文章目录
- 一、数组基础
- 1.1 创建含数组的表
- 1.2 插入数组数据
- 1.3 性能对比与选择建议
- 1.4 使用建议
- 二、数组查询（SELECT）
- 2.1 基本访问
- 2.2 条件查询：判断元素是否存在
- 2.3 数组长度与空值判断
- 2.4 展开数组为行（UNNEST）
- 三、数组更新（UPDATE）
- 3.1 替换整个数组
- 3.2 追加元素
- 3.3 删除指定元素
- 3.4 更新特定位置元素
- 四、数组索引优化
- 4.1 GIN 索引（通用倒排索引）
- 4.2 GiST 索引（空间/近似匹配）
- 4.3 表达式索引（针对特定模式）
- 4.4 部分索引（过滤空数组）
- 五、数组常见应用场景
- 场景1：商品标签系统
- 场景2：用户角色权限
- 场景3：多值过滤（前端筛选）
- 六、避坑指南与限制
- 6.1 数组 vs 关联表：何时使用？
- 6.2 空数组 vs NULL
- 6.3 下标从1开始
- 6.4 写入性能
- 6.5 JSONB 替代方案
- 七、高级技巧
- 7.1 数组合并去重
- 7.2 数组转字符串（用于展示）
- 7.3 初始化空数组
在 PostgreSQL 中，数组（Array）是一种强大而灵活的内置数据类型，允许单个字段存储多个同类型元素。它广泛应用于标签系统、权限列表、多值属性等场景。然而，不当使用可能导致性能下降或查询复杂化。
一、数组基础
1.1 创建含数组的表
CREATETABLEproducts(idSERIALPRIMARYKEY,nameTEXT,tagsTEXT[],-- 文本数组scoresINTEGER[],-- 整数数组dimensionsFLOAT[3]-- 固定长度为3的浮点数组（可选）);注意：
TEXT[]表示一维文本数组；TEXT[][]为二维数组。固定长度（如[3]）仅为文档提示，PostgreSQL 不强制限制实际长度。
1.2 插入数组数据
-- 方式1：使用花括号字面量（推荐）INSERTINTOproducts(name,tags,scores)VALUES('Laptop','{electronics, portable, high-end}','{95, 88, 92}');-- 方式2：使用 ARRAY 构造器INSERTINTOproducts(name,tags,scores)VALUES('Phone',ARRAY['mobile','android'],ARRAY[85,90]);字符串元素若含逗号、空格或特殊字符，需用双引号包裹：
'{ "wireless, bluetooth", "water-resistant" }'
1.3 性能对比与选择建议
| 查询模式 | 推荐操作符 | 是否走 GIN 索引 |
|---|---|---|
| 元素存在（单值） | 'val' = ANY(col) | 是 |
| 包含子集 | col @> ARRAY[...] | 是 |
| 交集非空 | col && ARRAY[...] | 是 |
| 精确相等 | col = ARRAY[...] | 否（需 B-tree 索引） |
| 长度判断 | array_length(col,1) = N | 否（需表达式索引） |
注意：
col = ARRAY[...]无法使用 GIN 索引，若需频繁精确匹配，可考虑：CREATEINDEXidx_tags_exactONproducts(tags);-- B-tree 索引
1.4 使用建议
- 优先使用 GIN 索引加速
ANY,@>,&&查询。 - 单元素存在性检查用
= ANY(col)，多元素用@>。 - 追加用
||，删除用array_remove()。 - 明确区分空数组
{}和 NULL。 - 避免在高写入场景滥用数组，评估关联表方案。
- 简单同类型列表用数组，复杂结构用 JSONB。
- 下标从1开始，切片语法
[start:end]。 - 用
unnest()展开分析，用array_agg()聚合生成。
通过合理设计与索引优化，PostgreSQL 数组能显著简化数据模型并提升查询效率。但在关系型数据库中，规范化仍是默认准则——仅在明确收益时才引入数组。
二、数组查询（SELECT）
2.1 基本访问
-- 获取整个数组SELECTtagsFROMproducts;-- 访问第1个元素（PostgreSQL 数组下标从1开始！）SELECTtags[1]FROMproducts;-- 访问切片（第2到第3个元素）SELECTscores[2:3]FROMproducts;2.2 条件查询：判断元素是否存在
-- 方法1：使用 ANY()SELECT*FROMproductsWHERE'electronics'=ANY(tags);-- 方法2：使用 @> 操作符（包含）SELECT*FROMproductsWHEREtags @>ARRAY['electronics'];-- 方法3：使用 && 操作符（重叠，至少一个公共元素）SELECT*FROMproductsWHEREtags&&ARRAY['electronics','gaming'];推荐：
- 单元素存在性检查 →
= ANY(array_col)- 多元素子集检查 →
array_col @> ARRAY[...]
2.3 数组长度与空值判断
-- 数组长度SELECTarray_length(tags,1)AStag_countFROMproducts;-- 判断是否为空数组SELECT*FROMproductsWHEREtags='{}';-- 判断是否为 NULL（注意：空数组 ≠ NULL）SELECT*FROMproductsWHEREtagsISNULL;2.4 展开数组为行（UNNEST）
-- 将每个标签展开为独立行SELECTid,name,unnest(tags)AStagFROMproducts;-- 保留空数组（使用 LEFT JOIN LATERAL）SELECTp.id,p.name,t.tagFROMproducts pLEFTJOINLATERAL unnest(p.tags)ASt(tag)ONtrue;三、数组更新（UPDATE）
3.1 替换整个数组
UPDATEproductsSETtags='{"updated", "tag"}'WHEREid=1;3.2 追加元素
-- 追加到末尾（使用 || 操作符）UPDATEproductsSETtags=tags||'new_tag'WHEREid=1;-- 追加数组UPDATEproductsSETtags=tags||ARRAY['tag1','tag2']WHEREid=1;注意：
||对数组是连接操作，对字符串是拼接，上下文自动区分。
3.3 删除指定元素
PostgreSQL无直接删除函数，需通过数组构造实现：
-- 删除所有值为 'old_tag' 的元素UPDATEproductsSETtags=array_remove(tags,'old_tag')WHEREid=1;-- 删除第一个匹配的元素（PostgreSQL 13+）UPDATEproductsSETtags=array_replace(tags,'old_tag',NULL)WHEREid=1;-- 然后移除 NULL（需额外步骤，不推荐）推荐：使用
array_remove()（移除所有匹配项）。
3.4 更新特定位置元素
-- 将第2个标签改为 'replaced'UPDATEproductsSETtags[2]='replaced'WHEREid=1ANDarray_length(tags,1)>=2;注意：若下标超出范围，会插入 NULL 填充，需谨慎。
四、数组索引优化
数组查询若无索引，将导致全表扫描。以下是关键优化策略。
4.1 GIN 索引（通用倒排索引）
适用于ANY(),@>,&&等操作。
-- 创建 GIN 索引CREATEINDEXidx_products_tags_ginONproductsUSINGGIN(tags);-- 查询可走索引SELECT*FROMproductsWHEREtags @>ARRAY['electronics'];SELECT*FROMproductsWHERE'gaming'=ANY(tags);优势：支持任意元素查询、子集、交集。
劣势：写入开销较大，索引体积大。
4.2 GiST 索引（空间/近似匹配）
较少用于普通数组，多用于几何、全文搜索。
4.3 表达式索引（针对特定模式）
若常查询数组长度：
CREATEINDEXidx_products_tag_countONproducts((array_length(tags,1)));4.4 部分索引（过滤空数组）
CREATEINDEXidx_products_nonempty_tagsONproductsUSINGGIN(tags)WHEREtags!='{}'ANDtagsISNOTNULL;五、数组常见应用场景
场景1：商品标签系统
-- 快速查找带“sale”和“electronics”标签的商品SELECT*FROMproductsWHEREtags @>ARRAY['sale','electronics'];-- GIN 索引高效支持场景2：用户角色权限
-- 用户拥有 admin 或 moderator 角色SELECT*FROMusersWHEREroles&&ARRAY['admin','moderator'];场景3：多值过滤（前端筛选）
-- 用户选择颜色 ['red', 'blue']，查找包含任一颜色的商品SELECT*FROMitemsWHEREcolors&&ARRAY['red','blue'];六、避坑指南与限制
6.1 数组 vs 关联表：何时使用？
- 使用数组当：
- 数据简单、无独立属性
- 查询模式固定（如仅存在性检查）
- 写少读多
- 使用关联表当：
- 需要独立管理元素（如标签有创建时间、状态）
- 元素需被多个主记录共享
- 需要外键约束或复杂查询
反例：若标签需统计使用次数、支持层级，应建
tags表 +product_tags关联表。
6.2 空数组 vs NULL
{}是空数组（有效值）NULL表示未知/未设置- 查询时需明确区分：
WHEREtagsISNOTNULLANDtags!='{}'
6.3 下标从1开始
这是 SQL 标准，但易与编程语言（0起始）混淆：
tags[1]-- 第一个元素6.4 写入性能
GIN 索引在高并发写入场景下可能成为瓶颈。若写多读少，评估是否值得用数组。
6.5 JSONB 替代方案
对于结构更复杂或多类型的多值字段，可考虑JSONB：
ALTERTABLEproductsADDCOLUMNmetadata JSONB;-- 支持更灵活查询，且有专用 GIN 索引但若仅为同类型列表，数组更轻量、高效。
七、高级技巧
7.1 数组合并去重
-- 合并两个数组并去重SELECTARRAY(SELECTDISTINCTUNNEST(tags||ARRAY['new','tag'])ORDERBY1);7.2 数组转字符串（用于展示）
SELECTarray_to_string(tags,', ')AStag_listFROMproducts;7.3 初始化空数组
-- 避免 NULL，初始化为空数组INSERTINTOproducts(name,tags)VALUES('New Product','{}');
