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一、数据库与对象管理
二、数据操作 (CRUD)
三、查询优化与执行计划分析
四、事务控制
五、数据类型与高级特性应用
六、系统查询与维护
研发中的重要注意事项
在 PostgreSQL 研发中，以下这些 SQL 应用是极其常见且核心的操作，涵盖了数据库设计、数据操作、查询优化和系统维护的关键方面：
一、数据库与对象管理
创建/修改表：
CREATE TABLE employees ( id SERIAL PRIMARY KEY, -- 自增主键 name VARCHAR(100) NOT NULL, email VARCHAR(255) UNIQUE, department_id INTEGER REFERENCES departments(id), -- 外键 salary NUMERIC(10, 2), hire_date DATE DEFAULT CURRENT_DATE, is_active BOOLEAN DEFAULT true, skills TEXT[] -- 数组类型 profile JSONB -- JSONB 类型存储灵活数据); -- 添加索引CREATE INDEX idx_employees_department ON employees(department_id);CREATE INDEX idx_employees_name ON employees(name);CREATE INDEX idx_employees_profile_email ON employees USING gin ((profile->>'email')); -- JSONB 字段索引 -- 修改表 (添加列、修改列类型、添加约束等)ALTER TABLE employees ADD COLUMN phone VARCHAR(20);ALTER TABLE employees ALTER COLUMN salary TYPE DECIMAL(12, 2);ALTER TABLE employees ADD CONSTRAINT salary_check CHECK (salary > 0);创建视图：
CREATE VIEW active_employees ASSELECT id, name, email, department_idFROM employeesWHERE is_active = true;-- 物化视图 (定期刷新)CREATE MATERIALIZED VIEW department_salary_summary ASSELECT department_id, AVG(salary) AS avg_salary, SUM(salary) AS total_salaryFROM employeesGROUP BY department_idWITH DATA;REFRESH MATERIALIZED VIEW department_salary_summary; -- 手动刷新创建函数/存储过程：
CREATE OR REPLACE FUNCTION get_employee_count(dept_id INTEGER)RETURNS INTEGER AS $$DECLARE emp_count INTEGER;BEGIN SELECT COUNT(*) INTO emp_count FROM employees WHERE department_id = dept_id AND is_active = true; RETURN emp_count;END;$$ LANGUAGE plpgsql; -- 调用函数SELECT get_employee_count(5);
二、数据操作 (CRUD)
插入数据：
INSERT INTO employees (name, email, department_id, salary)VALUES ('Alice Smith', 'alice@example.com', 3, 75000.00), ('Bob Johnson', 'bob@example.com', 3, 82000.00); -- 插入来自查询的结果INSERT INTO archived_employees (id, name, email, leave_date)SELECT id, name, email, CURRENT_DATEFROM employeesWHERE is_active = false;查询数据：
- 基础查询：
SELECT id, name, salary FROM employees WHERE department_id = 3 AND salary > 80000; - 连接：
SELECT e.name, d.name AS department_name, e.salaryFROM employees eINNER JOIN departments d ON e.department_id = d.id;-- LEFT JOIN, RIGHT JOIN, FULL JOIN 也很常用 - 聚合与分组：
SELECT department_id, COUNT(*) AS num_employees, AVG(salary) AS avg_salaryFROM employeesWHERE is_active = trueGROUP BY department_idHAVING AVG(salary) > 60000; - 子查询：
SELECT name, salaryFROM employeesWHERE salary > (SELECT AVG(salary) FROM employees); - 窗口函数：
SELECT name, department_id, salary, RANK() OVER (PARTITION BY department_id ORDER BY salary DESC) AS dept_salary_rank, salary - LAG(salary) OVER (PARTITION BY department_id ORDER BY hire_date) AS salary_diffFROM employees; - JSONB 查询：
SELECT name, profile->>'address' AS address -- 提取文本FROM employeesWHERE profile @> '{"skills": ["PostgreSQL"]}'; -- 包含特定键值对
- 基础查询：
更新数据：
UPDATE employeesSET salary = salary * 1.05 -- 涨薪5%WHERE department_id = 3 AND performance_rating >= 4; -- 基于子查询更新UPDATE employees eSET manager_id = (SELECT manager_id FROM departments d WHERE d.id = e.department_id)WHERE e.manager_id IS NULL;删除数据：
DELETE FROM employeesWHERE is_active = false AND hire_date < '2020-01-01'; -- 使用事务确保操作原子性BEGIN;-- 先存档再删除INSERT INTO deleted_employees_log SELECT *, CURRENT_TIMESTAMP FROM employees WHERE id = 123;DELETE FROM employees WHERE id = 123;COMMIT;
三、查询优化与执行计划分析
EXPLAIN/EXPLAIN ANALYZE：EXPLAIN ANALYZESELECT * FROM ordersWHERE customer_id = 456 AND order_date BETWEEN '2023-01-01' AND '2023-12-31'ORDER BY total_amount DESCLIMIT 10;- 解读输出，查看是否使用了正确的索引、扫描类型（Seq Scan, Index Scan, Bitmap Heap Scan）、连接策略、排序方式、预估/实际行数、执行时间等。
- 这是优化慢查询的最重要工具。
强制使用索引 (通常不推荐，优化器通常更聪明)：
SET enable_seqscan = off; -- 临时关闭顺序扫描 (测试用，勿在生产库长期开启)-- ... 运行查询 ...SET enable_seqscan = on;创建/优化索引：
- 组合索引：
CREATE INDEX idx_orders_customer_date ON orders(customer_id, order_date); - 条件索引：
CREATE INDEX idx_active_high_salary ON employees(salary) WHERE is_active = true AND salary > 100000; - 表达式索引：
CREATE INDEX idx_employee_lower_name ON employees(LOWER(name)); - 覆盖索引：
CREATE INDEX idx_order_summary ON orders(customer_id, order_date) INCLUDE (total_amount);(PG 11+) GIN/GiST索引： 用于全文搜索(tsvector)、数组、JSONB、几何类型等。
- 组合索引：
四、事务控制
显式事务：
BEGIN;-- 一系列操作 (INSERT, UPDATE, DELETE, SELECT ... FOR UPDATE)UPDATE accounts SET balance = balance - 100.00 WHERE id = 1;UPDATE accounts SET balance = balance + 100.00 WHERE id = 2;-- 根据业务逻辑决定提交或回滚COMMIT; -- 或 ROLLBACK;事务隔离级别：
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED; -- 默认级别-- 或 REPEATABLE READ, SERIALIZABLEBEGIN;... -- 在指定隔离级别下执行事务COMMIT;SELECT ... FOR UPDATE/SELECT ... FOR SHARE：BEGIN;SELECT * FROM inventory WHERE product_id = 789 FOR UPDATE; -- 锁定该行，防止其他事务并发修改-- 检查库存、扣减库存...UPDATE inventory SET stock = stock - 1 WHERE product_id = 789;COMMIT;
五、数据类型与高级特性应用
JSONB操作：-- 插入INSERT INTO products (id, name, attributes)VALUES (1, 'T-Shirt', '{"color": "red", "size": ["S", "M", "L"], "material": "cotton"}'); -- 查询SELECT name, attributes->'size' AS available_sizesFROM productsWHERE attributes @> '{"color": "red"}'; -- 包含 color=red -- 更新UPDATE productsSET attributes = jsonb_set(attributes, '{price}', '19.99') -- 添加/更新 price 键WHERE id = 1; UPDATE productsSET attributes = attributes || '{"discount": 0.1}' -- 合并添加 discount 键WHERE id = 1;数组操作：
SELECT name FROM employees WHERE 'PostgreSQL' = ANY(skills); -- 包含特定技能UPDATE employees SET skills = array_append(skills, 'Docker') WHERE id = 456; -- 添加技能SELECT unnest(skills) AS skill, COUNT(*) FROM employees GROUP BY skill; -- 展开数组统计全文搜索：
-- 创建 tsvector 列和索引ALTER TABLE articles ADD COLUMN search_vector tsvector;UPDATE articles SET search_vector = to_tsvector('english', title || ' ' || body);CREATE INDEX idx_articles_search ON articles USING gin(search_vector); -- 搜索SELECT title, snippet(search_vector, query) AS highlightFROM articles, plainto_tsquery('english', 'database performance') queryWHERE search_vector @@ queryORDER BY ts_rank(search_vector, query) DESC;
六、系统查询与维护
查看表/索引信息：
\d employees -- psql 元命令SELECT * FROM pg_tables WHERE schemaname = 'public'; -- 系统表SELECT * FROM pg_indexes WHERE tablename = 'employees'; -- 索引信息SELECT pg_size_pretty(pg_total_relation_size('employees')); -- 表大小 (含索引)查看连接/锁：
SELECT * FROM pg_stat_activity; -- 当前活动连接/查询SELECT * FROM pg_locks; -- 当前锁信息权限管理：
GRANT SELECT, INSERT, UPDATE ON employees TO developer_role;REVOKE DELETE ON employees FROM public;
研发中的重要注意事项
- 避免 N+1 查询： 在 ORM (如 Hibernate, Django ORM, ActiveRecord) 中尤其要注意。使用
JOIN或批量查询 (WHERE ... IN (...)) 代替在循环中执行单个查询。 - 参数化查询： 永远使用参数化查询或预处理语句来防止 SQL 注入攻击。不要拼接 SQL 字符串。
- 理解索引： 不是所有字段都适合加索引。索引有写入开销。理解查询模式，创建合适的索引（类型、字段顺序、条件）。定期分析索引使用情况 (
pg_stat_all_indexes)。 - 事务边界： 明确事务的开始和结束。保持事务尽可能短小，减少锁竞争。正确处理并发冲突。
- 批量操作： 对于大批量插入/更新，使用
COPY命令、批量INSERT ... VALUES (...), (...), ...或INSERT ... SELECT ...，比循环单条插入高效得多。 - 监控与分析： 使用
EXPLAIN ANALYZE分析慢查询。监控数据库性能指标（连接数、锁、CPU、IO）。使用pg_stat_statements扩展找出高频/高消耗 SQL。 - 连接池： 在应用层（如 HikariCP, pgBouncer）使用连接池管理数据库连接，避免频繁建立/断开连接的开销。
- 模式迁移： 使用成熟的迁移工具（如 Flyway, Liquibase, Alembic, Django Migrations）管理数据库模式变更，确保变更可追溯、可重复、可在不同环境一致执行。
掌握这些常规 SQL 应用并结合 PostgreSQL 的强大特性（如 JSONB、数组、GIN/GiST 索引、窗口函数、CTE、强大的 PL/pgSQL），能够高效、安全地进行应用研发，构建高性能、可扩展的后端系统。
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