Spring 保存帶Array欄位的記錄到PostgreSQL-有解無憂

前言

本文繼續學習PostgreSQL, 看到PostgreSQL有個Array欄位，感覺可以用來存盤某種表，比如股票每天的價格，我們稱為market_price表，先來看下最開始market_price 表的定義

create table market_price(
id char(10),
trade_date  date, 
open float , 
high float, 
low float,
close float,
primary key (id,trade_date)
);

表說明

id 每支股票有個對應的編號，
trade_date是交易日期，
open high low close分別代表開盤價，最高價，最低價，收盤價，

這樣定義表結構，我們要查詢某天的價格非常方便，給定id和日期就能查出來，但是有個問題就是存到postgreSQL后，記錄會非常多，假設全球有10萬只股票，我們存盤從1990到今天的資料，那么中間的日期數量就是每支股票有大概12000條記錄，總記錄數就是有12億條記錄，對于關系型資料庫資料上億后，查詢性能會下降比較明顯，有什么辦法可以把記錄數減少一些呢？我們可以嘗試一下Array來存盤下，看這樣的表結構

create table market_price_month_array(
id char(10),
year smallint, 
month smallint,
open float array[31], 
high float array[31], 
low float array[31],
close float array[31]
primary key (id,year,month)
);

我們這里使用了Array，把每個月的資料存成1行，每個月都按31天算，open[1]就表示第一天, open[2] 就表示第2天，這樣資料行數能減少30倍，12億行變成4千萬行，查詢性能會好很多，
下面是存入和更新的例子

postgres=# insert into market_price_month_array values('0P00000001',2023,2,'{2.11,2.12,2.13,2.14,2.15,2.16,2.17,2.18,2.19}','{4.11,4.12,4.13,4.14,4.15,4.16,4.17,4.18,4.19}','{1.11,1.12,1.13,1.14,1.15,1.16,1.17,1.18,1.19}','{3.11,3.12,3.13,3.14,3.15,3.16,3.17,3.18,3.19}');
INSERT 0 1
postgres=# select * from market_price_month_array;
 0P00000001 | 2023 |     2 | {2.11,2.12,2.13,2.14,2.15,2.16,2.17,2.18,2.19} | {4.11,4.12,4.13,4.14,4.15,4.16,4.17,4.18,4.19} | {1.11,1.12,1.13,1.14,1.15,1.16,1.17,1.18,1.19} | {3.11,3.12,3.
13,3.14,3.15,3.16,3.17,3.18,3.19}
(1 row)


postgres=# update market_price_month_array set open[19] = 2.19, high[19] = 4.19, low[19]= 1.19, close[19]=3.19 where id = '0P00000001' and year = 2023 and month = 2;
UPDATE 1
postgres=# select * from market_price_month_array;
 0P00000001 | 2023 |     2 | {2.11,2.12,2.13,2.14,2.15,2.16,2.17,NULL,2.19,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,2.19} | {4.11,4.12,4.13,4.14,4.15,4.16,4.17,NULL,4.19,NULL,NULL,NULL,
NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,4.19} | {1.11,1.12,1.13,1.14,1.15,1.16,1.17,NULL,1.19,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,1.19} | {3.11,3.12,3.13,3.14,3.15,3.16,3.17,NULL,3.19,NULL,N
ULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,NULL,3.19}

插入的時候，值用“'{2.11,2.12,2.13,2.14,2.15,2.16,2.17,2.18,2.19}'”, 沒有的日期就自動設定為NULL了，
想更新哪一天的，就直接用close[19]=3.19，使用非常方便，

那么我們想要用Java來進行插入資料應該怎么做呢？是不是和其他非陣列的型別一樣的用法吶？當然是有些不一樣的，下面部分就是如何使用Spring來保存Array型別，

JPA 方式保存

JPA方式是我們存入資料庫的時候最方便的方式，定義個entity, 然后定義個介面就能干活了，
但是這里直接在Entity里面這樣定義Double[] open是不行的，需要加一個型別轉化，我參考了這篇文章https://www.baeldung.com/java-hibernate-map-postgresql-array
這里直接給代碼

package ken.postgresql.poc;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Builder;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;
import org.hibernate.annotations.Type;

import javax.persistence.Column;
import javax.persistence.EmbeddedId;
import javax.persistence.Entity;
import javax.persistence.Table;

@Entity
@Table(name = "market_price_month_array")
@Data
@Builder
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class MarketPriceMonth {
    @EmbeddedId
    private MarketPriceMonthKey id;

    @Column(columnDefinition = "float[]")
    @Type(type = "ken.postgresql.poc.arraymapping.CustomDoubleArrayType")
    private Double[] open;

    @Column(columnDefinition = "float[]")
    @Type(type = "ken.postgresql.poc.arraymapping.CustomDoubleArrayType")
    private Double[] high;

    @Column(columnDefinition = "float[]")
    @Type(type = "ken.postgresql.poc.arraymapping.CustomDoubleArrayType")
    private Double[] low;

    @Column(columnDefinition = "float[]")
    @Type(type = "ken.postgresql.poc.arraymapping.CustomDoubleArrayType")
    private Double[] close;

}

自定義CustomDoubleArrayType代碼

package ken.postgresql.poc.arraymapping;

import org.hibernate.HibernateException;
import org.hibernate.engine.spi.SharedSessionContractImplementor;
import org.hibernate.usertype.UserType;

import java.io.Serializable;
import java.sql.Array;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Types;
import java.util.Arrays;

public class CustomDoubleArrayType implements UserType {

    @Override
    public int[] sqlTypes() {
        return new int[]{Types.ARRAY};
    }

    @Override
    public Class returnedClass() {
        return Double[].class;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object x, Object y) throws HibernateException {
        if (x instanceof Double[] && y instanceof Double[]) {
            return Arrays.deepEquals((Double[])x, (Double[])y);
        } else {
            return false;
        }
    }

    @Override
    public int hashCode(Object x) throws HibernateException {
        return Arrays.hashCode((Double[])x);
    }

    @Override
    public Object nullSafeGet(ResultSet rs, String[] names, SharedSessionContractImplementor session, Object owner)
            throws HibernateException, SQLException {
        Array array = rs.getArray(names[0]);
        return array != null ? array.getArray() : null;
    }

    @Override
    public void nullSafeSet(PreparedStatement st, Object value, int index, SharedSessionContractImplementor session)
            throws HibernateException, SQLException {
        if (value != null && st != null) {
            Array array = session.connection().createArrayOf("float", (Double[])value);
            st.setArray(index, array);
        } else {
            st.setNull(index, sqlTypes()[0]);
        }
    }

    @Override
    public Object deepCopy(Object value) throws HibernateException {
        Double[] a = (Double[]) value;
        return Arrays.copyOf(a, a.length);
    }

    @Override
    public boolean isMutable() {
        return false;
    }

    @Override
    public Serializable disassemble(Object value) throws HibernateException {
        return (Serializable) value;
    }

    @Override
    public Object assemble(Serializable cached, Object owner) throws HibernateException {
        return cached;
    }

    @Override
    public Object replace(Object original, Object target, Object owner) throws HibernateException {
        return original;
    }

}

定義介面后就可以直接使用了

public interface MarketPriceMonthRepository  extends JpaRepository<MarketPriceMonth, MarketPriceMonthKey> {
}

jdbcTemplate Batch保存

上面的方法一條條保存沒有問題，但是當資料量大的時候，比如我們批量把資料匯入的時候，一條條保存就很不給力了，我們需要用batch方法，這里有一篇batch和不用batch對比性能的文章https://www.baeldung.com/spring-jdbc-batch-inserts
使用jdbcTemplate.batchUpdate 方法來批量保存
batchUpdate 有四個引數
batchUpdate(
String sql,
Collection batchArgs,
int batchSize,
ParameterizedPreparedStatementSetter pss)

batchArgs 是我們需要保存的資料
batchSize 是我們一次保存多少條，可以自動幫我們把batchArgs里面的資料分次保存
pss 是一個FunctionalInterface，可以接受Lambda運算式,

(PreparedStatement ps, MarketPriceMonth marketPriceMonth) -> {
#這里給ps設定值
};

PreparedStatement 有個ps.setArray(int parameterIndex, Array x)方法，
我們需要做得就是創建一個Array，
有一個方法創建方法是這樣的, 呼叫connection的方法來create array

    private java.sql.Array createSqlArray(Double[] list){
       java.sql.Array intArray = null;
       try {
           intArray = jdbcTemplate.getDataSource().getConnection().createArrayOf("float", list);
       } catch (SQLException ignore) {
           log.error("meet error",ignore);
       }
       return intArray;
   }

但是我使用的時候，這個方法很慢，沒有成功，感覺不行，
后來換成了自定義一個繼承java.sql.Array的類來轉換陣列，

package ken.postgresql.poc.repostory;

import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;
import java.sql.Types;
import java.util.Arrays;
import java.util.Map;

public class PostgreSQLDoubleArray implements java.sql.Array {

   private final Double[] doubleArray;
   private final String stringValue;

   public PostgreSQLDoubleArray(Double[] intArray) {
       this.doubleArray = intArray;
       this.stringValue = https://www.cnblogs.com/dk168/archive/2023/02/24/intArrayToPostgreSQLInt4ArrayString(intArray);
   }

   public String toString() {
       return stringValue;
   }

   /**
    * This static method can be used to convert an integer array to string representation of PostgreSQL integer array.
    *
    * @param a source integer array
    * @return string representation of a given integer array
    */
   public static String intArrayToPostgreSQLInt4ArrayString(Double[] a) {
       if (a == null) {
           return"NULL";
       }
       final int al = a.length;
       if (al == 0) {
           return "{}";
       }
       StringBuilder sb = new StringBuilder(); // as we usually operate with 6 digit numbers + 1 symbol for a delimiting comma
       sb.append('{');
       for (int i = 0; i < al; i++) {
           if (i > 0) sb.append(',');
           sb.append(a[i]);
       }
       sb.append('}');
       return sb.toString();
   }

   @Override
   public Object getArray() throws SQLException {
       return doubleArray == null ? null : Arrays.copyOf(doubleArray, doubleArray.length);
   }

   @Override
   public Object getArray(Map<String, Class<?>> map) throws SQLException {
       return getArray();
   }

   public Object getArray(long index, int count) throws SQLException {
       return doubleArray == null ? null : Arrays.copyOfRange(doubleArray, (int) index, (int) index + count);
   }

   public Object getArray(long index, int count, Map<String, Class<?>> map) throws SQLException {
       return getArray(index, count);
   }

   public int getBaseType() throws SQLException {
       return Types.DOUBLE;
   }

   public String getBaseTypeName() throws SQLException {
       return "float";
   }

   public ResultSet getResultSet() throws SQLException {
       throw new UnsupportedOperationException();
   }

   public ResultSet getResultSet(Map<String, Class<?>> map) throws SQLException {
       throw new UnsupportedOperationException();
   }

   public ResultSet getResultSet(long index, int count) throws SQLException {
       throw new UnsupportedOperationException();
   }

   public ResultSet getResultSet(long index, int count, Map<String, Class<?>> map) throws SQLException {
       throw new UnsupportedOperationException();
   }

   public void free() throws SQLException {
   }
}

就是把陣列拼成string后傳進去，
這樣呼叫

    public void saveAll(List<MarketPriceMonth> marketPriceMonthList)
    {
        this.jdbcTemplate.batchUpdate("INSERT INTO market_price_month_array (id, year, month, open, high, low, close) VALUES (?,?,?,?,?,?,?)",
                marketPriceMonthList,
                100,
                (PreparedStatement ps, MarketPriceMonth marketPriceMonth) -> {
                    MarketPriceMonthKey key = marketPriceMonth.getId();
                    ps.setString(1, key.getId());
                    ps.setInt(2,  key.getYear());
                    ps.setInt(3,  key.getMonth());
                    ps.setArray(4, new PostgreSQLDoubleArray(marketPriceMonth.getOpen()));
                    ps.setArray(5, new PostgreSQLDoubleArray(marketPriceMonth.getHigh()));
                    ps.setArray(6, new PostgreSQLDoubleArray(marketPriceMonth.getLow()));
                    ps.setArray(7, new PostgreSQLDoubleArray(marketPriceMonth.getClose()));
                });
    }

我也嘗試過直接用String, 然后自己拼接這個string，沒有成功，報型別轉換錯誤！

ps.setString(1, createArrayString(marketPriceMonth.getOpen()));

    private String createArrayString(Double[] list)
    {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        for (Double d:list
             ) {
            if (stringBuilder.length() != 0)
            {
                stringBuilder.append(",");
            }
            stringBuilder.append(d!=null?d.toString():"null");
        }

        return stringBuilder.toString();
    }

使用batch后，本機測驗，性能提升非常明顯，

總結

這篇文章是我這周解決問題的一個記錄，看起來非常簡單，但是也花了我一些時間，找到了一個可以快速保存Array型別資料到postgresql的方法，遇到問題解決問題，然后解決了是非常好的一種提升技能的方式，這里不知道有沒有更簡單的方法，要是有就好了，省得寫這么多自定義的型別，

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