轉(zhuǎn)2019-07-15 數(shù)據(jù)庫無限層級分類設(shè)計 - 云+社區(qū) - 騰訊云

起步

在大多數(shù)的系統(tǒng)中，對內(nèi)容進(jìn)行分類是必要的。比如電商的商品分類；論壇的板塊等。

需求分析

分類之間的關(guān)系是怎樣的？ 很明顯，一個分類下面可以是多個下級分類。反過來呢，一個下級分類能夠?qū)儆趲讉€上級分類呢？這個并不確定，得看具體的業(yè)務(wù)需求。如果是多個實現(xiàn)上會更加復(fù)雜，為了討論層級設(shè)計，這里先限定每個分類僅有一個上級分類。

對于某個分類，需要支持的操作如下：

對單個分類的 CURD；

查詢該分類的直屬下級或所有下級分類；

查詢該分類的上級分類至頂級分類中的所有分類，并且是有序的；

移動該分類，就是將節(jié)點移動到另一個節(jié)點下面，這是當(dāng)分類結(jié)構(gòu)不合理時，允許修改時使用；

查詢某一級的所有分類（很少會用到）。

從使用頻率來看，查詢是大多數(shù)，畢竟分類也不會改來改去。所以性能考慮以查詢操作優(yōu)先，特別是操作2 和操作 3。

方案一：記錄父分類的引用

這是一種比較常見且維護(hù)的一個方案，添加一個 pid 指向父分類的 id ：

20190523135518.png

表中 pid 即直屬上級分類的 id，頂級分類設(shè)為 0.這種方案簡單易懂，僅用一個字典，沒有冗余信息，存儲空間占用極小，在數(shù)據(jù)庫層面是一個很好的設(shè)計。（本博客系統(tǒng)的分類就是采用這種結(jié)構(gòu)）

對于分類的移動也非常友好，只要修改 pid 即可。而刪除分類也只需將其直屬子分類的 pid 改成該分類的 pid即可。但對于查詢該分類的所有上級至頂級分類或查詢就不友好了，需要進(jìn)行遞歸。

查找所有父分類至頂級分類

SELECTID.LEVEL,t.* FROM(SELECT@id AS _id,( SELECT @id := pid FROM lab_goods WHERE id = @id) AS _pid,@l := @l + 1 AS LEVELFROMlab_goods,(SELECT @id := 100, @l := 0) as bWHERE@id > 0) as ID,lab_goods as t WHEREID._id = t.id ORDER BY `LEVEL`;

復(fù)制

經(jīng)實驗該語句可用，但當(dāng)表中數(shù)據(jù)有一萬條，當(dāng)查詢的層級有1000時，耗時 2 秒。也就是當(dāng)分類的數(shù)量很多的時候，這個方案的性能并不好，但真實業(yè)務(wù)上會有這么多的分類嗎？

查詢某分類的所有下級分類為：

SELECTID. LEVEL,DATA .* FROM(SELECT@ids AS _ids,(SELECT @ids := GROUP_CONCAT(id) FROM lab_goods WHERE FIND_IN_SET(pid, @ids)) AS cids,@l := @l + 1 AS LEVELFROMlab_goods,(SELECT @ids := 10000, @l := 0) bWHERE@ids IS NOT NULL) id,lab_goods DATA WHEREFIND_IN_SET(DATA .id, ID._ids) ORDER BY `LEVEL`, id

復(fù)制

當(dāng)層級太多的時候性能是不佳的。而對于查詢某一級的所有分類，這個設(shè)計簡直是災(zāi)難。

其實這個方案也是一開始就能想到的，在層級不深的情況下，這個方案不失為一個好的選擇。

方案二：添加路徑列表

針對方案一的短板，我們表中不僅僅記錄父分類id，還將它到頂級分類所有分類的id都保存下來。

id

name

pid

path

1	家用電器	0	-
2	電腦辦公	0	-
3	大家電	1	1
4	生活電器	1	1
5	電風(fēng)扇	4	1,4
6	電腦整機	2	1,2

每個分類都保存從頂級分類到父分類的所有id。查詢某某分下的所有下級就可以用 like 進(jìn)行匹配：

SELECT id,name FROM pathlist WHERE path LIKE '1,%'

復(fù)制

查詢某個分類的所有下級：

SELECT id,name FROM pathlist WHERE path LIKE '%2'

復(fù)制

這個方案在各個方面都具有可以接受的性能，在上述例子中 1w 的數(shù)據(jù)，1k 的層級，僅耗時 0.0009s 。

但具有兩點不足：1. 不遵守數(shù)據(jù)庫范式，DBA看了想打人；2. 就是字段長度是有限的，但 longtext 最大能存儲 4G 的文本，我想沒有這么變態(tài)的層級數(shù)。所以這個分類在許多系統(tǒng)中使用。

方案三：基于ClosureTable的無限級分類存儲

另建一張表存儲節(jié)點之間的關(guān)系，其中包含了任何兩個有關(guān)系的節(jié)點的關(guān)聯(lián)信息：

2696840886-5acc5fd7a44f3.png

定義關(guān)系表 CategoryTree，其包含3個字段：

• ancestor 祖先：上級節(jié)點的id
• descendant 子代：下級節(jié)點的id
• distance 距離：子代到祖先中間隔了幾級

這三個字段的組合是唯一的，因為在樹中，一條路徑可以標(biāo)識一個節(jié)點，所以可以直接把它們的組合作為主鍵。以圖為例，節(jié)點6到它上一級的節(jié)點(節(jié)點4)距離為1在數(shù)據(jù)庫中存儲為ancestor=4,descendant=6,distance=1，到上兩級的節(jié)點(節(jié)點1)距離為2,于是有 ancestor=1,descendant=6,distance=2 ，到根節(jié)點的距離為3也是如此，最后還要包含一個到自己的連接，當(dāng)然距離就是0了。

這樣一來，不盡表中包含了所有的路徑信息，還在帶上了路徑中每個節(jié)點的位置（距離），對于樹結(jié)構(gòu)常用的查詢都能夠很方便的處理。下面看看如何用用它來實現(xiàn)我們的需求。

子節(jié)點查詢

查詢id為5的節(jié)點的直屬子節(jié)點：

SELECT descendant FROM CategoryTree WHERE ancestor=5 AND distance=1

復(fù)制

查詢所有子節(jié)點：

SELECT descendant FROM CategoryTree WHERE ancestor=5 AND distance>0

復(fù)制

查詢某個上級節(jié)點的子節(jié)點，換句話說就是查詢具有指定上級節(jié)點的節(jié)點，也就是 ancestor 字段等于上級節(jié)點id即可，第二個距離 distance 決定了查詢的對象是由上級往下那一層的，等于1就是往下一層（直屬子節(jié)點），大于0就是所有子節(jié)點。這兩個查詢都是一句完成。

路徑查詢

查詢由根節(jié)點到id為10的節(jié)點之間的所有節(jié)點，按照層級由小到大排序

SELECT ancestor FROM CategoryTree WHERE descendant=10 ORDER BY distance DESC

復(fù)制

查詢id為10的節(jié)點（含）到id為3的節(jié)點（不含）之間的所有節(jié)點，按照層級由小到大排序

SELECT ancestor FROM CategoryTree WHERE descendant=10 AND distance<(SELECT distance FROM CategoryTree WHERE descendant=10 AND ancestor=3) ORDER BY distance DESC

復(fù)制

查詢路徑，只需要知道 descendant 即可，因為 descendant 字段所在的行就是記錄這個節(jié)點與其上級節(jié)點的關(guān)系。如果要過濾掉一些則可以限制 distance 的值。

查詢節(jié)點所在的層級（深度）

查詢id為5的節(jié)點是第幾級的

SELECT distance FROM CategoryTree WHERE descendant=5 AND ancestor=0

復(fù)制

查詢id為5的節(jié)點是id為10的節(jié)點往下第幾級

SELECT distance FROM CategoryTree WHERE descendant=5 AND ancestor=10

復(fù)制

查詢層級（深度）非常簡單，因為distance字段就是。直接以上下級的節(jié)點id為條件，查詢距離即可。

查詢某一層的所有節(jié)點

查詢所有第三層的節(jié)點

SELECT descendant FROM CategoryTree WHERE ancestor=0 AND distance=3

復(fù)制

這個就不詳細(xì)說了，非常簡單。

插入

插入和移動就不是那么方便了，當(dāng)一個節(jié)點插入到某個父節(jié)點下方時，它將具有與父節(jié)點相似的路徑，然后再加上一個自身連接即可。

所以插入操作需要兩條語句，第一條復(fù)制父節(jié)點的所有記錄，并把這些記錄的 distance 加一，因為子節(jié)點到每個上級節(jié)點的距離都比它的父節(jié)點多一。當(dāng)然 descendant 也要改成自己的。

例如把id為10的節(jié)點插入到id為5的節(jié)點下方（這里用了Mysql的方言）

INSERT INTO CategoryTree(ancestor,descendant,distance) (SELECT ancestor,10,distance+1 FROM CategoryTree WHERE descendant=5)

復(fù)制

然后就是加入自身連接的記錄。

INSERT INTO CategoryTree(ancestor,descendant,distance) VALUES(10,10,0)

復(fù)制

刪除

如果刪除分類同時也刪除其所有下級分類那好辦，先找出該節(jié)點所有子級節(jié)點逐個刪除：

DELETE FROM CategoryTree WHERE descendant in (select descendant from CategoryTree where ancestor=4) ...

復(fù)制

而如果節(jié)點刪除后是需要將所有下級分類都劃分到該節(jié)點的直系上級。比如刪除節(jié)點4，那么需要把4 的所有子節(jié)點都?xì)w到該節(jié)點的直接上級：

select descendant from CategoryTree where ancestor=4 // 查詢4的所有子節(jié)點// 當(dāng)子節(jié)點的父節(jié)點中超過該節(jié)點到 4節(jié)點距離時，距離- 1 update CategoryTree set distance = distance-1 where descendant=6 and distance > (select b.distance from (select * from CategoryTree where ancestor=4 and descendant=6 ) b); ...DELETE FROM CategoryTree WHERE ancestor=4 // 待下級節(jié)點的距離都修復(fù)完畢后刪除節(jié)點與下級節(jié)點的聯(lián)系 DELETE FROM CategoryTree WHERE descendant=4 // 刪除4節(jié)點本身

復(fù)制

移動

節(jié)點的移動沒有很好的解決方法，因為新位置所在的深度、路徑都可能不一樣，這就導(dǎo)致移動操作不是僅靠UPDATE語句能完成的，這里選擇刪除+插入實現(xiàn)移動。

另外，在有子樹的情況下，上級節(jié)點的移動還將導(dǎo)致下級節(jié)點的路徑改變，所以移動上級節(jié)點之后還需要修復(fù)下級節(jié)點的記錄，這就需要遞歸所有下級節(jié)點。

刪除id=5節(jié)點的所有記錄

DELETE FROM CategoryTree WHERE descendant=5

復(fù)制

然后配合上面一節(jié)的插入操作實現(xiàn)移動。

總結(jié)

ClosureTable是一種比較完美的解決方案，對于無限分層有很好的適應(yīng)性，比較適用于大型系統(tǒng)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的数据库无限层级分类设计的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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