指定选择性 XML 索引的路径和优化提示

适用于：SQL ServerAzure 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 value() 数据类型的 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 value() 数据类型的 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 value() 数据类型的 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。

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。

1. 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，谓词应用于节点 b。

2. 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。

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。

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。

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。

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。

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>

另请参阅

• 选择性 XML 索引 (SXI)
• 创建、更改和删除选择性 XML 索引