JSON 系列之1：将 JSON 数据存储在 Oracle 数据库中

本文为Oracle数据库JSON学习系列的第一篇，讲述如何将JSON文档存储到数据库中，包括了版本为19c和23ai的情形。

19c中的JSON

先来看一下数据库版本为19c时的情形。

创建表colortab，其中color列的长度设为4000。若color的长度需要设为32767，则init.ora 参数 MAX_STRING_SIZE 必须设置为 EXTENDED。

DROP TABLE colortab PURGE;CREATE TABLE colortab (id    NUMBER,color VARCHAR2(4000)
);

插入4条数据：

INSERT INTO colortab VALUES ( 1,'{"color": "black","rgb": [0,0,0],"hex": "#000000"}
' );INSERT INTO colortab VALUES ( 2,'{"color": "orange red","rgb": [255,69,0],"hex": "#FF4500"}
' );INSERT INTO colortab VALUES ( 3,'{color: "gold","rgb": [255,215,0],"hex": "#FFD700 "}
' );INSERT INTO colortab VALUES ( 4,'I am not valid JSON' );COMMIT;

查看这些记录，会发现记录3的color字段并没有用双引号括起，于严格的JSON定义不符，但松散的JSON定义是允许的：

这可以通过如下来证明：

SQL> set echo on
SQL> SELECT id FROM colorTab WHERE color IS NOT JSON;ID
----------4SQL> 
SQL> SELECT id FROM colorTab WHERE color IS NOT JSON STRICT;ID
----------34

在Oracle 23ai JSON Developer’s Guide中，松散的语法称为Lax JSON Syntax，是默认的。严格的则称为Strict JSON Syntax。

插入一条新纪录，此记录符合Strict JSON Syntax，但具有重复的key：“color”。

INSERT INTO colortab VALUES ( 5,'{"color": "black","rgb": [0,0,0],"hex": "#000000","color": "white"}
' );COMMIT;

子句可以排除具有重复key的JSON。不过检查重复键是有代价的，所以一般是不做的：

SQL> SELECT id FROM colorTab WHERE color IS JSON STRICT;ID
----------125SQL> SELECT id FROM colorTab WHERE color IS JSON STRICT WITH UNIQUE KEYS;ID
----------12

如果只想让列存合法的JSON，在19c版本可以通过IS JSON约束。

TRUNCATE TABLE colorTab;ALTER TABLE colorTab ADD CONSTRAINT ensure_json CHECK (color IS JSON);

此时，插入记录4时报错：

错误报告 -
ORA-02290: 违反检查约束条件 (SSB.ENSURE_JSON)https://docs.oracle.com/error-help/db/ora-02290/

如果约束是CHECK (color IS JSON STRICT)，则插入记录4时报错同上。

JSON的信息可以从字典视图中查看：

col table_name for a10
col column_name for a16
SELECT * FROM USER_JSON_COLUMNS WHERE table_name = 'COLORTAB';TABLE_NAME OBJEC COLUMN_NAME      FORMAT    DATA_TYPE    
---------- ----- ---------------- --------- -------------
COLORTAB   TABLE COLOR            TEXT      VARCHAR2   

最后再说一点，上例中的JSON是用VARCHAR2来存的，此外还可以用CLOB和BLOB。通常会建议BLOB，因为BLOB占用空间更小，从而引发的I/O更少。

Internally, CLOB encodes characters as UCS2 (similar to UTF16) which means every character takes up two bytes. BLOB does not perform such re-encoding but instead stores the Unicode (UTF8) bytes unmodified - thus requiring half the storage size for ASCII characters, and half the IO to load it.

23ai中的JSON

23ai支持原生JSON，因此表的定义变为：

drop table colortab purge;
CREATE TABLE colortab (id    NUMBER,color JSON
);

JSON 数据类型的实例使用 OSON 格式存储。OSON 是 Oracle 针对 Oracle 数据库服务器和 Oracle 数据库客户端中的查询和更新而优化的二进制 JSON 格式。

根据Oracle Database JSON Capabilities Specification，单个JSON实例的存储限制为32MB。

此时插入之前的5条数据。

插入记录4时，报错如下：

错误报告 -
ORA-40441: JSON 语法错误
JZN-00078: Invalid JSON keyword 'I' (line 1, position 1)https://docs.oracle.com/error-help/db/ora-40441/More Details :
https://docs.oracle.com/error-help/db/ora-40441/
https://docs.oracle.com/error-help/db/jzn-00078/

插入记录5时，报错如下：

错误报告 -
SQL 错误: ORA-40473: JSON 对象中存在重复的键名 'color'
JZN-00007: Object member key 'color' is not uniquehttps://docs.oracle.com/error-help/db/ora-40473/40473. 00000 -  "duplicate key names '%s' in JSON object"
*Cause:    The provided JavaScript Object Notation (JSON) data had duplicatekey names in one object.
*Action:   Provide JSON data with unique key names in each JSON object.More Details :
https://docs.oracle.com/error-help/db/ora-40473/
https://docs.oracle.com/error-help/db/jzn-00007/

这说明23ai JSON默认语法是Lax JSON Syntax，并且不允许重复键。文档 也是这么说的：

JSON 标准建议 JSON 对象不要有重复的字段名称。Oracle 数据库通过引发错误来强制 JSON 类型数据遵循此要求。

查看字典视图，数据类型为JSON，存储格式为OSON：

SQL> col table_name for a10
SQL> col column_name for a16
SQL> SELECT * FROM USER_JSON_COLUMNS WHERE table_name = 'COLORTAB';TABLE_NAME OBJEC COLUMN_NAME      FORMAT    DATA_TYPE    
---------- ----- ---------------- --------- -------------
COLORTAB   TABLE COLOR            OSON      JSON         

Oracle称所有非OSON存储的JSON为文本JSON（Textual JSON）。

JSON数据类型无法指定Strict JSON Syntax，按照文档5.3 Specifying Strict or Lax JSON Syntax 的说法：

Oracle 数据库的默认 JSON 语法是宽松的。严格或宽松语法仅对 SQL/JSON 条件 is json 和 is not json 有意义。所有其他 SQL/JSON 函数和条件都使用宽松语法来解释输入，并在返回输出时使用严格语法。

如果您需要确保特定文本 JSON 数据具有严格正确的语法，请先使用 is json 或 is not json 进行检查。

参考

• Storing JSON data in the Oracle database
• JSON Developer’s Guide