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)：
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：
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：
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：
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。
