JSON/JSONB类型
JSON(JavaScript Object Notation)数据,可以是一个单独的标量,也可以是数组或键值对象,其中数组和对象可以统称为容器(container):
- 标量(scalar):单一的数字、布尔值、字符串和null都可以称作标量。
- 数组(array):[]结构,里面存放的元素可以是任意类型的JSON,并且不要求数组内所有元素都是同一类型。
- 对象(object):{}结构,存储key:value的键值对,键必须是用双引号""包裹起来的字符串,值可以是任意类型的JSON,键重复时,以最后一个键值为准。
GaussDB提供JSON和JSONB两种数据类型存储JSON数据。其中:
- JSON类型存储输入文本的完整副本,使用时再去解析,所以它会保留输入的空格、重复键以及顺序等。
- JSONB类型以二进制格式存储,解析时会删除与语义无关的细节和重复键,对键值进行重新排序,使用时无需再次解析。
两种数据类型其实都是JSON,接受相同的字符串作为输入,主要差别在于效率。JSON数据类型存储输入文本的完整副本,处理函数必须在每个执行上重新解析;而JSONB数据以解析的二进制格式存储,由于添加了解析机制,因此在输入上稍微慢些,但是在处理上明显更快,因为其不需要重新解析。同时由于JSONB类型存在解析后的格式归一化等操作,同等的语义下只会有一种格式,因此可以更好地支持很多其他额外的操作,比如按照一定的规则进行大小比较等。此外,JSONB也支持索引,这也是一个显著优势。
输入格式
输入必须是一个符合JSON数据格式的字符串,此字符串用单引号''声明。
null(null-json):仅null,全小写。
gaussdb=# SELECT 'null'::json; -- suc json ------ null (1 row) gaussdb=# SELECT 'NULL'::jsonb; -- err ERROR: invalid input syntax for type json
数字(num-json):正负整数、小数、0,支持科学计数法。
gaussdb=# SELECT '1'::json; json ------ 1 (1 row) gaussdb=# SELECT '-1.5'::json; json ------ -1.5 (1 row) gaussdb=# SELECT '-1.5e-5'::jsonb, '-1.5e+2'::jsonb; jsonb | jsonb -----------+------- -0.000015 | -150 (1 row) gaussdb=# SELECT '001'::json, '+15'::json, 'NaN'::json; -- 不支持多余的前导0,正数的+号,以及NaN和infinity。 ERROR: invalid input syntax for type json
布尔(bool-json):仅true、false,全小写。
gaussdb=# SELECT 'true'::json; json ------ true (1 row) gaussdb=# SELECT 'false'::jsonb; jsonb ------- false (1 row)
字符串(str-json):必须是加双引号的字符串。
gaussdb=# SELECT '"a"'::json; json ------ "a" (1 row) gaussdb=# SELECT '"abc"'::jsonb; jsonb ------- "abc" (1 row)
数组(array-json):使用中括号[]包裹,满足数组书写条件。数组内元素类型可以是任意合法的JSON,且不要求类型一致。
gaussdb=# SELECT '[1, 2, "foo", null]'::json; json --------------------- [1, 2, "foo", null] (1 row) gaussdb=# SELECT '[]'::json; json ------ [] (1 row) gaussdb=# SELECT '[1, 2, "foo", null, [[]], {}]'::jsonb; jsonb ------------------------------- [1, 2, "foo", null, [[]], {}] (1 row)
对象(object-json):使用大括号{}包裹,键必须是满足JSON字符串规则的字符串,值可以是任意合法的JSON。
gaussdb=# SELECT '{}'::json; json ------ {} (1 row) gaussdb=# SELECT '{"a": 1, "b": {"a": 2, "b": null}}'::json; json ------------------------------------- {"a": 1, "b": {"a": 2, "b": null}} (1 row) gaussdb=# SELECT '{"foo": [true, "bar"], "tags": {"a": 1, "b": null}}'::jsonb; jsonb ----------------------------------------------------- {"foo": [true, "bar"], "tags": {"a": 1, "b": null}} (1 row)
- 区分 'null'::json 和 null::json 是两个不同的概念,类似于字符串 str="null" 和 str=null。
- 对于数字,当使用科学计数法时,JSONB类型会将其展开,而JSON会精确复制输入。
JSONB高级特性
- 注意事项
- 不支持作为分区键。
- 不支持外表。
JSON和JSONB的主要差异在于存储方式上的不同,JSONB存储的是解析后的二进制格式,能够体现JSON的层次结构,更方便直接访问等,因此JSONB相较于JSON具有更多高级特性。
- 格式归一化
- 对于输入的object-json字符串,解析为jsonb二进制格式后,会自动去除与语义上无关紧要的细节,如空格等:
gaussdb=# SELECT ' [1, " a ", {"a" :1 }] '::jsonb; jsonb ---------------------- [1, " a ", {"a": 1}] (1 row) - 对于object-json,会删除重复的键值,只保留最后一个出现的,如:
gaussdb=# SELECT '{"a" : 1, "a" : 2}'::jsonb; jsonb ---------- {"a": 2} (1 row)
- 对于object-json,键值会重新进行排序,排序规则为:长度长的在后、长度相等则ascii码大的在后,如:
gaussdb=# SELECT '{"aa" : 1, "b" : 2, "a" : 3}'::jsonb; jsonb --------------------------- {"a": 3, "b": 2, "aa": 1} (1 row)
- 对于输入的object-json字符串,解析为jsonb二进制格式后,会自动去除与语义上无关紧要的细节,如空格等:
- 大小比较
由于经过了格式归一化,保证了同一种语义下的JSONB只会有一种存在形式,因此按照制定的规则,可以比较大小。
- 首先比较类型:object-jsonb > array-jsonb > bool-jsonb > num-jsonb > str-jsonb > null-jsonb
- 同类型则比较内容:
- str-jsonb类型:依据text比较的方法,使用数据库默认排序规则进行比较,返回值正数代表大于,负数代表小于,0表示相等。
- num-jsonb类型:数值比较。
- bool-jsonb类型:true > false。
- array-jsonb类型:长度长的 > 长度短的,长度相等则依次比较每个元素。
- object-jsonb类型:长度长的 > 长度短的,长度相等则依次比较每个键值对,先比较键,然后比较值。
object-jsonb类型比较时,使用的是格式整理后的最终结果进行比较,因此相对于直接的输入未必会很直观。
- 创建索引、主键
- 包含存在
查询一个JSON之中是否包含某些元素,或者某些元素是否存在于某个JSON中是JSONB的一个重要能力。
-- 简单的标量/原始值只包含相同的值。 gaussdb=# SELECT '"foo"'::jsonb @> '"foo"'::jsonb; ?column? ---------- t (1 row) -- 左侧数组包含了右侧字符串。 gaussdb=# SELECT '[1, "aa", 3]'::jsonb ? 'aa'; ?column? ---------- t (1 row) -- 左侧数组包含了右侧的数组所有元素,顺序、重复不重要。 gaussdb=# SELECT '[1, 2, 3]'::jsonb @> '[1, 3, 1]'::jsonb; ?column? ---------- t (1 row) -- 左侧object-json包含了右侧object-json的所有键值对。 gaussdb=# SELECT '{"product": "PostgreSQL", "version": 9.4, "jsonb":true}'::jsonb @> '{"version":9.4}'::jsonb; ?column? ---------- t (1 row) -- 左侧数组并没有包含右侧的数组所有元素,因为左侧数组的三个元素为1、2、[1,3],右侧的为1、3。 gaussdb=# SELECT '[1, 2, [1, 3]]'::jsonb @> '[1, 3]'::jsonb; ?column? ---------- f (1 row) gaussdb=# SELECT '{"foo": {"bar": "baz"}}'::jsonb @> '{"bar": "baz"}'::jsonb; ?column? ---------- f (1 row)
相关的操作符请参见JSON/JSONB函数和操作符。
- 函数和操作符
JSON/JSONB类型相关支持的函数和操作符请参见JSON/JSONB函数和操作符。
GIN索引可以高效搜索出现在大量JSONB文档(datums)中的键或键值对。提供了两个GIN操作符类(jsonb_ops、jsonb_hash_ops),提供了不同的性能和灵活性取舍。默认的GIN操作符类支持使用@>、<@、?、?&和?|操作符查询,非默认的GIN操作符类jsonb_hash_ops只支持索引@>、<@操作符。
GIN索引及JSON\JSONB聚集函数所用到的内部函数:
- gin_compare_jsonb
- gin_consistent_jsonb
- gin_consistent_jsonb_hash
- gin_extract_jsonb
- gin_extract_jsonb_hash
- gin_extract_jsonb_query
- gin_extract_jsonb_query_hash
- gin_triconsistent_jsonb
- gin_triconsistent_jsonb_hash