MySQL树状结构表查询通解

前言

​ 最近做了一个中医药方面的项目，该项目分为游戏端和服务端。笔者负责的是服务端的开发。在服务端的业务中包含两部分：系统信息管理模块、游戏端服务提供模块。由于中医药存在很多树状结构信息，因此在设计数据表时为了减少冗余度，就将很多数据表设计为了树状结构。树状结构的表能够更加有效的将数据进行管理，但在某些业务中存在查询某个节点所有子节点后父节点的需求，进而造成了查询效率低下。并且对于不同数据表而言，其字段均不相同，代码并不能复用。使得在开发过程中，存在大量重复性工作。笔者想，既然数据表都存在树状结构是否能写一个东西，能够对所有树状结构的数据表都能适用，并提高其查询效率。经过构思找到了一个实现思路。

​ 在很多项目中都存在树状结构的数据库，以表示数据间的关联和层次关系。这种数据库能够高效的描述数据间的关系，而且可以无限延申树状结构的深度。该树状结构的思想能够在数据库层面高效的解决数据存储问题，但在业务处理层面并不能高效的解决节点间父子节点的关系。因此，产生了数据库树状查询问题。对于不同的数据库有不同的解决方式：

• Oracle数据库中存在树查询语句，可以直接查询出某个节点的所有父节点或子节点。

• MySQL数据库中并没有Oracle数据库中的树查询语句，其解决思路大致可分为两种：

  • 方法一：将数据库中所有的数据一次性全部查询出来，而后在代码层面获取节点的父、子节点
  • 方法二：在代码层面以某个节点的唯一标识在代码层面进行递归，每次递归从数据库中查询树父、子节点

  在MySQL中方法二由于与数据库进行了多次交互，而与数据库的交互所花费的时间要远远大于代码层面所花费的时间，方法一与数据库只进行一次交互，因此该方法效率比方法二高。

​ 笔者基于方法一对该方法提高了该方法的复用性。方法一在解决树状查询时，通常是仅仅针对特定的一张表而言的，无法通用的解决MySQL树状查询问题，本方法在其基础上通用的解决了MySQL树状查询问题。即是凡是存在树状结构的数据表均可使用本方式进行树状查询。

一、数据准备

CREATE table arborescence (
id int PRIMARY KEY,
parent_id int,
content VARCHAR(200)
);
INSERT INTO `arborescence`(`id`, `parent_id`, `content`) VALUES (1, NULL, '节点1');
INSERT INTO `arborescence`(`id`, `parent_id`, `content`) VALUES (2, 1, '节点2');
INSERT INTO `arborescence`(`id`, `parent_id`, `content`) VALUES (3, 1, '节点3');
INSERT INTO `arborescence`(`id`, `parent_id`, `content`) VALUES (4, 2, '节点4');
INSERT INTO `arborescence`(`id`, `parent_id`, `content`) VALUES (5, 2, '节点5');
INSERT INTO `arborescence`(`id`, `parent_id`, `content`) VALUES (6, 2, '节点6');
INSERT INTO `arborescence`(`id`, `parent_id`, `content`) VALUES (7, 3, '节点7');
INSERT INTO `arborescence`(`id`, `parent_id`, `content`) VALUES (8, 3, '节点8');
INSERT INTO `arborescence`(`id`, `parent_id`, `content`) VALUES (9, 3, '节点9');
INSERT INTO `arborescence`(`id`, `parent_id`, `content`) VALUES (10, 4, '节点10');
INSERT INTO `arborescence`(`id`, `parent_id`, `content`) VALUES (11, 6, '节点11');
INSERT INTO `arborescence`(`id`, `parent_id`, `content`) VALUES (12, 7, '节点12');
INSERT INTO `arborescence`(`id`, `parent_id`, `content`) VALUES (13, 8, '节点13');
INSERT INTO `arborescence`(`id`, `parent_id`, `content`) VALUES (14, 8, '节点14');
INSERT INTO `arborescence`(`id`, `parent_id`, `content`) VALUES (15, 9, '节点15');
INSERT INTO `arborescence`(`id`, `parent_id`, `content`) VALUES (16, 15, '节点16');

在该数据表中id为每个数据记录的唯一标识，parent_id为每个数据记录的父级记录。

以上数据的树状结构关系如图：

二、代码实现

在本方法中主要由两个类实现。

public class Tree <T>{
    T node;//当前节点
    List<Tree<T>> nextNode;//子节点

    public Tree(T node, List<Tree<T>> nextNode) {//有参构造
        this.node = node;
        this.nextNode = nextNode;
    }

    public Tree() {//无参构造
    }

    public Tree(T node) {
        this.node = node;
        this.nextNode=new ArrayList<>();
    }

    public T getNode() {
        return node;
    }

    public void setNode(T node) {
        this.node = node;
    }

    public List<Tree<T>> getNextNode() {
        return nextNode;
    }

    public void setNextNode(List<Tree<T>> nextNode) {
        this.nextNode = nextNode;
    }
}

​ Tree<T>类与常用的树状节点功能相同，记录当前节点及其直接子节点。主要关键点是使用到了泛型，从而保证了本方法的通用性。

public class TreeUtil <T>{
    public List<T> sonList,fatherList;//所有子节点、所有父节点
    public Tree<T> tree;//树

    public List<T> getSonList() {
        return sonList;
    }

    public void setSonList(List<T> sonList) {
        this.sonList = sonList;
    }

    public List<T> getFatherList() {
        return fatherList;
    }

    public void setFatherList(List<T> fatherList) {
        this.fatherList = fatherList;
    }

    public Tree<T> getTree() {
        return tree;
    }

    public void setTree(Tree<T> tree) {
        this.tree = tree;
    }

    public TreeUtil() {
        this.sonList = new ArrayList<>();
        this.fatherList=new ArrayList<>();
        this.tree=new Tree<>();
    }

    /**
     * 根据制定字段建立树和对应后代节点集合
     * @param list 所有节点
     * @param head 对象类型
     * @param fatherFiled 父节点字段
     * @param sonFiled 当前节点字段
     * @param start 起始字段的值
     */
    public void buildListAndTree(List<T> list,Class head,String fatherFiled,String sonFiled,String start) {//根据某个节点建树和集合
        Map<String,T> sonMap=new HashMap<>();//以自身唯一标识建map
        Map<String,List<T>> fatherMap=new HashMap<>();//以父节点唯一标识建map
        for (T temp:list) {
            try {
                Field field1 = head.getDeclaredField(sonFiled);//自身唯一标识
                field1.setAccessible(true);
                Object o1 = field1.get(temp);
                sonMap.put(o1.toString(),temp);
                Field field2 = head.getDeclaredField(fatherFiled);//父节点唯一标识
                field2.setAccessible(true);
                Object o2 = field2.get(temp);
                if (o2==null) continue;//该节点为根节点不存在父节点
                if (fatherMap.containsKey(o2.toString())) {//已经含有该父节点
                    List<T> ts = fatherMap.get(o2.toString());
                    ts.add(temp);
                }else {//不含该父节点
                    List<T> tempList=new ArrayList<>();
                    tempList.add(temp);
                    fatherMap.put(o2.toString(),tempList);
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if (sonMap.containsKey(start)) {
            T startNode = sonMap.get(start);//起始节点
            this.sonList = buildSonList(fatherMap,startNode,sonFiled,head);//建子节点
            this.fatherList=buildFatherList(sonMap,startNode,head,fatherFiled);//建父节点
            this.tree=buildTree(fatherMap,startNode,head,sonFiled);//建树
        }
    }

    /**
     * 根据指定节点获得该节点的所有子节点
     * @param fatherMap 父节点唯一标识
     * @param startNode 起始节点
     * @param sonFiled 当前节点唯一标识属性
     * @param head 类
     * @return
     */
    private List<T> buildSonList(Map<String,List<T>> fatherMap, T startNode, String sonFiled, Class head){//建集合
        List<T> result=new ArrayList<>();
        Queue<T> queue=new LinkedList<>();
        queue.add(startNode);//队列
        while (!queue.isEmpty()) {
            T curNode = queue.poll();
            try {
                Field field = head.getDeclaredField(sonFiled);
                field.setAccessible(true);
                Object o = field.get(curNode);
                if (fatherMap.containsKey(o.toString())) {
                    List<T> sons = fatherMap.get(o.toString());//当前节点所有子节点
                    queue.addAll(sons);
                }
                result.add(curNode);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return result;
    }

    /**
     * 根据起始节点获得所有父节点
     * @param sonMap 节点集
     * @param startNode 起始节点
     * @param head 类
     * @param fatherFiled 父节点唯一标识属性
     * @return
     */
    private List<T> buildFatherList(Map<String,T> sonMap,T startNode,Class head,String fatherFiled){
        List<T> result=new ArrayList<>();
        try {
            Field field = head.getDeclaredField(fatherFiled);
            field.setAccessible(true);
            while (field.get(startNode)!=null) {
                result.add(startNode);
                startNode=sonMap.get(field.get(startNode));
            }
            result.add(startNode);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        Collections.reverse(result);
        return result;
    }

    /**
     * 根据起始节点复现树状结构
     * @param fatherMap 父节点集
     * @param startNode 起始节点
     * @param head 类
     * @param sonFiled 当前节点唯一标识属性
     * @return
     */
    private Tree<T> buildTree(Map<String,List<T>> fatherMap,T startNode, Class head,String sonFiled){//建树
        try {
            Field field = head.getDeclaredField(sonFiled);//当前节点唯一标识
            field.setAccessible(true);
            Object o = field.get(startNode);
            if (fatherMap.containsKey(o.toString())) {//存在子节点
                List<T> sons = fatherMap.get(o.toString());
                List<Tree<T>> treeSon=new ArrayList<>();
                for (T son:sons) {
                    Tree<T> temp = buildTree(fatherMap, son, head, sonFiled);
                    treeSon.add(temp);
                }
                Tree<T> root=new Tree<>(startNode,treeSon);
                return root;
            }else {//不存在子节点
                return new Tree<T>(startNode,null);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

}

​ TreeUtil<T>类是本方法功能的主要实现类，在使用时只需调用buildListAndTree()方法，需传入5个参数。

• 第一个参数：数据表中所有有效节点数据
• 第二个参数：数据表实体类的Class类
• 第三个参数：实体类中表示父节点字段的属性名（即是上面数据表中parent_id、后续实体类中parentId属性）
• 第四个参数：实体类中表示当前节点唯一标识字段的属性名（即是上面数据表中id、后续实体类中id属性）
• 第五个参数：起始节点的唯一标识（即是起始节点的id值）

public void buildListAndTree(List<T> list,Class head,String fatherFiled,String sonFiled,String start) {//根据某个节点建树和集合
        Map<String,T> sonMap=new HashMap<>();//以自身唯一标识建map
        Map<String,List<T>> fatherMap=new HashMap<>();//以父节点唯一标识建map
        for (T temp:list) {
            try {
                Field field1 = head.getDeclaredField(sonFiled);//自身唯一标识
                field1.setAccessible(true);
                Object o1 = field1.get(temp);
                sonMap.put(o1.toString(),temp);
                Field field2 = head.getDeclaredField(fatherFiled);//父节点唯一标识
                field2.setAccessible(true);
                Object o2 = field2.get(temp);
                if (o2==null) continue;//该节点为根节点不存在父节点
                if (fatherMap.containsKey(o2.toString())) {//已经含有该父节点
                    List<T> ts = fatherMap.get(o2.toString());
                    ts.add(temp);
                }else {//不含该父节点
                    List<T> tempList=new ArrayList<>();
                    tempList.add(temp);
                    fatherMap.put(o2.toString(),tempList);
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if (sonMap.containsKey(start)) {
            T startNode = sonMap.get(start);//起始节点
            this.sonList = buildSonList(fatherMap,startNode,sonFiled,head);//建子节点
            this.fatherList=buildFatherList(sonMap,startNode,head,fatherFiled);//建父节点
            this.tree=buildTree(fatherMap,startNode,head,sonFiled);//建树
        }
    }

三、案例使用

以上面数据库中数据为例，所使用的时mybatis-plus框架：

1. 建立数据表实体类

@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class MyNode {
    private Integer id;
    private Integer parentId;
    private String content;
}

2. mapper文件

@Mapper
public interface MyNodeMapper extends BaseMapper<MyNode> {
}

3. 使用

@SpringBootTest
class DemoApplicationTests {
    @Resource
    public MyNodeMapper myNodeMapper;

    @Test
    void contextLoads() {
        List<MyNode> list = myNodeMapper.selectList(null);//查询出数据表中所有有效数据
        TreeUtil<MyNode> util1=new TreeUtil<>();
        util1.buildListAndTree(list,MyNode.class,"parentId","id","1");//以节点唯一标识为1的节点为起始节点
        System.out.println("------------------------以1为起始节点------------------------");
        System.out.println("************父节点************");
        for (MyNode myNode:util1.getFatherList()) System.out.println(myNode.toString());
        System.out.println("************子节点************");
        for (MyNode myNode:util1.getSonList()) System.out.println(myNode.toString());
        TreeUtil<MyNode> util2=new TreeUtil<>();
        util2.buildListAndTree(list,MyNode.class,"parentId","id","3");//以节点唯一标识为3的节点为起始节点
        System.out.println("------------------------以3为起始节点------------------------");
        System.out.println("************父节点************");
        for (MyNode myNode:util2.getFatherList()) System.out.println(myNode.toString());
        System.out.println("************子节点************");
        for (MyNode myNode:util2.getSonList()) System.out.println(myNode.toString());
        TreeUtil<MyNode> util3=new TreeUtil<>();
        util3.buildListAndTree(list,MyNode.class,"parentId","id","16");//以节点唯一标识为16的节点为起始节点
        System.out.println("------------------------以16为起始节点------------------------");
        System.out.println("************父节点************");
        for (MyNode myNode:util3.getFatherList()) System.out.println(myNode.toString());
        System.out.println("************子节点************");
        for (MyNode myNode:util3.getSonList()) System.out.println(myNode.toString());
    }

}

结果：

------------------------以1为起始节点------------------------
************父节点************
MyNode(id=1, parentId=null, content=节点1)
************子节点************
MyNode(id=1, parentId=null, content=节点1)
MyNode(id=2, parentId=1, content=节点2)
MyNode(id=3, parentId=1, content=节点3)
MyNode(id=4, parentId=2, content=节点4)
MyNode(id=5, parentId=2, content=节点5)
MyNode(id=6, parentId=2, content=节点6)
MyNode(id=7, parentId=3, content=节点7)
MyNode(id=8, parentId=3, content=节点8)
MyNode(id=9, parentId=3, content=节点9)
MyNode(id=10, parentId=4, content=节点10)
MyNode(id=11, parentId=6, content=节点11)
MyNode(id=12, parentId=7, content=节点12)
MyNode(id=13, parentId=8, content=节点13)
MyNode(id=14, parentId=8, content=节点14)
MyNode(id=15, parentId=9, content=节点15)
MyNode(id=16, parentId=15, content=节点16)
------------------------以3为起始节点------------------------
************父节点************
MyNode(id=1, parentId=null, content=节点1)
MyNode(id=3, parentId=1, content=节点3)
************子节点************
MyNode(id=3, parentId=1, content=节点3)
MyNode(id=7, parentId=3, content=节点7)
MyNode(id=8, parentId=3, content=节点8)
MyNode(id=9, parentId=3, content=节点9)
MyNode(id=12, parentId=7, content=节点12)
MyNode(id=13, parentId=8, content=节点13)
MyNode(id=14, parentId=8, content=节点14)
MyNode(id=15, parentId=9, content=节点15)
MyNode(id=16, parentId=15, content=节点16)
------------------------以16为起始节点------------------------
************父节点************
MyNode(id=1, parentId=null, content=节点1)
MyNode(id=3, parentId=1, content=节点3)
MyNode(id=9, parentId=3, content=节点9)
MyNode(id=15, parentId=9, content=节点15)
MyNode(id=16, parentId=15, content=节点16)
************子节点************
MyNode(id=16, parentId=15, content=节点16)

使用本方法后，对于MySQL中所有含有树状结构的表均可直接使用，只需建立对应的实体类，以及明确实体类中表示节点间父子关系的属性名文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-473545.html

四、总结

• 本方法所用到的技术点并不是那么高深，所包含的只是Java的基本内容预计基础的数据结构。如：Java中的泛型、反射，数据结构中的队列、多叉树等基础知识。
  • 泛型的使用使得本方法对任何数据表都具有复用性
  • 反射的使用能够根据动态获取实体类对象的指定属性值
  • 多叉树是本方法中构建树状结构的关键数据结构
  • 在构建树状结构时队列的使用使得构建效率得到了提升
• 本方法虽然可以解决树状查询的问题，但还存在一些问题，如：在处理大量数据时，存在内存溢出问题
• 除技术上的总结外，其它非编码能力的提升也很大
  • 在实际开发中要善于发现重复性的工作，并对该工作进行抽象，进而得到一个通用性的解
  • 代码能力需要不断的实践，这个实践并不是说不断做大量重复性的工作，要将所学到的东西付诸实际开发中

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