指定选择性 XML 索引的路径和优化提示

项目
09/05/2023

适用于：SQL Server Azure SQL 数据库 Azure SQL 托管实例

本文介绍如何在创建或更改选择性 XML 索引时指定索引的节点路径以及索引的优化提示。

您可以在以下语句之一中同时指定节点路径和优化提示：

在 CREATE 语句的 FOR 子句中。有关详细信息，请参阅 CREATE SELECTIVE XML INDEX (Transact-SQL)。
在 ALTER 语句的 ADD 子句中。有关详细信息，请参阅 ALTER INDEX（选择性 XML 索引）。

有关选择性 XML 索引的详细信息，请参阅选择性 XML 索引 (SXI)。

了解非类型化 XML 中的 XQuery 和 SQL Server 类型

选择性 XML 索引支持两种类型的系统：XQuery 类型和 SQL Server 类型。已建立索引的路径可用于匹配 XQuery 表达式，或者用于匹配 xml 数据类型的 value() 方法的返回值。

在未对要建立索引的路径加批注时，或者使用 XQUERY 关键字进行批注时，该路径与 XQuery 表达式匹配。对于 XQUERY 批注的节点路径，有两种变化形式：
- 如果未指定 XQUERY 关键字和 XQuery 数据类型，则使用默认映射。通常，性能和存储不是最佳状态。
- 如果指定 XQUERY 关键字和 XQuery 数据类型以及可选的其他优化提示，则您可以实现可能最佳的性能以及可能最高效的存储。但是，转换可能会失败。
在使用 SQL 关键字对要建立索引的路径加批注时，该路径与 xml 数据类型的 value() 方法的返回类型匹配。指定相应的 SQL Server 数据类型，即你期望从 value() 方法返回的类型。

XQuery 表达式 XML 类型系统与应用于 xml 数据类型的 value() 方法的 SQL Server 类型系统之间存在细微差异。这些差异如下：

XQuery 类型系统知道尾随空格。根据 XQuery 类型语义，字符串“abc”和“abc”不相等，而在 SQL Server 这两个字符串是相等的。
XQuery 浮点数据类型支持 +/- 零和 +/- 无穷大的特殊值。 SQL Server 浮点数据类型不支持这些特殊值。

非类型化 XML 中的 XQuery 类型

XQuery 类型与 xml 数据类型的所有方法（包括 value() 方法）中的 XQuery 表达式匹配。
XQuery 类型支持以下优化提示：node()、SINGLETON、DATA TYPE 和 MAXLENGTH。

对于针对非类型化 XML 的 XQuery 表达式，您可以在以下两个操作模式之间进行选择：

默认的映射模式。在这个模式中，您在创建选择性 XML 索引时仅指定路径。
用户指定的映射模式。在这个模式中，您既指定路径，也指定可选的优化提示。

默认映射模式使用保守的存储选项，该选项始终是安全和常规的。该模式可以匹配任何表达式类型。默认映射模式的一个限制就是逊色于最佳性能，因为需要增加运行时强制转换的数目，并且辅助索引不可用。

下面是使用默认映射创建的一个选择性 XML 索引的示例。对于所有三个路径，使用默认节点类型 (xs:untypedAtomic) 和基数。

CREATE SELECTIVE XML INDEX example_sxi_UX_default
ON Tbl(xmlcol)
FOR
(
    mypath01 =  '/a/b',
    mypath02 = '/a/b/c',
    mypath03 = '/a/b/d'
);

通过用户指定的映射模式，您可以为节点指定类型和基数以便实现更好的性能。但是，这一性能的提升是通过放弃安全性（因为转换可能会失败）和一般性（因为只有指定的类型与选择性 XML 索引匹配）来实现的。

支持非类型化 XML 事例的 XQuery 类型包括：

xs:boolean
xs:double
xs:string
xs:date
xs:time
xs:dateTime

如果未指定类型，则假定节点属于 xs:untypedAtomic 数据类型。

您可以优化以下方式中所示的选择性 XML 索引：

CREATE SELECTIVE XML INDEX example_sxi_UX_optimized
ON Tbl(xmlcol)
FOR
(
    mypath= '/a/b' as XQUERY 'node()',
    pathX = '/a/b/c' as XQUERY 'xs:double' SINGLETON,
    pathY = '/a/b/d' as XQUERY 'xs:string' MAXLENGTH(200) SINGLETON
);
-- mypath - Only the node value is needed; storage is saved.
-- pathX - Performance is improved; secondary indexes are possible.
-- pathY - Performance is improved; secondary indexes are possible; storage is saved.

非类型化 XML 中的 SQL Server 类型

SQL Server 类型与 value() 方法的返回值匹配。
SQL Server 类型支持此优化提示：SINGLETON。

对于返回 SQL Server 类型的路径，必须指定某一类型。使用与要在 value() 方法中使用的相同的 SQL Server 类型。

请考虑下列查询：

SELECT T.record,
    T.xmldata.value('(/a/b/d)[1]', 'NVARCHAR(200)')
FROM myXMLTable T;

该指定的查询从打包到 NVARCHAR(200) 数据类型中的路径 /a/b/d 返回一个值，因此，要为该节点指定的数据类型十分明显。但是，没有用于在非类型化 XML 中指定节点基数的架构。若要指定节点 d 在其父节点 b下最多出现一次，请创建一个选择性 XML 索引，该索引使用 SINGLETON 优化提示，如下所示：

CREATE SELECTIVE XML INDEX example_sxi_US
ON Tbl(xmlcol)
FOR
(
    node1223 = '/a/b/d' as SQL NVARCHAR(200) SINGLETON
);

了解对类型化 XML 的选择性 XML 索引支持

SQL Server 中的类型化 XML 是与某一给定 XML 文档相关联的架构。该架构定义文档的整体结构以及节点的类型。如果架构存在，选择性 XML 索引将在用户提升路径时应用架构结构，因此无需为路径指定 XQUERY 类型。

选择性 XML 索引支持以下 XSD 类型：

xs:anyUri
xs:boolean
xs:date
xs:dateTime
xs:day
xs:decimal
xs:double
xs:float
xs:int
xs:integer
xs:language
xs:long
xs:name
xs:NCName
xs:negativeInteger
xs:nmtoken
xs:nonNegativeInteger
xs:nonPositiveInteger
xs:positiveInteger
xs:qname
xs:short
xs:string
xs:time
xs:token
xs:unsignedByte
xs:unsignedInt
xs:unsignedLong
xs:unsignedShort

在对具有与其关联的架构的文档创建选择性 XML 索引时，在创建或更改索引时指定 XQUERY 类型会返回错误。用户可以在路径提升部分中使用 SQL 类型批注。该 SQL 类型必须是从该架构中定义的 XSD 类型的有效转换，否则将引发错误。支持在 XSD 中具有足够的表示形式的几乎所有 SQL 类型，只有日期/时间类型除外。

注意

如果选择性 XML 索引路径提升中指定的类型与 value() 方法返回值相同，则使用选择性索引。

下面的优化提示可用于类型化 XML 文档：

node() 优化提示。
MAXLENGTH 优化提示可用于 xs:string 类型，以便缩短索引值。

有关优化提示的详细信息，请参阅指定优化提示。

指定路径

通过选择性 XML 索引，您可以从您预期要运行的查询相关的已存储 XML 数据仅对节点的子集建立索引。在相关节点的子集远小于 XML 文档中节点的总数时，选择性 XML 索引将仅存储相关节点。为了从选择性 XML 索引中受益，请标识要建立索引的正确的节点子集。

选择要编制索引的节点

可以使用以下两个原则来标识要添加到选择性 XML 索引的正确节点子集。

原则 1：若要评估某一给定的 XQuery 表达式，请对需要检查的所有节点建立索引。
- 对其本身或值用于 XQuery 表达式中的所有节点建立索引。
- 对应用了 XQuery 谓词的 XQuery 表达式中的所有节点建立索引。
请考虑对本文中的示例 XML 文档的以下查询：
```
SELECT T.record FROM myXMLTable T
WHERE T.xmldata.exist('/a/b[./c = "43"]') = 1;
```
为了返回满足此查询的 XML 实例，选择性 XML 索引需要在每个 XML 实例中都检查两个节点：
- 节点 c，因为其值用于 XQuery 表达式中。
- 节点 b，因为在 XQuery 表达式中一个谓词应用于节点b 。
原则 2：为了得到最佳性能，为对某一给定 XQuery 表达式进行求值所需的所有节点建立索引。如果仅为部分节点编制索引，则选择性 XML 索引将改进只包含已建立索引的节点的子表达式的求值。

为了提高上面所示的 SELECT 语句的性能，您可以创建以下选择性 XML 索引：

CREATE SELECTIVE XML INDEX simple_sxi
ON Tbl(xmlcol)
FOR
(
    path123 =  '/a/b',
    path124 =  '/a/b/c'
);

为完全相同的路径编制索引

不能在不同的路径名称下将相同的路径提升为完全相同的数据类型。例如，以下查询将会引发错误，因为 pathOne 和 pathTwo 完全相同：

CREATE SELECTIVE INDEX test_simple_sxi ON T1(xmlCol)
FOR
(
    pathOne = 'book/authors/authorID' AS XQUERY 'xs:string',
    pathTwo = 'book/authors/authorID' AS XQUERY 'xs:string'
);

但是，您可以将完全相同的路径提升为具有不同名称的不同数据类型。例如，下面的查询现在是可接受的，因为数据类型不同：

CREATE SELECTIVE INDEX test_simple_sxi ON T1(xmlCol)
FOR
(
    pathOne = 'book/authors/authorID' AS XQUERY 'xs:double',
    pathTwo = 'book/authors/authorID' AS XQUERY 'xs:string'
);

示例

下面是其他一些示例，说明如何为不同的 XQuery 类型选择要建立索引的正确节点。

示例 1

下面是使用 exist() 方法的简单 XQuery：

SELECT T.record FROM myXMLTable T
WHERE T.xmldata.exist('/a/b/c/d/e/h') = 1;

下表显示应建立索引以便让此查询使用选择性 XML 索引的节点。

要包含在索引中的节点	为此节点建立索引的原因
/a/b/c/d/e/h	在 `exist()` 方法中为存在的节点 `h` 进行求值。

示例 2

下面是应用了谓词的前一个 XQuery 更复杂的变化形式：

SELECT T.record FROM myXMLTable T
WHERE T.xmldata.exist('/a/b/c/d/e[./f = "SQL"]') = 1;

下表显示应建立索引以便让此查询使用选择性 XML 索引的节点。

要包含在索引中的节点	为此节点建立索引的原因
/a/b/c/d/e	一个谓词应用于节点 `e`。
/a/b/c/d/e/f	在该谓词内对节点 `f` 的值进行求值。

示例 3

下面是一个包含 value() 子句的更复杂的查询：

SELECT T.record,
    T.xmldata.value('(/a/b/c/d/e[./f = "SQL"]/g)[1]', 'nvarchar(100)')
FROM myXMLTable T;

下表显示应建立索引以便让此查询使用选择性 XML 索引的节点。

要包含在索引中的节点	为此节点建立索引的原因
/a/b/c/d/e	一个谓词应用于节点 `e`。
/a/b/c/d/e/f	在该谓词内对节点 `f` 的值进行求值。
/a/b/c/d/e/g	通过 `value()` 方法返回节点 `g` 的值。

示例 4

下面是在 exist() 子句中使用 FLWOR 子句的查询。（FLWOR 这个名称来自于可构成一个 XQuery FLWOR 表达式的五个子句：for、let、where、order by 和 return。）

SELECT T.record FROM myXMLTable T
WHERE T.xmldata.exist('
  For $x in /a/b/c/d/e
  Where $x/f = "SQL"
  Return $x/g
') = 1;

下表显示应建立索引以便让此查询使用选择性 XML 索引的节点。

要包含在索引中的节点	为此节点建立索引的原因
/a/b/c/d/e	在 FLWOR 子句中为存在的节点 `e` 进行求值。
/a/b/c/d/e/f	在 FLWOR 子句中为节点 `f` 的值进行求值。
/a/b/c/d/e/g	通过 `exist()` 方法为存在的节点 `g` 进行求值。

指定优化提示

您可以使用可选的优化提示为按选择性 XML 索引建立索引的节点指定附加的映射详细信息。例如，可以指定节点的数据类型和基数，以及与数据结构有关的某些信息。这些附加信息支持更好的映射。它还可以导致改进性能和/或节约存储空间。

是否使用优化提示是可选的。您可以始终接受默认映射，这样做是可靠的，但无法提供最佳性能和存储。

某些优化提示（例如 SINGLETON 提示）会引入针对数据的约束。在某些情况下，如果不满足这些约束，可能会引发错误。

优化提示的好处

下表标识支持更高效的存储或改进的性能的优化提示。

优化提示	更高效的存储	性能提升
node()	是	否
SINGLETON	否	是
DATA TYPE	是	是
MAXLENGTH	是	是

优化提示和数据类型

可以将节点作为 XQuery 数据类型或 SQL Server 数据类型建立索引。下表显示了每种数据类型支持的优化提示。

优化提示	XQuery 数据类型	SQL 数据类型
node()	是	否
SINGLETON	是	是
DATA TYPE	是	否
MAXLENGTH	是	否

node() 优化提示

适用于：XQuery 数据类型

可以使用 node() 优化来指定其值无需用于对典型查询进行求值的节点。在典型查询仅需要为存在的节点进行求值时，此提示可降低存储要求。（默认情况下，选择性 XML 查询将存储几乎所有提升的节点的值，只有复杂节点类型除外。）

请考虑以下示例：

SELECT T.record FROM myXMLTable T
WHERE T.xmldata.exist('/a/b[./c=5]') = 1;

若要使用选择性 XML 索引对此查询进行求值，请提升节点 b 和 c。但是，由于不需要节点 b 的值，因此可以将 node() 提示用于以下语法：

`/a/b/ as node()

如果查询需要已使用 node() 提示编制索引的节点的值，则无法使用选择性 XML 索引。

SINGLETON 优化提示

适用于：XQuery 或 SQL Server 数据类型

SINGLETON 优化提示指定节点的基数。此提示可提高查询性能，因为事先知道节点在其父级或上级节点中最多出现一次。

请考虑本文中的示例 XML 文档。

若要使用选择性 XML 索引对此文档进行查询，您可为节点 d 指定 SINGLETON 提示，因为该节点在其父节点内最多出现一次。

如果已指定 SINGLETON 提示，但某一节点在其父节点或祖先节点内出现多次，则在您创建索引（为现有数据）或运行查询（为新数据）时将引发错误。

DATA TYPE 优化提示

适用于：XQuery 数据类型

通过 DATA TYPE 优化提示，可以为已建立索引的节点指定 XQuery 或 SQL Server 数据类型。该数据类型用于与选择性 XML 索引的数据表中与已建立索引的节点相对应的列。

将现有值强制转换为指定的数据类型失败时，插入操作（插入到索引中）不会失败；但是，将在索引的数据表中插入 null 值。

MAXLENGTH 优化提示

适用于：XQuery 数据类型

通过 MAXLENGTH 优化提示，您可以限制 xs:string 数据的长度。 MAXLENGTH 与 SQL Server 数据类型不相关，因为在指定 VARCHAR 或 NVARCHAR 日期类型时指定了长度。

在现有字符串长于指定的 MAXLENGTH 时，将该值插入到索引中将失败。

针对示例的示例 XML 文档

本文的示例中引用了以下示例 XML 文档：

<a>
    <b>
         <c atc="aa">10</c>
         <c atc="bb">15</c>
         <d atd1="dd" atd2="ddd">md </d>
    </b>
     <b>
        <c></c>
        <c atc="">117</c>
     </b>
</a>

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指定选择性 XML 索引的路径和优化提示

了解非类型化 XML 中的 XQuery 和 SQL Server 类型

非类型化 XML 中的 XQuery 类型

非类型化 XML 中的 SQL Server 类型

了解对类型化 XML 的选择性 XML 索引支持

指定路径

选择要编制索引的节点

为完全相同的路径编制索引

示例

示例 1

示例 2

示例 3

示例 4

指定优化提示

优化提示的好处

优化提示和数据类型

node() 优化提示

SINGLETON 优化提示

DATA TYPE 优化提示

MAXLENGTH 优化提示

针对示例的示例 XML 文档

另请参阅

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