet wird.

GoogleSQL

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

PostgreSQL

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

Neben dem Erstellen der Abfrage und der Kosteneinsparung des Ausdrucks bei der Abfrage kann eine generierte Spalte auch indexiert oder als Fremdschlüssel verwendet werden.

Index für eine generierte Spalte erstellen

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;

Das Hinzufügen einer gespeicherten generierten Spalte zu einer vorhandenen Tabelle ist ein Vorgang mit langer Ausführungszeit, um einen Backfill der Spaltenwerte durchzuführen. Während des Backfills können die gespeicherten generierten Spalten weder gelesen noch abgefragt werden. Der Backfill-Status spiegelt sich im INFORMATION_SCHEMA wider.

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)) STORED;
   

   PostgreSQL

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

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 unter 18 Jahren 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 möchten, um beispielsweise alle Nutzer abzurufen, die über 21 Jahre alt sind, verwenden Sie denselben Index und filtern 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;
   

Generierte Spalte entfernen

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

ALTER TABLE Users
DROP COLUMN Initials;

Generierten Spaltenausdruck ändern

Der Ausdruck einer generierten Spalte kann nicht geändert werden. Stattdessen müssen Sie die vorhandene Spalte löschen und eine neue generierte Spalte mit dem neuen Ausdruck erstellen.

Primärschlüssel für eine generierte Spalte erstellen

In Spanner können Sie eine generierte Spalte im Primärschlüssel verwenden.

Das folgende Beispiel zeigt eine DDL-Anweisung, mit der die Tabelle UserInfoLog mit der generierten Spalte ShardId erstellt wird. Der Wert der Spalte ShardId hängt von einer anderen Spalte ab. Sie wird mithilfe einer MOD-Funktion in der Spalte UserId abgeleitet. ShardId ist 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));

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

• Er ist gleich einem konstanten Wert oder einem gebundenen Parameter in der WHERE-Klausel oder
• Der Wert wird von einem IN-Operator in der WHERE-Klausel festgelegt.
• Der Wert bezieht sich auf eine equi-join-Bedingung.

Beispiel für die 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 dem 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, mit dem das Feld id der JSON-Spalte StudentInfo abgerufen und als Primärschlüssel verwendet wird:

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

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

Welche generierten Spalten werden in meiner Datenbank definiert?

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

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: Eine generierte Spalte wirkt sich nicht auf die Leistung eines Lese- oder Abfragevorgangs aus. Es könnte jedoch die Leistung von Schreibvorgängen ("DML-Anweisungen" und "Mutationen") beeinträchtigen, da der Spaltenausdruck einer generierten Spalte aufwendig ist, wenn ein Schreibvorgang eine der Spalten ändert, auf die im generierten Spaltenausdruck verwiesen wird. Da der Aufwand je nach Schreibarbeitslast für die Anwendung, Schemadesign und Dataset-Eigenschaften variiert, empfehlen wir Ihnen, ein Benchmarking Ihrer Anwendungen durchzuführen, bevor Sie eine generierte Spalte verwenden.

Nächste Schritte

• Weitere Informationen zum Informationsschema von Spanner.

• Weitere Informationen zu generierten Spalten finden Sie in den Parameterdetails CREATE TABLE.