【MySQL】MySQL `JSON` 数据类型介绍

自 MySQL 5.7 引入原生 JSON 数据类型以来，它已成为处理半结构化数据的利器。本指南将全面覆盖 JSON 类型的写入、读取、更新、删除、高级查询及性能优化。

1. 核心优势与适用场景

• 三大优势:
  1. 自动格式验证: 保证存入的数据一定是有效的JSON。
  2. 优化二进制存储: 读取JSON内部元素时比文本解析更快。
  3. 丰富的内置函数: 提供强大的查询和操作能力。
• 适用场景:
  • 商品规格、文章标签、用户配置等多变属性的存储。
  • 不适用场景: 用户ID、用户名等高度结构化、需要频繁精确查询的核心数据，仍应使用传统字段。

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2.【写入】构造与插入 JSON 数据

这是JSON类型最基础的操作：如何创建并写入数据。

A. 插入预先格式化的JSON字符串（基本方式）

这是最常见的方式，在你的应用程序代码中（如Python, Java）将对象序列化为JSON字符串，然后直接插入。

CREATE TABLE IF NOT EXISTS products (id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,name VARCHAR(255) NOT NULL,properties JSON
);INSERT INTO products (name, properties) VALUES
('笔记本电脑', '{"brand": "Apple", "ram_gb": 16, "tags": ["MacBook Pro", "M2 Chip"]}'),
('智能手机', '{"brand": "Samsung", "ram_gb": 12, "screen_size": 6.8, "colors": ["Black", "White"]}');

B. 使用函数在SQL中动态构造JSON（进阶方式）

有时候，你需要直接在数据库层面根据其他表的数据来生成JSON。这时 JSON_OBJECT 和 JSON_ARRAY 就派上用场了。

• JSON_OBJECT('key1', val1, 'key2', val2, ...): 根据键值对创建JSON对象。
• JSON_ARRAY(val1, val2, ...): 根据值创建JSON数组。

示例：动态插入一个键盘商品

INSERT INTO products (name, properties)
VALUES ('机械键盘',-- 使用函数动态生成JSON对象JSON_OBJECT('brand', 'Logitech','type', 'Mechanical','backlight', true,'switches', JSON_ARRAY('Red', 'Brown', 'Blue') -- 嵌套一个JSON数组)
);

这个方法在数据迁移或复杂的数据处理场景中非常有用。

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3.【读取】查询与解析 JSON 数据

查询是JSON类型最强大的部分。

A. 基础路径提取：-> 与 ->>

这是最重要的查询操作符，必须理解其区别：

• column->path: 提取并返回JSON格式的值。字符串会带双引号。
• column->>path: 提取并返回纯文本格式的值。字符串不带双引号，适合用于WHERE条件判断或给应用程序返回干净的数据。

SELECTname,properties->"$.brand" AS brand_with_quotes,  -- 结果: "Apple"properties->>"$.brand" AS brand_without_quotes, -- 结果: Appleproperties->"$.tags" AS tags_array           -- 结果: ["MacBook Pro", "M2 Chip"]
FROM products
WHERE id = 1;

B. 在 WHERE 子句中筛选

-- 查询品牌是 Apple 的商品
SELECT name, properties FROM products WHERE properties->>"$.brand" = 'Apple';-- 查询内存大于等于 16GB 的商品 (注意类型转换)
SELECT name, properties FROM products WHERE CAST(properties->>"$.ram_gb" AS UNSIGNED) >= 16;

C. 查询数组元素

• 按索引查询: $[0] 代表数组第一个元素。

  SELECT properties->>"$.tags[0]" AS first_tag FROM products WHERE id = 1; -- 结果: MacBook Pro
  

• 判断值是否存在于数组中: JSON_CONTAINS()

  -- 查询所有包含 "White" 颜色的手机
  -- 第二个参数 '"White"' 是一个JSON字符串，所以引号是必须的
  SELECT name FROM products WHERE JSON_CONTAINS(properties->'$.colors', '"White"');
  

D. (高级) 将JSON数组展开为行：JSON_TABLE()

从 MySQL 8.0 开始，JSON_TABLE() 是一个划时代的函数，它可以将JSON数组展开成规范的关系型数据行，便于进行聚合、关联等操作。

示例：列出所有商品的所有标签

SELECTp.name,t.tag
FROMproducts p,-- 将 properties 字段中的 tags 数组展开JSON_TABLE(p.properties,'$.tags[*]' -- [*] 表示数组中的所有元素COLUMNS (tag VARCHAR(50) PATH '$' -- 将每个数组元素的值映射到名为 tag 的列)) AS t;

结果:

name	tag
笔记本电脑	MacBook Pro
笔记本电脑	M2 Chip

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4.【修改/删除】更新 JSON 数据

A. 更新或新增键值对：JSON_SET, JSON_REPLACE, JSON_INSERT

• JSON_SET(): 最常用。路径存在则更新，不存在则新增。
• JSON_REPLACE(): 只更新存在的路径。
• JSON_INSERT(): 只新增不存在的路径。

-- 为Apple笔记本电脑更新内存为32GB，并增加发布年份
UPDATE products
SET properties = JSON_SET(properties,'$.ram_gb', 32,'$.year', 2025
)
WHERE properties->>"$.brand" = 'Apple';

B. 删除键值对：JSON_REMOVE()

-- 删除商品属性中的 'screen_size'
UPDATE products
SET properties = JSON_REMOVE(properties, '$.screen_size')
WHERE name = '智能手机';

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5. 性能优化与最佳实践

A. 为JSON字段创建索引

你不能直接索引整个JSON列，但可以为JSON内部频繁查询的特定路径创建索引。方法是使用生成列 (Generated Column)。

示例：为 brand 字段创建索引

-- 1. 添加一个虚拟列，其值总是从 properties->>"$.brand" 计算得来
ALTER TABLE products
ADD COLUMN brand_name VARCHAR(255) AS (properties->>"$.brand") VIRTUAL;-- 2. 在这个虚拟列上创建索引
CREATE INDEX idx_products_brand_name ON products(brand_name);

之后，所有 WHERE brand_name = '...' 的查询都会自动使用该索引，速度飞快！

B. 添加检查约束（CHECK）

为了保证JSON内部数据的某种一致性，你可以添加 CHECK 约束。

-- 确保所有商品的properties字段都必须包含 brand 和 ram_gb 这两个键
ALTER TABLE products
ADD CONSTRAINT chk_properties_keys
CHECK (JSON_CONTAINS_PATH(properties, 'all', '$.brand', '$.ram_gb')
);

6. 总结

• 写入: 可以直接插入字符串，也可以用 JSON_OBJECT 和 JSON_ARRAY 在SQL中动态构造。
• 读取: -> 和 ->> 是基础，JSON_CONTAINS 用于数组查询，JSON_TABLE (MySQL 8.0+) 是处理数组的强大工具。
• 修改: JSON_SET 是最常用的更新函数。
• 性能: 必须为你频繁查询的JSON路径，通过生成列的方式来创建索引。

JSON 数据类型是关系型数据库对现代应用需求的一种强大补充，但它应该被用来补充而不是替代良好的关系型设计。