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MySQL 8.0新特性之隱藏字段的深入講解

前言

MySQL 8.0.23 版本增加了一個新的功能：隱藏字段（Invisible Column），也稱為不可見字段。本文給大家介紹一下 MySQL 隱藏字段的相關概念和具體實現。

基本概念

隱藏字段需要在查詢中進行顯式引用，否則對查詢而言是不可見的。MySQL 8.0.23 開始支持隱藏字段，在此之前所有的字段都是可見字段。

考慮以下應用場景，假如一個應用程序使用SELECT *語句訪問某個表，并且必需持續不斷地進行查詢，即使我們為該表增加了一個該應用不需要的新字段時也要求能夠正常工作。對于SELECT *查詢，星號（*）代表了表中除隱藏字段之外的所有字段，因此我們可以將新加的字段定義為隱藏字段。該隱藏字段對于SELECT *查詢是不可見的，因此應用能夠繼續運行。如果新版本的應用程序需要使用該字段，可以在查詢中顯式指定。

PS：不推薦使用SELECT *語句查詢數據，應該明確指定需要返回的字段。

隱藏字段與 DDL 語句

默認情況下創建的字段屬于可見字段。如果想要顯式指定字段的可見性，可以在CREATE TABLE或者ALTER TABLE語句中為字段的定義指定VISIBLE 或者 INVISIBLE 關鍵字。例如：

CREATE TABLE t1 (
 i INT,
 j DATE INVISIBLE
) ENGINE = InnoDB;
ALTER TABLE t1 ADD COLUMN k INT INVISIBLE;

如果想要修改某個字段的可見性，同樣可以使用 VISIBLE 或者 INVISIBLE 關鍵字。例如：

ALTER TABLE t1 CHANGE COLUMN j j DATE VISIBLE;
ALTER TABLE t1 MODIFY COLUMN j DATE INVISIBLE;
ALTER TABLE t1 ALTER COLUMN j SET VISIBLE;

使用隱藏字段時，需要注意以下事項：

一個表至少需要一個可見字段。如果將所有字段都設置為隱藏字段，將會返回錯誤。
隱藏字段支持常見的字段屬性：NULL、NOT NULL 以及 AUTO_INCREMENT 等等。
計算列（Generated column）可以是隱藏字段。
索引可以使用隱藏字段，包括 PRIMARY KEY 和 UNIQUE 索引。雖然一個表至少需要一個可見字段，但是索引定義中可以不包含任何可見字段。
刪除某個表中的隱藏字段時，同時會從相關索引中刪除該字段。
外鍵約束可以基于隱藏字段進行定義，同時外鍵約束也可以引用隱藏字段。
CHECK 約束可以基于隱藏字段進行定義。插入或者更新數據時，如果違反了隱藏字段上的 CHECK 約束將會返回錯誤。

如果使用CREATE TABLE ... LIKE語句復制表結構，將會復制原表中的隱藏字段，而且它們在新表中仍然是隱藏字段。如果使用CREATE TABLE ... SELECT語句復制表，不會包含隱藏字段，除非顯式指定了隱藏字段。盡管如此，即使包含了原表中的隱藏字段，新表中的這些字段將會變成可見字段。例如：

mysql> CREATE TABLE t1 (col1 INT, col2 INT INVISIBLE);
mysql> CREATE TABLE t2 AS SELECT col1, col2 FROM t1;
mysql> SHOW CREATE TABLE t2\G
*************************** 1. row ***************************
  Table: t2
Create Table: CREATE TABLE `t2` (
 `col1` int DEFAULT NULL,
 `col2` int DEFAULT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci

如果想要保留這些字段的隱藏屬性，可以在 CREATE TABLE 之后為它們指定隱藏屬性。例如：

mysql> CREATE TABLE t1 (col1 INT, col2 INT INVISIBLE);
mysql> CREATE TABLE t2 (col2 INT INVISIBLE) AS SELECT col1, col2 FROM t1;
mysql> SHOW CREATE TABLE t2\G
*************************** 1. row ***************************
  Table: t2
Create Table: CREATE TABLE `t2` (
 `col1` int DEFAULT NULL,
 `col2` int DEFAULT NULL /*!80023 INVISIBLE */
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci

視圖可以引用隱藏字段，需要在定義中顯式指定這些字段。在視圖定義之后修改字段的可見性不會影響視圖。

隱藏字段與 DML 語句

對于 SELECT 語句，除非在查詢列表中顯式指定了隱藏字段，否則查詢結構中不會包含隱藏字段。查詢列表中的 * 和 tbl_name.* 不會包含隱藏字段。自然連接不會包含隱藏字段。

對于以下語句：

mysql> CREATE TABLE t1 (col1 INT, col2 INT INVISIBLE);
mysql> INSERT INTO t1 (col1, col2) VALUES(1, 2), (3, 4);

mysql> SELECT * FROM t1;
+------+
| col1 |
+------+
| 1 |
| 3 |
+------+

mysql> SELECT col1, col2 FROM t1;
+------+------+
| col1 | col2 |
+------+------+
| 1 | 2 |
| 3 | 4 |
+------+------+

第一個 SELECT 語句沒有引用隱藏字段 col2（* 不包含隱藏字段），因此查詢結果中沒有返回 col2 字段。第二個 SELECT 語句顯式指定了 col2 字段，因此查詢結果返回了該字段。

對于查詢語句，如果沒有為隱藏字段指定數據，使用隱式默認值規則進行賦值。

對于 INSERT 語句（包括 REPLACE 語句的數據插入），如果沒有指定字段列表、指定空白列表或者沒有在字段列表中指定隱藏字段時，使用隱式默認值賦值。例如：

CREATE TABLE t1 (col1 INT, col2 INT INVISIBLE);
INSERT INTO t1 VALUES(...);
INSERT INTO t1 () VALUES(...);
INSERT INTO t1 (col1) VALUES(...);

對于前兩個 INSERT 語句，VALUES() 列表必須為每個可見字段和隱藏字段提供一個數值。對于第三個 INSERT 語句，VALUES() 列表必須為每個指定的字段提供一個數值。

對于 LOAD DATA 和 LOAD XML 語句，如果沒有指定字段列表或者沒有在字段列表中指定隱藏字段時，使用隱式默認值賦值。輸入數據中不能包含隱藏字段的值。

如果想要為上面的語句提供一個非默認的數據，可以在字段列表中顯式指定隱藏字段并且在 VALUES() 列表中指定一個數值。

INSERT INTO … SELECT * 和 REPLACE INTO … SELECT * 不會包含隱藏字段，因為 * 不會返回隱藏字段。此時同樣會使用隱式默認值規則進行賦值。

基于 PRIMARY KEY 或者 UNIQUE 索引執行插入或者忽略插入、替換或者修改數據的語句中，MySQL 對隱藏字段的處理方式和可見字段相同：隱藏字段同樣會用于鍵值的比較。準確來說，如果某個新的數據行和已有數據行的唯一鍵字段值相同，無論索引字段是否可見，都會使用以下處理方式：

如果指定了 IGNORE 修飾符，INSERT、LOAD DATA 以及 LOAD XML 都會忽略新的數據行。
REPLACE 使用新的數據行替換原有的數據行。如果指定了 REPLACE 修飾符，LOAD DATA 和 LOAD XML 也是如此。
INSERT … ON DUPLICATE KEY UPDATE 更新原有的數據行。

如果想要使用 UPDATE 語句更新隱藏字段，像可見字段一樣顯式進行賦值即可。

隱藏字段相關的元數據

我們可以通過 INFORMATION_SCHEMA.COLUMNS 系統表的 EXTRA 字段或者 SHOW COLUMNS 命令查看字段的可見屬性。例如：

mysql> SELECT TABLE_NAME, COLUMN_NAME, EXTRA
  FROM INFORMATION_SCHEMA.COLUMNS
  WHERE TABLE_SCHEMA = 'test' AND TABLE_NAME = 't1';
+------------+-------------+-----------+
| TABLE_NAME | COLUMN_NAME | EXTRA  |
+------------+-------------+-----------+
| t1   | i   |   |
| t1   | j   |   |
| t1   | k   | INVISIBLE |
+------------+-------------+-----------+

默認情況下字段是可見的，此時 EXTRA 字段為空。對于隱藏字段，EXTRA 顯式為 INVISIBLE。

SHOW CREATE TABLE 命令可以顯式表中的隱藏字段，字段定義中包含一個基于版本的注釋，其中包含了一個 INVISIBLE 關鍵字：

mysql> SHOW CREATE TABLE t1\G
*************************** 1. row ***************************
  Table: t1
Create Table: CREATE TABLE `t1` (
 `i` int DEFAULT NULL,
 `j` int DEFAULT NULL,
 `k` int DEFAULT NULL /*!80023 INVISIBLE */
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci

mysqldump 和 mysqlpump 使用 SHOW CREATE TABLE 命令，因此它們導出的表定義中包含可隱藏字段。同時，它們在導出的數據中包含了隱藏字段的值。如果將導出文件加載到不支持的隱藏字段的低版本 MySQL 中，將會忽略基于版本的注釋信息，從而將隱藏字段作為可見字段使用。

隱藏字段與二進制日志

對于二進制日志中的事件，MySQL 使用以下方式處理隱藏字段：

創建表的事件中包含了隱藏字段的 INVISIBLE 屬性。
數據行事件中的隱藏字段和可見字段處理方式相同。它們會根據系統變量 binlog_row_image 的設置進行處理。
當數據行事件被應用時，隱藏字段和可見字段處理方式相同。其中，使用的算法和索引基于系統變量 slave_rows_search_algorithms 的設置進行選擇。
計算寫入集（writeset）時隱藏字段和可見字段處理方式相同。寫入集中包含了基于隱藏字段定義的索引。
mysqlbinlog 命令中包含了字段元數據中的可見屬性。