SQL Server2008 Hierarchyid数据类型

时间 2019-11-10

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以往咱们在关系数据库中创建树状结构的时候，一般使用ID+ParentID来实现两条纪录间的父子关系。但这种方式只能标示其相对位置。解决这类问题在SqlServer2005出现以前一般是采用游标来操做，但熟悉数据库内部机制的人都知道使用游标带来的性能问题和其余问题是比较严重的。node

到了SqlServer2005下，能够选择用CTE来作递归查询，这种方式查询比较简练，但因为数据库内部是采用递归查询的方式，其效率依旧不高；为了可以实现既简练又高效的查询，一般的作法是增长冗余字段，好比增长一个"Path" 字段，查询时用模糊查询来进行左匹配。对Path建索引后，这种查询的效率仍是至关高的，所以这种方式也是一种常规的设计方式；web

SQL SERVER 2008引入了新的hierarchyid数据类型,能够用它来作本地存储而且在树层次结构中管理其位置.只用这个函数能简洁地表示层次结构中的位置.该函数提供的一些内置的函数方法能够操做和遍历层次结构,使得存储和查询分层数据更为容易,而不须要像那样经过CTE递归来得到.数据库

Hierarchyid类型实际上是一个CLR自定义数据类型依次打开:数据库->系统数据库->master->可编程性->类型->系统数据类型->CLR数据类型->hierarchyid,能够看到该数据类型.编程

于hierarchyid有关的一些函数主要有:并发

GetAncestor ：取得某一个级别的祖先
GetDescendant ：取得某一个级别的子代
GetLevel ：取得级别
GetRoot ：取得根
IsDescendantOf ：判断某个节点是否为某个节点的子代
Parse ：将字符串转换为hierarchyid。该字符串的格式一般都是/1/这样的
Read ：Read 从传入的BinaryReader 读取SqlHierarchyId 的二进制表示形式，并将SqlHierarchyId 对象设置为该值。不能使用Transact-SQL 调用Read。请改成使用CAST 或CONVERT。
GetReparentedValue ：能够用来移动节点（或者子树）
ToString ：将hierarchyid转换为字符串，与parse正好相反
Write : 将SqlHierarchyId 的二进制表示形式写出到传入的BinaryWriter 中。没法经过使用Transact-SQL 来调用Write。请改成使用CAST 或CONVERT。

hierarchyid 数据类型的值表示树层次结构中的位置。hierarchyid 的值具备如下属性：app

很是紧凑函数

在具备 n 个节点的树中，表示一个节点所需的平均位数取决于平均端数（节点的平均子级数）。端数较小时 (0-7)，大小约为 6*logAn 位，其中 A 是平均端数。对于平均端数为 6 级、包含 100,000 我的的组织层次结构，一个节点大约占 38 位。存储时，此值向上舍入为 40 位，即 5 字节。性能
按深度优先顺序进行比较this

给定两个 hierarchyid 值 a 和 b，a<b 表示在对树进行深度优先遍历时，先找到 a，后找到 b。hierarchyid 数据类型的索引按深度优先顺序排序，在深度优先遍历中相邻的节点的存储位置也相邻。例如，一条记录的子级的存储位置与该记录的存储位置是相邻的。spa
支持任意插入和删除

经过使用 GetDescendant 方法，始终能够在任意给定节点的右侧、左侧或任意两个同级节点之间生成同级节点。在层次结构中插入或删除任意数目的节点时，该比较属性保持不变。大多数插入和删除操做都保留了紧凑性属性。可是，对于在两个节点之间执行的插入操做，所产生的 hierarchyid 值的表示形式在紧凑性方面将稍微下降。

hierarchyid 数据类型具备如下局限性：

类型为 hierarchyid 的列不会自动表示树。由应用程序来生成和分配 hierarchyid 值，使行与行之间的所需关系反映在这些值中。一些应用程序甚至可能不须要用类型为 hierarchyid 的列来表示树。可能这些值为对其余表中定义的层次结构中位置的引用。
由应用程序来管理生成和分配 hierarchyid 值时的并发状况。不能保证列中的 hierarchyid 值是惟一的，除非应用程序使用惟一键约束或应用程序自身经过本身的逻辑来强制实现惟一性。
由 hierarchyid 值表示的层次结构关系不是像外键关系那样强制实现的。可能会出现下面这种层次结构关系并且有时这种关系是合理的：A 具备子级 B，而后删除了 A，致使 B 与一条不存在的记录之间存在关系。若是这种行为不可接受，应用程序在删除父级以前必须先查询其是否有后代。

用于对分层数据进行索引的策略有两种：

深度优先

深度优先索引，子树中各行的存储位置相邻。例如，一位经理管理的全部雇员都存储在其经理的记录附近。

广度优先

广度优先将层次结构中每一个级别的各行存储在一块儿。例如，同一经理直属的各雇员的记录存储在相邻位置。

例以下面的例子是一个职员表，数据有以下关系：

CodeUse AdventureWorksLT 
Go  
--Scheme Creation 
Create Schema HumanResources 
Go  
--Table Creation 
CREATE TABLE HumanResources.EmployeeDemo 
(
OrgNode HIERARCHYID,
EmployeeID INT,
LoginID VARCHAR(100),
Title VARCHAR(200),
HireDate DATETIME
)
Go 
--Index Creation 
CREATE UNIQUE CLUSTERED INDEX idxEmployeeDemo 
ON HumanResources.EmployeeDemo (OrgNode,EmployeeID)

 
  SERT HumanResources.EmployeeDemo (OrgNode, EmployeeID, LoginID, Title, HireDate)   
   
  LUES (hierarchyid::GetRoot(), 1,'adventure-works\scott', 'CEO', '3/11/05') ;  
   
  CLARE @Manager hierarchyid     
   
  LECT @Manager = hierarchyid::GetRoot() FROM HumanResources.EmployeeDemo;  
   
  SERT HumanResources.EmployeeDemo (OrgNode, EmployeeID, LoginID, Title, HireDate)      
   
  LUES (@Manager.GetDescendant(NULL,NULL), 2, 'adventure-works\Mark', 'CTO', '4/05/07')        
   
  CLARE @Manager hierarchyid  
   
  CLARE @FirstChild hierarchyid   
   
  LECT @Manager = hierarchyid::GetRoot() FROM HumanResources.EmployeeDemo;  
   
  lect @FirstChild = @Manager.GetDescendant(NULL,NULL)         
   
  SERT HumanResources.EmployeeDemo (OrgNode, EmployeeID, LoginID, Title, HireDate)         
   
  LUES (@Manager.GetDescendant(@FirstChild,NULL), 3, 'adventure-works\ravi', 'Director Marketing', '4/08/07')         
   
  Insert the First Descendant of a Child Node     
   
  CLARE @Manager hierarchyid      
   
  LECT @Manager = CAST('/1/' AS hierarchyid)        
   
  SERT HumanResources.EmployeeDemo (OrgNode, EmployeeID, LoginID, Title, HireDate)  
   
  LUES (@Manager.GetDescendant(NULL, NULL),45,   'adventure-works\Ben','Application Developer', '6/11/07') ;          
   
  Insert the Second Descendant of a Child Node  
   
  CLARE @Manager hierarchyid         
   
  CLARE @FirstChild hierarchyid          
   
  LECT @Manager = CAST('/1/' AS hierarchyid)    
   
  LECT @FirstChild = @Manager.GetDescendant(NULL,NULL)     
   
  SERT HumanResources.EmployeeDemo (OrgNode, EmployeeID, LoginID, Title, HireDate)       
   
  LUES (@Manager.GetDescendant(@FirstChild, NULL),55,  'adventure-works\Laura','Trainee Developer', '6/11/07') ;            
   
  Insert the first node who is the Descendant of Director Marketing       
   
  CLARE @Manager hierarchyid      
   
  CLARE @FirstChild hierarchyid      
   
  LECT @Manager = CAST('/2/' AS hierarchyid)           
   
  SERT HumanResources.EmployeeDemo (OrgNode, EmployeeID, LoginID, Title, HireDate)    
   
  LUES (@Manager.GetDescendant(NULL, NULL),551, 'adventure-works\frank','Trainee Sales Exec.', '12/11/07') ;         
   
  Insert the second node who is the Descendant of Director Marketing      
   
  CLARE @Manager hierarchyid            
   
  CLARE @FirstChild hierarchyid         
   
  LECT @Manager = CAST('/2/' AS hierarchyid)    
   
  LECT @FirstChild = @Manager.GetDescendant(NULL,NULL) 
   
  SERT HumanResources.EmployeeDemo (OrgNode, EmployeeID, LoginID, Title, HireDate)  
   
  LUES (@Manager.GetDescendant(@FirstChild, NULL),531, 'adventure-works\vijay','Manager Industrial Sales', '12/09/06') ;          
   
  Insert the third node who is the Descendant of Director Marketing         
   
  in between 2 existing descendants     
   
  CLARE @Manager hierarchyid     
   
  CLARE @FirstChild hierarchyid       
   
  CLARE @SecondChild hierarchyid      
   
  LECT @Manager = CAST('/2/' AS hierarchyid)           
   
  LECT @FirstChild = @Manager.GetDescendant(NULL,NULL)    
   
  LECT @SecondChild = @Manager.GetDescendant(@FirstChild,NULL)    
   
  SERT HumanResources.EmployeeDemo (OrgNode, EmployeeID, LoginID, Title, HireDate)   
   
  LUES (@Manager.GetDescendant(@FirstChild, @SecondChild),543,  'adventure-works\james','Manager Consumer Sales', '12/04/06') ;

 
  DECLARE @TID hierarchyid  
   
  SELECT @TID=OrgNode FROM HumanResources.EmployeeDemo  WHERE title='cto'  
   
  SELECT *, OrgNode.GetLevel() as 层次,OrgNode.ToString() as 路径  FROM HumanResources.EmployeeDemo WHERE @TID.IsDescendantOf(OrgNode)=1  
   
  SELECT *, OrgNode.GetLevel() as 层次,OrgNode.ToString() as 路径  FROM HumanResources.EmployeeDemo WHERE  OrgNode.IsDescendantOf(@TID)=1

4.向表里插入记录

 
  SET QUOTED_IDENTIFIER ON 
   
  GO 
   
  --Use Serializable Transaction  
   
  CREATE PROCEDURE [dbo].[AddEmployee](@ManagerID hierarchyid, @EmpID int, 
   
  @LogID varchar(100), @JobTitle as varchar(200), @JoiningDate datetime) 
   
  AS  
   
  BEGIN  
   
  DECLARE @LastChild hierarchyid  
   
  SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE  
   
  BEGIN TRANSACTION 
   
  SELECT @LastChild = Max(OrgNode) From HumanResources.EmployeeDemo  
   
  WHERE OrgNode = @ManagerID  
   
  INSERT HumanResources.EmployeeDemo (OrgNode, EmployeeID, LoginID, Title, HireDate)  
   
  VALUES(@LastChild, @EmpID,@LogID , @JobTitle, @JoiningDate)  
   
  COMMIT  
   
  END ;

5.移动层级关系

 
  CREATE PROCEDURE MoveOrg(@oldMgr nvarchar(256), @newMgr nvarchar(256) )  
   
  AS  
   
  BEGIN 
   
  DECLARE @nold HierarchyID  
   
  DECLARE @nnew HierarchyID  
   
  SELECT @nold = OrgNode FROM HumanResources.EmployeeDemo WHERE LoginID = @oldMgr ;  
   
  SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE  
   
  BEGIN TRANSACTION  
   
  SELECT @nnew = OrgNode FROM HumanResources.EmployeeDemo WHERE LoginID = @newMgr ;  
   
  SELECT @nnew = @nnew.GetDescendant(max(OrgNode), NULL)  
   
  FROM HumanResources.EmployeeDemo WHERE OrgNode.GetAncestor(1)=@nnew ;  
   
  UPDATE HumanResources.EmployeeDemo  
   
  SET OrgNode = OrgNode.GetReparentedValue(@nold, @nnew)  
   
  WHERE @nold.IsDescendantOf(OrgNode) = 1 
   
  COMMIT  TRANSACTION 
   
  END

6.获取最大的子节点，传递给GetDescendant() 函数得到新的子节点

 
  Create Function GetMyMaxChild(@ManagerID as BigInt) Returns HierarchyID  
   
  BEGIN  
   
  Declare @ManagerNode HierarchyID  
   
  Declare @MaxChild HierarchyID  
   
   --Get the ManagerNode  
   
  Select @ManagerNode = OrgNode from  
   
  HumanResources.EmployeeDemo Where EmployeeID = @ManagerID  
   
   --Get the Max Child  
   
  Select @MaxChild = Max(OrgNode) from HumanResources.EmployeeDemo  
   
  Where OrgNode.GetAncestor(1) = @ManagerNode  
   
  --Return the Value  
   
  RETURN @MaxChild  
   
  END

性能

咱们来比较新类型和CTE的性能。为了比较，咱们来举个例子，它的需求是从新获取经理'adventure-works \ james1'的全部分支。表就用本文提到的表：Employee（传统模型）和Organization（HierarchyID）。

CTE脚本：

WITH UpperHierarchy(EmployeeId, LastName, Manager, HierarchyOrder)
AS
(
SELECT emp.EmployeeId, emp.LoginId, emp.LoginId, 1 AS HierarchyOrder
FROM HumanResources.Employee AS emp
WHERE emp.LoginId ='adventure-works\james1'
UNION ALL
SELECT emp.EmployeeId, emp.LoginId, Parent.LastName, HierarchyOrder + 1
FROM HumanResources.Employee AS emp
INNER JOIN UpperHierarchy AS Parent
ON emp.ManagerId = parent.EmployeeId
)
SELECT EmployeeId, LastName
From UpperHierarchy

使用HierarchyID的脚本以下所示。你会注意到有2步：第一步是获取父节点，第二步是找出分支：

Declare @BossNode As HierarchyId
Select @BossNode = EmployeeID From dbo.Organization Where EmployeeName = 'adventure-works\james1'
Select *
From dbo.Organization
Where @BossNode.IsDescendant(EmployeeId)= 1

从SSMS里能够看到，执行计划给了咱们一些性能方面的信息。

图8-性能基准

咱们能够看到CTE占了批处理的63％。这意味着HierarchyID要好50％。

咱们能够看到返回父节点（james1）这一步占了查询的大部分（使用了扫描），由于列没有索引。可是，因为方法2里采占用了相同的比率，咱们能够忽略这一点。

咱们也能够看到CTE的执行计划比HierarchyID类型要复杂得多。这是由于主键容许表的惟一扫描。

若是咱们来看这些需求使用的系统资源，那么对于CTE而言，结论是灾难性的。事件探查器跟踪显示了多个执行：

图9-系统资源使用状况

咱们能够看到duration列里1/3-2/3的比例。然而IO使用状况却上升到了300。CTE过多使用临时表（Table Spool），这意味着不少的读操做。CPU使用也多用了9倍。

HierarchyID取得了压倒性的胜利。

局限

惟一性

HierarchyId类型天生就不支持惟一性。例如，同一个表里可能有两个根节点。显然，在你的程序里可能会陷入完整性的问题，可是，它也不可能惟一索引树而使整个树变得能汇集。

为了解决这个局限，咱们能够在HierarchyId列上添加主键（或惟一索引）：

ALTER TABLE dbo.Organization ADD CONSTRAINT
PK_Organization PRIMARY KEY
(
EmployeeID
)
HierarchyId上的主键或惟一索引容许表的深度优先索引。

对于前面的数据填充，该DDL将报错。事实上，每一个节点的子节点都有相同的索引，这不容许惟一。为了纠正这个问题，咱们须要在每一级别上排序子节点来从新组织树。为了实现它，有必要给GetDescendant()函数传递参数。该操做将在稍后进行说明。

外键

与上面描述的传统建模方式相反，外键引用父记录天生也不支持。事实上，HierarchyId类型存储树里节点的路径，而不是父节点。

不过，使用GetAncestor()函数来轻易获取父节点的标识符却是可行的，以下面的语句：

Select EmployeeId.GetAncestor(1), EmployeeName
From dbo.Organization

GetAncestor()返回HierarchyId。若是HierarchyId列是表的主键（如咱们的例子），添加一个外键引用到自身就是可行的了。

Alter Tabledbo.Organization
Add ParentId AS EmployeeId.GetAncestor(1)PERSISTED
REFERENCES dbo.Organization(EmployeeId)

如今，咱们的表有了和最初模型相同的完整性规则了。

HierarchyID函数

HierarchyID数据类型经过一系列的函数来操做：

· GetAncestor
· GetDescendant
· GetLevel
· GetRoot
· ToString
· IsDescendant
· Parse
· Read
· Reparent
· Write

在前面的例子里咱们看到了前5个函数，接下来的5个在下表做出了解释：

函数	描述
IsDescendant	容许知道一条记录是否是层次结构里另外一个的子节点
Parse	它和ToString()正好相反，它使从字符串里获得HierarchyID值成为可能
Read	相似Parse，但针对varbinary值
Write	相似ToString，但针对varbinary值
Reparent	容许经过更改父节点来移动层次结构里的节点

警告：全部的函数都是区分大小写的。