MySQL中 JSON 数据类型使用指南

一、概念篇：MySQL中的JSON

在快速迭代的互联网时代，数据已成为驱动业务增长和创新的核心要素。然而，随着应用场景的多样化和复杂化，传统固定表结构常常成为开发者的噩梦。正是在这样的背景下，MySQL 作为世界上最流行的开源关系型数据库之一，从 5.7 版本开始正式引入了原生 JSON 数据类型，标志着关系型数据库在处理非结构化数据方面迈出了重要一步，为关系型数据库中存储、查询和操作这类数据提供了强有力的工具。

从 MySQL 5.7 版本引入了JSON数据类型开始，JSON 格式字符串将不再以字符串的形式存储，而是采用一种允许快速读取文本元素的内部二进制格式。本质上，MySQL 的 JSON 数据类型扮演了"桥梁"角色：既保留了关系型数据库的强大事务处理能力和成熟生态系统，又吸收了非结构化数据处理的高度灵活性。在 MySQL 中使用 JSON 数据类型，可以简化半结构化或层级数据的处理流程，带来诸多优势：

灵活性：JSON 结构支持动态、层级数据的灵活存储。
内置函数：MySQL 提供高效的 JSON 数据查询、更新和验证函数。
集成性：可以将关系型数据与 JSON 对象结合，实现混合数据模型。

特性	MySQL 5.7	MySQL 8.0
JSON数据类型	✅ 基础支持	✅ 完整支持
JSON函数	✅ 基础函数	✅ 丰富函数库
JSON索引	✅ 函数索引	✅ 多列索引
JSON性能	⚠️ 一般	✅ 大幅提升
JSON验证	✅ 基础验证	✅ 严格验证

二、MySQL JSON数据类型基础

2.1 创建 JSON 数据

在MySQL中声明JSON列非常简单，只需在创建表或修改表结构时指定列的数据类型为JSON即可。以下是一个基本的建表示例：

sql 复制代码

CREATE TABLE users (
	id INT PRIMARY KEY auto_increment,
	user_id INT NOT NULL UNIQUE,
	NAME VARCHAR ( 32 ),
	details JSON NOT NULL COMMENT '用户详情信息',
	created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
) ENGINE = INNODB DEFAULT CHARSET = utf8mb4;

在上述示例中，details 列被定义为JSON类型，用于存储用户的配置信息或其他非结构化数据。需要注意的是，JSON 列不能有默认值，且不支持直接索引。

2.2 插入 JSON 数据

MySQL 的 JSON 类型遵循 JSON 标准，这一标准明确规定了 JSON 数据的有效结构形式。向 JSON 列插入数据时，必须确保数据是有效的 JSON 格式，在插入时MySQL会自动进行验证，未通过验证的文本将产生一个错误信息，从而阻止数据的正常插入。以下是几种插入JSON数据的常见方式：

直接插入JSON字符串

sql 复制代码

INSERT INTO users (user_id,NAME,details) VALUES (1001,'张三','{
    "age": 30,
    "sex": 1,
    "email": "zhangsan@example.com",
		"hobbies": ["coding", "reading"],
    "address": {
        "city": "北京",
        "zip": "10001"
    },
    "role": [
        {
            "roleCode": "guest",
            "roleName": "访客人员"
        },
        {
            "roleCode": "tester",
            "roleName": "测试人员"
        }
    ]
}
');

INSERT INTO users (user_id,NAME,details) VALUES (1002,'李四','{
    "age": 25,
    "sex": 2,
    "email": "lisi@example.com",
		"hobbies": ["coding", "reading"],
    "address": {
        "city": "上海",
        "zip": "90001"
    },
    "role": [
        {
            "roleCode": "system",
            "roleName": "系统管理员"
        },
        {
            "roleCode": "developer",
            "roleName": "系统开发人员"
        }
    ]
	}
');

使用JSON函数生成JSON数据 ：MySQL提供如下 JSON 函数来动态构建 JSON 数据，这种方式可以避免手动拼接JSON字符串时可能出现的格式错误。

函数简要说明

JSON_OBJECT() 将键值对转换为 JSON 对象，键值对自动包装

JSON_ARRAY() 将一组值转换为 JSON 数组，元素自动转JSON类型
sql 复制代码
```
-- 构造一个 JSON 对象
SELECT JSON_OBJECT('name', 'John Doe', 'age', 30) AS person;

-- 构造一个 JSON 数组
SELECT JSON_ARRAY('apple', 'banana', 'cherry') AS fruits;
```
⚠️ JSON_OBJECT 的键名如果是数字，会被强制转字符串（如 JSON_OBJECT(1, 'test') 生成 {"1": "test"}）

函数	简要说明
JSON_OBJECT()	将键值对转换为 JSON 对象，键值对自动包装
JSON_ARRAY()	将一组值转换为 JSON 数组，元素自动转JSON类型

2.3 查询 JSON 数据

MySQL 对JSON类型字段提供许多内置函数，可以灵活的处理JSON数据。常见操作包括：提取 JSON 字段值（通过键或路径查询）、检索嵌套字段值、过滤和排序 JSON 数据等。

提取 JSON 字段值

JSON_EXTRACT() 是提取字段值的核心函数，用来从 JSON 数据字段中获取指定路径的值。JSON_EXTRACT() 函数的语法格式如下：

sql 复制代码

JSON_EXTRACT(json_doc, path[, path] ...)

其中，json_doc 是 JSON 文档，path 是路径。该函数会从 JSON 文档提取指定路径（path）的元素。如果指定 path 不存在，会返回 NULL。可指定多个 path，匹配到的多个值会以数组形式返回。

sql 复制代码

-- 提取 JSON 字段中的 "email"
SELECT JSON_EXTRACT(details, '$.email') AS email FROM users;

-- 提取JSON字段的"email"和"age"字段，结果以数组形式返回
SELECT JSON_EXTRACT(details,'$.email','$.age')  FROM users;

-- 获取JSON数组的SQL
SELECT JSON_EXTRACT(details,'$.hobbies[0]') AS name FROM users;

如果 JSON 数据包含嵌套结构，可以通过路径表达式逐层访问。

sql 复制代码

-- 查询嵌套字段 "details.location.city"
SELECT JSON_EXTRACT(details, '$.address.city') AS city FROM users;

过滤和排序 JSON 数据

通过 WHERE 子句和路径表达式筛选满足条件的数据。

sql 复制代码

-- 查询 JSON 数据中 "age" 大于 25 的记录
SELECT * FROM users WHERE JSON_EXTRACT(details, '$.age') > 25;

-- 查询 JSON 数据中 "email" 为 "zhangsan@example.com" 的记录
SELECT * FROM users WHERE JSON_UNQUOTE(JSON_EXTRACT(details, '$.email')) = 'zhangsan@example.com';

⚠️ JSON_UNQUOTE() 用于移除 JSON_EXTRACT() 返回值中的双引号，提取字段的原始值。

2.4 修改 JSON 数据

sql 复制代码

-- 更新张三的城市为shandong
UPDATE users SET details = JSON_SET(details, '$.address.city', '山东') WHERE name = '张三';

-- 删除张三的地址信息
UPDATE users SET details = JSON_REMOVE(details, '$.address') WHERE name = '张三';

三、JSON数据操作：查询与更新技巧

MySQL 的 JSON 函数库堪称数据库界的"瑞士军刀"，可以快速对JSON类型的数据进行查询、更新，这也是 MySQ L中处理 JSON 数据最频繁的操作。这些函数不仅简化了操作流程，还显著提升了数据处理的灵活性和性能。

3.1 查询解析

这是日常开发中最常用的功能，数据被转换为 JSON 格式后，即可对其进行快速解析，高效提取数据。

函数	简要说明
json_extract(json_doc, path)	标准提取函数，用于从 JSON 文档中提取指定路径的值
JSON_UNQUOTE	提取字段值并去除引号

sql 复制代码

-- 原始数据
SET @user = '{
  "age": 30,
  "sex": 1,
  "email": "zhangsan@example.com",
  "hobbies": ["coding", "reading"],
  "address": {
    "city": "北京",
    "zip": "10001"
  },
  "role": [
    {
      "roleCode": "guest",
      "roleName": "访客人员"
    },
    {
      "roleCode": "tester",
      "roleName": "测试人员"
    }
  ]
}';

-- 从JSON对象中取出单个值（带引号）
SELECT JSON_EXTRACT(@user, '$.address.city');
SELECT JSON_EXTRACT(@user, '$.email');

-- 从JSON数组取出单个值
SELECT JSON_EXTRACT(@user, '$.hobbies[0]');
SELECT JSON_EXTRACT(@user, '$.role[0]');

除了标准的提取函数，MySQL 提供了基于操作符的语法糖操作：

函数	简要说明
->	用于提取带有引号的字符串或其他合法的 JSON 数据类型
->>	用于提取 JSON 字段并返回原始值（移除了 JSON 格式中的双引号）

sql 复制代码

-- 提取名字（带双引号）
SELECT name, details->'$.email' FROM users;

-- 提取名字（纯文本，推荐）
SELECT name, details->>'$.email' FROM users;

⚠️ 注意：路径表达式严格区分大小写（如 $.Name 和 $.name 是不同的）；如果数组越界或路径不存在，会返回 NULL。

3.2 修改与更新

以下函数用于更新或添加 JSON 数据元素：

函数	简要说明
json_insert(json_doc, path, val[, path, val] ...)	仅新增，只在路径不存在时插入值，若路径已存在则不做任何操作
json_set(json_doc, path, val, ...)	用于插入或更新JSON文档中的值。如果指定路径不存在则新增；如果存在则覆盖修改
json_replace(json_doc, path, val[, path, val] ...)	仅修改。只在路径已存在时替换值，若路径不存在则不做任何操作
json_remove(json_doc, path[, path] ...)	用于从JSON文档中删除指定路径的数据。如果路径存在则删除，如果路径不存在，则返回原 JSON 数据

sql 复制代码

-- 原始数据
SET @user = '{
    "id": 14,
    "name": "张三",
    "age": 30
}';

-- 仅在 email 不存在时添加
SELECT json_insert(@user, '$.email', 'test@example.com');

-- 存在则更新字段
SELECT JSON_SET(@user, '$.age', 35);
-- 不存在则新增字段
SELECT JSON_SET(@user, '$.gender', 'male');

-- 如果目标路径中已经存在值，那么会将其替换为新的值
SELECT json_replace(@user, '$.age', 35);
SELECT json_replace(@user, '$.gender', 'male');

-- 对于JSON对象，只需指定要删除的键即可
SELECT json_remove(@user, '$.age');

⚠️ 修改函数会生成新 JSON 对象（类似 Java 的 String 拼接），频繁操作可能触发内存告警。

3.3 类型检查与验证

函数	简要说明
JSON_TYPE	获取 JSON 值的数据类型。除了是MySQL中的数据类型外，还有OBJECT、ARRAY，其中OBJECT表示JSON对象，ARRAY表示JSON数组
JSON_VALID	判断一个字符串是否是合法的 JSON 格式，常用于数据清洗如果是，则返回1，否则返回0，如果value的值为NULL，则返回NULL

sql 复制代码

-- 原始数据
SET @user = '{
    "id": 14,
    "name": "张三",
    "age": 30,
    "address": {"city": "北京", "zip": "100000"},
    "hobbies": ["coding", "篮球"]
}';

SELECT JSON_TYPE(@user);

SELECT JSON_TYPE(JSON_EXTRACT(@user,'$.age'));    -- INTEGER
SELECT JSON_TYPE(JSON_EXTRACT(@user,'$.name'));  -- STRING
SELECT JSON_TYPE(JSON_EXTRACT(@user,'$.hobbies')); -- ARRAY

SELECT JSON_VALID('{"name": "test"}');
SELECT JSON_VALID('{name: test}');
SELECT JSON_VALID('null'), JSON_VALID('Null'), JSON_VALID('NULL');

3.4 搜索与判断

用于在复杂的 JSON 结构中查找数据或判断包含关系：

函数	简要说明
json_contains(json_doc, target[, path])	用于检查JSON文档中是否包含某个值，如果包含则返回1，否则返回0
json_contains_path(json_doc, one_or_all, path [,path ...])	判断 JSON 文档是否包含指定的路径
json_search(json_doc, one_or_all, search_str, path)	查找指定字符串在 JSON 中的路径。 one 表示找到第一个就返回，all 表示返回所有匹配的路径。

sql 复制代码

-- 判断 hobbies 中是否包含 "coding"（注意值需要用 JSON 字符串格式 '"coding"'）
SELECT json_contains('{"name":"李四","hobbies":["coding","reading"]}', '"coding"', '$.hobbies');

-- 搜索值为 "张三" 的路径（返回第一个匹配）
SELECT json_search('{"name": "张三", "age": 25, "city": "北京"}', 'one', '张三');
-- 搜索包含 "海" 的值（使用通配符）
SELECT json_search('[{"name":"张三","age":25,"city":"北京"},{"name":"李四","age":30,"city":"上海"}]', 'one', '%海%')
-- 搜索所有包含 "张" 的值
SELECT json_search('[{"name":"张三","age":25,"city":"北京"},{"name":"李四","age":30,"city":"上海"}]', 'all', '%张%')
-- 指定搜索路径：只在 name 字段中搜索
SELECT json_search('{"name": "张三", "age": 25, "city": "北京"}', 'one', '%三%', NULL, '$.name')

⚠️ JSON_SEARCH 只匹配字符串类型，不匹配数字、布尔值等。

四、提升JSON数据处理效率

4.1 数据合并

函数	简要说明
JSON_MERGE	用于合并两个JSON文档。在 MySQL 8.0 中，已不建议使用
JSON_MERGE_PRESERVE	合并 JSON 值，保留重复键的值
JSON_MERGE_PATCH	合并 JSON 值，丢弃除最后一个值以外的所有值

json_merge_preserve() 函数

json_merge_preserve() 在合并 JSON 数组时，会把所有元素简单的拼接成一个大数组：

sql 复制代码

-- 输出结果：[1, 2, true, false, "a", "b"]
SELECT json_merge_preserve('[1, 2]', '[true, false]','["a","b"]');
-- 输出结果：[1, 2, {"key1": "value1"}]
SELECT json_merge_preserve('[1, 2]', '{"key1": "value1"}');

如果合并的是 JSON 对象，json_merge_preserve()函数会保留所有非重复键值对，对于重复的键，会将其值合并为JSON数组保留下来

sql 复制代码

-- 输出结果：{"key1": "value1", "key2": "value2"}
SELECT json_merge_preserve('{"key1": "value1"}','{"key2": "value2"}');

-- 输出结果：{"key1": ["value1", "value3"], "key2": "value2"}
SELECT json_merge_preserve('{"key1": "value1"}','{"key2": "value2","key1":"value3"}') duplicate_key1;

-- 输出结果：{"key1": ["value1", "value3", null], "key2": "value2"}
SELECT json_merge_preserve('{"key1": "value1"}','{"key2": "value2","key1":"value3"}','{"key1": null}') last_value_is_null;

json_merge_patch() 函数

json_merge_patch() 在合并JSON数组时，会将每个参数视为独立的元素，并应用"最后的值胜出"原则，只选择最后一个元素，因此只要函数中包含JSON数组，只有最后一个值会保留下来：

sql 复制代码

-- 输出结果：["a", "b"]
SELECT json_merge_patch('[1, 2]', '[true, false]','["a","b"]');
-- 输出结果：{"key1": "value1"}
SELECT json_merge_patch('[1, 2]', '{"key1": "value1"}');
-- 输出结果：[1, 2]
SELECT json_merge_patch('{"key1": "value1"}','{"key2": "value2"}','[1, 2]');

如果合并的都是JSON对象， json_merge_patch()函数会保留所有非重复键值对，对于重复的键，只保留最后出现的值（但最后出现的值不能为null，否则会删除该键值）：

sql 复制代码

-- 输出结果：{"key1": "value1", "key2": "value2"}
SELECT json_merge_patch('{"key1": "value1"}','{"key2": "value2"}');
-- 输出结果：{"key1": "value3", "key2": "value2"}
SELECT json_merge_patch('{"key1": "value1"}','{"key2": "value2","key1":"value3"}') duplicate_key;
-- 输出结果：{"key2": "value2"}
SELECT json_merge_patch('{"key1": "value1"}','{"key2": "value2","key1":"value3"}','{"key1": null}') last_value_is_null;

4.2 JSON 数据聚合

MySQL 提供多种函数用于将查询结果聚合为 JSON 结构：

函数	简要说明
JSON_ARRAYAGG()
JSON_OBJECTAGG()

sql 复制代码

SELECT JSON_ARRAYAGG(name) AS names 
FROM ( SELECT JSON_EXTRACT(details, '$.name') AS name FROM users) AS subquery;

4.3 JSON 数组中的范围

数组类型的JSON，可以使用带有 to 关键字的 range 来指定 JSON 数组的子集。比如可以通过 [M to N] 获取数组的子集，通过 [*] 获取数组中的所有元素。

sql 复制代码

-- 获取数组的第二、第三和第四个元素
SELECT JSON_EXTRACT('[1, 2, 3, 4, 5]', '$[1 to 3]');

SELECT JSON_EXTRACT('[1, 2, 3, 4, 5]', '$[*]');

⚠️ 注意的是，虽然 JSON 类型同时支持 JSON 对象和 JSON 数组两种类型，但在使用的时候最好不要两者混用，否者在上述两种查询种会出现一些不符合预期的结果。

4.4 最右边的数组元素

支持用 last 关键字作为数组中最后一个元素下标的同义词。last-N 形式的表达式可用于相对地址和范围定义，如下所示：

sql 复制代码

SELECT JSON_EXTRACT('[1, 2, 3, 4, 5]', '$[last-3 to last-1]');

4.5 JSON数据与索引

在 MySQL 的表中，JSON 类型的列通常无法直接建立索引，但可以用虚拟生成列，并根据该列来建立间接索引。但是在 MySQL 8 版本开始，对于 JSON 数组（JSON对象不行），可以建立多值索引。

索引优化方案

对于JSON数据类型需要建立索引，可以对将经常查询的元素提取出来，作为一个虚拟的生成列，并在该列上建立索引，查询时通过虚拟列上索引即可快速定位数据。例如，为用户表中的邮箱创建虚拟列和索引。

sql 复制代码

ALTER TABLE users ADD COLUMN email VARCHAR(255) GENERATED ALWAYS AS (details->>'$.email') STORED;
CREATE INDEX idx_email ON users (email);

使用全文索引

对于包含大量文本的JSON字段，可以使用全文索引来提高查询性能。

sql 复制代码

ALTER TABLE users ADD FULLTEXT(details);
SELECT * FROM users WHERE MATCH(details) AGAINST('shanghai');

六、总结

通过本文的介绍，我们了解了MySQL中JSON数据类型的基本操作、常用JSON函数、以及如何通过索引和优化来提高查询性能。JSON数据类型为存储和操作结构化数据提供了灵活性和便利性，在现代数据库应用中具有广泛的应用前景。