【好文分享】MySQL JSON 数据类型解说
JSON 数据类型是 MySQL 5.7.8 开始支持的。在此之前，只能通过字符类型（CHAR，VARCHAR 或 TEXT ）来保存 JSON 文档。
相对字符类型，原生的 JSON 类型具有以下优势：
- 在插入时能自动校验文档是否满足 JSON 格式的要求。
- 优化了存储格式。无需读取整个文档就能快速访问某个元素的值。
在 JSON 类型引入之前，如果我们想要获取 JSON 文档中的某个元素，必须首先读取整个 JSON 文档，然后在客户端将其转换为 JSON 对象，最后再通过对象获取指定元素的值。
下面是 Python 中的获取方式。
import json
# JSON 字符串:
x = '{ "name":"John", "age":30, "city":"New York"}'
# 将 JSON 字符串转换为 JSON 对象:
y = json.loads(x)
# 读取 JSON 对象中指定元素的值:
print(y["age"])
这种方式有两个弊端：一、消耗磁盘 IO，二、消耗网络带宽，如果 JSON 文档比较大，在高并发场景，有可能会打爆网卡。
如果使用的是 JSON 类型，相同的需求，直接使用 SQL 命令就可搞定。不仅能节省网络带宽，结合后面提到的函数索引，还能降低磁盘 IO 消耗。
mysql> create table t(c1 json);
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
mysql> insert into t values('{ "name":"John", "age":30, "city":"New York"}');
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
mysql> select c1->"$.age" from t;
+-------------+
| c1->"$.age" |
+-------------+
| 30 |
+-------------+
1 row in set (0.00 sec)
本文将从以下几个方面展开：
- 什么是 JSON。
- JSON 字段的增删改查操作。
- 如何对 JSON 字段创建索引。
- 如何将存储 JSON 字符串的字符字段升级为 JSON 字段。
- 使用 JSON 时的注意事项。
- Partial Updates。
- 其它 JSON 函数。
一、什么是 JSON
JSON 是 JavaScript Object Notation（JavaScript 对象表示法）的缩写，是一个轻量级的，基于文本的，跨语言的数据交换格式。易于阅读和编写。
JSON 的基本数据类型如下：
-
数值：十进制数，不能有前导 0，可以为负数或小数，还可以为 e 或 E 表示的指数。
-
字符串：字符串必须用双引号括起来。
-
布尔值：true，false。
-
数组：一个由零或多个值组成的有序序列。每个值可以为任意类型。数组使用方括号
[]括起来，元素之间用逗号,分隔。譬如，[1, "abc", null, true, "10:27:06.000000", {"id": 1}] -
对象：一个由零或者多个键值对组成的无序集合。其中键必须是字符串，值可以为任意类型。
对象使用花括号
{}括起来，键值对之间使用逗号,分隔，键与值之间用冒号:分隔。譬如，{"db": ["mysql", "oracle"], "id": 123, "info": {"age": 20}} -
空值：null。
二、JSON 字段的增删改查操作
下面我们看看 JSON 字段常见的增删改查操作：
2.1 插入操作
可直接插入 JSON 格式的字符串。
mysql> create table t(c1 json);
Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)
mysql> insert into t values('[1, "abc", null, true, "08:45:06.000000"]');
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
mysql> insert into t values('{"id": 87, "name": "carrot"}');
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
也可使用函数，常用的有 JSON_ARRAY() 和 JSON_OBJECT()，前者用于构造 JSON 数组，后者用于构造 JSON 对象。如，
mysql> select json_array(1, "abc", null, true,curtime());
+--------------------------------------------+
| json_array(1, "abc", null, true,curtime()) |
+--------------------------------------------+
| [1, "abc", null, true, "10:12:25.000000"] |
+--------------------------------------------+
1 row in set (0.01 sec)
mysql> select json_object('id', 87, 'name', 'carrot');
+-----------------------------------------+
| json_object('id', 87, 'name', 'carrot') |
+-----------------------------------------+
| {"id": 87, "name": "carrot"} |
+-----------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
对于 JSON 文档，KEY 名不能重复。
如果插入的值中存在重复 KEY，在 MySQL 8.0.3 之前，遵循 first duplicate key wins 原则，会保留第一个 KEY，后面的将被丢弃掉。
从 MySQL 8.0.3 开始，遵循的是 last duplicate key wins 原则，只会保留最后一个 KEY。
下面通过一个具体的示例来看看两者的区别。
MySQL 5.7.36
mysql> select json_object('key1',10,'key2',20,'key1',30);
+--------------------------------------------+
| json_object('key1',10,'key2',20,'key1',30) |
+--------------------------------------------+
| {"key1": 10, "key2": 20} |
+--------------------------------------------+
1 row in set (0.02 sec)
MySQL 8.0.27
mysql> select json_object('key1',10,'key2',20,'key1',30);
+--------------------------------------------+
| json_object('key1',10,'key2',20,'key1',30) |
+--------------------------------------------+
| {"key1": 30, "key2": 20} |
+--------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
2.2 查询操作
JSON_EXTRACT(json_doc, path[, path] ...)
其中，json_doc 是 JSON 文档，path 是路径。该函数会从 JSON 文档提取指定路径（path）的元素。如果指定 path 不存在，会返回 NULL。可指定多个 path，匹配到的多个值会以数组形式返回。
下面我们结合一些具体的示例来看看 path 及 JSON_EXTRACT 的用法。
首先我们看看数组。
数组的路径是通过下标来表示的。第一个元素的下标是 0。
mysql> select json_extract('[10, 20, [30, 40]]', '$[0]');
+--------------------------------------------+
| json_extract('[10, 20, [30, 40]]', '$[0]') |
+--------------------------------------------+
| 10 |
+--------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> select json_extract('[10, 20, [30, 40]]', '$[0]', '$[1]','$[2][0]');
+--------------------------------------------------------------+
| json_extract('[10, 20, [30, 40]]', '$[0]', '$[1]','$[2][0]') |
+--------------------------------------------------------------+
| [10, 20, 30] |
+--------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
除此之外，还可通过 [M to N] 获取数组的子集。
mysql> select json_extract('[10, 20, [30, 40]]', '$[0 to 1]');
+-------------------------------------------------+
| json_extract('[10, 20, [30, 40]]', '$[0 to 1]') |
+-------------------------------------------------+
| [10, 20] |
+-------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
# 这里的 last 代表最后一个元素的下标
mysql> select json_extract('[10, 20, [30, 40]]', '$[last-1 to last]');
+---------------------------------------------------------+
| json_extract('[10, 20, [30, 40]]', '$[last-1 to last]') |
+---------------------------------------------------------+
| [20, [30, 40]] |
+---------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
也可通过 [*] 获取数组中的所有元素。
mysql> select json_extract('[10, 20, [30, 40]]', '$[*]');
+--------------------------------------------+
| json_extract('[10, 20, [30, 40]]', '$[*]') |
+--------------------------------------------+
| [10, 20, [30, 40]] |
+--------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
接下来，我们看看对象。
对象的路径是通过 KEY 来表示的。
mysql> set @j='{"a": 1, "b": [2, 3], "a c": 4}';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
# 如果 KEY 在路径表达式中不合法（譬如存在空格），则在引用这个 KEY 时，需用双引号括起来。
mysql> select json_extract(@j, '$.a'), json_extract(@j, '$."a c"'), json_extract(@j, '$.b[1]');
+-------------------------+-----------------------------+----------------------------+
| json_extract(@j, '$.a') | json_extract(@j, '$."a c"') | json_extract(@j, '$.b[1]') |
+-------------------------+-----------------------------+----------------------------+
| 1 | 4 | 3 |
+-------------------------+-----------------------------+----------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
除此之外，还可通过 .* 获取对象中的所有元素。
mysql> select json_extract('{"a": 1, "b": [2, 3], "a c": 4}', '$.*');
+--------------------------------------------------------+
| json_extract('{"a": 1, "b": [2, 3], "a c": 4}', '$.*') |
+--------------------------------------------------------+
| [1, [2, 3], 4] |
+--------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
# 这里的 $**.b 匹配 $.a.b 和 $.c.b
mysql> select json_extract('{"a": {"b": 1}, "c": {"b": 2}}', '$**.b');
+---------------------------------------------------------+
| json_extract('{"a": {"b": 1}, "c": {"b": 2}}', '$**.b') |
+---------------------------------------------------------+
| [1, 2] |
+---------------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
column->path
column->path，包括后面讲到的 column->>path，都是语法糖，在实际使用的时候都会转化为 JSON_EXTRACT。
column->path 等同于 JSON_EXTRACT(column, path) ，只能指定一个path。
create table t(c2 json);
insert into t values('{"empno": 1001, "ename": "jack"}'), ('{"empno": 1002, "ename": "mark"}');
mysql> select c2, c2->"$.ename" from t;
+----------------------------------+---------------+
| c2 | c2->"$.ename" |
+----------------------------------+---------------+
| {"empno": 1001, "ename": "jack"} | "jack" |
| {"empno": 1002, "ename": "mark"} | "mark" |
+----------------------------------+---------------+
2 rows in set (0.00 sec)
mysql> select * from t where c2->"$.empno" = 1001;
+------+----------------------------------+
| c1 | c2 |
+------+----------------------------------+
| 1 | {"empno": 1001, "ename": "jack"} |
+------+----------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
column->>path
同 column->path 类似，只不过其返回的是字符串。以下三者是等价的。
- JSON_UNQUOTE( JSON_EXTRACT(column, path) )
- JSON_UNQUOTE(column -> path)
- column->>path
mysql> select c2->'$.ename',json_extract(c2, "$.ename"),json_unquote(c2->'$.ename'),c2->>'$.ename' from t;
+---------------+-----------------------------+-----------------------------+----------------+
| c2->'$.ename' | json_extract(c2, "$.ename") | json_unquote(c2->'$.ename') | c2->>'$.ename' |
+---------------+-----------------------------+-----------------------------+----------------+
| "jack" | "jack" | jack | jack |
| "mark" | "mark" | mark | mark |
+---------------+-----------------------------+-----------------------------+----------------+
2 rows in set (0.00 sec)
2.3 修改操作
JSON_INSERT(json_doc, path, val[, path, val] ...)
插入新值。
仅当指定位置或指定 KEY 的值不存在时，才执行插入操作。另外，如果指定的 path 是数组下标，且 json_doc 不是数组，该函数首先会将 json_doc 转化为数组，然后再插入新值。
下面我们看几个示例。
mysql> select json_insert('1','$[0]',"10");
+------------------------------+
| json_insert('1','$[0]',"10") |
+------------------------------+
| 1 |
+------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> select json_insert('1','$[1]',"10");
+------------------------------+
| json_insert('1','$[1]',"10") |
+------------------------------+
| [1, "10"] |
+------------------------------+
1 row in set (0.01 sec)
mysql> select json_insert('["1","2"]','$[2]',"10");
+--------------------------------------+
| json_insert('["1","2"]','$[2]',"10") |
+--------------------------------------+
| ["1", "2", "10"] |
+--------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> set @j = '{ "a": 1, "b": [2, 3]}';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select json_insert(@j, '$.a', 10, '$.c', '[true, false]');
+----------------------------------------------------+
| json_insert(@j, '$.a', 10, '$.c', '[true, false]') |
+----------------------------------------------------+
| {"a": 1, "b": [2, 3], "c": "[true, false]"} |
+----------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
JSON_SET(json_doc, path, val[, path, val] ...)
插入新值，并替换已经存在的值。
换言之，如果指定位置或指定 KEY 的值不存在，会执行插入操作，如果存在，则执行更新操作。
mysql> set @j = '{ "a": 1, "b": [2, 3]}';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select json_set(@j, '$.a', 10, '$.c', '[true, false]');
+-------------------------------------------------+
| json_set(@j, '$.a', 10, '$.c', '[true, false]') |
+-------------------------------------------------+
| {"a": 10, "b": [2, 3], "c": "[true, false]"} |
+-------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
JSON_REPLACE(json_doc, path, val[, path, val] ...)
替换已经存在的值。
mysql> set @j = '{ "a": 1, "b": [2, 3]}';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select json_replace(@j, '$.a', 10, '$.c', '[true, false]');
+-----------------------------------------------------+
| json_replace(@j, '$.a', 10, '$.c', '[true, false]') |
+-----------------------------------------------------+
| {"a": 10, "b": [2, 3]} |
+-----------------------------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
2.4 删除操作
JSON_REMOVE(json_doc, path[, path] ...)
删除 JSON 文档指定位置的元素。
mysql> set @j = '{ "a": 1, "b": [2, 3]}';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select json_remove(@j, '$.a');
+------------------------+
| JSON_REMOVE(@j, '$.a') |
+------------------------+
| {"b": [2, 3]} |
+------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> set @j = '["a", ["b", "c"], "d", "e"]';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
mysql> select json_remove(@j, '$[1]');
+-------------------------+
| JSON_REMOVE(@j, '$[1]') |
+-------------------------+
| ["a", "d", "e"] |
+-------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> select json_remove(@j, '$[1]','$[2]');
+--------------------------------+
| JSON_REMOVE(@j, '$[1]','$[2]') |
+--------------------------------+
| ["a", "d"] |
+--------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
mysql> select json_remove(@j, '$[1]','$[1]');
+--------------------------------+
| JSON_REMOVE(@j, '$[1]','$[1]') |
+--------------------------------+
| ["a", "e"] |
+--------------------------------+
1 row in set (0.00 sec)
最后一个查询，虽然两个 path 都是 '$[1]' ，但作用对象不一样，第一个 path 的作用对象是 '["a", ["b", "c"], "d", "e"]' ，第二个 path 的作用对象是删除了 '$[1]' 后的数组，即 '["a", "d", "e"]' 。
三、如何对 JSON 字段创建索引
同 TEXT，BLOB 字段一样，JSON 字段不允许直接创建索引。
mysql> create table t(c1 json, index (c1));
ERROR 3152 (42000): JSON column 'c1' supports indexing only via generated columns on a specified JSON path.
即使支持，实际意义也不大，因为我们一般是基于文档中的元素进行查询，很少会基于整个 JSON 文档。
对文档中的元素进行查询，就需要用到 MySQL 5.7 引入的虚拟列及函数索引。
下面我们来看一个具体的示例。
# C2 即虚拟列
# index (c2) 对虚拟列添加索引。
create table t ( c1 json, c2 varchar(10) as (JSON_UNQUOTE(c1 -> "$.name")), index (c2) );
insert into t (c1) values ('{"id": 1, "name": "a"}'), ('{"id": 2, "name": "b"}'), ('{"id": 3, "name": "c"}'), ('{"id": 4, "name": "d"}');
mysql> explain select * from t where c2 = 'a';
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+
| 1 | SIMPLE | t | NULL | ref | c2 | c2 | 43 | const | 1 | 100.00 | NULL |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)
mysql> explain select * from t where c1->'$.name' = 'a';
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+
| id | select_type | table | partitions | type | possible_keys | key | key_len | ref | rows | filtered | Extra |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+
| 1 | SIMPLE | t | NULL | ref | c2 | c2 | 43 | const | 1 | 100.00 | NULL |
+----+-------------+-------+------------+------+---------------+------+---------+-------+------+----------+-------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)
可以看到，无论是使用虚拟列，还是文档中的元素来查询，都可以利用上索引。
注意，在创建虚拟列时需指定 JSON_UNQUOTE，将 c1 -> "$.name" 的返回值转换为字符串。
四、如何将存储 JSON 字符串的字符字段升级为 JSON 字段
在 MySQL 支持 JSON 类型之前，对于 JSON 文档，一般是以字符串的形式存储在字符类型（VARCHAR 或 TEXT）中。
在 JSON 类型出来之后，如何将这些字符字段升级为 JSON 字段呢？
为方便演示，这里首先构建测试数据。
create table t (id int auto_increment primary key, c1 text);
insert into t (c1) values ('{"id": "1", "name": "a"}'), ('{"id": "2", "name": "b"}'), ('{"id": "3", "name": "c"}'), ('{"id", "name": "d"}');
注意，最后一个文档有问题，不是合格的 JSON 文档。
如果使用 DDL 直接修改字段的数据类型，会报错。
mysql> alter table t modify c1 json;
ERROR 3140 (22032): Invalid JSON text: "Missing a colon after a name of object member." at position 5 in value for column '#sql-7e1c_1f6.c1'.
下面，我们看看具体的升级步骤。
（1）使用 json_valid 函数找出不满足 JSON 格式要求的文档。
mysql> select * from t where json_valid(c1) = 0;
+----+---------------------+
| id | c1 |
+----+---------------------+
| 4 | {"id", "name": "d"} |
+----+---------------------+
1 row in set (0.00 sec)
（2）处理不满足 JSON 格式要求的文档。
mysql> update t set c1='{"id": "4", "name": "d"}' where id=4;
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
（3）将 TEXT 字段修改为 JSON 字段。
mysql> select * from t where json_valid(c1) = 0;
Empty set (0.00 sec)
mysql> alter table t modify c1 json;
Query OK, 4 rows affected (0.13 sec)
Records: 4 Duplicates: 0 Warnings: 0
SQL 复制 全屏
五、使用 JSON 时的注意事项
对于 JSON 类型，有以下几点需要注意：
-
在 MySQL 8.0.13 之前，不允许对 BLOB，TEXT，GEOMETRY，JSON 字段设置默认值。从 MySQL 8.0.13 开始，取消了这个限制。
设置时，注意默认值需通过小括号
()括起来，否则的话，还是会提示 JSON 字段不允许设置默认值。mysql> create table t(c1 json not null default ('')); Query OK, 0 rows affected (0.03 sec) mysql> create table t(c1 json not null default ''); ERROR 1101 (42000): BLOB, TEXT, GEOMETRY or JSON column 'c1' can't have a default value -
不允许直接创建索引，可创建函数索引。
-
JSON 列的最大大小和 LONGBLOB（LONGTEXT）一样，都是 4G。
-
插入时，单个文档的大小受到 max_allowed_packet 的限制，该参数最大是 1G。
转发自：一文说透 MySQL JSON 数据类型（收藏） - iVictor - 博客园