JSON/JSONB类型

JSON（JavaScript Object Notation）数据，可以是单独的一个标量，也可以是一个数组，也可以是一个键值对象，其中数组和对象可以统称容器（container）：

  • 标量（scalar）：单一的数字、bool、string、null都可以叫做标量。
  • 数组（array）：[]结构，里面存放的元素可以是任意类型的JSON，并且不要求数组内所有元素都是同一类型。
  • 对象（object）：{}结构，存储key:value的键值对，其键只能是用“”包裹起来的字符串，值可以是任意类型的JSON，对于重复的键，按最后一个键值对为准。

openGauss内存在两种数据类型JSON和JSONB，可以用来存储JSON数据。其中JSON是对输入的字符串的完整拷贝，使用时再去解析，所以它会保留输入的空格、重复键以及顺序等；JSONB解析输入后保存的二进制，它在解析时会删除语义无关的细节和重复的键，对键值也会进行排序，使用时不用再次解析。

因此可以发现，两者其实都是JSON，它们接受相同的字符串作为输入。它们实际的主要差别是效率。JSON数据类型存储输入文本的精确拷贝，处理函数必须在每个执行上重新解析； 而JSONB数据以分解的二进制格式存储，这使得它由于添加了转换机制而在输入上稍微慢些，但是在处理上明显更快，因为不需要重新解析。同时由于JSONB类型存在解析后的格式归一化等操作，同等的语义下只会有一种格式，因此可以更好更强大的支持很多其他额外的操作，比如按照一定的规则进行大小比较等。JSONB也支持索引，这也是一个明显的优势。

输入格式

输入必须是一个符合JSON数据格式的字符串，此字符串用单引号’’声明。

null（null-json）：仅null，全小写。

  1. select 'null'::json;   -- sucselect 'NULL'::jsonb;  -- err

数字（num-json）：正负整数、小数、0，支持科学计数法。

  1. select '1'::json;select '-1.5'::json;select '-1.5e-5'::jsonb, '-1.5e+2'::jsonb;select '001'::json, '+15'::json, 'NaN'::json; 
  2. -- 不支持多余的前导0，正数的+号，以及NaN和infinity。

布尔（bool-json）：仅true、false，全小写。

  1. select 'true'::json;select 'false'::jsonb;

字符串（str-json）：必须是加双引号的字符串。

  1. select '"a"'::json;select '"abc"'::jsonb;

数组（array-json）：使用中括号[]包裹，满足数组书写条件。数组内元素类型可以是任意合法的JSON，且不要求类型一致。

  1. select '[1, 2, "foo", null]'::json;select '[]'::json;select '[1, 2, "foo", null, [[]], {}]'::jsonb;

对象（object-json）：使用大括号{}包裹，键必须是满足JSON字符串规则的字符串，值可以是任意合法的JSON。

  1. select '{}'::json;select '{"a": 1, "b": {"a": 2,  "b": null}}'::json;select '{"foo": [true, "bar"], "tags": {"a": 1, "b": null}}'::jsonb;

JSON/JSONB类型 - 图1 注意：

  • 区分 ‘null’::json 和 null::json 是两个不同的概念，类似于字符串 str=”” 和 str=null。

  • 对于数字，当使用科学计数法的时候，jsonb类型会将其展开，而json会精准拷贝输入。

JSONB高级特性

  • 注意事项
    • 不支持列存。
    • 不支持作为分区键。
    • 不支持外表、mot。

JSON和JSONB的主要差异在于存储方式上的不同，JSONB存储的是解析后的二进制，能够体现JSON的层次结构，更方便直接访问等，因此JSONB会有很多JSON所不具有的高级特性。

  • 格式归一化

    • 对于输入的object-json字符串，解析成jsonb二进制后，会天然的丢弃语义上无关紧要的细节，比如空格：

      1. postgres=# select '   [1, " a ", {"a"   :1    }]  '::jsonb;        jsonb
      2. ----------------------
      3.  [1, " a ", {"a": 1}](1 row)

    • 对于object-json，会删除重复的键值，只保留最后一个出现的，如：

      1. postgres=# select '{"a" : 1, "a" : 2}'::jsonb;  jsonb---------- {"a": 2}(1 row)

    • 对于object-json，键值会重新进行排序，排序规则：长度长的在后、长度相等则ascii码大的在后，如：

    1. postgres=# select '{"aa" : 1, "b" : 2, "a" : 3}'::jsonb;           jsonb
    2. --------------------------- 
    3. {"a": 3, "b": 2, "aa": 1}(1 row)

  • 大小比较

    由于经过了格式归一化，保证了同一种语义下的jsonb只会有一种存在形式，因此按照制定的规则，可以比较大小。

    • 首先比较类型：object-jsonb > array-jsonb > bool-jsonb > num-jsonb > str-jsonb > null-jsonb

    • 同类型则比较内容：

      • str-json类型：依据text比较的方法，使用数据库默认排序规则进行比较，返回值正数代表大于，负数代表小于，0表示相等。
      • num-json类型：数值比较。
      • bool-json类型：true > false。
      • array-jsonb类型：长度长的 > 长度短的，长度相等则依次比较每个元素。
      • object-jsonb类型：长度长的 > 长度短的，长度相等则依次比较每个键值对，先比较键，再比较值。

      JSON/JSONB类型 - 图2 注意：

      object-jsonb类型内比较时使用的是格式整理后的最终结果进行比较，因此相对于我们直接的输入未必会很直观。

  • 创建索引、主外键

    • BTREE索引

      jsonb类型支持创建btree索引，支持创建主键、外键。

    • GIN索引

      GIN索引可以用来有效的搜索出现在大量jsonb文档（datums）中的键或者键/值对。提供了两个GIN操作符类（jsonb_ops、jsonb_hash_ops），提供了不同的性能和灵活性取舍。缺省的GIN操作符类支持使用@>、<@、?、 ?&和?|操作符查询，非缺省的GIN操作符类jsonb_path_ops只支持索引@>、<@操作符。

      相关的操作符请参见JSON/JSONB函数和操作符。

  • 包含存在

    查询一个JSON之中是否包含某些元素，或者某些元素是否存在于某个JSON中是jsonb的一个重要能力。

    1. -- 简单的标量/原始值只包含相同的值：SELECT '"foo"'::jsonb @> '"foo"'::jsonb;
    2. -- 左侧数组包含了右侧字符串：SELECT '[1, “aa”, 3]'::jsonb ? 'aa';
    3. -- 左侧数组包含了右侧的数组所有元素，顺序、重复不重要：SELECT '[1, 2, 3]'::jsonb @> '[1, 3, 1]'::jsonb;
    4. -- 左侧object-json包含了右侧object-json的所有键值对：SELECT '{"product": "PostgreSQL", "version": 9.4, "jsonb":true}'::jsonb @> '{"version":9.4}'::jsonb;
    5. -- 左侧数组并没有包含右侧的数组所有元素，因为左侧数组的三个元素为1、2、[1,3]，右侧的为1、3：SELECT '[1, 2, [1, 3]]'::jsonb @> '[1, 3]'::jsonb; 
    6. -- 产生假-- 相似的，这样也不对：SELECT '{"foo": {"bar": "baz"}}'::jsonb @> '{"bar": "baz"}'::jsonb; -- false

    相关的操作符请参见JSON/JSONB函数和操作符。

  • 函数和操作符

    json/jsonb类型相关支持的函数和操作符请参见JSON/JSONB函数和操作符。