一种多选项的存储与高效查询的解决方案

文章分类:JavaDemo 标签:JavaCodeSnippet 作者:Hackyle

更新时间:Wed Jul 26 19:11:45 CST 2023

本文主要内容

  • 对于多选项的值,如何保存?本文提供了一种非常规的方案。
  • 对于记录在数据库中的多选项的值,如何快速查询那些记录是包含了某个(某些)选项?本文使用了“与位运算”解决查询问题。
  • 源码地址:https://github.com/HackyleShawe/JavaDemos/tree/master/Examples/multi-options-storage-query-demo

文章前置知识:SpringBoot、JDBCTemplate、位运算(与运算)、jQuery

内容导览 

背景

在项目开发中,如何保存多选项的值呢?例如下图中的职业发展和兴趣爱好

  • 最容易想到的就是,选择了哪些选项,就把该选项值存储起来。

  • 在数据库层面设置一个VARCHAR,例如选择了"收入无上线、培训与发展、职业价值感",前端就传递"收入无上线、培训与发展、职业价值感",数据库就保存为"收入无上线、培训与发展、职业价值感"。

可是这样存在一个问题,我要查询那些人选择了其中的某个、某些选项,就很难实现。例如,查询那些人的兴趣爱好是"编程、篮球",查询兴趣爱好是"看书、写作"的人数有多少。

为了解决这种多选项的高效查询问题,本人设计了一种方法,可以实现快速、高效地查询多选项中有某个、某些选项的所有记录。

设计思想

主要思想

  • 将多选项进行编号:例如:对职业发展的多选项进行编号为:1-收入无上限,2-培训与发展,3-职业价值感,4-行业稳定性,5-社交与人脉,6-塑造个人品牌,7-团队综合素质,8-终身学习;对兴趣爱好的多选项进行编号为:1-编程,2-听音乐唱歌,3-篮球,4-玩游戏,5-看电影,6-享美食,7-健身,8-旅游,9-看书,10-写作。

  • 前端:选择了哪些选项,就传递哪些选项的编号例如:选择了"编程、篮球",则传递的编号串为:"1,3"

  • 后端:将编号串转换为二进制串,再转换为数字,落库

  • 查询:前端还是只传选项编号;后端将其转换为数字;在数据库层面使用位运算中的与运算,匹配包含了参数选项的记录

将多选项转换为数字

现以兴趣爱好为例,为其多选项定义编号:1-编程,2-听音乐唱歌,3-篮球,4-玩游戏,5-看电影,6-享美食,7-健身,8-旅游,9-看书,10-写作

根据二进制位下标与十进制数的互转:

例1

用户A勾选的兴趣爱好为:"1-编程,2-听音乐唱歌,5-看电影,6-享美食"
前端传递的串为:1,2,5,6
转换为二进制串:0011 0011
转换规则:在有选项编号出现的位下标的位置上填充1,其他位置填充0
转换为十进制后落库:51

例2

用户B勾选的兴趣爱好为:"3-篮球,4-玩游戏,6-享美食,7-健身,10-写作"
前端传递的串为:3,4,6,7,10
转换为二进制串:0010 0110 1100
转换为十进制后落库:620

查询原理

查询的核心思想:与(&)位运算

  • X & Y = X,则说明X的所有值为"1"的二进制位、在Y中对应的二进制位也为"1"。

  • 也就是说,Y为"1"的二进制位包含了X的所有为"1"的二进制位。从而实现了,查询条件X,在Y中存在(包含)

项目启动

Step 1:在application.yml中修改数据库连接参数

Step 2:执行resources/sql.sql下的SQL文件,初始化数据

Step 3:从启动类App.java启动

Step 4:启动成功后进入前端页面:http://localhost:9898/person.html

新增数据演示

必要数据,多选项进行勾选:

去数据库查看刚刚新增的记录:

查询数据演示

选择查询条件,点击“Query”进行查询:

查看运行日志,显示执行的SQL:

查询示例

以多选项”兴趣爱好“为例,展示查询的工作原理

构造数据

AA选择了"1-编程,2-听音乐唱歌,5-看电影,6-享美食,7-健身,8-旅游"
前端传递的编号串:1,2,5,6,7,8
转换为二进制串:0000 1111 0011
转换为数字:243

BB选择了"3-篮球,4-玩游戏,8-旅游,9-看书,10-写作"
前端传递的编号串:3,4,8,9,10
转换为二进制串:0011 1000 1100
转换为数字:908

CC选择了"2-听音乐唱歌,3-篮球,5-看电影,6-享美食,7-健身,9-看书,10-写作"
前端传递的编号串:2,3,5,6,7,9,10
转换为二进制串:0011 0111 0110
转换为数字:886

DD选择了"1-编程,3-篮球,4-玩游戏,6-享美食,7-健身,8-旅游,10-写作"
前端传递的编号串:1,3,4,6,7,8,10
转换为二进制串:0010 0110 1101
转换为数字:749

EE选择了"2-听音乐唱歌,4-玩游戏,5-看电影,7-健身,8-旅游,10-写作"
前端传递的编号串:2,4,5,7,8,10
转换为二进制串:0010 1101 1010
转换为数字:730

FF选择了"1-编程,2-听音乐唱歌,3-篮球,4-玩游戏,5-看电影,7-健身"
前端传递的编号串:1,2,3,4,5,7
转换为二进制串:0000 0101 1111
转换为数字:95

GG选择了"1-编程,3-篮球,4-玩游戏,6-享美食,8-旅游,10-写作"
前端传递的编号串:1,3,4,6,8,10
转换为二进制串:0010 1010 1101
转换为数字:685

插入到数据库

DROP TABLE IF EXISTS person;
CREATE TABLE person (
    id BIGINT AUTO_INCREMENT,
    name VARCHAR(50) DEFAULT NULL COMMENT '姓名',
    gender INT DEFAULT NULL COMMENT '性别,0-女,1-男',
    address VARCHAR(128) DEFAULT NULL COMMENT '地址',
    careers BIGINT DEFAULT NULL COMMENT '职业发展多选项',
    -- 兴趣爱好多选项。可选项:1-编程,2-听音乐唱歌,3-篮球,4-玩游戏,5-看电影,6-享美食,7-健身,8-旅游,9-看书,10-写作。
    -- 例如,全选:"11 1111 1111",保存为十进制=1023,全不选:"00 0000 0000",保存为十进制=0,只选择听音乐唱歌:"0000 0010",保存为十进制=2
    -- LONG最大支持64位,最多支持64个多选项的任意选择
    interests BIGINT DEFAULT NULL COMMENT '兴趣爱好多选项',
    create_time DATETIME DEFAULT NULL,
    update_time DATETIME DEFAULT NULL,
    deleted INT DEFAULT 0 COMMENT '是否删除:0-否,1-是',
    PRIMARY KEY(id)
);
-- 将上文中构造的数据,以SQL的形式插入到数据库中,只以多选项"兴趣爱好"为例
INSERT INTO person(name, gender, address, careers, interests, create_time, update_time, deleted)
VALUES ('AA', 1, 'SH CN', 1, 243, '2022-12-12','2023-12-12', 0),
       ('BB', 1, 'SH CN', 1, 908, '2022-12-12','2023-12-12', 0),
       ('CC', 1, 'SH CN', 1, 886, '2022-12-12','2023-12-12', 0),
       ('DD', 1, 'SH CN', 1, 749, '2022-12-12','2023-12-12', 0),
       ('EE', 1, 'SH CN', 1, 730, '2022-12-12','2023-12-12', 0),
       ('FF', 1, 'SH CN', 1, 95, '2022-12-12','2023-12-12', 0),
       ('GG', 1, 'SH CN', 1, 685, '2022-12-12','2023-12-12', 0);

查询选择了"1-编程"这个选项的记录

目标:在多选项中查询选择了"1-编程"这个选项的记录

用户的"兴趣爱好"多选项(二进制形式)

AA: 0000 1111 0011
BB: 0011 1000 1100
CC: 0011 0111 0110
DD: 0010 0110 1101
EE:  0010 1101 1010
FF:  0000 0101 1111
GG: 0010 1010 1101

将"1-编程"进行转换

  • 转换为二进制:0000 0000 0001

  • 转换为十进制:1

查询原理:将查询条件"0000 0000 0001"与AA~GG的二进制位进行与运算后,仍然为查询条件的记录,则是选择了"1-编程"这个选项的记录

查询过程

  • 将查询条件与AA的二进制位进行与运算:
   0000 0000 0001
&  0000 1111 0011
#--------------------------
   0000 0000 0001  与运算结果仍为查询条件,说明这条记录包含了"1-编程"这个选项
  • 将查询条件与BB的二进制位进行与运算:
   0000 0000 0001
&  0011 1000 1100
#----------------------------
   0000 0000 0000   与运算结果不为查询条件,说明这条记录不包含了"1-编程"这个选项
  • 其他记录运算同理

  • 最终发现只有AA、DD、FF、GG的运算结果符合条件,这四个记录就是满足"选择了1-编程这个选项的所有记录"

SQL实现

select * FROM person WHERE interests & 1 = 1;

查询选择了"2-听音乐唱歌,5-看电影"这些选项的记录

目标:在多选项中查询选择了"2-听音乐唱歌,5-看电影"这些选项的记录

用户的"兴趣爱好"多选项(二进制形式)

AA: 0000 1111 0011
BB: 0011 1000 1100
CC: 0011 0111 0110
DD: 0010 0110 1101
EE:  0010 1101 1010
FF:  0000 0101 1111
GG: 0010 1010 1101

将"2-听音乐唱歌,5-看电影"进行转换

  • 转换为二进制:0000 0001 0010

  • 转换为十进制:18

查询原理:将查询条件"0000 0001 0010"与AA~GG的二进制位进行与运算后,仍然为查询条件的记录,则是选择了"2-听音乐唱歌,5-看电影"这个选项的记录

查询过程

  • 将查询条件与AA的二进制位进行与运算:

  0000 0001 0010
& 0000 1111 0011
#--------------------------
   0000 0001 0010  与运算结果仍为查询条件,说明这条记录包含了"2-听音乐唱歌,5-看电影"这些选项
  • 将查询条件与BB的二进制位进行与运算:
  0000 0001 0010
& 0011 1000 1100
#----------------------------
  0000 0000 0000   与运算结果不为查询条件,说明这条记录不包含了"2-听音乐唱歌,5-看电影"这些选项
  • 其他记录运算同理

  • 最终发现只有AA、CC、EE、FF的运算结果符合条件,这四个记录就是满足"选择了2-听音乐唱歌,5-看电影这些选项的所有记录"

SQL实现

select * FROM person WHERE interests & 18 = 18;

 

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原文链接:https://blog.hackyle.com/article/java-demo/multi-options-storage-query-demo

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