PG-NoSQL特性：全文检索对 json 和 jsonb 数据类型的支持

文章目录
前言

一、​PostgreSQL 全文检索简介

1. tsvector

2.tsquery

3.英文全文检索例子

二、 json 、 jsonb 全文检索实践

1.查看to tsvector 函数

2.创建数据生成函数

3.创建 json 测试表

4.json 数据全文检索测试

总结

前言
第一部分简单介绍 PostgreSQL 全文检索
第二部分演示全文检索对 json 、 jsonb 数据类型的支持 。

一、​PostgreSQL 全文检索简介
对于大多数应用来说全文检索很少在数据库中实现，一般使用单独的全文检索引擎，例如基于 SQL 的全文检索引擎 Sphinx 。PostgreSQL 支持全文检索 ，对于规模不大的应用如果不想搭建专门的搜索引擎， PostgreSQL 的全文检索也可以满足需求 。

如果没有使用专门的搜索引 擎 ，大部检索需要通过数据库 like 操作匹配，这种检索方式的主要缺点在于：

不能很好地支持索引，通常需全表扫描检索数据，数据量大时检索性能很低 。
不提供检索结果排序，当输出结果数据量非常大时表现更加明显 。
PostgreSQL 全文检索能有效地解决这个问题 ， PostgreSQL 全文检索通过以下两种数据类型来实现 。
在 PostgreSQL 10 版本之前全文检索不支持 json 和 jsonb 数据类型， 10 版本的一个重要特性是全文检索支持 json 和 jsonb 数据类型，这一小节将演示 10 版本的这个新特性 。

1. tsvector
   tsvector 全文检索数据类型代表一个被优化的可以基于搜索的文挡，要将一串字符串转换成 tsvector 全文检索数据类型，代码如下所示：

postgres=# select ‘Hello,cat,how are u?cat is miling!’::tsvector;
tsvector

‘Hello,how’ ‘are’ ‘is’ ‘miling!’ ‘u?cat’
(1 row)
字符串的内容被分隔成好几段

::tsvector只是做类型转换，没有进行数据标准化处理
to_tsvector函数可对于英文全文检索进行数据标准化处理

postgres=# select to_tsvector(‘english’,‘Hello cat,’);
to_tsvector

‘cat’:2 ‘hello’:1
(1 row)
2.tsquery
tsquery 表示一个文本查询 ，存储用于搜索的词， 并且支持布尔操作“＆” 、“ ｜ ”、“！”
将字符串转换成tsquery，没有做标准化

postgres=# select ‘hello&cat’::tsquery;
tsquery

‘hello’ & ‘cat’
(1 row)
to_tsquery 函数可以执行标准化

postgres=# select to_tsquery(‘hello&cat’);
to_tsquery

‘hello’ & ‘cat’
(1 row)
全文检索示例：用于检索字符串是否包括“ hello”和“ cat ” 字符，本例中返回真。

postgres=# select to_tsvector(‘english’,how are u’)@@to_tsquery(‘hello@dog’);
?column?

f
(1 row)
注：这里使用了带双参数的 to_tsvector 函数，函数 to_tsvector 双参数的格式如下所示：to_tsvector([ config regconfig,] document text），本节 to_tsvector 函数指定了 config 参数为english ，如果不指定 config 参数，则默认使用 default_text_search_config 参数的配置 。

3.英文全文检索例子
下面演示一个英文全文检索示例，创建一张测试表并插入 200 万测试数据，如下所示：

create table test_search(id int4,name text);
insert into test_search(id,name) select n,n||‘_francs’ from generate_series(1,2000000) n;
select * from test_search where name like ‘1_francs’;
explain analyze select * from test_search where name like ‘1_francs’;
在这里插入图片描述
执行计划进行了全表扫描，执行时间为 145毫秒左右，性能很低
创建索引，再次执行计划

create index idx_gin_search on test_search using gin(to_tsvector(‘english’,name));
explain analyze select * from test_search where to_tsvector(‘english’,name)@@to_tsquery(‘english’,‘1_francs’);
在这里插入图片描述
创建索引后，以上查询走了索引并且执行时间下降到0.2毫秒，性能提升了。如果将 SQL 修改为不走索引

explain analyze select * from test_search where to_tsvector(name)@@to_tsquery(‘1_francs’);

在这里插入图片描述
由于创建索引时使用的是 to_tsvector（’english’，name）函数索引，带了两个参数，因此 where条件中的 to_tsvector 函数带两个参数才能走索引，而 to_tsvector(name）不走索引。

二、 json 、 jsonb 全文检索实践
1.查看to tsvector 函数
postgres-# \df to_tsvector
在这里插入图片描述
10 版本的 to_tsvector 函数支持的数据类型增加了 json 和 jsonb 。

2.创建数据生成函数
为了便于生成测试数据，创建以下两个函数用来随机生成指定长度的字符串， random_range(int4,int4）函数的代码如下所示：

create or replace function random_range(int4,int4)
returns int4
language sql
as KaTeX parse error: Can't use function '$' in math mode at position 14: select ($̲1+floor(($2-$1+…;
接着创建 random_text_simple(length int4）函数，此函数会调用 random_range(int4,int4)函数，其代码如下所示 ：

create or replace function random_text_simple(length int4)
returns text
language plpgsql
as $$declarepossibl{e}_{c}harstext:{=}^{\prime }0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXY{Z}^{\prime };outputtext:{=}^{\prime \prime };iint4;posint;beginforiin1..lengthlooppos:=rando{m}_{r}ange(1,length(possibl{e}_{c}hars));output:=output||substr(possibl{e}_{c}hars,pos,1);endloop;returnoutput;end;$$;
random_text_simple(length int4）函数可以随机生成指定长度字符串，下列代码随机生成含3位和6位字符的字符串 ：

select random_text_simple(3);
select random_text_simple(6);
在这里插入图片描述
后面会使用这个函数生成测试数据

3.创建 json 测试表
创建 user_ini 测试表，并通过 random_text_simple(length int4） 函数插入 100 万随机生成的六位字符的字符串 ，作为测试数据 ， 如下所示 ：

create table user_ini_text(id int4,user_id int8,user_name character varying(64),create_time timestamp(6) with time zone default clock_timestamp());
insert into user_ini_text(id,user_id,user_name) select r,round(random()*1000000),random_text_simple(6) from generate_series(1,1000000) as r;
select * from user_ini_text limit 1;
4.json 数据全文检索测试
使用全文检索查询表 user_ini_text且on 的 user_name 字段中包含 U6XUW4 字符的记录，如下所示 ：

select * from user_ini_text where to_tsvector(‘english’,user_name)@@to_tsquery(‘ENGLISH’,‘U6XUW4’);
explain analyze select * from user_ini_text where to_tsvector(‘english’,‘U6XUW4’);
正常执行说明全文检索支持 json 数据类型 ，只是上述 SQL 进行了全表扫描，性能较低，执行时间为738毫秒
在这里插入图片描述
创建索引，再次执行SQL查看执行计划

create index idx_gin_search_json on user_ini_text using gin(to_tsvector(‘english’,user_name));
create index idx_gin_search_json on user_ini_text using gin(to_tsvector(‘english’,user_name));
在这里插入图片描述
从上述执行计划看出走了索引， 并且执行时间降为 0.034 毫秒，性能非常不错 。

总结
前一部分对 PostgreSQL 全文检索的实现做了简单介绍，并且给出了一个英文检索的例子，后一部分通过示例介绍了 PostgreSQL的一个新特性，即全文检索对 json、jsonb类型的支持 。PostgreSQL 对中文检索也是支持的， 可自行测试 。

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