MySQL高级函数之：`FIND_IN_SET()`：其在`CSV`格式字符串查找中的应用。

MySQL 高级函数 FIND_IN_SET()：CSV 格式字符串查找的利器

各位朋友，大家好！今天我们来深入探讨一个 MySQL 中实用但又容易被忽略的函数：FIND_IN_SET()。它特别擅长在逗号分隔值 (CSV) 格式的字符串中进行查找，在某些特定场景下能发挥意想不到的作用。

1. FIND_IN_SET() 函数的基本概念

FIND_IN_SET(str, strlist) 函数的语法很简单，它接受两个参数：

• str: 要查找的字符串。
• strlist: 一个以逗号分隔的字符串列表。

函数的功能是在 strlist 中查找 str，并返回 str 在 strlist 中出现的位置（从 1 开始计数）。如果 str 不存在于 strlist 中，则返回 0。 需要注意的是，strlist 中的每个元素都是完整的，不能是子字符串。

举个简单的例子：

SELECT FIND_IN_SET('b', 'a,b,c,d,e');  -- 返回 2
SELECT FIND_IN_SET('f', 'a,b,c,d,e');  -- 返回 0
SELECT FIND_IN_SET('bc', 'a,b,c,d,e'); -- 返回 0 (因为没有完全匹配的 'bc')

2. FIND_IN_SET() 的工作原理

FIND_IN_SET() 的工作原理可以简单概括为以下几步：

1. 分割字符串: 函数首先将 strlist 按照逗号 (,) 分割成多个独立的字符串元素。
2. 逐个比较: 然后，它将 str 与分割后的每个字符串元素进行完全匹配的比较。
3. 返回位置: 如果找到完全匹配的字符串元素，函数返回该元素在 strlist 中的位置（索引从 1 开始）。
4. 未找到返回 0: 如果遍历完 strlist 都没有找到匹配的字符串，函数返回 0。

3. FIND_IN_SET() 的典型应用场景

FIND_IN_SET() 最典型的应用场景就是在处理以逗号分隔的列表数据时，例如：

• 权限控制: 用户角色或权限信息存储为 CSV 格式，判断用户是否具有某个权限。
• 标签系统: 文章或商品被打上多个标签，判断文章/商品是否包含某个特定的标签。
• 多选字段: 用户可以选择多个选项，这些选项以 CSV 格式存储，判断用户是否选择了某个选项。

4. FIND_IN_SET() 在权限控制中的应用

假设我们有一个 users 表和一个 roles 表：

CREATE TABLE users (
    id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    username VARCHAR(50) NOT NULL,
    role_ids VARCHAR(255)  -- 存储用户拥有的角色ID，以逗号分隔
);

CREATE TABLE roles (
    id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    role_name VARCHAR(50) NOT NULL
);

INSERT INTO roles (role_name) VALUES
('admin'),
('editor'),
('viewer');

INSERT INTO users (username, role_ids) VALUES
('john', '1,2'),  -- John 拥有 admin (ID 1) 和 editor (ID 2) 角色
('jane', '3'),    -- Jane 拥有 viewer (ID 3) 角色
('peter', '1,3'); -- Peter 拥有 admin (ID 1) 和 viewer (ID 3) 角色

现在，我们要查询所有拥有 admin 角色的用户。admin 角色的 ID 是 1。 我们可以使用 FIND_IN_SET() 函数来实现：

SELECT * FROM users WHERE FIND_IN_SET('1', role_ids);

这条 SQL 语句会返回 john 和 peter 这两条记录，因为他们的 role_ids 字段中都包含 ID 1。

5. FIND_IN_SET() 在标签系统中的应用

假设我们有一个 articles 表和一个 tags 表：

CREATE TABLE articles (
    id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    title VARCHAR(255) NOT NULL,
    tag_ids VARCHAR(255)  -- 存储文章的标签ID，以逗号分隔
);

CREATE TABLE tags (
    id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    tag_name VARCHAR(50) NOT NULL
);

INSERT INTO tags (tag_name) VALUES
('MySQL'),
('Database'),
('SQL');

INSERT INTO articles (title, tag_ids) VALUES
('MySQL Tutorial', '1,2'),  -- 包含 MySQL (ID 1) 和 Database (ID 2) 标签
('SQL Basics', '2,3'),    -- 包含 Database (ID 2) 和 SQL (ID 3) 标签
('Database Design', '2');  -- 包含 Database (ID 2) 标签

现在，我们要查询所有包含 MySQL 标签的文章。MySQL 标签的 ID 是 1。我们可以使用 FIND_IN_SET() 函数来实现：

SELECT * FROM articles WHERE FIND_IN_SET('1', tag_ids);

这条 SQL 语句会返回 MySQL Tutorial 这条记录，因为它的 tag_ids 字段中包含 ID 1。

6. FIND_IN_SET() 在多选字段中的应用

假设我们有一个 products 表，其中 colors 字段存储用户选择的颜色，以逗号分隔：

CREATE TABLE products (
    id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    product_name VARCHAR(255) NOT NULL,
    colors VARCHAR(255)  -- 存储用户选择的颜色，以逗号分隔
);

INSERT INTO products (product_name, colors) VALUES
('T-shirt', 'red,blue'),
('Pants', 'black,white'),
('Shoes', 'red,green');

现在，我们要查询所有选择了 red 颜色的商品：

SELECT * FROM products WHERE FIND_IN_SET('red', colors);

这条 SQL 语句会返回 T-shirt 和 Shoes 这两条记录。

7. FIND_IN_SET() 的性能考量

虽然 FIND_IN_SET() 在特定场景下非常有用，但它也有一些性能上的限制。由于它需要在字符串中进行查找，因此不适合在大型数据集上频繁使用。 FIND_IN_SET() 可能会导致全表扫描，因为它无法利用索引。

替代方案：规范化数据库设计

在大多数情况下，更好的做法是规范化数据库设计，避免将数据存储为 CSV 格式。例如，在权限控制和标签系统的例子中，我们可以创建中间表来实现多对多的关系：

• 权限控制: 创建 user_roles 表，包含 user_id 和 role_id 两个字段，分别关联 users 表和 roles 表。
• 标签系统: 创建 article_tags 表，包含 article_id 和 tag_id 两个字段，分别关联 articles 表和 tags 表。

使用中间表的优点：

• 更好的性能: 可以利用索引进行查询，避免全表扫描。
• 数据完整性: 可以通过外键约束来保证数据的一致性。
• 更好的可扩展性: 更容易添加新的角色或标签。

例如，对于权限控制，我们可以这样设计数据库：

CREATE TABLE users (
    id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    username VARCHAR(50) NOT NULL
);

CREATE TABLE roles (
    id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    role_name VARCHAR(50) NOT NULL
);

CREATE TABLE user_roles (
    user_id INT NOT NULL,
    role_id INT NOT NULL,
    PRIMARY KEY (user_id, role_id),
    FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id),
    FOREIGN KEY (role_id) REFERENCES roles(id)
);

INSERT INTO roles (role_name) VALUES
('admin'),
('editor'),
('viewer');

INSERT INTO users (username) VALUES
('john'),
('jane'),
('peter');

INSERT INTO user_roles (user_id, role_id) VALUES
(1, 1), -- John 拥有 admin 角色
(1, 2), -- John 拥有 editor 角色
(2, 3), -- Jane 拥有 viewer 角色
(3, 1), -- Peter 拥有 admin 角色
(3, 3); -- Peter 拥有 viewer 角色

现在，要查询所有拥有 admin 角色的用户，我们可以使用以下 SQL 语句：

SELECT u.*
FROM users u
JOIN user_roles ur ON u.id = ur.user_id
JOIN roles r ON ur.role_id = r.id
WHERE r.role_name = 'admin';

这种方式利用了表之间的关联和索引，查询效率更高。

8. FIND_IN_SET() 的注意事项

• NULL 值: 如果 strlist 中包含 NULL 值，FIND_IN_SET() 会返回 NULL。
• 空字符串: 如果 str 是空字符串，FIND_IN_SET() 仍然会尝试在 strlist 中查找空字符串。
• 区分大小写: FIND_IN_SET() 默认情况下是区分大小写的。如果需要不区分大小写，可以使用 LOWER() 或 UPPER() 函数将 str 和 strlist 都转换为小写或大写。
• 逗号的数量: strlist 中逗号的数量会影响结果。 例如 FIND_IN_SET('a', 'a,,b') 返回1， 而 FIND_IN_SET('b', 'a,,b')返回3.

9. FIND_IN_SET() 的替代方案：LIKE 和 REGEXP

除了规范化数据库设计之外，还有一些其他的替代方案可以用来在字符串中进行查找：

• LIKE: 可以使用 LIKE 运算符来查找包含特定子字符串的字符串。 但是 LIKE 需要使用通配符 (%)，并且无法精确匹配整个字符串元素。

  -- 查找 colors 字段包含 'red' 的商品 (不精确匹配)
  SELECT * FROM products WHERE colors LIKE '%red%';

• REGEXP: 可以使用 REGEXP 运算符来进行正则表达式匹配。 REGEXP 功能更强大，但性能通常比 FIND_IN_SET() 更差。

  -- 查找 colors 字段包含 'red' 的商品 (使用正则表达式)
  SELECT * FROM products WHERE colors REGEXP '[[:<:]]red[[:>:]]';

  注意：[[:<:]] 和 [[:>:]] 是单词边界标记，用于确保匹配的是完整的单词。

10. FIND_IN_SET() 与其他字符串函数的比较

函数	功能	优点	缺点	适用场景
FIND_IN_SET()	在逗号分隔的字符串列表中查找指定的字符串。	简单易用，适用于精确匹配 CSV 格式字符串中的元素。	性能较差，不适合大数据量，无法利用索引。	小规模数据集，需要精确匹配 CSV 格式字符串中的元素，例如权限控制、标签系统。
LIKE	模糊匹配字符串，可以使用通配符 (% 和 _)。	灵活，可以进行前缀、后缀、包含等模糊匹配。	无法精确匹配 CSV 格式字符串中的元素，性能较差。	需要进行模糊匹配，例如搜索功能。
REGEXP	使用正则表达式匹配字符串。	功能强大，可以进行复杂的模式匹配。	性能较差，语法复杂。	需要进行复杂的模式匹配，例如验证邮箱格式、电话号码格式。
INSTR()	在字符串中查找子字符串，返回子字符串的位置。	可以查找子字符串，但无法精确匹配 CSV 格式字符串中的元素。	无法精确匹配 CSV 格式字符串中的元素。	需要查找字符串中的子字符串。
SUBSTRING_INDEX()	返回字符串中指定分隔符出现之前或之后的子字符串。	可以提取 CSV 格式字符串中的元素，但需要多次调用才能提取所有元素。	提取元素比较繁琐。	需要提取 CSV 格式字符串中的特定元素。

11. 代码示例：动态构建 FIND_IN_SET() 的参数

有时候，我们需要动态构建 FIND_IN_SET() 的参数。 例如，我们有一个数组，需要根据数组中的元素来查询数据。

假设我们有一个 products 表，其中 category_ids 字段存储商品的分类 ID，以逗号分隔。 我们有一个数组 $category_ids = [1, 2, 3]，我们需要查询所有属于这些分类的商品。

在 PHP 中，我们可以这样构建 SQL 语句：

<?php
$category_ids = [1, 2, 3];
$category_ids_string = implode(',', $category_ids); // 将数组转换为逗号分隔的字符串

$sql = "SELECT * FROM products WHERE FIND_IN_SET(category_ids, '$category_ids_string')";

// 执行 SQL 查询
// ...
?>

注意： 上面的代码存在 SQL 注入的风险。 为了避免 SQL 注入，应该使用参数化查询或预处理语句。

改进后的代码：

<?php
$category_ids = [1, 2, 3];

$sql = "SELECT * FROM products WHERE ";
$conditions = [];
foreach ($category_ids as $category_id) {
    $conditions[] = "FIND_IN_SET('$category_id', category_ids)";
}
$sql .= implode(' OR ', $conditions);

// 执行 SQL 查询
// ...
?>

或者，使用预处理语句（示例使用 PDO）：

<?php
$category_ids = [1, 2, 3];

$sql = "SELECT * FROM products WHERE ";
$conditions = [];
foreach ($category_ids as $index => $category_id) {
    $conditions[] = "FIND_IN_SET(:category_id_$index, category_ids)";
}
$sql .= implode(' OR ', $conditions);

$pdo = new PDO("mysql:host=localhost;dbname=your_database", "username", "password");
$stmt = $pdo->prepare($sql);

foreach ($category_ids as $index => $category_id) {
    $stmt->bindValue(":category_id_$index", $category_id, PDO::PARAM_INT);
}

$stmt->execute();
$results = $stmt->fetchAll(PDO::FETCH_ASSOC);

// 处理查询结果
// ...
?>

12. 总结：权衡利弊，谨慎使用

FIND_IN_SET() 函数是一个在特定情况下非常实用的工具，尤其是在处理 CSV 格式的字符串数据时。 然而，由于其性能限制，应该谨慎使用，并考虑使用更规范化的数据库设计或其他替代方案。 记住，规范化数据库设计通常是更好的选择，可以提高查询效率和数据完整性。

希望今天的讲解能够帮助大家更好地理解和应用 FIND_IN_SET() 函数。 谢谢大家！

13. 替代方案：规范化数据库设计

在大多数情况下，更好的做法是规范化数据库设计，避免将数据存储为 CSV 格式。例如，在权限控制和标签系统的例子中，我们可以创建中间表来实现多对多的关系。 使用中间表可以提高查询效率和数据完整性， 并且更容易扩展。

14. 性能考量：避免在大数据集上使用

FIND_IN_SET() 可能会导致全表扫描，因为它无法利用索引。 因此不适合在大型数据集上频繁使用。 如果需要在大数据集上进行查找， 应该考虑使用更高效的替代方案，例如规范化数据库设计或使用全文索引。

15. 安全性：避免SQL注入

在使用 FIND_IN_SET() 函数时，需要注意SQL注入的风险。 应该使用参数化查询或预处理语句来避免SQL注入。 这可以确保应用程序的安全性。