详解如何在PostgreSQL中使用JSON数据类型

简介

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，它采用键值对的形式来表示数据，支持多种数据类型。JSON被广泛应用于Web应用程序中，用于数据的传输和存储。

JSON支持的数据类型

1.对象（Object）：对象在JSON中是被花括号{}包围着的一系列键值对的集合，键与值之间使用冒号:分隔，不同键值对之间使用逗号,分隔。

{
\”name\”: \”John\”,
\”age\”: 30,
\”city\”: \”New York\”
}

2.数组（Array）：数组在JSON中是用方括号[]包围着的一系列值的有序集合，值之间使用逗号,分隔。

[
\”apple\”,
\”banana\”,
\”cherry\”
]

3.字符串（String）：字符串必须被双引号""包围。

\”Hello, World!\”

4.数值（Number）：JSON中的数值可以是整数或浮点数，不需要引号包围。

42
3.14159

5.布尔值（Boolean）：布尔值只有两种，true和false，同样不需要引号包围。

true
false

6.null：null在JSON中表示一个空值或者不存在的对象。

null

需要注意的是，JSON不支持JavaScript中的其他数据类型，比如函数或Date对象。如果需要在JSON中传递复杂的数据结构，比如日期，通常需要将其转换为字符串或数字，并在解析时将其转回原始数据类型。

JSON的这种简洁、清晰的格式使得它成为前后端数据交换的常用方式，尤其是在Web服务（如RESTful API）中，JSON是首选的数据格式。

JSON的特点

1、简洁和易读：JSON使用简洁的文本格式，易于阅读和编写；

3、可扩展性：支持多种数据类型，可以灵活地表示复杂的数据结构；

4、跨平台，JSON可以被多种编程语言支持和解析，可以在不同的平台间进行数据交换；

5、可嵌套性：值可以是一个对象，对象的值又可以是一个对象。

Postgres中json vs jsonb

Postgres支持存储和查询非结构化数据。Postgres支持两种存储json数据的数据类型：json（以字符串形式存储）和jsonb（以二进制形式存储）。尽管它们都用于存储 JSON 数据，但它们之间存在一些重要的差异。

对比项json类型jsonb类型存储格式以纯文本的形式存储JSON数据二进制格式存储 JSON 数据性能插入数据速度更快对于复杂的查询（如搜索、比较或修改 JSON 结构中的数据），性能可能较差在插入数据时 jsonb 可能比 json 稍慢一些；jsonb 支持索引，进行复杂查询、修改性能更优。用途简单地存储JSON格式的数据、不需要频繁修改JSON结构或进行复杂查询的场景，比如日志记录或某些不需要进行复杂处理的配置数据。当你需要对 JSON 数据进行复杂查询、修改或验证时，jsonb 是更好的选择。例如，你可以使用 jsonb 来存储用户数据，并根据其中的特定字段进行查询或更新

使用教程

登录MemFire Cloud平台，创建一个应用，点击进入应用详情，找到SQL编辑器工具；

创建数据表

在这个例子中，id是一个自增的主键，title、author和published_date是常规的文本和日期字段，而metadata是一个jsonb字段，用于存储书籍的元数据。

CREATE TABLE books (
id serial PRIMARY KEY,
title text NOT NULL,
author text NOT NULL,
published_date date NOT NULL,
metadata jsonb
);

注意，我们使用::jsonb来将字符串转换为jsonb类型。

插入数据

你可以像插入任何其他数据一样插入JSON数据。数据必须是有效的JSON。

INSERT INTO books (title, author, published_date, metadata)
VALUES (
\’Effective PostgreSQL\’,
\’Your Name Here\’,
\’2023-01-01\’,
\'{
\”ISBN\”: \”1234567890\”,
\”publisher\”: \”Your Publisher\”,
\”pages\”: 300,
\”language\”: \”English\”
}\’::jsonb
);

执行成功后，在编辑器可以查看结果：

查询数据

查询JSON数据与其他数据类似，有一些额外的特性可以访问嵌套值。Postgres支持一系列JSON函数和操作符。例如，->操作符将值作为jsonb数据返回。如果你想让数据作为text返回，使用->>操作符。

SELECT * FROM books WHERE metadata->>\’ISBN\’ = \’1234567890\’;

执行成功后，可以在SQL编辑器查看返回结果。

我们还可以使用更复杂的JSONB操作符和函数来执行更复杂的查询。例如，我们可以使用@>操作符来检查JSONB对象是否包含特定的键值对

SELECT * FROM books WHERE metadata @> \'{\”ISBN\”: \”1234567890\”}\’;

索引

为了提高查询性能，我们可以对jsonb字段创建GIN索引：

CREATE INDEX idxgin_metadata ON books USING gin(metadata);

这将大大提高涉及jsonb字段的查询性能。

更新数据

使用jsonb_set函数可以更新jsonb字段中的特定值：

UPDATE books
SET metadata = jsonb_set(metadata, \'{ISBN}\’, \’\”9876543210\”\’)
WHERE id = 1;

执行成功后，可以在SQL编辑器查看返回结果。

删除数据

要从jsonb字段中删除特定的键值对，可以使用jsonb_strip_nulls与jsonb_set结合：

UPDATE books
SET metadata = jsonb_strip_nulls(jsonb_set(metadata, \'{some_key}\’, \’null\’))
WHERE id = 1;

这会将ID为1的书籍的some_key从metadata中删除。

通过这些步骤，您可以在PostgreSQL中使用jsonb数据类型来存储和管理书籍的元数据。

验证* JSON*数据

MemFire Cloud新发布版本中提供了根据JSON Schema文档验证json和jsonb数据类型的能力。在数据库->扩展页面，输入框内搜索json，找到扩展pg_jsonschema，点击启用，如下图所示。

现在，你可以向表中添加一个“检查约束”，以验证JSON数据：

create table customers (
id serial primary key,
metadata json
);
alter table customers
add constraint check_metadata check (
json_matches_schema(
\'{
\”type\”: \”object\”,
\”properties\”: {
\”tags\”: {
\”type\”: \”array\”,
\”items\”: {
\”type\”: \”string\”,
\”maxLength\”: 16
}
}
}
}\’,
metadata
)
);