一文说透 MySQL JSON 数据类型

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