什么是JSON PATH？

什么是JSON PATH

在一般的编程语言中，JSON对象中，深层次的对象和属性的访问，使用一种链式标识的方式，例如对于下面这个对象(来自PG官方技术文档)：

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js 代码解读复制代码{
  "track": {
    "segments": [
      {
        "location":   [ 47.763, 13.4034 ],
        "start time": "2018-10-14 10:05:14",
        "HR": 73
      },
      {
        "location":   [ 47.706, 13.2635 ],
        "start time": "2018-10-14 10:39:21",
        "HR": 135
      }
    ]
  }
}

在JS语言中，如果要访问其中的一个属性，可以使用下面的方法： track.segements[0].HR。但在Postgres的SQL语言中，由于语法的限制，可能需要使用"->"引用操作符，也是链式访问，如下：

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sql 代码解读复制代码 with D (data) as (values ('{
  "track": {
    "segments": [
      {
        "location":   [ 47.763, 13.4034 ],
        "start time": "2018-10-14 10:05:14",
        "HR": 73
      },
      {
        "location":   [ 47.706, 13.2635 ],
        "start time": "2018-10-14 10:39:21",
        "HR": 135
      }
    ]
  }
}')) 

select D.data::jsonb->'track'->'segments'->0->>'HR' from D;
 ?column? 
----------
 73
(1 row)

可能觉得这种写法过于繁复，PG的设计者提出了一种“路径”查询的方式，就是通过一种形式，可以定义一个寻址的路径，然后基于这个路径来解析和访问JSON对象，得到需要的结果。这个路径，可以简单的使用一个字符串来进行表达，容易构造和使用。

这个路径，就是所谓的JSON PATH，而用来表示和描述这个路径所使用的语言，就是规范化的字符串，则被称为 SQL/JSON Path Language，即JSON路径语言。

SQL/JSON PATH语言如何使用

还是使用上面那个例子，如果使用路径语言来实现，可以使用下面的方式：

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sql 代码解读复制代码-- 查询属性
select jsonb_path_query(data::jsonb, '$.track.segments') from D;
                                                                         jsonb_path_query                                                                          
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 [{"HR": 73, "location": [47.763, 13.4034], "start time": "2018-10-14 10:05:14"}, {"HR": 135, "location": [47.706, 13.2635], "start time": "2018-10-14 10:39:21"}]
(1 row)

-- 指定位置和属性
select jsonb_path_query(data::jsonb, '$.track.segments[0].location') from D;
 jsonb_path_query  
-------------------
 [47.763, 13.4034]
(1 row)

-- 通配符
select jsonb_path_query(data::jsonb, '$.track.segments[*].location') from D;
 jsonb_path_query  
-------------------
 [47.763, 13.4034]
 [47.706, 13.2635]
(2 rows)

-- 不存在的路径 
select jsonb_path_query(data::jsonb, '$.track.segments[3].location') from D;
 jsonb_path_query 
------------------
(0 rows)

-- 条件检查
select jsonb_path_query(data::jsonb, '$.track.segments[*] ? (@.HR > 130)."start time"') from D;
   jsonb_path_query    
-----------------------
 "2018-10-14 10:39:21"
(1 row)

从这些例子中，我们可以看到，JSON Path一般结合匹配的函数或者操作符使用，这时可以将其看成简单的字符串参数。然后由数据库引擎来解析这个字符串，并进行相关的处理。

JSON Path的主要语法规则是什么样的

根据对上面例子和技术资料的解读，笔者总结了一下JSON Path的主要语法规则

所有JSON Path，都是一个字符串，使用''包围起来
一般使用$开始，代表当前处理的JSON对象
类似于JS的语法，使用.和中括号，结合属性名称来表示寻址路径
寻址的次序，从左到右进行解析
属性名称中有空格的，可以使用双引号包围
对于数组，可以使用通配符 *，或者具体数字
可以使用条件语句，来对属性进行过滤
条件语句中，使用@表示当前引用的属性值，并使用 ? 作为操作符

PG中关于JSON PATH有那些相关的功能和函数

在JSON章节中，我们已经提到，下面由两个操作符，需要配合JSON Path进行使用：

jsonb @? jsonpath → boolean

用于检查是否有匹配JSON Path的项目(可以返回记录)。

jsonb @@ jsonpath → boolean

对JSON对象，使用JSON Path进行谓词检查，只计算第一个匹配项目。和前面项目的区别是，需要使用一个检查机制，如指定一个条件，来对枚举的项目进行检查，而前者则是通过返回的记录来确定。需要注意，如果检查的项目本身为null，则会返回null，而不是布尔值。

PG中，还有有一类使用json_path开头的函数，一般都和JSON Path语言的应用相关，例如：

jsonb_path_exists ( target jsonb, path jsonpath [, vars jsonb [, silent boolean ]] ) → boolean

这个方法非常基本，就是用于检查在JSON对象中，路径查询的结果是否存在。在路径字符串中，还可以定义参数，并可以使用在vars对象中的值来替换(也就是说path也可以是参数化的)；silent参数为true时，函数将抑制与@？和@@运算符相同的错误(这个设置，笔者没有完全理解，大致是条件抛出错误而非返回空值的意思)。

jsonb_path_query ( target jsonb, path jsonpath [, vars jsonb [, silent boolean ]] ) → setof jsonb

这个方法是实际应用中最常见的，就是使用路径进行查询并获得匹配的结果。下面有一个简单的例子：

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sql 代码解读复制代码select id, 
jsonb_path_exists(data::jsonb, '$.a[*] ? (@ >= $min && @ <= $max)', '{"min":2, "max":4}') j1, 
jsonb_path_query(data::jsonb, '$.a[*] ? (@ >= $min && @ <= $max)', '{"min":2, "max":5}') j2 
from lateral ( values (1001,'{"a":[1,2,3,4,5]}'),(1002,'{"a":[5,6,7,8]}')) as D(id,data);
  id  | j1 | j2 
------ ---- ----
 1001 | t  | 2
 1001 | t  | 3
 1001 | t  | 4
 1001 | t  | 5
 1002 | f  | 5
(5 rows)

从这个例子我们可以看到：

exists，返回的是一个布尔值；query，根据查询路径不同，可能返回的结果也有差异，例子中返回的是一个匹配条件的记录集；例子中使用了一个参数化的路径，并传输了要使用的参数对象；参数化查询，大大提高了JSON路径查询构建和执行的灵活性

jsonb_path_match ( target jsonb, path jsonpath [, vars jsonb [, silent boolean ]] ) → boolean

需要使用一个检查性的JSON Path语句，返回匹配检查的结果。例如：

jsonb_path_match('{"a":[1,2,3,4,5]}', 'exists(.a[∗]?(@>=.a[*] ? (@ >= .a[∗]?(@>=min && @ <= $max))', '{"min":2, "max":4}') → t

注意其中的exists判断，笔者没有找到其他的例子和写法。在这一点，math好像和exists是一样的。

jsonb_path_query_array, jsonb_path_query_first

这两个函数和path_query类似，只不过如果是数组的话，它会返回一个数组而不是记录集；query_first显然就是返回数组中第一个值(不是数��，也不是记录集)。

jsonb_path_exists_tz,jsonb_path_match_tz,jsonb_path_query_tz,jsonb_path_query_array_tz,jsonb_path_query_first_tz

这里的tz，是TimeZone(时区的意思)。也就是说，这些方法的基本功能都是和前面的方法差不多的，但如果包括时间相关处理的话，都要考虑时区的信息。

小结

本文讨论了Postgres JSON功能的一个扩展性的特性，就是JSON Path。表述了笔者对其的理解，应用的方式和场合，以及Postgres中，相关的操作符和函数，和使用方式等等内容。

数据库 mysql 后端

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