Java で Spanner を使ってみる

---

目標

このチュートリアルでは、Java 用 Spanner クライアント ライブラリを使用する以下の手順について説明します。

• Spanner のインスタンスとデータベースを作成します。
• データベースのデータに対し、書き込み、読み取り、SQL クエリの実行を行います。
• データベース スキーマを更新します。
• 読み取り / 書き込みトランザクションを使用してデータを更新します。
• セカンダリ インデックスをデータベースに追加します。
• インデックスを使用して、データの読み込みと SQL クエリの実行を行います。
• 読み取り専用トランザクションを使用してデータを取得します。

費用

このチュートリアルで使用する Spanner は、Google Cloud の有料コンポーネントです。Spanner を使用する際の料金については、料金をご覧ください。

始める前に

設定に示されている手順を完了します。この手順では、デフォルトの Google Cloud プロジェクトの作成と設定、課金の有効化、Cloud Spanner API の有効化、Cloud Spanner API の使用に必要な認証情報を取得するための OAuth 2.0 の設定について説明しています。

特に、ローカルの開発環境に認証情報を設定するために、必ず gcloud auth application-default login を実行してください。

注: このチュートリアルで作成するリソースをそのまま保持する予定でない場合、既存の Google Cloud プロジェクトを選択するのではなく、新しい Google Cloud プロジェクトを作成することを検討してください。チュートリアルが終了したら、プロジェクトを削除すると、プロジェクトに関連するすべてのリソースを削除できます。

ローカルの Java 環境を準備する

1. 開発マシンに次のものがまだインストールされていない場合はインストールします。

   • Java 8 JDK（ダウンロード）。
   • Maven 3（ダウンロード）。

2. ローカルマシンにサンプルアプリのリポジトリのクローンを作成します。

   git clone https://github.com/googleapis/java-spanner.git
   

3. Spanner のサンプルコードが含まれるディレクトリに移動します。

   cd java-spanner/samples/snippets
   

4. サンプル JAR ファイルを生成します。

   mvn clean package
   

インスタンスの作成

Spanner を最初に使用する場合は、インスタンスを作成する必要があります。インスタンスとは、Spanner データベースによって使用されるリソースの割り当てのことです。インスタンスを作成するときは、インスタンス構成を選択してデータの格納場所を指定し、さらに使用するノード数も選択して、インスタンスの配信リソースおよびストレージ リソースの量を決定します。

次のコマンドを実行して、1 ノードの us-central1 リージョンに Spanner インスタンスを作成します。

gcloud spanner instances create test-instance --config=regional-us-central1 \
    --description="Test Instance" --nodes=1

これにより、次の特性を持つインスタンスが作成されます。

• インスタンス ID test-instance
• 表示名 Test Instance
• インスタンス構成 regional-us-central1（リージョン構成ではデータが単一のリージョンに保存され、マルチリージョン構成ではデータが複数のリージョンに分散されます。詳しくは、インスタンスについてをご覧ください）。
• ノード数 1（node_count はインスタンスのデータベースで使用可能な配信リソースとストレージ リソースの量に対応します。詳しくは、ノードと処理ユニットをご覧ください）。

以下のように表示されます。

Creating instance...done.

サンプル ファイルの確認

サンプルのリポジトリには、Spanner を Java で使用する方法を示すサンプルが含まれています。

データベースの作成

コマンドラインで次のコマンドを実行して、test-instance というインスタンスに example-db というデータベースを作成します。

GoogleSQL

java -jar target/spanner-snippets/spanner-google-cloud-samples.jar \
createdatabase test-instance example-db

PostgreSQL

java -jar target/spanner-snippets/spanner-google-cloud-samples.jar \
createpgdatabase test-instance example-db

次のように表示されます。

Created database [example-db]

次のコードでは、データベースとデータベース内の 2 つのテーブルを作成します。

注: 以降のコードサンプルでは、この 2 つのテーブルを使用します。このコードを実行しない場合は、Google Cloud コンソールか gcloud CLI を使用してテーブルを作成します。詳しくは、スキーマの例をご覧ください。

GoogleSQL

static void createDatabase(DatabaseAdminClient dbAdminClient,
    InstanceName instanceName, String databaseId) {
  CreateDatabaseRequest createDatabaseRequest =
      CreateDatabaseRequest.newBuilder()
          .setCreateStatement("CREATE DATABASE `" + databaseId + "`")
          .setParent(instanceName.toString())
          .addAllExtraStatements(Arrays.asList(
              "CREATE TABLE Singers ("
                  + "  SingerId   INT64 NOT NULL,"
                  + "  FirstName  STRING(1024),"
                  + "  LastName   STRING(1024),"
                  + "  SingerInfo BYTES(MAX),"
                  + "  FullName STRING(2048) AS "
                  + "  (ARRAY_TO_STRING([FirstName, LastName], \" \")) STORED"
                  + ") PRIMARY KEY (SingerId)",
              "CREATE TABLE Albums ("
                  + "  SingerId     INT64 NOT NULL,"
                  + "  AlbumId      INT64 NOT NULL,"
                  + "  AlbumTitle   STRING(MAX)"
                  + ") PRIMARY KEY (SingerId, AlbumId),"
                  + "  INTERLEAVE IN PARENT Singers ON DELETE CASCADE")).build();
  try {
    // Initiate the request which returns an OperationFuture.
    com.google.spanner.admin.database.v1.Database db =
        dbAdminClient.createDatabaseAsync(createDatabaseRequest).get();
    System.out.println("Created database [" + db.getName() + "]");
  } catch (ExecutionException e) {
    // If the operation failed during execution, expose the cause.
    throw (SpannerException) e.getCause();
  } catch (InterruptedException e) {
    // Throw when a thread is waiting, sleeping, or otherwise occupied,
    // and the thread is interrupted, either before or during the activity.
    throw SpannerExceptionFactory.propagateInterrupt(e);
  }
}

PostgreSQL

static void createPostgreSqlDatabase(
    DatabaseAdminClient dbAdminClient, String projectId, String instanceId, String databaseId) {
  final CreateDatabaseRequest request =
      CreateDatabaseRequest.newBuilder()
          .setCreateStatement("CREATE DATABASE \"" + databaseId + "\"")
          .setParent(InstanceName.of(projectId, instanceId).toString())
          .setDatabaseDialect(DatabaseDialect.POSTGRESQL).build();

  try {
    // Initiate the request which returns an OperationFuture.
    Database db = dbAdminClient.createDatabaseAsync(request).get();
    System.out.println("Created database [" + db.getName() + "]");
  } catch (ExecutionException e) {
    // If the operation failed during execution, expose the cause.
    throw (SpannerException) e.getCause();
  } catch (InterruptedException e) {
    // Throw when a thread is waiting, sleeping, or otherwise occupied,
    // and the thread is interrupted, either before or during the activity.
    throw SpannerExceptionFactory.propagateInterrupt(e);
  }
}
static void createTableUsingDdl(DatabaseAdminClient dbAdminClient, DatabaseName databaseName) {
  try {
    // Initiate the request which returns an OperationFuture.
    dbAdminClient.updateDatabaseDdlAsync(
        databaseName,
        Arrays.asList(
            "CREATE TABLE Singers ("
                + "  SingerId   bigint NOT NULL,"
                + "  FirstName  character varying(1024),"
                + "  LastName   character varying(1024),"
                + "  SingerInfo bytea,"
                + "  FullName character varying(2048) GENERATED "
                + "  ALWAYS AS (FirstName || ' ' || LastName) STORED,"
                + "  PRIMARY KEY (SingerId)"
                + ")",
            "CREATE TABLE Albums ("
                + "  SingerId     bigint NOT NULL,"
                + "  AlbumId      bigint NOT NULL,"
                + "  AlbumTitle   character varying(1024),"
                + "  PRIMARY KEY (SingerId, AlbumId)"
                + ") INTERLEAVE IN PARENT Singers ON DELETE CASCADE")).get();
    System.out.println("Created Singers & Albums tables in database: [" + databaseName + "]");
  } catch (ExecutionException e) {
    // If the operation failed during execution, expose the cause.
    throw SpannerExceptionFactory.asSpannerException(e);
  } catch (InterruptedException e) {
    // Throw when a thread is waiting, sleeping, or otherwise occupied,
    // and the thread is interrupted, either before or during the activity.
    throw SpannerExceptionFactory.propagateInterrupt(e);
  }
}

次のステップでは、データベースにデータを書き込みます。

データベース クライアントの作成

読み取りまたは書き込みを行うには、まず DatabaseClient を作成する必要があります。DatabaseClient は、データベース接続と考えることができます。Spanner とのすべてのやり取りは DatabaseClient を経由する必要があります。通常はアプリケーション開始時に DatabaseClient を作成し、読み取り、書き込み、トランザクションの実行に DatabaseClient を再利用します。

GoogleSQL

SpannerOptions options = SpannerOptions.newBuilder().build();
Spanner spanner = options.getService();
DatabaseAdminClient dbAdminClient = null;
try {
  final String command = args[0];
  DatabaseId db = DatabaseId.of(options.getProjectId(), args[1], args[2]);
  DatabaseClient dbClient = spanner.getDatabaseClient(db);
  dbAdminClient = spanner.createDatabaseAdminClient();

  // Use client here...
} finally {
  if (dbAdminClient != null) {
    if (!dbAdminClient.isShutdown() || !dbAdminClient.isTerminated()) {
      dbAdminClient.close();
    }
  }
  spanner.close();
}

PostgreSQL

SpannerOptions options = SpannerOptions.newBuilder().build();
Spanner spanner = options.getService();
DatabaseAdminClient dbAdminClient = null;
try {
  DatabaseClient dbClient = spanner.getDatabaseClient(db);
  dbAdminClient = spanner.createDatabaseAdminClient();
} finally {
  if (dbAdminClient != null) {
    if (!dbAdminClient.isShutdown() || !dbAdminClient.isTerminated()) {
      dbAdminClient.close();
    }
  }
  spanner.close();
}

クライアントごとに Spanner のリソースを使用するため、close() を呼び出して不要なクライアントを閉じることをおすすめします。

詳細については、DatabaseClient Javadoc リファレンスをご覧ください。

DML でのデータの書き込み

読み取り / 書き込みトランザクションでデータ操作言語（DML）を使用してデータを挿入できます。

executeUpdate() メソッドを使用して DML ステートメントを実行します。

static void writeUsingDml(DatabaseClient dbClient) {
  // Insert 4 singer records
  dbClient
      .readWriteTransaction()
      .run(transaction -> {
        String sql =
            "INSERT INTO Singers (SingerId, FirstName, LastName) VALUES "
                + "(12, 'Melissa', 'Garcia'), "
                + "(13, 'Russell', 'Morales'), "
                + "(14, 'Jacqueline', 'Long'), "
                + "(15, 'Dylan', 'Shaw')";
        long rowCount = transaction.executeUpdate(Statement.of(sql));
        System.out.printf("%d records inserted.\n", rowCount);
        return null;
      });
}

writeusingdml 引数を使用してサンプルを実行します。

java -jar target/spanner-snippets/spanner-google-cloud-samples.jar \
    writeusingdml test-instance example-db

次のように表示されます。

4 records inserted.

注: commit のサイズには制限があります。詳しくは、CRUD の制限をご覧ください。

ミューテーションを使用してデータを書き込む

ミューテーションを使ってデータを挿入することもできます。

データの書き込みには Mutation オブジェクトを使用します。Mutation オブジェクトは、ミューテーション オペレーションのコンテナです。Mutation は、Spanner データベース内のさまざまな行やテーブルに対して、Spanner によってアトミックに適用される一連の操作（挿入、更新、削除）を表します。

Mutation クラスの newInsertBuilder() メソッドは、テーブルに新しい行を挿入する INSERT ミューテーションを作成します。行がすでに存在する場合、書き込みは失敗します。または、newInsertOrUpdateBuilder メソッドを使用して INSERT_OR_UPDATE ミューテーションを作成できます。これにより、行がすでに存在している場合に列値が更新されます。

DatabaseClient クラスの write() メソッドはミューテーションを書き込みます。1 つのバッチ内のすべてのミューテーションはアトミックに適用されます。

次のコードは、ミューテーションを使用してデータを書き込む方法を示しています。

static final List<Singer> SINGERS =
    Arrays.asList(
        new Singer(1, "Marc", "Richards"),
        new Singer(2, "Catalina", "Smith"),
        new Singer(3, "Alice", "Trentor"),
        new Singer(4, "Lea", "Martin"),
        new Singer(5, "David", "Lomond"));

static final List<Album> ALBUMS =
    Arrays.asList(
        new Album(1, 1, "Total Junk"),
        new Album(1, 2, "Go, Go, Go"),
        new Album(2, 1, "Green"),
        new Album(2, 2, "Forever Hold Your Peace"),
        new Album(2, 3, "Terrified"));
static void writeExampleData(DatabaseClient dbClient) {
  List<Mutation> mutations = new ArrayList<>();
  for (Singer singer : SINGERS) {
    mutations.add(
        Mutation.newInsertBuilder("Singers")
            .set("SingerId")
            .to(singer.singerId)
            .set("FirstName")
            .to(singer.firstName)
            .set("LastName")
            .to(singer.lastName)
            .build());
  }
  for (Album album : ALBUMS) {
    mutations.add(
        Mutation.newInsertBuilder("Albums")
            .set("SingerId")
            .to(album.singerId)
            .set("AlbumId")
            .to(album.albumId)
            .set("AlbumTitle")
            .to(album.albumTitle)
            .build());
  }
  dbClient.write(mutations);
}

write 引数を使用してサンプルを実行します。

java -jar target/spanner-snippets/spanner-google-cloud-samples.jar \
    write test-instance example-db

コマンドが正常に実行されることを確認します。

注: commit のサイズには制限があります。詳しくは、CRUD の制限をご覧ください。

SQL を使用したデータのクエリ

Spanner では、データの読み取り用に SQL インターフェースがサポートされています。このインターフェースにアクセスするには、コマンドラインで Google Cloud CLI を使用するか、プログラムで Java 用の Spanner クライアント ライブラリを使用します。

コマンドラインから

Albums テーブルのすべての列から値を読み取るには、次の SQL ステートメントを実行します。

gcloud spanner databases execute-sql example-db --instance=test-instance \
    --sql='SELECT SingerId, AlbumId, AlbumTitle FROM Albums'

注: GoogleSQL リファレンスについては、Google SQL のクエリ構文をご覧ください。PostgreSQL のリファレンスについては、PostgreSQL の語彙構造と構文をご覧ください。

結果は次のようになります。

SingerId AlbumId AlbumTitle
1        1       Total Junk
1        2       Go, Go, Go
2        1       Green
2        2       Forever Hold Your Peace
2        3       Terrified

Java 用の Spanner クライアント ライブラリを使用する

コマンドラインで SQL ステートメントを実行するだけでなく、Java 用 Spanner クライアント ライブラリを使用して同じ SQL ステートメントをプログラマティックに発行できます。

SQL クエリの実行には次のメソッドとクラスが使用されます。

• DatabaseClient クラスの singleUse() メソッド: Spanner テーブルの 1 つ以上の行から 1 つ以上の列の値を読み取ります。singleUse() は、読み取りまたは SQL ステートメントを実行するために使用される ReadContext オブジェクトを返します。
• ReadContext クラスの executeQuery() メソッド: データベースに対してクエリを実行します。
• Statement クラス: SQL 文字列を作成するときに使用します。
• ResultSet クラス: SQL ステートメントまたは読み取り呼び出しから返されたデータにアクセスします。

クエリを発行してデータにアクセスする方法を次に示します。

static void query(DatabaseClient dbClient) {
  try (ResultSet resultSet =
      dbClient
          .singleUse() // Execute a single read or query against Cloud Spanner.
          .executeQuery(Statement.of("SELECT SingerId, AlbumId, AlbumTitle FROM Albums"))) {
    while (resultSet.next()) {
      System.out.printf(
          "%d %d %s\n", resultSet.getLong(0), resultSet.getLong(1), resultSet.getString(2));
    }
  }
}

query 引数を使用してサンプルを実行します。

java -jar target/spanner-snippets/spanner-google-cloud-samples.jar \
    query test-instance example-db

次のような結果が表示されます。

1 1 Total Junk
1 2 Go, Go, Go
2 1 Green
2 2 Forever Hold Your Peace
2 3 Terrified

SQL パラメータを使用したクエリ

アプリケーションに頻繁に実行されるクエリがある場合は、対象のクエリをパラメータ化してパフォーマンスを改善できます。パラメータ クエリをキャッシュに保存して再利用できます。これにより、コンパイルのコストを削減できます。詳細については、クエリ パラメータを使用して、頻繁に実行するクエリを高速化するをご覧ください。

ここでは、WHERE 句のパラメータを使用して、LastName の特定の値を含むレコードをクエリします。

GoogleSQL

static void queryWithParameter(DatabaseClient dbClient) {
  Statement statement =
      Statement.newBuilder(
              "SELECT SingerId, FirstName, LastName "
                  + "FROM Singers "
                  + "WHERE LastName = @lastName")
          .bind("lastName")
          .to("Garcia")
          .build();
  try (ResultSet resultSet = dbClient.singleUse().executeQuery(statement)) {
    while (resultSet.next()) {
      System.out.printf(
          "%d %s %s\n",
          resultSet.getLong("SingerId"),
          resultSet.getString("FirstName"),
          resultSet.getString("LastName"));
    }
  }
}

PostgreSQL

static void queryWithParameter(DatabaseClient dbClient) {
  Statement statement =
      Statement.newBuilder(
              "SELECT singerid AS \"SingerId\", "
                  + "firstname as \"FirstName\", lastname as \"LastName\" "
                  + "FROM Singers "
                  + "WHERE LastName = $1")
          .bind("p1")
          .to("Garcia")
          .build();
  try (ResultSet resultSet = dbClient.singleUse().executeQuery(statement)) {
    while (resultSet.next()) {
      System.out.printf(
          "%d %s %s\n",
          resultSet.getLong("SingerId"),
          resultSet.getString("FirstName"),
          resultSet.getString("LastName"));
    }
  }
}

queryWithParameter 引数を使用してサンプルを実行します。

java -jar target/spanner-snippets/spanner-google-cloud-samples.jar \
    querywithparameter test-instance example-db

次のような結果が表示されます。

12 Melissa Garcia

読み取り API を使用したデータの読み込み

Spanner の SQL インターフェースに加えて、Spanner では読み取りインターフェースもサポートしています。

ReadContext クラスの read() メソッドを使用して、データベースから行を読み取ります。読み取るキーとキー範囲のコレクションを定義するには、KeySet オブジェクトを使用します。

データを読み取る方法を次に示します。

static void read(DatabaseClient dbClient) {
  try (ResultSet resultSet =
      dbClient
          .singleUse()
          .read(
              "Albums",
              KeySet.all(), // Read all rows in a table.
              Arrays.asList("SingerId", "AlbumId", "AlbumTitle"))) {
    while (resultSet.next()) {
      System.out.printf(
          "%d %d %s\n", resultSet.getLong(0), resultSet.getLong(1), resultSet.getString(2));
    }
  }
}

read 引数を使用してサンプルを実行します。

java -jar target/spanner-snippets/spanner-google-cloud-samples.jar \
    read test-instance example-db

次のような出力が表示されます。

1 1 Total Junk
1 2 Go, Go, Go
2 1 Green
2 2 Forever Hold Your Peace
2 3 Terrified

データベース スキーマの更新

MarketingBudget という列を新たに Albums テーブルに追加する必要があるとします。既存のテーブルに新しい列を追加するには、データベース スキーマの更新が必要です。Spanner は、データベースがトラフィックの処理を継続している間にデータベースのスキーマを更新することをサポートしています。スキーマの更新では、データベースをオフラインにする必要がなく、テーブル全体または列全体をロックすることもありません。スキーマの更新中もデータベースへのデータの書き込みを続けることができます。サポートされるスキーマの更新とスキーマ変更のパフォーマンスの詳細については、スキーマの更新をご覧ください。

列の追加

列を追加するには、コマンドラインで Google Cloud CLI を使用するか、プログラムで Java 用の Spanner クライアント ライブラリを利用します。

コマンドラインから

テーブルに新しい列を追加するには、次の ALTER TABLE コマンドを使用します。

GoogleSQL

gcloud spanner databases ddl update example-db --instance=test-instance \
    --ddl='ALTER TABLE Albums ADD COLUMN MarketingBudget INT64'

PostgreSQL

gcloud spanner databases ddl update example-db --instance=test-instance \
    --ddl='ALTER TABLE Albums ADD COLUMN MarketingBudget BIGINT'

次のように表示されます。

Schema updating...done.

Java 用の Spanner クライアント ライブラリを使用する

スキーマを変更するには、DatabaseAdminClient クラスの updateDatabaseDdl() メソッドを使用します。

GoogleSQL

static void addMarketingBudget(DatabaseAdminClient adminClient, DatabaseName databaseName) {
  try {
    // Initiate the request which returns an OperationFuture.
    adminClient.updateDatabaseDdlAsync(
        databaseName,
        Arrays.asList("ALTER TABLE Albums ADD COLUMN MarketingBudget INT64")).get();
    System.out.println("Added MarketingBudget column");
  } catch (ExecutionException e) {
    // If the operation failed during execution, expose the cause.
    throw (SpannerException) e.getCause();
  } catch (InterruptedException e) {
    // Throw when a thread is waiting, sleeping, or otherwise occupied,
    // and the thread is interrupted, either before or during the activity.
    throw SpannerExceptionFactory.propagateInterrupt(e);
  }
}

PostgreSQL

static void addMarketingBudget(DatabaseAdminClient adminClient, DatabaseName databaseName) {
  try {
    // Initiate the request which returns an OperationFuture.
    adminClient.updateDatabaseDdlAsync(
        databaseName,
        Arrays.asList("ALTER TABLE Albums ADD COLUMN MarketingBudget bigint")).get();
    System.out.println("Added MarketingBudget column");
  } catch (ExecutionException e) {
    // If the operation failed during execution, expose the cause.
    throw (SpannerException) e.getCause();
  } catch (InterruptedException e) {
    // Throw when a thread is waiting, sleeping, or otherwise occupied,
    // and the thread is interrupted, either before or during the activity.
    throw SpannerExceptionFactory.propagateInterrupt(e);
  }
}

addmarketingbudget 引数を使用してサンプルを実行します。

java -jar target/spanner-snippets/spanner-google-cloud-samples.jar \
    addmarketingbudget test-instance example-db

以下のように表示されます。

Added MarketingBudget column.

新しい列へのデータの書き込み

次のコードは、新しい列にデータを書き込みます。MarketingBudget の値を、キーが Albums(1, 1) の行は 100000 に、キーが Albums(2, 2) の行は 500000 に設定します。

static void update(DatabaseClient dbClient) {
  // Mutation can be used to update/insert/delete a single row in a table. Here we use
  // newUpdateBuilder to create update mutations.
  List<Mutation> mutations =
      Arrays.asList(
          Mutation.newUpdateBuilder("Albums")
              .set("SingerId")
              .to(1)
              .set("AlbumId")
              .to(1)
              .set("MarketingBudget")
              .to(100000)
              .build(),
          Mutation.newUpdateBuilder("Albums")
              .set("SingerId")
              .to(2)
              .set("AlbumId")
              .to(2)
              .set("MarketingBudget")
              .to(500000)
              .build());
  // This writes all the mutations to Cloud Spanner atomically.
  dbClient.write(mutations);
}

update 引数を使用してサンプルを実行します。

java -jar target/spanner-snippets/spanner-google-cloud-samples.jar \
    update test-instance example-db

SQL クエリまたは読み取り呼び出しを実行して、書き込んだばかりの値を取得することもできます。

クエリを実行するコードを次に示します。

GoogleSQL

static void queryMarketingBudget(DatabaseClient dbClient) {
  // Rows without an explicit value for MarketingBudget will have a MarketingBudget equal to
  // null. A try-with-resource block is used to automatically release resources held by
  // ResultSet.
  try (ResultSet resultSet =
      dbClient
          .singleUse()
          .executeQuery(Statement.of("SELECT SingerId, AlbumId, MarketingBudget FROM Albums"))) {
    while (resultSet.next()) {
      System.out.printf(
          "%d %d %s\n",
          resultSet.getLong("SingerId"),
          resultSet.getLong("AlbumId"),
          // We check that the value is non null. ResultSet getters can only be used to retrieve
          // non null values.
          resultSet.isNull("MarketingBudget") ? "NULL" : resultSet.getLong("MarketingBudget"));
    }
  }
}

PostgreSQL

static void queryMarketingBudget(DatabaseClient dbClient) {
  // Rows without an explicit value for MarketingBudget will have a MarketingBudget equal to
  // null. A try-with-resource block is used to automatically release resources held by
  // ResultSet.
  try (ResultSet resultSet =
      dbClient
          .singleUse()
          .executeQuery(Statement.of("SELECT singerid as \"SingerId\", "
              + "albumid as \"AlbumId\", marketingbudget as \"MarketingBudget\" "
              + "FROM Albums"))) {
    while (resultSet.next()) {
      System.out.printf(
          "%d %d %s\n",
          resultSet.getLong("SingerId"),
          resultSet.getLong("AlbumId"),
          // We check that the value is non null. ResultSet getters can only be used to retrieve
          // non null values.
          resultSet.isNull("MarketingBudget") ? "NULL" :
              resultSet.getLong("MarketingBudget"));
    }
  }
}

このクエリを実行するには、querymarketingbudget 引数を使用してサンプルを実行します。

java -jar target/spanner-snippets/spanner-google-cloud-samples.jar \
    querymarketingbudget test-instance example-db

以下のように表示されます。

1 1 100000
1 2 NULL
2 1 NULL
2 2 500000
2 3 NULL

データの更新

読み取り / 書き込みトランザクションで DML を使用してデータを更新できます。

executeUpdate() メソッドを使用して DML ステートメントを実行します。

GoogleSQL

static void writeWithTransactionUsingDml(DatabaseClient dbClient) {
  dbClient
      .readWriteTransaction()
      .run(transaction -> {
        // Transfer marketing budget from one album to another. We do it in a transaction to
        // ensure that the transfer is atomic.
        String sql1 =
            "SELECT MarketingBudget from Albums WHERE SingerId = 2 and AlbumId = 2";
        ResultSet resultSet = transaction.executeQuery(Statement.of(sql1));
        long album2Budget = 0;
        while (resultSet.next()) {
          album2Budget = resultSet.getLong("MarketingBudget");
        }
        // Transaction will only be committed if this condition still holds at the time of
        // commit. Otherwise it will be aborted and the callable will be rerun by the
        // client library.
        long transfer = 200000;
        if (album2Budget >= transfer) {
          String sql2 =
              "SELECT MarketingBudget from Albums WHERE SingerId = 1 and AlbumId = 1";
          ResultSet resultSet2 = transaction.executeQuery(Statement.of(sql2));
          long album1Budget = 0;
          while (resultSet2.next()) {
            album1Budget = resultSet2.getLong("MarketingBudget");
          }
          album1Budget += transfer;
          album2Budget -= transfer;
          Statement updateStatement =
              Statement.newBuilder(
                      "UPDATE Albums "
                          + "SET MarketingBudget = @AlbumBudget "
                          + "WHERE SingerId = 1 and AlbumId = 1")
                  .bind("AlbumBudget")
                  .to(album1Budget)
                  .build();
          transaction.executeUpdate(updateStatement);
          Statement updateStatement2 =
              Statement.newBuilder(
                      "UPDATE Albums "
                          + "SET MarketingBudget = @AlbumBudget "
                          + "WHERE SingerId = 2 and AlbumId = 2")
                  .bind("AlbumBudget")
                  .to(album2Budget)
                  .build();
          transaction.executeUpdate(updateStatement2);
        }
        return null;
      });
}

PostgreSQL

static void writeWithTransactionUsingDml(DatabaseClient dbClient) {
  dbClient
      .readWriteTransaction()
      .run(transaction -> {
        // Transfer marketing budget from one album to another. We do it in a transaction to
        // ensure that the transfer is atomic.
        String sql1 =
            "SELECT marketingbudget as \"MarketingBudget\" from Albums WHERE "
                + "SingerId = 2 and AlbumId = 2";
        ResultSet resultSet = transaction.executeQuery(Statement.of(sql1));
        long album2Budget = 0;
        while (resultSet.next()) {
          album2Budget = resultSet.getLong("MarketingBudget");
        }
        // Transaction will only be committed if this condition still holds at the time of
        // commit. Otherwise it will be aborted and the callable will be rerun by the
        // client library.
        long transfer = 200000;
        if (album2Budget >= transfer) {
          String sql2 =
              "SELECT marketingbudget as \"MarketingBudget\" from Albums WHERE "
                  + "SingerId = 1 and AlbumId = 1";
          ResultSet resultSet2 = transaction.executeQuery(Statement.of(sql2));
          long album1Budget = 0;
          while (resultSet2.next()) {
            album1Budget = resultSet2.getLong("MarketingBudget");
          }
          album1Budget += transfer;
          album2Budget -= transfer;
          Statement updateStatement =
              Statement.newBuilder(
                      "UPDATE Albums "
                          + "SET MarketingBudget = $1"
                          + "WHERE SingerId = 1 and AlbumId = 1")
                  .bind("p1")
                  .to(album1Budget)
                  .build();
          transaction.executeUpdate(updateStatement);
          Statement updateStatement2 =
              Statement.newBuilder(
                      "UPDATE Albums "
                          + "SET MarketingBudget = $1"
                          + "WHERE SingerId = 2 and AlbumId = 2")
                  .bind("p1")
                  .to(album2Budget)
                  .build();
          transaction.executeUpdate(updateStatement2);
        }
        return null;
      });
}

writewithtransactionusingdml 引数を使用してサンプルを実行します。

java -jar target/spanner-snippets/spanner-google-cloud-samples.jar \
    writewithtransactionusingdml test-instance example-db

注: ミューテーションを使用してデータを更新することもできます。

セカンダリ インデックスの使用

Albums から AlbumTitle の値が特定の範囲内にある行すべてを取得すると仮定します。SQL ステートメントまたは読み取り呼び出しを使用して AlbumTitle 列からすべての値を読み取り、基準を満たしていない行を破棄することもできますが、このようなテーブル全体のスキャンは割高です（特に、行数が多いテーブルの場合）。代わりに、テーブルにセカンダリ インデックスを作成することにより、主キー以外の列を検索するときの行の取得速度を上げることができます。

既存のテーブルにセカンダリ インデックスを追加するには、スキーマの更新が必要です。他のスキーマの更新と同様に、Spanner ではデータベースがトラフィックの処理を継続している間にインデックスを追加できます。Spanner では、インデックスに既存のデータが自動的にバックフィルされます。バックフィルには数分かかることがありますが、このプロセスの間に、データベースをオフラインにしたり、インデックス化対象のテーブルへの書き込みを控えたりする必要はありません。詳しくは、セカンダリ インデックスを追加するをご覧ください。

セカンダリ インデックスを追加すると、インデックス効果で実行速度が上がりそうな SQL クエリに対して Spanner ではそのセカンダリ インデックスが自動的に使用されるようになります。読み取りインターフェースを使用する場合は、使用するインデックスを指定する必要があります。

セカンダリ インデックスの追加

インデックスを追加するには、コマンドラインで gcloud CLI を使用するか、Java 用 Spanner クライアント ライブラリを使用してプログラムによって行います。

コマンドラインから

データベースにインデックスを追加するには、次の CREATE INDEX コマンドを使用します。

gcloud spanner databases ddl update example-db --instance=test-instance \
    --ddl='CREATE INDEX AlbumsByAlbumTitle ON Albums(AlbumTitle)'

以下のように表示されます。

Schema updating...done.

Java 用 Spanner クライアント ライブラリの使用

インデックスを追加するには、DatabaseAdminClient クラスの updateDatabaseDdl() メソッドを使用します。

static void addIndex(DatabaseAdminClient adminClient, DatabaseName databaseName) {
  try {
    // Initiate the request which returns an OperationFuture.
    adminClient.updateDatabaseDdlAsync(
        databaseName,
        Arrays.asList("CREATE INDEX AlbumsByAlbumTitle ON Albums(AlbumTitle)")).get();
    System.out.println("Added AlbumsByAlbumTitle index");
  } catch (ExecutionException e) {
    // If the operation failed during execution, expose the cause.
    throw (SpannerException) e.getCause();
  } catch (InterruptedException e) {
    // Throw when a thread is waiting, sleeping, or otherwise occupied,
    // and the thread is interrupted, either before or during the activity.
    throw SpannerExceptionFactory.propagateInterrupt(e);
  }
}

addindex 引数を使用してサンプルを実行します。

java -jar target/spanner-snippets/spanner-google-cloud-samples.jar \
    addindex test-instance example-db

インデックスの追加には数分かかる場合があります。インデックスが追加されると、次のように表示されます。

Added the AlbumsByAlbumTitle index.

インデックスを使用して読み取りを行う

SQL クエリの場合は、Spanner により適切なインデックスが自動的に使用されます。読み取りインターフェースでは、リクエストでインデックスを指定する必要があります。

読み取りインターフェースでインデックスを使用するには、ReadContext クラスの readUsingIndex() メソッドを使用します。

次のコードでは、インデックス AlbumsByAlbumTitle から AlbumId および AlbumTitle 列をすべて取得しています。

static void readUsingIndex(DatabaseClient dbClient) {
  try (ResultSet resultSet =
      dbClient
          .singleUse()
          .readUsingIndex(
              "Albums",
              "AlbumsByAlbumTitle",
              KeySet.all(),
              Arrays.asList("AlbumId", "AlbumTitle"))) {
    while (resultSet.next()) {
      System.out.printf("%d %s\n", resultSet.getLong(0), resultSet.getString(1));
    }
  }
}

readindex 引数を使用してサンプルを実行します。

java -jar target/spanner-snippets/spanner-google-cloud-samples.jar \
    readindex test-instance example-db

以下のように表示されます。

2 Forever Hold Your Peace
2 Go, Go, Go
1 Green
3 Terrified
1 Total Junk

インデックス限定読み取り用のインデックスを追加する

上記の読み取り例には、MarketingBudget 列の読み取りが含まれていませんでした。これは、Spanner の読み取りインターフェースが、インデックスとデータテーブルを結合してインデックスに格納されていない値を検索する機能をサポートしていないためです。

MarketingBudget のコピーをインデックスに格納する AlbumsByAlbumTitle の代替定義を作成します。

コマンドラインから

GoogleSQL

gcloud spanner databases ddl update example-db --instance=test-instance \
    --ddl='CREATE INDEX AlbumsByAlbumTitle2 ON Albums(AlbumTitle) STORING (MarketingBudget)

PostgreSQL

gcloud spanner databases ddl update example-db --instance=test-instance \
    --ddl='CREATE INDEX AlbumsByAlbumTitle2 ON Albums(AlbumTitle) INCLUDE (MarketingBudget)

インデックスの追加には数分かかる場合があります。インデックスが追加されると、次のように表示されます。

Schema updating...done.

Java 用 Spanner クライアント ライブラリの使用

DatabaseAdminClient クラスの updateDatabaseDdl() メソッドを使用して、GoogleSQL の場合は STORING 句、PostgreSQL の場合は INCLUDE 句を指定してインデックスを追加します。

GoogleSQL

static void addStoringIndex(DatabaseAdminClient adminClient, DatabaseName databaseName) {
  try {
    // Initiate the request which returns an OperationFuture.
    adminClient.updateDatabaseDdlAsync(
        databaseName,
        Arrays.asList(
            "CREATE INDEX AlbumsByAlbumTitle2 ON Albums(AlbumTitle) "
                + "STORING (MarketingBudget)")).get();
    System.out.println("Added AlbumsByAlbumTitle2 index");
  } catch (ExecutionException e) {
    // If the operation failed during execution, expose the cause.
    throw (SpannerException) e.getCause();
  } catch (InterruptedException e) {
    // Throw when a thread is waiting, sleeping, or otherwise occupied,
    // and the thread is interrupted, either before or during the activity.
    throw SpannerExceptionFactory.propagateInterrupt(e);
  }
}

PostgreSQL

static void addStoringIndex(DatabaseAdminClient adminClient, DatabaseName databaseName) {
  try {
    // Initiate the request which returns an OperationFuture.
    adminClient.updateDatabaseDdlAsync(
        databaseName,
        Arrays.asList(
            "CREATE INDEX AlbumsByAlbumTitle2 ON Albums(AlbumTitle) "
                + "INCLUDE (MarketingBudget)")).get();
    System.out.println("Added AlbumsByAlbumTitle2 index");
  } catch (ExecutionException e) {
    // If the operation failed during execution, expose the cause.
    throw (SpannerException) e.getCause();
  } catch (InterruptedException e) {
    // Throw when a thread is waiting, sleeping, or otherwise occupied,
    // and the thread is interrupted, either before or during the activity.
    throw SpannerExceptionFactory.propagateInterrupt(e);
  }
}

addstoringindex 引数を使用してサンプルを実行します。

java -jar target/spanner-snippets/spanner-google-cloud-samples.jar \
    addstoringindex test-instance example-db

インデックスの追加には数分かかる場合があります。インデックスが追加されると、次のように表示されます。

Added AlbumsByAlbumTitle2 index

これで、インデックス AlbumsByAlbumTitle2 から AlbumId、AlbumTitle、MarketingBudget 列をすべて取得する読み取りを実行できるようになりました。

static void readStoringIndex(DatabaseClient dbClient) {
  // We can read MarketingBudget also from the index since it stores a copy of MarketingBudget.
  try (ResultSet resultSet =
      dbClient
          .singleUse()
          .readUsingIndex(
              "Albums",
              "AlbumsByAlbumTitle2",
              KeySet.all(),
              Arrays.asList("AlbumId", "AlbumTitle", "MarketingBudget"))) {
    while (resultSet.next()) {
      System.out.printf(
          "%d %s %s\n",
          resultSet.getLong(0),
          resultSet.getString(1),
          resultSet.isNull("MarketingBudget") ? "NULL" : resultSet.getLong("MarketingBudget"));
    }
  }
}

readstoringindex 引数を使用してサンプルを実行します。

java -jar target/spanner-snippets/spanner-google-cloud-samples.jar \
    readstoringindex test-instance example-db

次のような出力が表示されます。

2 Forever Hold Your Peace 300000
2 Go, Go, Go NULL
1 Green NULL
3 Terrified NULL
1 Total Junk 300000

読み取り専用トランザクションを使用したデータの取得

同じタイムスタンプで複数の読み取りを実行する場合について考えます。読み取り専用トランザクションはトランザクションの commit 履歴で整合性のあるプレフィックスを監視しているため、アプリケーションは常に整合性のあるデータを取得できます。 読み取り専用トランザクションを実行するには、ReadOnlyTransaction オブジェクトを使用します。DatabaseClient クラスの readOnlyTransaction() メソッドを使用して、ReadOnlyTransaction オブジェクトを取得します。

同じ読み取り専用トランザクションでクエリと読み取りを実行する方法を次に示します。

static void readOnlyTransaction(DatabaseClient dbClient) {
  // ReadOnlyTransaction must be closed by calling close() on it to release resources held by it.
  // We use a try-with-resource block to automatically do so.
  try (ReadOnlyTransaction transaction = dbClient.readOnlyTransaction()) {
    ResultSet queryResultSet =
        transaction.executeQuery(
            Statement.of("SELECT SingerId, AlbumId, AlbumTitle FROM Albums"));
    while (queryResultSet.next()) {
      System.out.printf(
          "%d %d %s\n",
          queryResultSet.getLong(0), queryResultSet.getLong(1), queryResultSet.getString(2));
    }
    try (ResultSet readResultSet =
        transaction.read(
            "Albums", KeySet.all(), Arrays.asList("SingerId", "AlbumId", "AlbumTitle"))) {
      while (readResultSet.next()) {
        System.out.printf(
            "%d %d %s\n",
            readResultSet.getLong(0), readResultSet.getLong(1), readResultSet.getString(2));
      }
    }
  }
}

readonlytransaction 引数を使用してサンプルを実行します。

java -jar target/spanner-snippets/spanner-google-cloud-samples.jar \
    readonlytransaction test-instance example-db

次のような出力が表示されます。

2 2 Forever Hold Your Peace
1 2 Go, Go, Go
2 1 Green
2 3 Terrified
1 1 Total Junk
1 1 Total Junk
1 2 Go, Go, Go
2 1 Green
2 2 Forever Hold Your Peace
2 3 Terrified

クリーンアップ

このチュートリアルで使用したリソースについて Cloud 請求先アカウントに課金されないようにするため、作成したデータベースとインスタンスを削除します。

データベースの削除

インスタンスを削除すると、それに含まれるすべてのデータベースが自動的に削除されます。このステップでは、インスタンスを削除しないでデータベースを削除する方法を示します（インスタンスの料金は引き続き発生します）。

コマンドラインから

gcloud spanner databases delete example-db --instance=test-instance

Google Cloud コンソールの使用

1. Google Cloud コンソールで、[Spanner インスタンス] ページに移動します。

   インスタンス ページに移動

2. インスタンスをクリックします。

3. 削除するデータベースをクリックします。

4. [データベースの詳細] ページで [削除] をクリックします。

5. データベースを削除することを確認し、[削除] をクリックします。

インスタンスを削除する

インスタンスを削除すると、そのインスタンスで作成されたすべてのデータベースが自動的に削除されます。

コマンドラインから

gcloud spanner instances delete test-instance

Google Cloud コンソールの使用

1. Google Cloud コンソールで、[Spanner インスタンス] ページに移動します。

   インスタンス ページに移動

2. インスタンスをクリックします。

3. [削除] をクリックします。

4. インスタンスを削除することを確認し、[削除] をクリックします。

次のステップ

• Spanner の Spring データ モジュールを試す。

• 仮想マシン インスタンスで Spanner にアクセスする方法を確認する。

• クライアント ライブラリを使用して Cloud サービスに対する認証を行うで、承認と認証情報について学習する。

• Spanner のスキーマ設計のベスト プラクティスを確認する。