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MySQL为JSON字段创建索引方式(Multi-Valued Indexes 多值索引)

作者：keep丶

这篇文章主要介绍了MySQL为JSON字段创建索引方式(Multi-Valued Indexes 多值索引)，具有很好的参考价值，希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教

多值索引简介

从MySQL 8.0.17 开始， InnoDB支持创建多值索引(Multi-Valued Indexes)，该索引是在JSON存储值数组的列上定义的二级索引，对于单个数据记录可以有多个索引记录。此类索引特定的语法定义：

CAST(expression AS type ARRAY)，例如CAST(data->'$.zipcode' AS UNSIGNED ARRAY)。 跟普通索引一样，也可以在EXPLAIN中查看到。

创建多值索引

跟其他索引一样，多值索引可以在建表时添加，也可以通过ALTER TABLE或者CREATE INDEX创建。

JSON对象字段索引

语法

ALTER TABLE customers ADD INDEX idx_mv_custinfo_list( ( CAST( custinfo -> '$.key' AS UNSIGNED array ) ) );

注意：这里在CAST语法外面有两层单括号！，如果少写一个会报错！

测试案例

PS：文中的案例是参考官方文档中的案例，只是作为测试，所以在命名等方面并不怎么规范，实际开发过程中要严格遵守公司团队的开发规范，不要偷懒！

DROP TABLE IF EXISTS `customers`;
/*建表语句*/
CREATE TABLE customers ( 
	id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, 
	modified DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP, 
	custinfo JSON NOT NULL 
);
/*插入写测试数据*/
INSERT INTO customers
VALUES
	( NULL, NOW(), '{"key":94582,"value":"asdf"}' ),
	( NULL, NOW(), '{"key":94568,"value":"gjgasdasdf"}' ),
	( NULL, NOW(), '{"key":94477,"value":"ghasdfsdf"}' ),
	( NULL, NOW(), '{"key":94536,"value":"hagsdfgdf"}' ),
	( NULL, NOW(), '{"key":94507,"value":"wasfgjdf"}' );
/*添加多值索引*/
ALTER TABLE customers ADD INDEX idx_mv_custinfo_list( ( CAST( custinfo -> '$.key' AS UNSIGNED array)) );
/*测试 MEMBER OF 语法*/
SELECT
	* 
FROM
	customers 
WHERE
	94507 MEMBER OF ( custinfo -> '$.key' );
/*测试 JSON_CONTAINS 语法*/
SELECT
	* 
FROM
	customers 
WHERE
	JSON_CONTAINS(
		custinfo -> '$.key',
	CAST( '[94582]' AS JSON ));
/*测试 JSON_OVERLAPS 语法*/
SELECT
	* 
FROM
	customers 
WHERE
	JSON_OVERLAPS (
		custinfo -> '$.key',
	CAST( '[94477]' AS JSON ));

查看执行计划发现可以使用到索引：

如果需要给字符类型创建多值索引，则必须是utf8mb4字符集且排序规则是utf8mb4_0900_as_cs，否则报错该版本不支持： 

如果要为binary二进制字符串创建多值索引的话，则排序规则必须是binary，否则报错不支持。

修改排序规则后可成功添加索引：

JSON数组对象索引

语法

ALTER TABLE customers ADD INDEX idx_mv_custinfo_list( ( CAST( custinfo -> '$[*].key' AS UNSIGNED array ) ) );

注意：这里在CAST语法外面有两层单括号！如果少写一个会报错！

测试案例

DROP TABLE IF EXISTS `customers`;
/*建表语句*/
CREATE TABLE customers ( 
	id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, 
	modified DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP, 
	custinfo JSON NOT NULL 
);
/*插入写测试数据*/
INSERT INTO customers
VALUES
	( NULL, NOW(), '[{"key":94582},{"key":94536}]'),
	( NULL, NOW(), '[{"key":94568},{"key":94507},{"key":94582}]'),
	( NULL, NOW(), '[{"key":94477},{"key":94507}]'),
	( NULL, NOW(), '[{"key":94536}]'),
	( NULL, NOW(), '[{"key":94507},{"key":94582}]');
/*添加多值索引*/
ALTER TABLE customers ADD INDEX idx_mv_custinfo_list( ( CAST( custinfo -> '$[*].key' AS UNSIGNED array)) );
/*测试 MEMBER OF 语法*/
SELECT
	* 
FROM
	customers 
WHERE
	94507 MEMBER OF ( custinfo -> '$[*].key' );
/*测试 JSON_CONTAINS 语法*/
SELECT
	* 
FROM
	customers 
WHERE
	JSON_CONTAINS(
		custinfo -> '$[*].key',
	CAST( '[94582, 94507]' AS JSON ));
/*测试 JSON_OVERLAPS 语法*/
SELECT
	* 
FROM
	customers 
WHERE
	JSON_OVERLAPS (
		custinfo -> '$[*].key',
	CAST( '[94477, 94582]' AS JSON ));

查看执行计划发现可以使用到索引：

在组合索引中创建多值索引

语法

语法跟普通组合索引差不多，同样也遵守最左匹配原则：

ALTER TABLE customers ADD INDEX idx_age_custinfo$list_modified
( age, (CAST( custinfo -> '$[*].key' AS UNSIGNED ARRAY )), modified );

注意：这里在CAST语法外面需要使用小括号括起来！

测试案例

DROP TABLE IF EXISTS `customers`;
/*建表语句*/
CREATE TABLE customers ( 
	id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, 
	age tinyint(4) not null,
	modified DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP, 
	custinfo JSON NOT NULL 
);
/*插入写测试数据*/
INSERT INTO customers
VALUES
	( NULL, 21, NOW(), '[{"key":94582},{"key":94536}]'),
	( NULL, 22, NOW(), '[{"key":94568},{"key":94507},{"key":94582}]'),
	( NULL, 23, NOW(), '[{"key":94477},{"key":94507}]'),
	( NULL, 24, NOW(), '[{"key":94536}]'),
	( NULL, 25, NOW(), '[{"key":94507},{"key":94582}]');
/*添加多值索引*/
alter table customers DROP INDEX idx_age_custinfo$list_modified ;
ALTER TABLE customers ADD INDEX idx_age_custinfo$list_modified ( age, (CAST( custinfo -> '$[*].key' AS UNSIGNED ARRAY )),modified );
ALTER TABLE customers ADD INDEX idx_age_custinfo$list_modified ((CAST( custinfo -> '$[*].key' AS UNSIGNED ARRAY )), age,modified  );
ALTER TABLE customers ADD INDEX idx_age_custinfo$list_modified ( age,modified, (CAST( custinfo -> '$[*].key' AS UNSIGNED ARRAY )) );
/*测试 MEMBER OF 语法*/
SELECT
	* 
FROM
	customers 
WHERE
	94536 MEMBER OF ( custinfo -> '$[*].key' ) and modified = '2021-08-05 10:36:34' and age = 21;

查看执行计划发现可以使用到索引：

多值索引的局限

目前只有MEMBER OF、 JSON_CONTAINS()、 JSON_OVERLAB()三种语法可以使用到多值索引。

( CAST( custinfo -> '$.key' AS UNSIGNED array))，语法中的array是可以不加的，之所以要强制加是因为如果不加就不是数组结构，不是数组结构就没法直接使用上述三个语法，需要通过JSON_ARRAY()等方法转换后才能使用，这样就会导致索引失效！因此不管需要加索引的字段是单个值的字段还是数组字段，都要加上array关键字。

这句话的意思是该操作使用 ALGORITHM=COPY，即通过新建一张表结构，再将数据复制过去的方式实现索引的创建。因此该过程中不允许DML操作。

binary字符集的排序规则必须是binary

utf8mb4字符集的排序规则必须是utf8mb4_0900_as_cs

其他任何字符集或排序规则都不能创建多值索引，创建时会报错当前版本不支持。

应用场景

多值索引的应用场景非常广泛！有了他之后很多关联关系表都可以不用了！举个简单的例子：用户标签，很多场景下会给用户贴上各种标签，比如1高 2富 3帅，为了后续的更高效的做统计或筛选查询，我们不能直接将这个标签作为一个字段存储，因为没有索引查询效率不高，所以很多时候会使用一张关联关系表来存储用户-标签的关系。但是现在有了多值索引，我们就可以将标签作为一个字段存储了！

这只是其中一个小场景，类似的场景非常多，用户可以换成任何事物，标签也可以换成其他任何属性，只要是这个事物存在多种属性值就行，存在一个多对多关系，那么在没有需要这个属性与其他表做表关联的请况下)，都可以使用多值索引实现！多值索引不支持表关联，因此如果需要用该字段在做表关联的话就不合适了。

关于JSON函数，还有其他的文章介绍：

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。 

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