PostgreSQL 元数据查看与诊断操作深度详解文档

以下是每一位 Java 后端开发者、架构师、DBA 协作者 在日常工作中最频繁、最基础、却最容易被忽视的 PostgreSQL 操作——数据库元数据查看与诊断命令

这些不是“DDL/DML/DQL”这类业务 SQL,而是运维、调试、开发、协作、代码审查、文档编写中不可或缺的“数据库探针”。它们决定了你能否快速定位问题、理解他人设计、验证变更效果、保障系统健壮性

以下是一份专为 Java 后端团队 量身打造的 PostgreSQL 元数据查看与诊断操作深度详解文档,涵盖:

  • ✅ 查看数据库、模式、表、字段、索引、约束、权限等核心元数据
  • ✅ 所有命令均使用标准 SQL + psql 元命令双模式呈现
  • ✅ 每条命令附带企业级使用场景、中文注释、最佳实践、避坑指南
  • ✅ 所有示例可直接复制粘贴至生产环境调试或团队 Wiki
  • ✅ 包含12 项高频操作 + 5 项进阶诊断技巧,覆盖 90% 实际需求

🔍 PostgreSQL 元数据查看与诊断操作深度详解文档

—— 数据库的“显微镜”与团队协作的“通用语言”

适用对象:Java 开发、后端架构师、测试工程师、DBA、技术负责人
目标:系统掌握 PostgreSQL 所有核心元数据查看命令,实现无需文档、无需沟通、一键看清数据库结构,提升团队协作效率、降低排查成本、杜绝“表结构黑盒”问题。


一、为什么 Java 开发者必须掌握元数据命令?

场景传统做法推荐做法
新人接手项目查看 Java 实体类 → 猜表结构DESCRIBE table_name; 一眼看清
代码审查比对实体类与数据库字段是否一致SELECT column_name FROM information_schema.columns WHERE table_name = 'users';
排查慢查询猜索引是否存在\d+ users 一目了然
数据迁移担心字段丢失\dt+ 查看所有表结构,对比备份
联调接口不知道 metadata 字段结构SELECT metadata FROM users LIMIT 1; + jsonb_pretty()

结论
一个能熟练使用 \d, \dt, \d+, \di 的 Java 开发者,比十个只会写 @Entity 的开发者更值得信赖。


二、核心元数据查看命令总览(按使用频率排序)

类别命令作用类型
✅ 1\l列出所有数据库psql 元命令
✅ 2\c database_name切换数据库psql 元命令
✅ 3\dn列出所有模式(Schema)psql 元命令
✅ 4\dt列出当前数据库所有表psql 元命令
✅ 5\dt+列出所有表 + 大小、描述psql 元命令
✅ 6\d table_name查看表结构(字段、类型、约束)psql 元命令
✅ 7\d+ table_name查看表完整结构(含索引、分区、注释)psql 元命令
✅ 8\di列出所有索引psql 元命令
✅ 9\di+ index_name查看索引详细信息(类型、表达式、条件)psql 元命令
✅ 10\df列出所有函数psql 元命令
✅ 11\dv列出所有视图psql 元命令
✅ 12\dp查看权限(GRANT/REVOKE)psql 元命令
✅ 13SELECT * FROM information_schema.columnsSQL 标准方式查字段SQL 查询
✅ 14SELECT * FROM pg_indexesSQL 标准方式查索引SQL 查询
✅ 15SELECT pg_get_constraintdef(oid)查看约束定义SQL 查询
✅ 16SELECT pg_get_indexdef(indexrelid)查看索引创建语句SQL 查询

建议

  • 日常开发用 \d+,一屏看清所有信息。
  • 自动化脚本用 information_schema,可被 Java 程序解析。

三、详细使用示例(带中文注释与企业级建议)


✅ 1. \l —— 查看所有数据库

# 在 psql 中执行
\l

# ✅ 输出示例:
#                                  List of databases
#    Name    |  Owner   | Encoding |   Collate   |    Ctype    |   Access privileges   
# -----------+----------+----------+-------------+-------------+-----------------------
#  myapp     | app_user | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 | =Tc/app_user         +
#            |          |          |             |             | app_user=CTc/app_user+
#            |          |          |             |             | report_reader=c/app_user
#  postgres  | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 | 
#  template0 | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 | =c/postgres          +
#            |          |          |             |             | postgres=CTc/postgres
#  template1 | postgres | UTF8     | en_US.UTF-8 | en_US.UTF-8 | =c/postgres          +
#            |          |          |             |             | postgres=CTc/postgres
# (5 rows)

企业级建议

  • 确认连接的是正确的数据库(如 myapp,而非 postgres)。
  • 检查 Access privileges 是否有非授权用户(如 public)。
  • 生产环境应仅保留必要数据库(如 myapp, myapp_test),其余删除。

✅ 2. \c database_name —— 切换数据库

# 切换到业务数据库
\c myapp

# ✅ 输出:
# You are now connected to database "myapp" as user "app_user".

企业级建议

  • 每次调试前必须确认当前数据库,避免在 template1 里写 SQL。
  • 可在 .psqlrc 文件中设置默认数据库:\c myapp

✅ 3. \dn —— 查看所有模式(Schema)

\dn

# ✅ 输出:
#      List of schemas
#        Name        |  Owner  
# --------------------+----------
#  information_schema | postgres
#  pg_catalog         | postgres
#  pg_temp_1          | postgres
#  pg_toast           | postgres
#  pg_toast_temp_1    | postgres
#  public             | app_user
#  order_module       | app_user
# (7 rows)

企业级建议

  • 推荐使用独立 Schema(如 order_module, user_module)隔离微服务。
  • public 是默认模式,避免所有表都放在这里
  • 使用 SET search_path TO order_module, public; 设置默认搜索路径。

✅ 4. \dt —— 列出当前数据库所有表

\dt

# ✅ 输出:
#           List of relations
#  Schema |    Name     | Type  |  Owner  
# --------+-------------+-------+----------
#  public | users       | table | app_user
#  public | orders      | table | app_user
#  public | order_items | table | app_user
#  public | system_logs | table | app_user
# (4 rows)

企业级建议

  • 快速确认当前数据库中有哪些核心表
  • 用于代码审查:你新增的表是否出现在列表中?

✅ 5. \dt+ —— 查看所有表 + 大小 + 注释(推荐!)

\dt+

# ✅ 输出:
#                             List of relations
#  Schema |    Name     | Type  |  Owner   |    Size    | Description 
# --------+-------------+-------+----------+------------+-------------
#  public | users       | table | app_user | 8192 bytes | 系统用户主表
#  public | orders      | table | app_user | 16 kB      | 订单主表
#  public | order_items | table | app_user | 8192 bytes | 订单项表
#  public | system_logs | table | app_user | 24 MB      | 系统操作日志
# (4 rows)

企业级建议

  • 查看表大小,识别“大表”(如 system_logs 24MB),决定是否分区。
  • 查看 Description 字段,确认是否有表注释COMMENT ON TABLE)。
  • 所有表必须有注释,否则团队无法理解其用途。

✅ 6. \d table_name —— 查看表结构(字段、类型、约束)

\d users

# ✅ 输出:
#                                      Table "public.users"
#     Column     |           Type           | Collation | Nullable |    Default    
# ----------------+--------------------------+-----------+----------+---------------
#  id             | bigint                   |           | not null | nextval('users_id_seq'::regclass)
#  uuid           | uuid                     |           | not null | gen_random_uuid()
#  username       | character varying(50)    |           | not null | 
#  email          | character varying(100)   |           | not null | 
#  password_hash  | text                     |           | not null | 
#  status         | character varying(20)    |           | not null | 'active'::character varying
#  created_at     | timestamp with time zone |           | not null | now()
#  updated_at     | timestamp with time zone |           | not null | now()
#  metadata       | jsonb                    |           |          | '{}'::jsonb
#  phone          | character varying(20)    |           |          | 
# Indexes:
#     "users_pkey" PRIMARY KEY, btree (id)
#     "users_email_unique" UNIQUE CONSTRAINT, btree (email)
#     "users_username_unique" UNIQUE CONSTRAINT, btree (username)
#     "users_status_idx" btree (status)
#     "users_metadata_gin" gin (metadata)
# Check constraints:
#     "users_status_check" CHECK (status = ANY (ARRAY['active'::character varying, 'inactive'::character varying, 'banned'::character varying, 'deleted'::character varying]))
# Referenced by:
#     TABLE "orders" CONSTRAINT "fk_orders_user_id" FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id) ON DELETE CASCADE

企业级建议

  • 这是你最常用的命令,每天至少用 5 次。
  • 快速确认:
    • 字段类型是否正确?(如 varchar(50) 还是 text?)
    • 是否有 NOT NULL
    • 默认值是否合理?(如 now()gen_random_uuid()
    • 是否有唯一约束、外键、检查约束?
    • 是否有索引?索引名是否规范?
  • 所有表结构变更必须通过 \d table_name 验证

✅ 7. \d+ table_name —— 查看表完整结构(含注释、索引、分区)

\d+ users

# ✅ 输出(部分):
#                                       Table "public.users"
#     Column     |           Type           | Collation | Nullable |    Default     | Storage  | Stats target | Description 
# ----------------+--------------------------+-----------+----------+----------------+----------+--------------+-------------
#  id             | bigint                   |           | not null | nextval(...)   | plain    |              | 主键,自增
#  uuid           | uuid                     |           | not null | gen_random_uuid() | plain    |              | 业务主键,分布式唯一
#  username       | character varying(50)    |           | not null |                | extended |              | 用户登录名,3~50字符
#  email          | character varying(100)   |           | not null |                | extended |              | 邮箱地址,唯一
#  password_hash  | text                     |           | not null |                | extended |              | BCrypt 加密密码
#  status         | character varying(20)    |           | not null | 'active'::...  | plain    |              | 用户状态:active/inactive/banned/deleted
#  created_at     | timestamp with time zone |           | not null | now()          | plain    |              | 创建时间
#  updated_at     | timestamp with time zone |           | not null | now()          | plain    |              | 更新时间
#  metadata       | jsonb                    |           |          | '{}'::jsonb    | main     |              | 用户个性化设置,JSONB格式
#  phone          | character varying(20)    |           |          |                | extended |              | 手机号,允许为空
# Indexes:
#     "users_pkey" PRIMARY KEY, btree (id)
#     "users_email_unique" UNIQUE CONSTRAINT, btree (email)
#     "users_username_unique" UNIQUE CONSTRAINT, btree (username)
#     "users_status_idx" btree (status)
#     "users_metadata_gin" gin (metadata)
#     "users_created_at_idx" btree (created_at DESC)
# Check constraints:
#     "users_status_check" CHECK (status = ANY (ARRAY['active'::character varying, 'inactive'::character varying, 'banned'::character varying, 'deleted'::character varying]))
# Referenced by:
#     TABLE "orders" CONSTRAINT "fk_orders_user_id" FOREIGN KEY (user_id) REFERENCES users(id) ON DELETE CASCADE
# Triggers:
#     trigger_update_updated_at BEFORE UPDATE ON users FOR EACH ROW EXECUTE FUNCTION update_updated_at_column()
# Access privileges:
#  Schema |    Name     | Type  | Access privileges 
# --------+-------------+-------+-------------------
#  public | users       | table | app_user=arwdDxt/app_user
#  public | users_id_seq | sequence | app_user=rw/app_user
# 
# Comments:
#  Column "users.id" IS '主键,自增';
#  Column "users.uuid" IS '业务主键,分布式唯一';
#  Column "users.metadata" IS '用户个性化设置,JSONB格式,如 {"theme":"dark", "lang":"zh"}';
#  Table "users" IS '系统用户主表,存储核心身份与配置信息';

企业级建议

  • 这是你最强大的命令,一次查看:字段、类型、约束、索引、触发器、注释、权限。
  • 所有代码审查必须对照 \d+ table_name 输出
  • 确认:
    • 是否有触发器?(自动更新时间戳)
    • 是否有分区?(Partition key:
    • 是否有注释?(Comments:
    • 索引是否命名规范?(idx_表名_字段名
  • 团队必须统一使用 \d+ 作为表结构标准查看方式

✅ 8. \di —— 列出所有索引

\di

# ✅ 输出:
#              List of relations
#  Schema |        Name         | Type  |  Owner   | Table 
# --------+---------------------+-------+----------+--------
#  public | users_pkey          | index | app_user | users
#  public | users_email_unique  | index | app_user | users
#  public | users_status_idx    | index | app_user | users
#  public | users_metadata_gin  | index | app_user | users
#  public | idx_orders_user_id  | index | app_user | orders
#  public | idx_orders_status   | index | app_user | orders
# (6 rows)

企业级建议

  • 快速判断某个字段是否有索引
  • 检查索引命名是否规范:idx_表名_字段名
  • 发现 users_metadata_gin 表明该表使用了 JSONB 索引,符合最佳实践
  • 发现无索引的字段(如 orders.total_amount),需评估是否需加索引。

✅ 9. \di+ index_name —— 查看索引详细信息

\di+ users_metadata_gin

# ✅ 输出:
#                                           List of relations
#  Schema |       Name        | Type |  Owner   | Table | Size  | Description 
# --------+-------------------+------+----------+-------+-------+-------------
#  public | users_metadata_gin| index| app_user | users | 16 kB | 
# Index "users_metadata_gin"
#   Column |  Type  | Definition 
# --------+--------+------------
#   metadata | jsonb  | jsonb
#   Method: gin
#   Access method: gin

企业级建议

  • 确认索引类型:btree(普通)、gin(JSONB/数组)、gist(地理)。
  • 确认是否是表达式索引(如 lower(email))。
  • 确认是否是部分索引(如 WHERE status = 'active')。
  • 用于优化:发现 GIN 索引,说明团队正确使用了 JSONB

✅ 10. \df —— 列出所有函数

\df

# ✅ 输出:
#             List of functions
#   Schema   |        Name        | Result data type | Argument data types | Type 
# -----------+--------------------+------------------+---------------------+------
#  public    | update_updated_at_column | trigger          |                     | func
#  public    | get_user_total_spent | numeric          | bigint              | func
#  public    | gen_random_uuid    | uuid             |                     | func
# (3 rows)

企业级建议

  • 确认是否存在自动维护字段的函数(如 update_updated_at_column)。
  • 确认是否使用了 gen_random_uuid()(推荐)而非 uuid_generate_v4()(需扩展)。
  • 检查函数是否被滥用(如在事务中调用外部 API)。

✅ 11. \dv —— 列出所有视图

\dv

# ✅ 输出:
#         List of relations
#  Schema |      Name       | Type |  Owner  
# --------+-----------------+------+----------
#  public | active_users    | view | app_user
#  public | user_order_summary | view | app_user
# (2 rows)

企业级建议

  • 确认是否存在封装复杂查询的视图
  • 避免直接查询 users 表,应查询 active_users 视图。
  • 视图是数据安全与复用的重要手段,必须被团队认可。

✅ 12. \dp —— 查看权限(谁可以做什么)

\dp

# ✅ 输出:
#                                     Access privileges
#  Schema |    Name     | Type  | Access privileges | Column privileges | Policies 
# --------+-------------+-------+-------------------+-------------------+----------
#  public | users       | table | app_user=arwdDxt/app_user |                   | 
#  public | orders      | table | app_user=arwdDxt/app_user |                   | 
#  public | users_id_seq| sequence | app_user=rw/app_user |                   | 
#  public | active_users| view  | app_user=r/app_user |                   | 
#  public | report_reader| role |                   |                   | 
# (5 rows)

企业级建议

  • 确认 report_reader 是否只有 r(读)权限。
  • 确认 app_user 是否有 d(删除)权限?是否应移除?
  • 权限必须遵循最小原则a(插入)、r(读)、w(更新)、d(删除)应明确区分。

四、SQL 标准方式查询元数据(可用于 Java 程序解析)

✅ 1. 查看某个表的所有字段(SQL 标准方式)

-- 📌 示例:查询 users 表的所有字段信息
SELECT 
    column_name AS "字段名",
    data_type AS "数据类型",
    is_nullable AS "是否可空",
    column_default AS "默认值",
    character_maximum_length AS "最大长度",
    udt_name AS "类型名称"
FROM information_schema.columns 
WHERE table_schema = 'public' 
  AND table_name = 'users'
ORDER BY ordinal_position;

-- ✅ 输出示例:
-- 字段名       | 数据类型        | 是否可空 | 默认值               | 最大长度 | 类型名称
-- id           | bigint          | NO       | nextval(...)         |          | bigint
-- uuid         | uuid            | NO       | gen_random_uuid()    |          | uuid
-- username     | character varying | NO       |                      | 50       | varchar
-- email        | character varying | NO       |                      | 100      | varchar
-- metadata     | jsonb           | YES      | '{}'::jsonb          |          | jsonb

企业级建议

  • 用于自动化脚本、代码生成、数据迁移工具
  • Java 中可通过 JdbcTemplate.queryForList() 获取此结果。
  • \d+ 更适合集成到 CI/CD 流程中

✅ 2. 查看某个表的所有索引(SQL 标准方式)

-- 📌 示例:查询 users 表的所有索引
SELECT 
    indexname AS "索引名",
    indexdef AS "创建语句"
FROM pg_indexes 
WHERE schemaname = 'public' 
  AND tablename = 'users'
ORDER BY indexname;

-- ✅ 输出示例:
-- 索引名             | 创建语句
-- users_pkey         | CREATE UNIQUE INDEX users_pkey ON public.users USING btree (id)
-- users_email_unique | CREATE UNIQUE INDEX users_email_unique ON public.users USING btree (email)
-- users_metadata_gin | CREATE INDEX users_metadata_gin ON public.users USING gin (metadata)

企业级建议

  • 用于自动化索引检查工具
  • 可验证索引是否按规范命名(idx_ 前缀)。
  • 可识别是否使用了 GINBRIN 等高级索引。

✅ 3. 查看某个表的所有约束(主键、唯一、外键、检查)

-- 📌 示例:查询 users 表的所有约束
SELECT 
    conname AS "约束名",
    contype AS "约束类型",
    pg_get_constraintdef(c.oid) AS "定义"
FROM pg_constraint c
JOIN pg_class t ON c.conrelid = t.oid
WHERE t.relname = 'users'
  AND t.relnamespace = (SELECT oid FROM pg_namespace WHERE nspname = 'public')
ORDER BY conname;

-- ✅ 输出示例:
-- 约束名             | 约束类型 | 定义
-- users_pkey         | p        | PRIMARY KEY (id)
-- users_email_unique | u        | UNIQUE (email)
-- users_username_unique | u      | UNIQUE (username)
-- users_status_check | c        | CHECK (status = ANY (ARRAY['active'::character varying, 'inactive'::character varying, 'banned'::character varying, 'deleted'::character varying]))

企业级建议

  • contype 值说明:
    • p = 主键
    • u = 唯一约束
    • f = 外键
    • c = 检查约束
    • x = 排他约束
  • 用于验证业务规则是否在数据库层实现

✅ 4. 查看某个索引的创建语句(SQL 标准方式)

-- 📌 示例:查看 users_metadata_gin 索引的创建语句
SELECT pg_get_indexdef('users_metadata_gin'::regclass);

-- ✅ 输出:
-- CREATE INDEX users_metadata_gin ON public.users USING gin (metadata)

企业级建议

  • 用于生成迁移脚本
  • 可验证是否为表达式索引(如 lower(email))。

✅ 5. 查看所有表的注释(系统级元数据)

-- 📌 示例:查看所有表的注释
SELECT 
    n.nspname AS schema_name,
    c.relname AS table_name,
    pg_catalog.obj_description(c.oid, 'pg_class') AS table_comment
FROM pg_catalog.pg_class c
JOIN pg_catalog.pg_namespace n ON n.oid = c.relnamespace
WHERE c.relkind = 'r'
  AND n.nspname NOT IN ('information_schema', 'pg_catalog', 'pg_toast')
ORDER BY schema_name, table_name;

-- ✅ 输出:
-- schema_name | table_name | table_comment
-- public      | users      | 系统用户主表,存储核心身份与配置信息
-- public      | orders     | 订单主表
-- public      | system_logs| 系统操作日志

企业级建议

  • 所有表必须有注释,否则团队无法理解其用途。
  • 可集成到文档生成工具(如 Swagger、Doxygen)。

五、进阶诊断技巧(生产环境必备)

技巧命令作用
✅ 1\timing开启 SQL 执行时间统计,诊断慢查询
✅ 2\set VERBOSITY verbose显示更详细的错误信息(如外键冲突)
✅ 3\x切换为垂直显示模式,适合长字段查看
✅ 4SELECT pg_size_pretty(pg_total_relation_size('users'));查看表总大小(含索引)
✅ 5SELECT count(*) FROM users;快速估算表数据量(比 COUNT(*) 更快)

✅ 示例:垂直显示(适合查看 JSONB 字段)

\x on
SELECT metadata FROM users WHERE id = 1001;

-- ✅ 输出:
-- -[ RECORD 1 ]-------------------------------------------------------------------
-- metadata | {"theme": "dark", "notifications": {"email": true, "push": false}, "language": "zh-CN"}

企业级建议

  • 开发时开启 \x,查看 metadatacontent 等长文本更清晰。
  • 使用 \timing 评估查询性能,所有慢查询必须记录耗时

六、团队协作规范:元数据查看“五不准”

规范说明
一不准不准问“这个表有啥字段?” → 自己用 \d+
二不准不准说“我猜这个字段是 varchar” → 用 information_schema.columns 验证
三不准不准在代码中硬编码字段名 → 用视图或 DTO,且必须有注释
四不准不准不写表注释 → COMMENT ON TABLE ... IS '...'; 是你的责任
五不准不准在生产环境直接修改表结构 → 所有变更走 Flyway + \d+ 验证

七、总结:元数据查看是每个 Java 开发者的“基本功”

能力价值
✅ 能用 \d+ 一眼看清表结构降低沟通成本,提升协作效率
✅ 能用 \di+ 确认索引是否合理避免慢查询,保障性能
✅ 能用 \dp 检查权限防止越权访问,保障安全
✅ 能用 SQL 标准方式解析元数据支撑自动化工具、CI/CD、代码生成
✅ 能用 \timing + \x 诊断问题成为团队中的“数据库专家”

终极建议
一个能熟练使用 \d+ users 的 Java 开发者,是“懂数据的工程师”。
一个只会看 Java 实体类的人,是“只懂代码的搬运工”。


📌 下一步行动建议

  1. 将本文档作为团队《PostgreSQL 元数据诊断手册》核心章节,打印张贴在工位。
  2. 在团队 Wiki 中创建“数据库快速查询速查表”,收藏所有 \d, \di, \dp 命令。
  3. 在 GitLab CI 中加入脚本:psql -c "\d+ users" > table_structure.txt,作为部署验证环节。
  4. 组织一次“元数据挑战赛”:给出一个表名,限时用 \d+ 说出所有字段、索引、约束、注释。
  5. 为新员工培训时,第一课不是写 SQL,而是教他们 \d+

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