Generierte Spalten erstellen und verwalten

Eine generierte Spalte ist eine Spalte, die immer aus anderen Spalten in einer Zeile berechnet wird. Diese Spalten können eine Abfrage vereinfachen, die Kosten für die Auswertung eines Ausdrucks zur Abfragezeit sparen und indiziert oder als Fremdschlüssel verwendet werden. Auf dieser Seite wird beschrieben, wie Sie diesen Spaltentyp in Ihrer Datenbank für GoogleSQL- und PostgreSQL-Dialektdatenbanken verwalten.

Generierte Spalte zu einer neuen Tabelle hinzufügen

Im folgenden CREATE TABLE-Snippet wird eine Tabelle zum Speichern von Informationen über Nutzer erstellt. Wir haben Spalten für FirstName und LastName und definieren eine generierte Spalte für FullName, die die Verkettung von FirstName und LastName darstellt. Der SQL-Code in Klammern wird als Generierungsausdruck bezeichnet.

Eine generierte Spalte kann als STORED markiert werden, um die Kosten für die Auswertung des Ausdrucks zur Abfragezeit zu sparen. Der Wert von FullName wird daher nur berechnet, wenn eine neue Zeile eingefügt wird oder wenn FirstName oder LastName für eine vorhandene Zeile aktualisiert wird. Der berechnete Wert wird zusammen mit den anderen Spalten in der Tabelle gespeichert.

GoogleSQL 

CREATE TABLE Users (
Id STRING(20) NOT NULL,
FirstName STRING(50),
LastName STRING(50),
Age INT64 NOT NULL,
FullName STRING(100) AS (FirstName || ' ' || LastName) STORED
) PRIMARY KEY (Id);

PostgreSQL 

CREATE TABLE users (
id VARCHAR(20) NOT NULL,
firstname VARCHAR(50),
lastname VARCHAR(50),
age BIGINT NOT NULL,
fullname VARCHAR(100) GENERATED ALWAYS AS (firstname || ' ' || lastname) STORED,
PRIMARY KEY(id)
);

Sie können eine nicht gespeicherte generierte Spalte erstellen, indem Sie das Attribut STORED in der DDL weglassen. Diese Art von generierter Spalte wird zur Abfragezeit ausgewertet und kann eine Abfrage vereinfachen. In PostgreSQL können Sie mit dem Attribut VIRTUAL eine nicht gespeicherte generierte Spalte erstellen.

GoogleSQL 

FullName STRING(MAX) AS (CONCAT(FirstName, " ", LastName))

PostgreSQL 

fullname text GENERATED ALWAYS AS (firstname || ' ' || lastname) VIRTUAL

  • expression kann ein beliebiger gültiger SQL-Ausdruck sein, der dem Datentyp der Spalte mit folgenden Einschränkungen zugewiesen werden kann.

    • Der Ausdruck kann nur auf Spalten in derselben Tabelle verweisen.

    • Der Ausdruck darf keine Unterabfragen enthalten.

    • Ausdrücke mit nicht deterministischen Funktionen wie PENDING_COMMIT_TIMESTAMP(), CURRENT_DATE() und CURRENT_TIMESTAMP() können nicht in eine STORED-generierte Spalte oder eine generierte Spalte umgewandelt werden, die indexiert ist.

    • Sie können den Ausdruck einer STORED- oder indexierten generierten Spalte nicht ändern.

  • Bei Datenbanken mit GoogleSQL-Dialekt muss eine nicht gespeicherte generierte Spalte vom Typ STRING oder BYTES eine Länge von MAX haben.

  • Bei Datenbanken mit PostgreSQL-Dialekt muss eine nicht gespeicherte oder virtuelle generierte Spalte vom Typ VARCHAR eine Länge von MAX haben.

  • Das Attribut STORED nach dem Ausdruck bewirkt, dass das Ergebnis des Ausdrucks zusammen mit anderen Spalten der Tabelle gespeichert wird. Bei späteren Aktualisierungen einer der referenzierten Spalten wird der Ausdruck noch einmal ausgewertet und gespeichert.

  • Generierte Spalten, die nicht STORED sind, können nicht als NOT NULL markiert werden.

  • Direkte Schreibvorgänge in generierte Spalten sind nicht zulässig.

  • Die Spaltenoption allow_commit_timestamp ist für generierte Spalten und für Spalten, auf die von generierten Spalten verwiesen wird, nicht zulässig.

  • Bei STORED- oder generierten Spalten, die indexiert sind, können Sie den Datentyp der Spalte oder von Spalten, auf die die generierte Spalte verweist, nicht ändern.

  • Sie können eine Spalte nicht löschen, auf die von einer generierten Spalte verwiesen wird.

  • Sie können eine generierte Spalte als Primärschlüssel verwenden, wenn die folgenden zusätzlichen Einschränkungen gelten:

    • Der generierte Primärschlüssel kann nicht auf andere generierte Spalten verweisen.

    • Der generierte Primärschlüssel kann auf höchstens eine Nicht-Schlüsselspalte verweisen.

    • Der generierte Primärschlüssel darf nicht von einer Nicht-Schlüsselspalte mit einer DEFAULT-Klausel abhängen.

  • Für die Verwendung generierter Schlüsselspalten gelten die folgenden Regeln:

    • Lese-APIs: Sie müssen die Schlüsselspalten vollständig angeben, einschließlich der generierten Schlüsselspalten.
    • Mutation APIs: Für INSERT, INSERT_OR_UPDATE und REPLACE können Sie in Spanner keine generierten Schlüsselspalten angeben. Für UPDATE können Sie optional generierte Schlüsselspalten angeben. Für DELETE müssen Sie die Schlüsselspalten vollständig angeben, einschließlich der generierten Schlüssel.
    • DML: Sie können in INSERT- oder UPDATE-Anweisungen nicht explizit in generierte Schlüssel schreiben.
    • Abfrage: Im Allgemeinen empfehlen wir, die generierte Schlüsselspalte als Filter in Ihrer Abfrage zu verwenden. Wenn im Ausdruck für die generierte Schlüsselspalte optional nur eine Spalte als Referenz verwendet wird, kann in der Abfrage eine Gleichheitsbedingung (=) oder eine IN-Bedingung auf die referenzierte Spalte angewendet werden. Weitere Informationen und ein Beispiel finden Sie unter Einen eindeutigen Schlüssel aus einer Wertspalte erstellen.

Die erzeugte Spalte kann wie jede andere Spalte abgefragt werden, wie im folgenden Beispiel gezeigt.

GoogleSQL 

SELECT Id, FullName
FROM Users;

PostgreSQL 

SELECT id, fullname
FROM users;

Die Abfrage mit Fullname entspricht der Abfrage mit dem generierten Ausdruck. Eine generierte Spalte kann die Abfrage also vereinfachen.

GoogleSQL 

SELECT Id, ARRAY_TO_STRING([FirstName, LastName], " ") as FullName
FROM Users;

PostgreSQL 

SELECT id, firstname || ' ' || lastname as fullname
FROM users;

Index für eine generierte Spalte erstellen

Sie können eine generierte Spalte auch indexieren oder als Fremdschlüssel verwenden.

Um Suchvorgänge in unserer generierten FullName-Spalte zu unterstützen, können wir einen sekundären Index erstellen, wie im folgenden Snippet gezeigt.

GoogleSQL 

CREATE INDEX UsersByFullName ON Users (FullName);

PostgreSQL 

CREATE INDEX UserByFullName ON users (fullname);

Generierte Spalte zu einer vorhandenen Tabelle hinzufügen

Mit der folgenden ALTER TABLE-Anweisung können Sie der Tabelle Users eine generierte Spalte hinzufügen, um die Initialen des Nutzers zu generieren und zu speichern.

GoogleSQL 

ALTER TABLE Users ADD COLUMN Initials STRING(2)
AS (ARRAY_TO_STRING([SUBSTR(FirstName, 0, 1), SUBSTR(LastName, 0, 1)], "")) STORED;

PostgreSQL 

ALTER TABLE users ADD COLUMN initials VARCHAR(2)
GENERATED ALWAYS AS (SUBSTR(firstname, 0, 1) || SUBSTR(lastname, 0, 1)) STORED;

Wenn Sie einer vorhandenen Tabelle eine gespeicherte generierte Spalte hinzufügen, wird ein Vorgang mit langer Ausführungszeit zum Backfill der Spaltenwerte gestartet. Beim Backfill können die gespeicherten generierten Spalten weder gelesen noch abgefragt werden. Der Backfill-Status wird in der INFORMATION_SCHEMA-Tabelle wiedergegeben.

Teilindex mithilfe einer generierten Spalte erstellen

Was wäre, wenn wir nur Nutzer abfragen möchten, die mindestens 18 Jahre alt sind? Ein vollständiger Scan der Tabelle wäre ineffizient, daher verwenden wir einen Teilindex.

  1. Mit der folgenden Anweisung können Sie eine weitere generierte Spalte hinzufügen, die das Alter des Nutzers zurückgibt, wenn das Alter über 18 Jahre liegt. Andernfalls wird NULL zurückgegeben.

    GoogleSQL 

    ALTER TABLE Users ADD COLUMN AgeAbove18 INT64
AS (IF(Age > 18, Age, NULL));

    PostgreSQL 

    ALTER TABLE Users ADD COLUMN AgeAbove18 BIGINT
GENERATED ALWAYS AS (nullif( Age , least( 18, Age) )) VIRTUAL;

  2. Erstellen Sie für diese neue Spalte einen Index und deaktivieren Sie die Indexierung von NULL-Werten mit dem Schlüsselwort NULL_FILTERED in GoogleSQL oder dem Prädikat IS NOT NULL in PostgreSQL. Dieser Teilindex ist kleiner und effizienter als ein normaler Index, da er alle Nutzer von 18 Jahren oder jünger ausschließt.

    GoogleSQL 

    CREATE NULL_FILTERED INDEX UsersAbove18ByAge
ON Users (AgeAbove18);

    PostgreSQL 

    CREATE INDEX UsersAbove18ByAge ON users (AgeAbove18)
WHERE AgeAbove18 IS NOT NULL;

  3. Führen Sie die folgende Abfrage aus, um Id und Age aller Nutzer über 18 abzurufen.

    GoogleSQL 

    SELECT Id, Age
FROM Users@{FORCE_INDEX=UsersAbove18ByAge}
WHERE AgeAbove18 IS NOT NULL;

    PostgreSQL 

    SELECT Id, Age
FROM users /*@ FORCE_INDEX = UsersAbove18ByAge */
WHERE AgeAbove18 IS NOT NULL;

  4. Um beispielsweise nach einem anderen Alter zu filtern und alle Nutzer ab 21 Jahren abzurufen, verwenden Sie denselben Index und filtern Sie die generierte Spalte so:

    GoogleSQL 

    SELECT Id, Age
FROM Users@{FORCE_INDEX=UsersAbove18ByAge}
WHERE AgeAbove18 > 21;

    PostgreSQL 

    SELECT Id, Age
FROM users /*@ FORCE_INDEX = UsersAbove18ByAge */
WHERE AgeAbove18 > 21;

    Eine indexierte generierte Spalte kann die Kosten für die Auswertung eines Ausdrucks zur Abfragezeit sparen und das doppelte Speichern der Werte (in der Basistabelle und im Index) im Vergleich zu einer STORED-generierten Spalte vermeiden.

Generierte Spalte entfernen

Mit der folgenden DDL-Anweisung wird eine generierte Spalte aus der Tabelle Users gelöscht:

GoogleSQL 

  ALTER TABLE Users DROP COLUMN Initials;

PostgreSQL 

  ALTER TABLE users DROP COLUMN initials;

Ausdruck einer generierten Spalte ändern

GoogleSQL 

ALTER TABLE Users ALTER COLUMN FullName STRING(100)
AS (ARRAY_TO_STRING(ARRAY_TO_STRING([LastName, FirstName ], " ")));

PostgreSQL 

ALTER TABLE users ADD COLUMN Initials VARCHAR(2)
GENERATED ALWAYS AS (lastname || ' ' || firstname) VIRTUAL;

Der Ausdruck einer generierten STORED-Spalte oder einer indexierten, nicht gespeicherten generierten Spalte kann nicht aktualisiert werden.

Primärschlüssel für eine generierte Spalte erstellen

In Spanner können Sie eine STORED-generierte Spalte im Primärschlüssel verwenden.

Im folgenden Beispiel wird eine DDL-Anweisung gezeigt, mit der die Tabelle UserInfoLog mit einer generierten Spalte ShardId erstellt wird. Der Wert der Spalte ShardId hängt von einer anderen Spalte ab. Sie wird abgeleitet, indem eine MOD-Funktion auf die Spalte UserId angewendet wird. ShardId wird als Teil des Primärschlüssels deklariert.

GoogleSQL 

CREATE TABLE UserInfoLog (
  ShardId INT64 NOT NULL
  AS (MOD(UserId, 2048)) STORED,
  UserId INT64 NOT NULL,
  FullName STRING(1024) NOT NULL,
) PRIMARY KEY (ShardId, UserId);

PostgreSQL 

CREATE TABLE UserInfoLog (
  ShardId BIGINT GENERATED ALWAYS
  AS (MOD(UserId, '2048'::BIGINT)) STORED NOT NULL,
  UserId BIGINT NOT NULL,
  FullName VARCHAR(1024) NOT NULL,
  PRIMARY KEY(ShardId, UserId));

Normalerweise müssen Sie alle Schlüsselspalten angeben, um effizient auf eine bestimmte Zeile zuzugreifen. Im vorherigen Beispiel müssten Sie also sowohl eine ShardId als auch eine UserId angeben. Spanner kann den Wert der generierten Primärschlüsselspalte jedoch manchmal ableiten, wenn er von einer einzelnen anderen Spalte abhängt und der Wert der Spalte, von der er abhängt, vollständig bestimmt ist. Dies ist der Fall, wenn die Spalte, auf die von der generierten Primärschlüsselspalte verwiesen wird, eine der folgenden Bedingungen erfüllt:

  • Er entspricht einem konstanten Wert oder einem gebundenen Parameter in der WHERE-Klausel oder
  • Der Wert wird durch einen IN-Operator in der WHERE-Klausel festgelegt.
  • Der Wert wird aus einer Equi-Join-Bedingung abgerufen.

Beispiel:

GoogleSQL 

SELECT * FROM UserInfoLog
AS T WHERE T.UserId=1;

PostgreSQL 

SELECT * FROM UserInfoLog
AS T WHERE T.UserId=1;

Spanner kann den Wert von ShardId aus dem angegebenen UserId ableiten. Die vorherige Abfrage entspricht nach der Abfrageoptimierung der folgenden Abfrage:

GoogleSQL 

SELECT * FROM UserInfoLog
AS T WHERE T.ShardId = MOD(1, 2048)
AND T.UserId=1;

PostgreSQL 

SELECT * FROM UserInfoLog
AS T WHERE T.ShardId = MOD(1, 2048)
AND T.UserId=1;

Im nächsten Beispiel wird gezeigt, wie Sie die Tabelle Students erstellen und einen Ausdruck verwenden, mit dem das Feld id der JSON-Spalte StudentInfo abgerufen und als Primärschlüssel verwendet wird:

GoogleSQL 

CREATE TABLE Students (
  StudentId INT64 NOT NULL
  AS (INT64(StudentInfo.id)) STORED,
  StudentInfo JSON NOT NULL,
) PRIMARY KEY (StudentId);

PostgreSQL 

CREATE TABLE Students (
  StudentId BIGINT GENERATED ALWAYS
  AS ((StudentInfo ->> 'id')::BIGINT) STORED NOT NULL,
  StudentInfo JSONB NOT NULL,
  PRIMARY KEY(StudentId));

Attribute einer generierten Spalte ansehen

INFORMATION_SCHEMA von Spanner enthält Informationen zu den generierten Spalten in Ihrer Datenbank. Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für Fragen, die Sie durch Abfragen des Informationsschemas beantworten können.

Welche generierten Spalten werden in meiner Datenbank definiert?

GoogleSQL 

SELECT c.TABLE_NAME, c.COLUMN_NAME, C.IS_STORED
FROM INFORMATION_SCHEMA.COLUMNS as c
WHERE c.GENERATION_EXPRESSION IS NOT NULL;

PostgreSQL 

SELECT c.TABLE_NAME, c.COLUMN_NAME, C.IS_STORED
FROM INFORMATION_SCHEMA.COLUMNS as c
WHERE c.GENERATION_EXPRESSION IS NOT NULL;

IS_STORED ist entweder YES für gespeicherte generierte Spalten, NO für nicht gespeicherte generierte Spalten oder NULL für nicht generierte Spalten.

Wie ist der aktuelle Status der generierten Spalten in der Tabelle Users?

Wenn Sie einer vorhandenen Tabelle eine generierte Spalte hinzugefügt haben, möchten Sie möglicherweise SPANNER_STATE in einer Abfrage übergeben, um den aktuellen Status der Spalte zu ermitteln. SPANNER_STATE gibt die folgenden Werte zurück:

  • COMMITTED: Die Spalte ist vollständig nutzbar.
  • WRITE_ONLY: Backfill für diese Spalte wird durchgeführt. Es ist kein Lesevorgang erlaubt.

Verwenden Sie die folgende Abfrage, um den Status einer Spalte zu ermitteln:

GoogleSQL 

SELECT c.TABLE_NAME, c.COLUMN_NAME, c.SPANNER_STATE
FROM INFORMATION_SCHEMA.COLUMNS AS c
WHERE c.TABLE_NAME="Users" AND c.GENERATION_EXPRESSION IS NOT NULL;

PostgreSQL 

SELECT c.TABLE_NAME, c.COLUMN_NAME, c.SPANNER_STATE
FROM INFORMATION_SCHEMA.COLUMNS AS c
WHERE c.TABLE_NAME='users' AND c.GENERATION_EXPRESSION IS NOT NULL;

Hinweis: Auf eine generierte Spalte, die nicht gespeichert ist, kann nur über die SQL-Abfrage zugegriffen werden. Wenn sie jedoch indexiert ist, können Sie mit der Read API auf den Wert aus dem Index zugreifen.

Leistung

Eine von STORED generierte Spalte hat keine Auswirkungen auf die Leistung eines Lese- oder Abfragevorgangs. Nicht gespeicherte generierte Spalten, die in einer Abfrage verwendet werden, können sich jedoch aufgrund des Aufwands für die Auswertung des Ausdrucks für die generierte Spalte auf die Leistung auswirken.

Die Leistung von Schreibvorgängen (DML-Anweisungen und Mutationen) wird beeinträchtigt, wenn entweder eine STORED-generierte Spalte oder eine generierte Spalte mit Index verwendet wird. Der Mehraufwand entsteht durch die Auswertung des generierten Spaltenausdrucks, wenn durch den Schreibvorgang eine der Spalten, auf die im generierten Spaltenausdruck verwiesen wird, eingefügt oder geändert wird. Da der Mehraufwand je nach Schreibarbeitslast für die Anwendung, dem Schemadesign und den Datensatzmerkmalen variiert, empfehlen wir, Ihre Anwendungen zu testen, bevor Sie eine generierte Spalte verwenden.

Nächste Schritte