生成列

本文介绍生成列的概念以及用法。

生成列的基本概念

与一般的列不同,生成列的值由列定义中表达式计算得到。对生成列进行插入或更新操作时,并不能对之赋值,只能使用 DEFAULT

生成列包括存储生成列和虚拟生成列。存储生成列会将计算得到的值存储起来,在读取时不需要重新计算。虚拟生成列不会存储其值,在读取时会重新计算。存储生成列和虚拟生成列相比,前者在读取时性能更好,但是要占用更多的磁盘空间。

无论是存储生成列还是虚拟列,都可以在其上面建立索引。

生成列的应用

生成列的主要的作用之一:从 JSON 数据类型中解出数据,并为该数据建立索引。

MySQL 5.7 及 TiDB 都不能直接为 JSON 类型的列添加索引,即不支持在如下表结构中的 address_info 上建立索引:

CREATE TABLE person ( id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, name VARCHAR(255) NOT NULL, address_info JSON, KEY (address_info) );

如果要为 JSON 列某个字段添加索引,可以抽取该字段为生成列。

city 这一 address_info 中的字段为例,可以为其建立一个虚拟生成列并添加索引:

CREATE TABLE person ( id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, name VARCHAR(255) NOT NULL, address_info JSON, city VARCHAR(64) AS (JSON_UNQUOTE(JSON_EXTRACT(address_info, '$.city'))), -- 虚拟生成列 -- city VARCHAR(64) AS (JSON_UNQUOTE(JSON_EXTRACT(address_info, '$.city'))) VIRTUAL, -- 虚拟生成列 -- city VARCHAR(64) AS (JSON_UNQUOTE(JSON_EXTRACT(address_info, '$.city'))) STORED, -- 存储生成列 KEY (city) );

该表中,city 列是一个虚拟生成列。并且在该列上建立了索引。以下语句能够利用索引加速语句的执行速度:

SELECT name, id FROM person WHERE city = 'Beijing';
EXPLAIN SELECT name, id FROM person WHERE city = 'Beijing';
+---------------------------------+---------+-----------+--------------------------------+-------------------------------------------------------------+ | id | estRows | task | access object | operator info | +---------------------------------+---------+-----------+--------------------------------+-------------------------------------------------------------+ | Projection_4 | 10.00 | root | | test.person.name, test.person.id | | └─IndexLookUp_10 | 10.00 | root | | | | ├─IndexRangeScan_8(Build) | 10.00 | cop[tikv] | table:person, index:city(city) | range:["Beijing","Beijing"], keep order:false, stats:pseudo | | └─TableRowIDScan_9(Probe) | 10.00 | cop[tikv] | table:person | keep order:false, stats:pseudo | +---------------------------------+---------+-----------+--------------------------------+-------------------------------------------------------------+

从执行计划中,可以看出使用了 city 这个索引来读取满足 city = 'Beijing' 这个条件的行的 HANDLE,再用这个 HANDLE 来读取该行的数据。

如果 $.city 路径中无数据,则 JSON_EXTRACT 返回 NULL。如果想增加约束,city 列必须是 NOT NULL,则可按照以下方式定义虚拟生成列:

CREATE TABLE person ( id INT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, name VARCHAR(255) NOT NULL, address_info JSON, city VARCHAR(64) AS (JSON_UNQUOTE(JSON_EXTRACT(address_info, '$.city'))) NOT NULL, KEY (city) );

生成列在 INSERT 和 UPDATE 语句中的行为

INSERTUPDATE 语句都会检查生成列计算得到的值是否满足生成列的定义。未通过有效性检测的行会返回错误:

INSERT INTO person (name, address_info) VALUES ('Morgan', JSON_OBJECT('Country', 'Canada'));
ERROR 1048 (23000): Column 'city' cannot be null

索引生成列替换

当查询中出现的某个表达式与一个含索引的生成列严格同等时,TiDB 会将这个表达式替换为对应的生成列,这样就可以在生成查询计划时考虑使用这个索引。

下面的例子为 a+1 这个表达式创建生成列并添加索引,从而加速查询。其中,a 的列类型是 int,而 a+1 的列类型是 bigint。如果将生成列的类型改为 int,就不会发生替换。关于类型转换的规则,可以参见表达式求值的类型转换

create table t(a int); desc select a+1 from t where a+1=3;
+---------------------------+----------+-----------+---------------+--------------------------------+ | id | estRows | task | access object | operator info | +---------------------------+----------+-----------+---------------+--------------------------------+ | Projection_4 | 8000.00 | root | | plus(test.t.a, 1)->Column#3 | | └─TableReader_7 | 8000.00 | root | | data:Selection_6 | | └─Selection_6 | 8000.00 | cop[tikv] | | eq(plus(test.t.a, 1), 3) | | └─TableFullScan_5 | 10000.00 | cop[tikv] | table:t | keep order:false, stats:pseudo | +---------------------------+----------+-----------+---------------+--------------------------------+ 4 rows in set (0.00 sec)
alter table t add column b bigint as (a+1) virtual; alter table t add index idx_b(b); desc select a+1 from t where a+1=3;
+------------------------+---------+-----------+-------------------------+---------------------------------------------+ | id | estRows | task | access object | operator info | +------------------------+---------+-----------+-------------------------+---------------------------------------------+ | IndexReader_6 | 10.00 | root | | index:IndexRangeScan_5 | | └─IndexRangeScan_5 | 10.00 | cop[tikv] | table:t, index:idx_b(b) | range:[3,3], keep order:false, stats:pseudo | +------------------------+---------+-----------+-------------------------+---------------------------------------------+ 2 rows in set (0.01 sec)

生成列的局限性

目前生成列有以下局限性:

  • 不能通过 ALTER TABLE 增加存储生成列;
  • 不能通过 ALTER TABLE 将存储生成列转换为普通列,也不能将普通列转换成存储生成列;
  • 不能通过 ALTER TABLE 修改存储生成列的生成列表达式;
  • 并未支持所有的 JSON 函数
  • 目前仅当生成列是虚拟生成列时索引生成列替换规则有效,暂不支持将表达式替换为存储生成列,但仍然可以通过直接使用该生成列本身来使用索引。

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