生成的列始终是由某行中的其他列计算得出的列。这些列可简化查询、查询时评估表达式的费用,并可编织索引或作为外键。在本文中,我们将介绍如何在数据库中管理此列类型。
将生成的列添加到新表
在以下 CREATE TABLE
代码段中,我们创建一个表来存储有关用户的信息。我们设置了 FirstName
和 LastName
列,并为 FullName
定义了一个生成的列,该列是 FirstName
和 LastName
的串联
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)
);
在插入新行或为现有行更新 FirstName
和/或 LastName
时,计算 FullName
的值。计算值与表中的其他列一起存储。英文括号中的 SQL 称为 generation expression。
expression
可以是可分配给列数据类型的任何有效 SQL 表达式,但存在以下限制。表达式只能引用同一表中的列。
表达式不能包含子查询。
表达式不能包含非确定性函数,例如
PENDING_COMMIT_TIMESTAMP()
、CURRENT_DATE()
、CURRENT_TIMESTAMP()
。您无法修改生成的列的表达式。
表达式后面的
STORED
属性存储该表达式的结果以及表的其他列。对引用的任何列的后续更新都会导致 Spanner 重新评估并存储表达式。Spanner 不允许生成的列,除非这些列使用
STORED
属性。不允许直接写入生成的列。
列选项
allow_commit_timestamp
不能用于生成的列或生成列引用的任何列。您无法更改所生成列或所生成列引用的任何列的数据类型。
不能删除生成的列引用的列。
您可以将生成的列用作主键,并受到以下额外限制:
生成的主键无法引用其他生成的列。
生成的主键最多可以引用一个非键列。
生成的主键不能依赖于使用
DEFAULT
子句的非键列。
使用生成的键列时,以下规则适用:
- 读取 API:您必须完整指定键列,包括生成的键列。
- 变更 API:对于
INSERT
、INSERT_OR_UPDATE
和REPLACE
,Spanner 不允许指定生成的键列。对于UPDATE
,您可以选择指定生成的键列。对于DELETE
,您需要完整指定键列,包括生成的键。 - DML:无法在
INSERT
或UPDATE
语句中显式写入生成的键。 - 查询:通常,我们建议您在查询中使用生成的键列作为过滤条件。(可选)如果生成的键列的表达式仅使用一列作为引用,则查询可以将等式 (
=
) 或IN
条件应用于引用的列。如需了解详情并查看示例,请参阅创建从值列派生的唯一键。
生成的列可以像任何其他列一样进行查询,如以下示例所示。
GoogleSQL
SELECT Id, FullName
FROM Users;
PostgreSQL
SELECT id, fullname
FROM users;
这相当于以下语句,它不使用存储的已生成列。
GoogleSQL
SELECT Id, ARRAY_TO_STRING([FirstName, LastName], " ") as FullName
FROM Users;
PostgreSQL
SELECT id, firstname || ' ' || lastname as fullname
FROM users;
除了简化查询并节省查询时对表达式求值的费用外,生成的列还可以编入索引或用作外键。
为生成的列创建索引
为了帮助查询我们 FullName
生成的列,我们可以创建二级索引,如以下代码段所示。
GoogleSQL
CREATE INDEX UsersByFullName ON Users (FullName);
PostgreSQL
CREATE INDEX UserByFullName ON users (fullname);
将生成的列添加到现有表
您可以使用以下 ALTER TABLE
语句,向 Users
表添加生成的列,以生成并存储用户的姓名首字母缩写。
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;
将存储的生成列添加到现有表是一项长时间运行的操作,用于回填列值。在回填期间,无法读取或查询存储的生成列。回填状态会反映在 INFORMATION_SCHEMA 中。
使用生成的列创建部分索引
如果我们只想查询 18 岁以上的用户,该怎么办?对表进行完整扫描的效率很低,因此我们使用部分索引。
使用以下语句添加另一个生成的列,该列会在用户年满 18 周岁时返回其年龄,否则返回
NULL
。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;
为此新列创建索引,并停用将
NULL
值编入索引(在 GoogleSQL 中使用NULL_FILTERED
关键字,或在 PostgreSQL 中使用IS NOT NULL
谓词)。这种部分索引比普通索引更小,效率更高,因为它会排除未满 18 周岁的所有用户。GoogleSQL
CREATE NULL_FILTERED INDEX UsersAbove18ByAge ON Users (AgeAbove18);
PostgreSQL
CREATE INDEX UsersAbove18ByAge ON users (AgeAbove18) WHERE AgeAbove18 IS NOT NULL;
如需检索所有 18 岁以上的用户的
Id
和Age
,请运行以下查询。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;
如需按其他年龄进行过滤(例如检索所有年满 21 周岁的用户),请使用相同的索引并对生成的列进行过滤,如下所示:
GoogleSQL
SELECT Id, Age FROM Users@{FORCE_INDEX=UsersAbove18ByAge} WHERE AgeAbove18 > 21;
PostgreSQL
SELECT Id, Age FROM users /*@ FORCE_INDEX = UsersAbove18ByAge */ WHERE AgeAbove18 > 21;
移除已生成的列
以下 DDL 语句会从 Users
表中删除生成列。
ALTER TABLE Users
DROP COLUMN Initials;
修改生成的列表达式
不允许修改生成列的表达式。而是需要删除现有列,然后使用新表达式创建一个新生成的列。
为生成的列创建主键
在 Spanner 中,您可以在主键中使用生成的列。
以下示例展示了一个 DDL 语句,该语句使用 ShardId
生成的列创建 UserInfoLog
表。ShardId
列的值取决于另一列。此 ID 是通过对 UserId
列使用 MOD
函数得出的。ShardId
声明为主键的一部分。
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));
通常,为了高效访问特定行,您需要指定所有键列。在前面的示例中,这意味着同时提供 ShardId
和 UserId
。但是,如果生成的主键列依赖于其他单个列,并且所依赖的列的值已完全确定,则 Spanner 有时可以推断出该主键列的值。如果生成的主键列引用的列满足以下条件之一,则值为 true:
- 它等于
WHERE
子句中的某个常量值或绑定参数,或者 - 它通过
WHERE
子句中的IN
运算符设置值 - 它从等值联接条件中获取值
例如,对于以下查询:
GoogleSQL
SELECT * FROM UserInfoLog
AS T WHERE T.UserId=1;
PostgreSQL
SELECT * FROM UserInfoLog
AS T WHERE T.UserId=1;
Spanner 可以根据提供的 UserId
推断 ShardId
的值。上一个查询等效于查询优化后的以下查询:
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;
以下示例展示了如何创建 Students
表并使用检索 StudentInfo
JSON 列的 id
字段并将其用作主键的表达式:
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));
查看所生成列的属性
Spanner 的 INFORMATION_SCHEMA
包含有关数据库中生成的列的信息。以下是查询信息架构时可以回答的一些问题示例。
我的数据库中定义了哪些生成的列?
SELECT c.TABLE_NAME, c.COLUMN_NAME
FROM INFORMATION_SCHEMA.COLUMNS as c
WHERE c.GENERATION_EXPRESSION IS NOT NULL;
表 Users
中生成的列的当前状态如何?
如果您将生成的列添加到现有表,则可能需要在查询中传递 SPANNER_STATE
,以确定该列的当前状态。SPANNER_STATE
会返回以下值:
COMMITTED
:该列完全可用。WRITE_ONLY
:正在回填列。不允许读取。
使用以下查询查找列的状态:
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;
注意:生成的列不会影响读取或查询操作的性能。但是,如果写入操作修改了生成的列表达式中引用的任何列,则对所生成列的列表达式求值会产生开销,因此这可能会影响写入操作(DML 语句和变更)的性能。由于开销取决于应用的写入工作负载、架构设计和数据集特征,因此我们建议您在使用生成的列之前先对您的应用进行基准测试。
后续步骤
详细了解 Spanner 的 INFORMATION SCHEMA。
如需详细了解生成的列,请参阅 CREATE TABLE 参数详细信息。