实战7：Postgresql JSON 数据类型大探险
1. 前言
这些年，Nosql以及Newsql都刮起过一番浪潮，而sql终究还是岿然不动，不仅没有被打垮，反而变得更加大。Postgresql号称世界上最先进的关系数据库，很早的时候便已经开始支持文档性数据类型了，而且在9.3以后的每一个版本，都提供了更多的新特性。
Postgresql 最重要的文档性数据类型就是JSON了，与 MongoDB 的BSON相比较，Postgresql 或许更加强大，因为它能与原有的关系性范式兼容，给数据库存储与维护带来了更多的可行性和便利性。
Postgresql 的JSON类型功能十分强大，不仅支持基本的增删查改，属性判断，还支持索引和搜索；当然 MongoDB 也有无可替代的特性，不仅功能强大，而且天然分布式。如果你对文档数据存储的特性并没有太高的要求，且需要与原来的关系数据库兼容，那么 Postgresql 或许是你更好的选择。
2. JSON 数据类型
JSON 数据类型几乎已经是现在Web开发的标配了，MysqL在5.7以后也提供了它的支持，不过即使到现在，MysqL 对于 JSON 的支持也有限，而 Postgresql 对 JSON 的支持十分强大。
Postgresql 在 9.3 版本对 JSON 做了显著功能增强外，在 9.4 引入了JSONB类型，JSONB 类型是 JSON 类型的二进制版，不仅存储空间更小，性能更好，而且还支持索引，在 12 这个大版本中，直接引入了 JSON path 特性来方便的操作 JSON 数据，让 JSON 的操作更加方便和有效。
接下来，就让我们一起来学习 Postgresql 的 JSON 类型吧。
3. json 与 jsonb
我们来实操一下二者的使用吧。
3.1 使用 json
首先，我们看一下 json：
SELECT '{"username":"pedro","age":23}'::json;
json
-------------------------------
{"username":"pedro","age":23}
在 Postgresql 中::符号用于类型转换，该语句将字符串'{"username":"pedro","age":23}'，通过类型转换为json，得到了 json 数据结果。
前面，我们谈到 json 以文本格式存储数据，且插入较快，那么是不是真的如此了？
SELECT '{"username":"pedro", "age": 23}'::json;
json
----------------------------------------
{"username":"pedro", "age": 23}
Time: 0.221 ms
3.2 使用 jsonb
从结果可以看出 json 确实以文本格式存储了数据，多余的空格依旧存在，那么再看 jsonb：
SELECT '{"username":"pedro", "age": 23}'::jsonb;
jsonb
----------------------------------
{"age": 23, "username": "pedro"}
Time: 0.265 ms
可以看到，jsonb 处理多余的空格，因此消耗的时候多了那么一点，在实际的测试中，json 的插入性能确实比 jsonb 要高。
4. JSON 类型增删查改
由于 json 和 jsonb 的操作几乎一致，但 jsonb 更为增大，支持更多的特性，因此我们以 jsonb 为例，来看一看它是如何进行增删查改的。
首先，我们新建测试表：
CREATE TABLE movie (
id serial PRIMARY KEY,
info jsonb
);
在 movie 表中，id 是自增的主键，而 info 字段是我们的主角，数据类型是jsonb。
4.1 增
由于 id 是 serial 类型，即自增，因此我们只需插入 info 数据即可：
INSERT INTO movie (info)
VALUES('{ "title": "我是路人甲", "rate": 7.4, "category": ["剧情","喜剧"]}'),
('{ "title": "铁拳","rate": 7.1, "category": ["剧情","动作","运动"]}');
4.2 查
4.2.1 json 路径操作符查询
SELECT info->'title' FROM movie;
?column?
--------------
"我是路人甲"
"铁拳"
SELECT info->>'title' FROM movie;
?column?
------------
我是路人甲
铁拳
->与->>二者是有区别的，->返回的是 jsonb 类型，而->>返回的是文本类型。
我们还可以通过下标来返回数组对象：
SELECT info->'category'-> from movie;
?column?
----------
"剧情"
"剧情"
4.2.2 json 路径数组查询
SELECT info#>array['category','1'] from movie;
?column?
----------
"喜剧"
"动作"
4.3 改
4.3.1 添加 json 字段
我们也可以通过 Update 指令，来添加 json 字段：
UPDATE movie SET info = info || '{"showtime": 2015.0}'::jsonb WHERE id = ;
id | info
----+----------------------------------------------------------------------------------------
1 | {"rate": 7.4, "title": "我是路人甲", "category": ["剧情", "喜剧"], "showtime": 2015.0}
4.3.2 删除 json 字段
通过-我们可以删除 jsonb 中的某个字段：
UPDATE movie SET info = info - 'showtime'WHERE id = ;
id | info
----+--------------------------------------------------------------------
1 | {"rate": 7.4, "title": "我是路人甲", "category": ["剧情", "喜剧"]}
4.4 删
那么 Where 如何来过滤jsonb字段里面的值了？
4.4.1 jsonb 匹配运算符
jsonb支持多种匹配运算符，常见的有：
| 匹配运算符 | 作用 | 说明 |
|---|---|---|
| = | 等值比较 | 比较两个 json 是否相等 |
| @> | 包含关系判定符 | 判断 json 中是有含有某些字段 |
| <@ | 被包含关系判定符 | 判断 json 是否被另一个 json 包含 |
| ? | 键值存在判定符 | 判断 json 中是否存在某个键 |
4.4.2 使用匹配运算符
SELECT info->'rate' FROM movie WHERE info @> '{"title":"我是路人甲"}';
?column?
----------
7.4
因此，我们也可以使用这样的方式来删除：
DELETE FROM movie WHERE info @> '{"title":"我是路人甲"}';
注意： Postgresql 的 JSON 数据类型操作实则很复杂，需要大量的篇章来介绍，我们无法在一个实战小节来覆盖，如果你感兴趣，可以阅读官方文档，或者 PostgreSQL中文网。
5. jsonb 索引
前面我们说到，与 json 类型相比，jsonb 额外支持索引，这也是为什么推荐你使用 jsonb 的原因，因为数据量一旦大起来，没有索引
的查询会十分缓慢。
5.1 创建 jsonb 索引
jsonb 创建索引也十分简单，以上面的 movie 表为例：
CREATE INDEX movie_info_gin_index ON movie USING gin(info);
movie_info_gin_index是索引名称，gin(info)括号里面的 info 表示使用 movie 表中的 info 字段创建索引。
5.2 索引操作
jsonb 上的 gin 索引操作有一定的限制，它支持以下几个操作符：
5.3 使用索引
例如以下查询将会使用索引：
查询包含 title 为 铁拳的记录。
SELECT info FROM movie WHERE info @> '{"title":"铁拳"}';
查询包含 title 的记录。
SELECT info FROM movie WHERE info ? 'title';
查询包含 title 或 category 的记录。
SELECT info FROM movie WHERE info ?| array['title','category'];
5.4 额外索引
但是如果你使用->>操作符，则不会走索引。
SELECT info FROM movie WHERE info->>'title' = '铁拳';
若要支持->>索引，你必须为它也建立单独的索引，如下：
CREATE INDEX movie_info_title_index ON movie USING btree((info ->> 'title'));
6. 小结
关于 Postgresql JSON 的介绍到这里也将告一段落了，我们总结一下：