PostgreSQL JSON 类型及使用

根据RFC 7159 中的说明，JSON 数据类型是用来存储 JSON（JavaScript Object Notation） 数据的。这种数据也可以被存储为text，但是 JSON 数据类型的 优势在于能强制要求每个被存储的值符合 JSON 规则。也有很多 JSON 相关的函 数和操作符可以用于存储在这些数据类型中的数据，见 第 9.15 节。

有两种 JSON 数据类型：json 和 jsonb。它们 几乎接受完全相同的值集合作为输入。主要的实际区别之一是 效率。json数据类型存储输入文本的精准拷贝，处理函数必须在每 次执行时必须重新解析该数据。而jsonb数据被存储在一种分解好的 二进制格式中，它在输入时要稍慢一些，因为需要做附加的转换。但是 jsonb在处理时要快很多，因为不需要解析。jsonb也支 持索引，这也是一个令人瞩目的优势。

由于json类型存储的是输入文本的准确拷贝，其中可能会保留在语法 上不明显的、存在于记号之间的空格，还有 JSON 对象内部的键的顺序。还有， 如果一个值中的 JSON 对象包含同一个键超过一次，所有的键/值对都会被保留（ 处理函数会把最后的值当作有效值）。相反，jsonb不保留空格、不 保留对象键的顺序并且不保留重复的对象键。如果在输入中指定了重复的键，只有 最后一个值会被保留。

通常，除非有特别特殊的需要（例如遗留的对象键顺序假设），大多数应用应该 更愿意把 JSON 数据存储为jsonb。

PostgreSQL对每个数据库只允许一种 字符集编码。因此 JSON 类型不可能严格遵守 JSON 规范，除非数据库编码 是 UTF8。尝试直接包括数据库编码中无法表示的字符将会失败。反过来，能 在数据库编码中表示但是不在 UTF8 中的字符是被允许的。

RFC 7159 允许 JSON 字符串包含u*XXXX* 所标记的 Unicode 转义序列。在json类型的输入函数中，不管数据库 编码如何都允许 Unicode 转义，并且只检查语法正确性（即，跟在u 后面的四个十六进制位）。但是，jsonb的输入函数更加严格：它不允 许非 ASCII 字符的 Unicode 转义（高于U+007F的那些），除非数据 库编码是 UTF8。jsonb类型也拒绝u0000（因为 PostgreSQL的text类型无法表示 它），并且它坚持使用 Unicode 代理对来标记位于 Unicode 基本多语言平面之外 的字符是正确的。合法的 Unicode 转义会被转换成等价的 ASCII 或 UTF8 字符进 行存储，这包括把代理对折叠成一个单一字符。

在把文本 JSON 输入转换成jsonb时，RFC 7159描述 的基本类型会被有效地映射到原生的 PostgreSQL类型（如 表 8.23中所示）。因此，在合法 jsonb数据的组成上有一些次要额外约束，它们不适合 json类型和抽象意义上的 JSON，这些约束对应于有关哪些东西不 能被底层数据类型表示的限制。尤其是，jsonb将拒绝位于 PostgreSQL numeric数据类型范 围之外的数字，而json则不会。这类实现定义的限制是 RFC 7159 所允许的。不过，实际上这类问题更可能发生在其他实 现中，因为把 JSON 的number基本类型表示为 IEEE 754 双精度浮点 是很常见的（这也是RFC 7159 明确期待和允许的）。当在这类系 统间使用 JSON 作为一种交换格式时，应该考虑丢失数字精度的风险。

相反地，如表中所述，有一些 JSON 基本类型输入格式上的次要限制并不适用于相 应的PostgreSQL类型。

JSON 输入和输出语法

RFC 7159 中定义了 JSON 数据类型的输入/输出语法。

下列都是合法的json（或者jsonb）表达式：

-- 简单标量/基本值
-- 基本值可以是数字、带引号的字符串、true、false或者null
SELECT '5'::json;

-- 有零个或者更多元素的数组（元素不需要为同一类型）
SELECT '[1, 2, "foo", null]'::json;

-- 包含键值对的对象
-- 注意对象键必须总是带引号的字符串
SELECT '{"bar": "baz", "balance": 7.77, "active": false}'::json;

-- 数组和对象可以被任意嵌套
SELECT '{"foo": [true, "bar"], "tags": {"a": 1, "b": null}}'::json;

如前所述，当一个 JSON 值被输入并且接着不做任何附加处理就输出时， json会输出和输入完全相同的文本，而jsonb 则不会保留语义上没有意义的细节（例如空格）。例如，注意下面的不同：

SELECT '{"bar": "baz", "balance": 7.77, "active":false}'::json;
                      json                       
-------------------------------------------------
 {"bar": "baz", "balance": 7.77, "active":false}
(1 row)

SELECT '{"bar": "baz", "balance": 7.77, "active":false}'::jsonb;
                      jsonb                       
--------------------------------------------------
 {"bar": "baz", "active": false, "balance": 7.77}
(1 row)

值得一提的一种语义上无意义的细节是，在jsonb中数据会被按照底层 numeric类型的行为来打印。实际上，这意味着用E记号 输入的数字被打印出来时就不会有该记号，例如：

SELECT '{"reading": 1.230e-5}'::json, '{"reading": 1.230e-5}'::jsonb;
         json          |          jsonb          
-----------------------+-------------------------
 {"reading": 1.230e-5} | {"reading": 0.00001230}
(1 row)

不过，如这个例子所示，jsonb将会保留拖尾的小数点后的零，即便这 对于等值检查等目的来说是语义上无意义的。

有效地设计 JSON 文档

将数据表示为 JSON 比传统关系数据模型要灵活得多，在需求不固定时 这种优势更加令人感兴趣。在同一个应用里非常有可能有两种方法共存 并且互补。不过，即便是在要求最大灵活性的应用中，我们还是推荐 JSON 文档有固定的结构。该结构通常是非强制的（尽管可能会强制一 些业务规则），但是有一个可预测的结构会使书写概括一个表中的 “文档”（数据）集合的查询更容易。

当被存储在表中时，JSON 数据也像其他数据类型一样服从相同的并发 控制考虑。尽管存储大型文档是可行的，但是要记住任何更新都在整行 上要求一个行级锁。为了在更新事务之间减少锁争夺，可考虑把 JSON 文档限制到一个可管理的尺寸。理想情况下，JSON 文档应该每个表示 一个原子数据，业务规则命令不会进一步把它们划分成更小的可独立修 改的数据。

jsonb 包含和存在

测试包含是jsonb的一种重要能力。对 json类型没有平行的功能集。包含测试会测试一个 jsonb文档是否被包含在另一个文档中。除了特别注解 之外，这些例子都会返回真：

-- 简单的标量/基本值只包含相同的值：
SELECT '"foo"'::jsonb @> '"foo"'::jsonb;

-- 右边的数字被包含在左边的数组中：
SELECT '[1, 2, 3]'::jsonb @> '[1, 3]'::jsonb;

-- 数组元素的顺序没有意义，因此这个例子也返回真：
SELECT '[1, 2, 3]'::jsonb @> '[3, 1]'::jsonb;

-- 重复的数组元素也没有关系：
SELECT '[1, 2, 3]'::jsonb @> '[1, 2, 2]'::jsonb;

-- 右边具有一个单一键值对的对象被包含在左边的对象中：
SELECT '{"product": "PostgreSQL", "version": 9.4, "jsonb": true}'::jsonb @> '{"version": 9.4}'::jsonb;

-- 右边的数组不会被认为包含在左边的数组中，
-- 即使其中嵌入了一个相似的数组：
SELECT '[1, 2, [1, 3]]'::jsonb @> '[1, 3]'::jsonb;  -- 得到假

-- 但是如果同样也有嵌套，包含就成立：
SELECT '[1, 2, [1, 3]]'::jsonb @> '[[1, 3]]'::jsonb;

-- 类似的，这个例子也不会被认为是包含：
SELECT '{"foo": {"bar": "baz"}}'::jsonb @> '{"bar": "baz"}'::jsonb;  -- 得到假

-- 包含一个顶层键和一个空对象：
SELECT '{"foo": {"bar": "baz"}}'::jsonb @> '{"foo": {}}'::jsonb;

一般原则是被包含的对象必须在结构和数据内容上匹配包含对象，这种匹配 可以是从包含对象中丢弃了不匹配的数组元素或者对象键值对之后成立。但 是记住做包含匹配时数组元素的顺序是没有意义的，并且重复的数组元素实 际也只会考虑一次。

结构必须匹配的一般原则有一种特殊情况，一个数组可以包含一个基本值：

-- 这个数组包含基本字符串值：
SELECT '["foo", "bar"]'::jsonb @> '"bar"'::jsonb;

-- 反之不然，下面的例子会报告“不包含”：
SELECT '"bar"'::jsonb @> '["bar"]'::jsonb;  -- 得到假

jsonb还有一个存在操作符，它是包含的一种 变体：它测试一个字符串（以一个text值的形式给出）是否出 现在jsonb值顶层的一个对象键或者数组元素中。除非特别注解， 下面这些例子返回真：

-- 字符串作为一个数组元素存在：
SELECT '["foo", "bar", "baz"]'::jsonb ? 'bar';

-- 字符串作为一个对象键存在：
SELECT '{"foo": "bar"}'::jsonb ? 'foo';

-- 不考虑对象值：
SELECT '{"foo": "bar"}'::jsonb ? 'bar';  -- 得到假

-- 和包含一样，存在必须在顶层匹配：
SELECT '{"foo": {"bar": "baz"}}'::jsonb ? 'bar'; -- 得到假

-- 如果一个字符串匹配一个基本 JSON 字符串，它就被认为存在：
SELECT '"foo"'::jsonb ? 'foo';

当涉及很多键或元素时，JSON 对象比数组更适合于做包含或存在测试， 因为它们不像数组，进行搜索时会进行内部优化，并且不需要被线性搜索。