5千字总结冷门的MySQL虚拟字段（虚拟列）

MySQL虚拟字段，因不是必用且耗算力。所以是冷门的存在，很多开发者都会忽略它。当然存在就有价值，花时间整理了相关知识点。

MySQL虚拟字段（或叫虚拟列）

• 官方文档：https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/create-table-generated-columns.html
• 极简概括：一种特殊字段，它们的值不是直接存储在表中，而是在查询时根据所填写表达式（或结合其它字段）计算出来。关于虚拟字段的操作，属于DDL。
• 解决问题：在数据生成时，通过表达式动态生成数据，方便展示与免去客户端调用时的计算。
• 使用场景：当需要直观展示单个或多个字段的动态计算结果。
• 优点：
  • 虚拟列（VIRTUAL）类型不占用空间，亲测可支持索引，可以用于 WHERE 条件，提高查询灵活性。
  • 存储列（STORED）可以创建索引，相比于VIRTUAL消耗更少的算力，提高查询性能。
• 缺点：
  • 计算开销：VIRTUAL每次查询都会实时计算。
  • 版本限制：需要 MySQL 5.7+ 版本才支持虚拟字段。
• 分类：
  • 虚拟列（VIRTUAL）：列值不存储，但在读取行时（在任何 BEFORE触发器之后）立即进行计算，虚拟列不占用存储空间，亲测支持被索引。
  • 存储列（STORED）：插入或更新行时计算。存储的列需要存储空间，支持被索引。

增

• 语法
  GENERATED ALWAYS表示该列的值总是根据其他列的计算结果自动生成，而不是手动插入或更新。

ALTER TABLE `表名` ADD COLUMN `虚拟字段名` 值类型 GENERATED ALWAYS AS (表达式) VIRTUAL或STORED NOT NULL;

• 这里有一张测试表

CREATE TABLE `test` (`id` int unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '测试表主键id',`num` int NOT NULL COMMENT '存储数字',PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;

• 添加虚拟字段，用于比num字段 + 1

ALTER TABLE `test` ADD COLUMN `num_v` int GENERATED ALWAYS AS (num + 1) VIRTUAL NOT NULL AFTER `num`;

• 新增两条数据

INSERT INTO `test` (`num`) VALUES (1)
INSERT INTO `test` (`num`) VALUES (2)

• 查询得出如下值

id	num	num_v
1	1	2
2	2	3

删

ALTER TABLE `表名`  DROP COLUMN `虚拟字段名称`;

改

ALTER TABLE `表名` MODIFY COLUMN `虚拟字段` int GENERATED ALWAYS AS (表达式) VIRTUAL或STORED NOT NULL;

查

show create table 表名
desc 表名

虚拟字段使用约束

• 允许使用文字、确定性内置函数和运算符。如果给定表中的相同数据，多次调用会产生相同的结果（与连接的用户无关），则该函数是确定性的。非确定性且不符合此定义的函数示例： CONNECTION_ID()、 CURRENT_USER()， NOW()。
• 不允许使用存储函数和可加载函数。
• 不允许使用存储过程和函数参数。
• 不允许使用变量（系统变量、用户定义变量和存储的程序局部变量）。
• 不允许使用子查询。
• 生成列定义可以引用其他生成列，但只能引用表定义中较早出现的列。生成列定义可以引用表中的任何基础（非生成）列，无论其定义发生的时间早晚。
• 该AUTO_INCREMENT属性不能在生成的列定义中使用。
• 在生成的列定义中，不能将列AUTO_INCREMENT用作基列。
• 如果表达式计算导致截断或向函数提供不正确的输入，则 CREATE TABLE语句将以错误终止并且 DDL 操作被拒绝。
• 存储生成列上的外键约束不能使用 CASCADE、SET NULL或 SET DEFAULT作为ON UPDATE 参照动作，也不能使用SET NULL 或SET DEFAULT作为ON DELETE参照动作。
• 存储生成列的基列上的外键约束不能使用CASCADE、 SET NULL或SET DEFAULT 作为ON UPDATE或ON DELETE 引用操作。
• 外键约束不能引用虚拟生成列。
• 触发器不能使用或用来引用生成的列。 NEW.col_nameOLD.col_name
• 对于INSERT、 REPLACE和 UPDATE，如果明确插入、替换或更新生成的列，则唯一允许的值为DEFAULT。
• 视图中的生成列被视为可更新，因为可以为其赋值。但是，如果明确更新此类列，则唯一允许的值是 DEFAULT。

虚拟、生成字段对索引的支持

• 先说结论：STORED类型有存储的文件实体，因此可以添加索引，而VIRTUAL类型的没有文件实体，但是也支持索引。
• 论证：

建表
CREATE TABLE `test` (`id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '测试表id',`str` varchar(20) COLLATE utf8mb4_unicode_ci NOT NULL COMMENT '测试用字符串',`str_reverse_v` varchar(20) COLLATE utf8mb4_unicode_ci GENERATED ALWAYS AS (reverse(`str`)) VIRTUAL NOT NULL COMMENT '反转字符串，虚拟字段',`str_upper_s` varchar(20) COLLATE utf8mb4_unicode_ci GENERATED ALWAYS AS (upper(`str`)) STORED NOT NULL COMMENT '大写，生成字段',PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;新增两条数据
INSERT INTO `test` (`str`) VALUES ('abc');
INSERT INTO `test` (`str`) VALUES ('xyz');尝试将两个虚拟字段添加索引，没发现报错
ALTER TABLE `test` ADD INDEX(`str_reverse_v`), ADD INDEX(`str_upper_s`);用explain分析，发现确实用到了索引
explain SELECT str_reverse_v FROM `test` where str_reverse_v = 'mn';
id	select_type	table	partitions	type	possible_keys	key	key_len	ref	rows	filtered	Extra
1	SIMPLE	test		ref	str_reverse_v	str_reverse_v	82	const	1	100.00	Using indexexplain SELECT str_upper_s FROM `test` where str_upper_s = 'mn';
id	select_type	table	partitions	type	possible_keys	key	key_len	ref	rows	filtered	Extra
1	SIMPLE	test		ref	str_upper_s	str_upper_s	82	const	1	100.00	Using index

常见用法举例

• 格式化数字IP为标准IPv4地址格式

CREATE TABLE `test` (`id` int unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '测试表主键id',`ip` bigint NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT 'IPV4 数字格式',`ip_v` varchar(15) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci GENERATED ALWAYS AS (inet_ntoa(`ip`)) STORED NOT NULL COMMENT 'IPV4 字符串格式',PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;INSERT INTO `test` (`ip`) VALUES (2130706433);
INSERT INTO `test` (`ip`) VALUES (3232235776);select * from testid	ip	        ip_v
1	2130706433	127.0.0.1
2	3232235776	192.168.1.0

• JSON数据提取

CREATE TABLE `test` (`id` int unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '测试表主键id',`user_info` json NOT NULL COMMENT '用户信息',PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;假设要插入一条多层级的json数据，如下
{"name": "张三","gender": "男","age": 8,"birthplace": "北京市","occupation": "学生","hobbies": ["打篮球","读书"],"contact": {"phone": "18888888888","email": "zhangsan@example.com"},"examination": [{"subject": "语文","score": 80},{"subject": "数学","score": 80},{"subject": "英文","score": 80}]
}INSERT INTO `test` (`id`, `user_info`) VALUES (1, '{\"age\": 8, \"name\": \"张三\", \"gender\": \"男\", \"contact\": {\"email\": \"zhangsan@example.com\", \"phone\": \"18888888888\"}, \"hobbies\": [\"打篮球\", \"读书\"], \"birthplace\": \"北京市\", \"occupation\": \"学生\", \"examination\": [{\"score\": 80, \"subject\": \"语文\"}, {\"score\": 80, \"subject\": \"数学\"}, {\"score\": 80, \"subject\": \"英文\"}]}');可需求是就像查看这个学生考了哪些科目，其它数据都不重要
此时就需要定向取值，若取单条，可用
SELECT json_unquote(json_extract(`user_info`,_utf8mb4'$.examination[*].subject')) as subjects FROM `test`若是多条，可以新建一个虚拟字段，可以很直观的展示考取了哪些科目
ALTER TABLE `test` 
ADD COLUMN `subjects` json AS (json_unquote(json_extract(`user_info`,_utf8mb4'$.examination[*].subject'))) STORED NOT NULL AFTER `user_info`;select id, subjects from test
id	subjects
1	["语文", "数学", "英文"]

• 日期格式化（需注意时区）

CREATE TABLE `test` (`id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '测试表id',`timestamp` int(11) NOT NULL COMMENT '时间戳',`date_time` datetime GENERATED ALWAYS AS (from_unixtime(`timestamp`)) STORED COMMENT '格式化时间戳 存储字段',PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;INSERT INTO `test` (`timestamp`) VALUES (1700000000);select * from testid	timestamp	date_time
1	1700000000	2023-11-15 06:13:20

• 状态判断

CREATE TABLE `test` (`id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '测试表id',`age` int(11) NOT NULL COMMENT '年龄',`age_v` varchar(2) COLLATE utf8mb4_unicode_ci GENERATED ALWAYS AS ((case when (`age` < 12) then '儿童' when (`age` between 12 and 18) then '少年' when (`age` between 19 and 40) then '青年' when (`age` between 41 and 60) then '壮年' else '老年' end)) STORED NOT NULL COMMENT '年龄可视化判断',PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;INSERT INTO `test` (`age`) VALUES (11);
INSERT INTO `test` (`age`) VALUES (16);
INSERT INTO `test` (`age`) VALUES (25);
INSERT INTO `test` (`age`) VALUES (53);
INSERT INTO `test` (`age`) VALUES (65);SELECT * FROM testid	age	age_v
1	11	儿童
2	16	少年
3	25	青年
4	53	壮年
5	65	老年

• 等