如何不改表结构动态扩展字段？

Posted 2021-07-06 Java技术栈

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作者：李瑜宁
来源：https://juejin.cn/post/6844903640990220302

笔者的动态字段扩展解决方案主要针对 mysql 5.7.8 以下版本，在 Mysql 5.7.8 已经新增 JSON Data Type，同样适用该方案，而且情况变得更加简单。

痛点

软件行业唯一不变的就是变化，比如功能上线之后，客户或 PM 需要对已有的功能增加一些合理的需求，完成这些工作必须通过添加字段解决，或者某些功能的实现需要通过增加字段来降低实现的复杂性等等。

这些问题都会改动线上的数据库表结构，一旦改动就会导致锁表，会使所有的写入操作一直等待，直到表锁关闭，特别是对于数据量大的热点表，添加一个字段可能会因为锁表时间过长而导致部分请求超时，这可能会对企业间接造成经济上的损失。

解决方案

增加 json 格式的扩展字段。

下面配合一些代码来描述这个解决方案，读者便于去理解。另外，MySQL 系列面试题和答案全部整理好了，微信搜索Java技术栈，在后台发送：面试，可以在线阅读。

mysql 数据库脚本：

DROP TABLE IF EXISTS `cs_dustbin`;
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `cs_dustbin` (
  `id` VARCHAR(45) NOT NULL COMMENT '主键自增id',
  `rfid_no` VARCHAR(20) NOT NULL COMMENT 'rfid 卡号',
  `state` INT(1) NOT NULL COMMENT '垃圾桶状态：0：已注销；1：未使用；2：待使用；3：已使用(绑定收集点)；',
  `user_id` INT NOT NULL COMMENT '登记人，负责录入垃圾桶的人',
  `type` INT(1) NOT NULL DEFAULT 1 COMMENT '垃圾桶类型：1：餐厨垃圾桶',
  `street_code` INT(11) DEFAULT NULL COMMENT '所在镇街 code，根据状态，这里的含义可能是领用镇街、退还镇街。',
  `create_time` DATETIME NOT NULL DEFAULT now() COMMENT '创建时间',
  `update_time` DATETIME NOT NULL DEFAULT now() COMMENT '更新时间',
  `ext` VARCHAR(1000) NOT NULL DEFAULT '{}' COMMENT '扩展字段',
  ...
  PRIMARY KEY (`id`))
ENGINE = InnoDB
COMMENT = '垃圾桶表';

Java 代码：

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import lombok.Data;

import javax.validation.constraints.NotNull;
import java.util.Date;
import java.util.List;

/**
 * 垃圾桶实体
 * Created by Blink on 6/28/2018 AD.
 *
 * @author Blink
 */
@Data
public class Dustbin {

    private String id;

    /**
     * rfid 卡号
     */
    @NotNull
    private String rfidNo;

    /**
     * 垃圾桶状态：0：已注销；1：未使用；2：待使用；3：已使用(绑定收集点)；
     * 对应 Dustbin.StateEnum 类
     */
    @NotNull
    private Integer state;

    /**
     * 录入垃圾桶的人员id
     */
    @NotNull
    private Long userId;

    /**
     * 垃圾桶类型：1：餐厨垃圾桶
     * DefaultValue: 1
     */
    @NotNull
    private Integer type;

    /**
     * 所在镇街 code
     * 根据状态，这里的含义可能是领用镇街、退还镇街
     */
    private Integer streetCode;

    /**
     * 创建时间
     * defaultValue : now()
     */
    @NotNull
    private Date createTime;

    /**
     * 更新时间
     */
    @NotNull
    private Date updateTime;

    /**
     * 扩展字段，详细数据查看 DustbinExt.java
     * DefaultValue: {}
     */
    private String ext;

    ...

    public DustbinExt getExtObject() {
        return JSON.parseObject(this.getExt(), DustbinExt.class);
    }

    public void setExtObject(DustbinExt ext) {
        this.ext = JSON.toJSONString(ext);
    }

    /**
     * 垃圾桶扩展属性
     * Created by Blink on 6/28/2018 AD.
     *
     * @author Blink
     */
    @Data
    public static class DustbinExt {

        /**
         * 所在镇街
         * 根据状态，这里的含义可能是领用镇街、退还镇街、绑定的镇街
         */

        private String street;

        /**
         * 客户（收集点）id，绑定收集点的时候需要填入
         * 根据目前的需求（2018-06-29），当收集点解绑的时候
         * 需要保存垃圾桶最新绑定收集点名称，所以在解绑垃圾桶的时候不会把这个信息删掉
         * 只有当绑定收集点的时候才把他覆盖
         */
        private Long customerId;

        /**
         * 客户（收集点）名称，绑定收集点的时候需要填入
         * 根据目前的需求（2018-06-29），当收集点解绑的时候
         * 需要保存垃圾桶最新绑定收集点名称，所以在解绑垃圾桶的时候不会把这个信息删掉
         * 只有当绑定收集点的时候才把他覆盖
         */
        private String customer;

        /**
         * 损坏部位
         * 1：桶盖；2：桶口；3：桶身；4：桶轴；5：桶底；6：桶轮；
         * 对应 DustbinDamagePartEnum 类
         */
        private List<Integer> parts;
    }

    ...
}

mysql 脚本可以看到扩展字段的信息：

ext VARCHAR(1000) NOT NULL DEFAULT '{}' COMMENT '扩展字段'

可以看到这么一段 Java 代码：

...

/**
 * 扩展字段，详细字段查看 DustbinExt 类
 * DefaultValue: {}
 */
private String ext;

public DustbinExt getExtObject() {
    return JSON.parseObject(this.getExt(), DustbinExt.class);
}

public void setExtObject(DustbinExt ext) {
    this.ext = JSON.toJSONString(ext);
}

...

可以看到 ext 字段就是用来存储 json 格式的数据，它可以动态地增加任何字段，甚至是对象，不需要通过 DDL（Data Definition Language） 去创建字段，非常适合用来解决上面提到的问题。

Java 代码在这里起到辅助性作用，通过定义一个内部类来管理扩展字段的属性，方便我们了解和管理扩展字段，提高代码的可读性和可维护性，java 这种方式也是笔者总结出来的较为优雅的做法（个人观点）。

局限性

有经验的读者可能会提出，ext 字段在 Mysql 5.7.8 以下版本无法对扩展字段中的某一个或一部分字段建立索引，因为 Mysql 5.7.8 版本以下不支持（Mysql 5.7.8 支持为 Json Data Type 建立索引）。MySQL数据库开发的 36 条军规！

没错，这是这个解决方案的一个局限性，在 Mysql 5.7.8 以下版本，我的建议是， ext 扩展字段不要存储热点数据，只存储非热点数据，这样就可以避免查询操作，降低维护 ext 字段带来的成本和风险，那如何识别新增字段是不是热点数据呢？

这个需要结合实际业务需求来判断，也可以询问对业务和技术更有经验的同事，便于读者更快得出结论。

终极版解决方案

在一些极端的情况下，变化可能来得太快，而我们要的是减少变化带来的成本和风险，所以在表设计之初可以根据自身经验，或者找更有经验的人寻求帮助，预估一下需要预留多少个备用字段，再配合扩展字段，基本上可以把改变（添加字段）表结构的次数降至一个非常少的次数。

总结

在特殊情况下，通过扩展字段 + 预留字段基本上可以做到动态扩展字段，又不会影响为热点数据建立索引的情况，这样我们得到了一个非常灵活的表结构，便于我们应对未来的变化，但是请注意，要维护好我们的实体，包括里面的每一个字段，敬畏每一行代码。

最后，关注公众号Java技术栈，在后台回复：面试，可以获取我整理的 MySQL 系列面试题和答案，非常齐全。

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