PostgreSQL实战指南：多领域数据库应用与实践

第三部分：PostgreSQL与NoSQL特性

PostgreSQL 凭借其对 JSON/JSONB、XML、Hstore 等数据类型的原生支持以及强大的全文搜索能力，完美融合了关系型数据库的严谨性与 NoSQL 的灵活性。本部分将详细介绍如何利用这些特性来高效处理半结构化和非结构化数据，满足现代应用的多样化需求。

第14章：Hstore与键值对存储

在 JSONB 成为主流之前，hstore 是 PostgreSQL 中处理无模式（schemaless）数据的首选方案。hstore 是一个贡献模块，提供了一个存储键值对（key-value pairs）的数据类型。虽然 JSONB 功能更全面，但在某些特定场景下，hstore 因其简单、高效和扁平化的特性，仍然是一个非常有用的工具。

14.1 Hstore 入门与启用

hstore 是一个扩展，使用前需要先在数据库中启用。

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-- 启用 hstore 扩展
CREATE EXTENSION hstore;

hstore 类型的值是一个由 => 分隔的键值对字符串。

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-- 创建一个使用 hstore 的表
CREATE TABLE book_features (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    isbn TEXT UNIQUE,
    features HSTORE
);

-- 插入数据
INSERT INTO book_features (isbn, features) VALUES
('978-0-321-76293-1', '"language"=>"English", "pages"=>"480", "binding"=>"Hardcover"'),
('978-1-449-37019-0', '"language"=>"English", "pages"=>"236", "publisher"=>"O''Reilly"');

注意: hstore 的键和值都必须是字符串。如果键或值包含空格、逗号、= 或 >，则必须用双引号引起来。

14.2 Hstore 操作与查询

hstore 提供了一套简洁的操作符用于查询和操作键值对。

->: 获取指定键的值（返回 text）。
?: (存在性) 左边的 hstore 是否包含右边的键？
?&: 左边的 hstore 是否包含右边数组中的所有键？
?|: 左边的 hstore 是否包含右边数组中的任意一个键？
@>: (包含) 左边的 hstore 是否包含右边的 hstore？

查询示例:

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-- 获取指定 isbn 书籍的页数
SELECT features -> 'pages' AS page_count
FROM book_features
WHERE isbn = '978-0-321-76293-1';
-- 结果: '480'

-- 查找所有包含 'publisher' 信息的书籍
SELECT isbn, features
FROM book_features
WHERE features ? 'publisher';

-- 查找所有由 O'Reilly 出版的书籍
-- 使用 @> 操作符
SELECT isbn, features
FROM book_features
WHERE features @> '"publisher"=>"O''Reilly"';

14.3 Hstore 与 JSONB 的对比

特性	`hstore`	`JSONB`
数据结构	扁平的键值对	支持嵌套的对象和数组
值类型	只能是字符串	支持字符串、数字、布尔、null
性能	对于扁平结构，通常非常快	功能更强大，但开销略高
函数库	相对简单	非常丰富
标准化	PostgreSQL 特有	行业标准

何时选择 Hstore？

当你的数据模型是纯粹的、扁平的键值对集合。
当你不需要嵌套结构或不同的值类型时。
在一些对性能要求极高且数据结构简单的场景下，hstore 可能比 JSONB 略有优势。

在大多数新项目中，JSONB 因其更强的功能和标准化，是处理半结构化数据的首选。但了解 hstore 仍然很有价值，尤其是在维护旧项目或处理特定数据模型时。

14.4 场景实战：存储网站用户的 A/B 测试分组信息

业务场景描述:

一个网站需要进行 A/B 测试，以评估不同版本的页面设计或功能对用户行为的影响。我们需要记录每个用户被分配到了哪个测试组。一个用户可能同时参与多个测试。

数据建模与查询:

使用 hstore 来存储用户的测试分组信息非常合适，因为这是一个典型的“测试名” -> “分组名”的键值对映射。

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CREATE TABLE user_ab_testing (
    user_id INTEGER PRIMARY KEY,
    test_groups HSTORE
);

-- 创建 GiST 索引以加速查询
CREATE INDEX idx_gist_user_ab_testing ON user_ab_testing USING GIST (test_groups);

-- 插入用户测试数据
INSERT INTO user_ab_testing (user_id, test_groups) VALUES
(101, '"new_homepage"=>"version_A", "checkout_flow"=>"version_B"'),
(102, '"new_homepage"=>"version_B", "recommendation_algo"=>"control"'),
(103, '"checkout_flow"=>"version_A"');

-- 查询参与了 'new_homepage' 测试的所有用户
SELECT user_id, test_groups -> 'new_homepage' AS homepage_version
FROM user_ab_testing
WHERE test_groups ? 'new_homepage';

-- 查询所有被分到 'new_homepage' 测试 A 组的用户
SELECT user_id
FROM user_ab_testing
WHERE test_groups @> '"new_homepage"=>"version_A"';

-- 向现有用户的测试组中添加一个新的测试
UPDATE user_ab_testing
SET test_groups = test_groups || '"new_feature_x"=>"enabled"'::hstore
WHERE user_id = 101;

-- 删除用户的某个测试信息
UPDATE user_ab_testing
SET test_groups = delete(test_groups, 'checkout_flow')
WHERE user_id = 103;

代码解释与思考:

GiST/GIN 索引: hstore 支持 GiST 和 GIN 两种索引类型。对于 @> 和 ? 这类存在性和包含性查询，两者都能提供很好的性能。GiST 索引通常在索引构建时间和更新性能上稍有优势，而 GIN 索引在查询性能上可能更快。
|| (合并操作符): 可以方便地将两个 hstore 合并，或向一个现有的 hstore 中添加新的键值对。
delete() 函数: 用于从 hstore 中删除一个或多个指定的键。
简单高效: 在这个场景中，hstore 的扁平结构和字符串类型的值完全足够。它的操作符简洁直观，性能也非常高，是比 JSONB 更轻量级的解决方案。

14.5 总结

本章我们学习了 PostgreSQL 的 hstore 数据类型，它为存储扁平的键值对数据提供了一个简单而高效的方案。我们了解了它的基本操作、与 JSONB 的区别，并通过一个 A/B 测试的实例展示了其在特定场景下的应用价值。

PostgreSQL实战指南：多领域数据库应用与实践 - 第14章：Hstore与键值对存储

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