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Author: ma91n

source/_posts/2025/20251030a_PostgreSQL_18の新機能、仮想生成列の使い方や制約、格納生成列との使い分けについて.md

@@ -83,19 +83,20 @@ postgres=# SELECT * FROM people;
 | 検証項目 | 結果 |
 | :--- | :--- |
 | 1. 生成列で自分自身の列を参照できるか | 不可（生成列は生成列を参照できないた） |
-| 2. 他のテーブルの列を参照できるか | 不可（サブクエリの利用は不可） |
-| 3. ネストした生成列定義は可能か | 不可（生成列は生成列を参照できないため） |
-| 4. 計算途中でnull値が混入したらどうなるか | 普通のクエリと同じように　`null`　になる |
-| 5. NOT NULL制約を付けることができるか | 可能。仮想生成列も登録時チェックになる |
-| 6. 生成列は一意制約を付けることができるか | 格納生成列は可能。仮想生成列は不可。式インデックスで代用 |
-| 7. 生成列はインデックスに使えるか | 格納生成列は可能。仮想生成列は式インデックスで代用 |
-| 8. 生成列はPKにできるか | 格納生成列は可能。仮想生成列はインデックスを持てないので不可 |
-| 9. 生成列はパーティションキーに使えるか | 不可（`STORED` / `VIRTUAL` 共に不可） |
-| 10. テーブル作成後に後から生成列を追加できるか | 可能。AccessExclusiveLock を取る |
-| 11. NOT NULL制約を付けた生成列を後から追加すると処理時間はどうなるか | `NOT NULL`検証のためのテーブルフルスキャンが発生し、変更時間が長くなる |
-| 12. 生成列の定義変更はできるか | 不可（`DROP COLUMN` & `ADD COLUMN` で対応する必要がある） |
-| 13. 利用しているカラムをRENAMEしたら？ | PostgreSQLが自動で定義式を追随・更新してくれる |
-| 14. 利用しているカラムをDROPしたら？ | エラーになる。 `CASCADE` を付けると依存した列ごと削除可能） |
+| 2. IDENTITY列を参照できるか | 可能（格納・仮想の両方で可能） |
+| 3. 他のテーブルの列を参照できるか | 不可（サブクエリの利用は不可） |
+| 4. ネストした生成列定義は可能か | 不可（生成列は生成列を参照できないため） |
+| 5. 計算途中でnull値が混入したらどうなるか | 普通のクエリと同じように　`null`　になる |
+| 6. NOT NULL制約を付けることができるか | 可能。仮想生成列も登録時チェックになる |
+| 7. 生成列は一意制約を付けることができるか | 格納生成列は可能。仮想生成列は不可。式インデックスで代用 |
+| 8. 生成列はインデックスに使えるか | 格納生成列は可能。仮想生成列は式インデックスで代用 |
+| 9. 生成列はPKにできるか | 格納生成列は可能。仮想生成列はインデックスを持てないので不可 |
+| 10. 生成列はパーティションキーに使えるか | 不可（`STORED` / `VIRTUAL` 共に不可） |
+| 11. テーブル作成後に後から生成列を追加できるか | 可能。AccessExclusiveLock を取る |
+| 12. NOT NULL制約を付けた生成列を後から追加すると処理時間はどうなるか | `NOT NULL`検証のためのテーブルフルスキャンが発生し、変更時間が長くなる |
+| 13. 生成列の定義変更はできるか | 不可（`DROP COLUMN` & `ADD COLUMN` で対応する必要がある） |
+| 14. 利用しているカラムをRENAMEしたら？ | PostgreSQLが自動で定義式を追随・更新してくれる |
+| 15. 利用しているカラムをDROPしたら？ | エラーになる。 `CASCADE` を付けると依存した列ごと削除可能） |
 
 ## 1. 生成列で自分自身の列を参照できるか
 
@@ -116,7 +117,36 @@ DETAIL:  A generated column cannot reference another generated column.
 
 結果はNGです。「生成列は他の生成列を参照できない」とありますね。実現したいことも意味不明なので、失敗して当然なので想定通りかなと。この結果は、`VIRTUAL` を `STORED` に変えても同じです。
 
-## 2. 他のテーブルの列を参照できるか
+## 2. IDENTITY列を参照できるか
+
+IDENTITY列（シリアル）を参照できるか確認します。
+
+```sql
+postgres=# CREATE TABLE m_product (
+    item_id BIGINT GENERATED BY DEFAULT AS IDENTITY PRIMARY KEY,
+    product_name TEXT,
+
+    -- 格納生成列
+    item_code_stored TEXT GENERATED ALWAYS AS (item_id*10) STORED,
+
+    -- 仮想生成列
+    item_code_virtual TEXT GENERATED ALWAYS AS (item_id*100) VIRTUAL
+);
+CREATE TABLE
+
+postgres=# INSERT INTO m_product (product_name) VALUES ('Apple');
+INSERT 0 1
+
+postgres=# SELECT * FROM m_product;
+ item_id | product_name | item_code_stored | item_code_virtual
+---------+--------------+------------------+-------------------
+       1 | Apple        | 10               | 100
+(1 row)
+```
+
+格納生成列・仮想生成列のどちらも問題なく、IDENTITY列を参照することができました。
+
+## 3. 他のテーブルの列を参照できるか
 
 まず、税率を保持するテーブルを作成します。
 
@@ -148,7 +178,7 @@ LINE 8:         base_price * (1.0 + (SELECT tax_rate FROM m_tax WHER...
 
 [ドキュメント](https://www.postgresql.org/docs/18/sql-createtable.html#SQL-CREATETABLE-PARMS-GENERATED-STORED)にも `References to other tables are not allowed.` （他のテーブルは参照できない）と書いていますので、その通りの結果です。格納生成列、仮想生成列ともに結果は変わりません。
 
-## 3. ネストした生成列定義は可能か
+## 4. ネストした生成列定義は可能か
 
 「割引額」という生成列を参照する、「料金」という生成列の定義を試みます。
 
@@ -174,7 +204,7 @@ DETAIL:  A generated column cannot reference another generated column.
 
 ドキュメントにも、 `The generation expression can refer to other columns in the table, but not other generated columns. `（生成式はテーブル内の他の列を参照できますが、他の生成列を参照することはできません。）とあるので、記載通りの挙動です。
 
-## 4. 計算途中でnull値が混入したらどうなるか
+## 5. 計算途中でnull値が混入したらどうなるか
 
 例えば、総額=単価x数量 という生成列を定義します。この時、単価がNULLの場合にはどのように挙動するか確かめます。
 
@@ -201,7 +231,7 @@ SELECT * FROM t_order;
 
 unit_priceがNULLの場合は、total_priceもNULLという結果です。SQL的に自然な挙動ですね。回避するには、unit_priceやquantityにNOT NULL制約を付けたり、COALESCEでNULLを実値に置き換える必要があります。
 
-## 5. NOT NULL制約を付けることができるか
+## 6. NOT NULL制約を付けることができるか
 
 ちょっとテクニカルなテーブル定義に書き換えます。生成列のtotal_priceのみNOT NULL制約を付けて、ソースのunit_price, quantity はNULL許容にします。
 
@@ -233,7 +263,7 @@ DETAIL:  Failing row contains (1, null, 5, virtual).
 
 この検証は「11」節ではさらに詳しく調べています。
 
-## 6. 生成列は一意制約を付けることができるか
+## 7. 生成列は一意制約を付けることができるか
 
 格納生成列の場合は成功します。
 
@@ -262,7 +292,7 @@ ERROR:  unique constraints on virtual generated columns are not supported
 これは後述するインデックスのサポート有無の挙動の差でしょう。なお、これまた後述する式インデックスに一意制約をつけることで、実質的に、仮想生成列に一意制約をつけることはできます。
 
 
-## 7. 生成列はインデックスに使えるか
+## 8. 生成列はインデックスに使えるか
 
 格納生成列、仮想生成列それぞれにインデックスを追加してみます。
 
@@ -318,7 +348,7 @@ WHERE full_name = 'Yamada Taro';
 実行計画レベルで、式インデックスが使われていることを確認できました。多少の回避方法が必要ですが、仮想列も事実上、インデックスを貼れると思ってよいでしょう。
 
 
-## 8. 生成列はPKにできるか
+## 9. 生成列はPKにできるか
 
 例えば、受注明細トランで、受注番号+商品IDを組み合わせてPKにするケースを考えます（普通は、サロゲートにして欲しい案件ですが、あくまで動作確認上の"例"です）。
 
@@ -391,7 +421,7 @@ DETAIL:  Key (((order_id::text || '-'::text) || item_id::text))=(1003-202) alrea
 
 無事動作しました。ただし、あくまで仮想列自体に一意制約＋NOT NULL制約をつけたわけではなく、仮想列と同等の定義を持った式インデックスに、一意制約＋NOT NULL制約をつけたことになります。そのため、外部キー制約の参照の対象にはできないでしょう。
 
-## 9. 生成列はパーティションキーに使えるか
+## 10. 生成列はパーティションキーに使えるか
 
 受注日時から受注日付（yyyy-MM-dd）を生成列で作成し、それをパーティションキーとするようなケースで試します。
 
@@ -413,7 +443,7 @@ DETAIL:  Column "order_date" is a generated column.
 
 もちろん[ドキュメント](https://www.postgresql.org/docs/18/ddl-generated-columns.html#:~:text=A%20generated%20column%20cannot%20be%20part%20of%20a%20partition%20key.)にも、`A generated column cannot be part of a partition key.`（生成列はパーティションキーには利用できません。）と書かれています。
 
-## 10. テーブル作成後に後から生成列を追加できるか
+## 11. テーブル作成後に後から生成列を追加できるか
 
 `m_user` に格納生成列、仮想生成列の順番で足してみます。
 
@@ -439,7 +469,7 @@ ALTER TABLE
 
 結果は成功でした。ちなみに、ALTER文実行前にはBEGINEを実行し、別プロセスで`pg_locks` を確認したところ、どちらも `AccessExclusiveLock` を取っていました。格納生成列は既存行が多ければ長時間、参照もできないので注意が必要です。仮想生成列はメタデータの書き換えのみで済むため、`AccessExclusiveLock` を取りますが一瞬で終わります。
 
-## 11. NOT NULL制約を付けた生成列を後から追加すると処理時間はどうなるか
+## 12. NOT NULL制約を付けた生成列を後から追加すると処理時間はどうなるか
 
 以下の `t_order` に1万件のダミーデータを登録し、[格納|生成] x[NOT NULL有無]の4パターンで処理時間を計測しました。
 
@@ -502,13 +532,37 @@ ALTER TABLE t_order DROP COLUMN total_price;
 
 格納生成列もNOT NULL化すると少し処理時間が増します。理由を深く調査はしていませんが、NOT NULL計算分が上乗せになるからでしょう。そして、仮想生成列ですが、NOT NULL制約を追加すると大幅に時間がかかります。これはおそらくテーブルフルスキャンでNOT NULLにならないかチェックするからでしょう。
 
-## 12. 生成列の定義変更はできるか
+**（2025.11.7追記）**
+
+ちなみに、元テーブルに生成列の計算元列にNOT NULL制約を付けると、フルスキャンが論理的にはスキップできるのでは？という声をもらいましたので、検証しました。
+
+テーブル定義だけ以下で、残りは同じです。
+
+```sql テーブル定義
+CREATE TABLE t_order (
+    item_id BIGINT GENERATED BY DEFAULT AS IDENTITY PRIMARY KEY,
+    unit_price NUMERIC NOT NULL, -- NOT NULL制約を追加
+    quantity INT NOT NULL        -- NOT NULL制約を追加
+);
+```
+
+| 検証パターン | 処理結果 |
+| :--- | :--- |
+| 1.格納生成列（NULL許容） | 9.0秒 |
+| 2.格納生成列（NOT NULL） | 25.5秒 |
+| 3.仮想生成列 (NULL許容) | 0.014秒 |
+| 4.仮想生成列（NOT NULL） | 4.9秒 |
+
+元列のNOT NULL制約無し版に比べ、少し早くなっていますが、実行の度に処理時間は変動するため気にしないでください。
+
+重要なのは、NOT NULL制約をつけても、4の結果は4.9秒かかっている（≒フルスキャンが発生していると推測できる）ことです。現状のPostgreSQLでは、元列にNOT NULL制約がついていていたとしても、生成列の「式」を確認して、この結果だとNOT NULLになりえないから、チェックは不要であると言った判定は行っていないと言えます。
+
+## 13. 生成列の定義変更はできるか
 
 [ドキュメント](https://www.postgresql.org/docs/18/sql-altertable.html)を読む限り、生成列の定義を直接変更することはできないように思えます（文法の読み取りが間違っていたらご指摘ください）。
 
 そのため、一度そのカラムを削除してから作り直すことになると思われます。例えば、先程の `email_lower` をいう検索専用の生成列を、さらに前後の空白をトリムする処理を追加します。
 
-
 ```sql
 -- (1) 既存の格納列を削除
 ALTER TABLE m_user DROP COLUMN email_lower;
@@ -520,7 +574,7 @@ ADD COLUMN email_lower TEXT GENERATED ALWAYS AS (LOWER(TRIM(email))) STORED;
 
 流れ自体は仮想生成列でも同様です。格納生成列の場合は、(2)の処理でテーブルサイズによってはかなり時間がかかると思うので、注意が必要そうです（格納生成列のまま、瞬時に切り替える手順は今のところ、テーブル単位で新旧Verを作ってリネームする方法しか思いつきませんでした。また、格納生成列をDROP & ADDするということは、統計情報も消えるということなので、インデックス項目の場合はANALYZEもしたほうが良いでしょう）。
 
-## 13. 利用しているカラムをRENAME COLUMNしたらどうなるか
+## 14. 利用しているカラムをRENAME COLUMNしたらどうなるか
 
 生成列で利用しているカラムをリネームはできるのでしょうか？試してみます。
 
@@ -569,7 +623,7 @@ Indexes:
 
 リネームにも追随してくれるの、気が効いていますね。賢い。
 
-## 14. 利用しているカラムをDROP COLUMNしたときどうなるか
+## 15. 利用しているカラムをDROP COLUMNしたときどうなるか
 
 格納生成列、仮想生成列それぞれで利用しているカラムを、DROPできるか試しました。