PL/Java语言扩展

本节包含 HashData 数据库的 PL/Java 语言的概述。

有关 PL/Java

通过使用 HashData 数据库的 PL/Java 扩展，用户可以使用自己喜欢的 Java IDE 编写 Java 方法，并将包含这些方法的 JAR 文件安装到 HashData 数据库中。

HashData 数据库的 PL/Java 扩展基于开源 PL/Java 1.4.0。HashData 数据库的 PL/Java 提供以下功能。

能够使用 Java 1.7 或更高版本执行 PL/Java 函数。
能够指定 Java 运行时间。
在数据库中安装和维护 Java 代码的标准化实用程序（在 SQL 2003 提案之后设计）
参数和结果的标准化映射。支持复杂类型集。
使用 HashData 数据库内部 SPI 例程的嵌入式高性能JDBC驱动程序
元数据支持 JDBC 驱动程序。包括 DatabaseMetaData 和 ResultSetMetaData。
能够从查询中返回 ResultSet，作为逐行构建 ResultSet 的替代方法。
完全支持保存点和异常处理。
能够使用 IN，INPUT 和 OUT 参数。
两种独立的 HashData 数据库语言:
- pljava, TRUSTED PL/Java language
- pljavau, UNTRUSTED PL/Java language
当一个事务或者保存点提交或者回滚时，事务和保留点监听器能够被编译执行。
在所选平台上与 GNU GCJ 集成。

使用HashData中使用PL/Java的时候，我们需要通过用户自定义函数（UDF）将 SQL 中的一个函数与 Java 类中的一个静态方法绑定。为了使函数能够执行，所指定的类必须能够通过 HashData 数据库服务器上的 pljava_classpath 配置参数来指定类路径。PL/Java 扩展添加了一组有助于安装和维护 java 类的函数。类存储在普通的 Java 档案－－JAR 文件中。JAR 文件可以选择性地包含部署描述符，该描述符又包含在部署或取消部署 JAR 时要执行的 SQL 命令。这些功能是按照 SQL 2003 提出的标准进行设计的。

PL/Java 实现了传递参数和返回值的标准化方法，通过使用标准 JDBC ResultSet 类传递复杂类型和集合。

PL/Java 中包含 JDBC 驱动程序。此驱动程序调用 HashData 数据库内部 SPI 接口。驱动程序是必不可少的，因为函数通常将调用数据库以获取数据。当 PL/Java 函数提取数据时，它们必须使用与输入 PL/Java 执行上下文的主函数使用的相同的事务边界。

PL/Java 针对性能进行了优化。Java 虚拟机在与后端相同的进程中执行，以最小化调用开销。 PL/Java 的设计目的是为了使数据库本身能够实现 Java 的强大功能，以便数据库密集型业务逻辑可以尽可能靠近实际数据执行。

当后端和 Java VM 之间的桥梁被调用时，将使用标准 Java 本机接口（JNI）。

有关 HashData 数据库的 PL/Java

在标准 PostgreSQL 和 HashData 数据库中实现 PL/Java 有一些关键的区别。

函数

以下函数在 HashData 数据库中不被支持. 在分布式的 HashData 数据库环境中，类路径的处理方式与 PostgreSQL 环境下不同。

sqlj.install_jar
sqlj.replace_jar
sqlj.remove_jar
sqlj.get_classpath
sqlj.set_classpath

HashData 数据库使用 pljava_classpath 服务器配置参数代替 sqlj.set_classpath 函数。

服务器配置参数

以下服务器配置参数由 PL/Java 在 HashData 数据库中使用。这些参数取代了标准 PostgreSQL PL/Java 实现中使用的 pljava.* 参数：

pljava_classpath

冒号(:) 分离的包含任何 PL/Java 函数中使用的 Java 类的 jar 文件列表。所有的 jar 文件必须安装在所有的 HashData 数据库主机的相同位置。使用可信的 PL/Java 语言处理程序，jar 文件路径必须相对于 $GPHOME/lib/postgresql/java/ 目录。使用不受信任的语言处理程序（javau 语言标记），路径可以相对于 $GPHOME/lib/postgresql/java/ 或使用绝对路径。

服务器配置参数 pljava_classpath_insecure 控制服务器配置参数 pljava_classpath set by 是否可以由用户设置，无需 HashData 数据库超级用户权限。当启用 pljava_classpath_insecure 时,正在开发 PL/Java 函数的 HashData 数据库开发人员不必是数据库超级用户身份才能来更改 pljava_classpath.

警告：启用 pljava_classpath_insecure 通过为非管理员数据库用户提供能够运行未经授权的 Java 方法暴露了安全风险。
pljava_statement_cache_size

为准备语句设置最近使用（MRU）缓存的大小（KB）。
pljava_release_lingering_savepoints

如果为 TRUE,在函数退出后，长期持续的保留点将会释放。如果为 FALSE, 它们将被回滚。
pljava_vmoptions

定义 HashData 数据库 Java VM 的启动选项。

参阅 HashData 数据库参考指南有关 HashData 数据库服务器配置参数的信息。

启用 PL/Java 并安装 JAR 文件

执行以下步骤作为 HashData 数据库管理员 gpadmin。

通过在使用 PL/Java 的数据库中运行 SQL 脚本 $GPHOME/share/postgresql/pljava/install.sql 来启用 PL/Java。例如，此示例启用 PL/Java 在数据库 mytestdb:
```
$ psql -d mytestdb -f $GPHOME/share/postgresql/pljava/install.sql
```
脚本 install.sql 注册可信的和不可信的 PL/Java 语言.
将 Java 归档（JAR 文件）复制到所有 HashData 数据库主机上的同一目录。本示例使用 HashData 数据库 gpscp 程序将文件 myclasses.jar 复制到目录 $GPHOME/lib/postgresql/java/:
```
$ gpscp -f gphosts_file myclasses.jar =:/usr/local/HashData-db/lib/postgresql/java/
```
文件 gphosts_file 包含一个 HashData 数据库主机的列表。
设置 pljava_classpath 服务器配置参数在 postgresql.conf 文件中。对于此示例，参数值是冒号（:) 分隔的 JAR 文件列表。例如：
```
$ gpconfig -c pljava_classpath -v 'examples.jar:myclasses.jar'
```
当用户使用 gppkg 实用程序安装 PL/Java 扩展包时，将安装 examples.jar文件。

注意：如果将 JAR 文件安装在除 $GPHOME/lib/postgresql/java/ 则必须指定 JAR 文件的绝对路径。所有的 HashData 数据库主机上的每个 JAR 文件必须位于相同的位置。有关指定 JAR 文件位置的更多信息，参阅有关 pljava_classpath 服务器配置参数的信息在 HashData 数据库 Reference Guide.
重新加载 postgresql.conf 文件。
```
$ gpstop -u
```
(可选) HashData 提供了一个包含可用于测试的示例 PL/Java 函数的 examples.sql 文件。运行此文件中的命令来创建测试函数 (它使用 examples.jar 中的 Java 类)。
```
$ psql -f $GPHOME/share/postgresql/pljava/examples.sql
```

编写 PL/Java 函数

有关使用 PL/Java 编写函数的信息。

SQL 声明

一个 Java 函数被声明为该类的一个类的名称和静态方法。该类将用于为该函数声明的模式定义的类路径进行解析。如果没有为该模式定义类路径，则使用公共模式。如果没有找到类路径，则使用系统类加载器解析该类。

可以声明以下函数来访问 java.lang.System 类上的静态方法 getProperty：

CREATE FUNCTION getsysprop(VARCHAR)
  RETURNS VARCHAR
  AS 'java.lang.System.getProperty'
  LANGUAGE java;

运行以下命令返回 user.home 属性:

SELECT getsysprop('user.home');

类型映射

标量类型以简单的方式映射。此表列出了当前的映射

表 1. PL/Java数据类型映射

PostgreSQL	Java
bool	boolean
char	byte
int2	short
int4	int
int8	long
varchar	java.lang.String
text	java.lang.String
bytea	byte[ ]
date	java.sql.Date
time	java.sql.Time (stored value treated as local time)
timetz	java.sql.Time
timestamp	java.sql.Timestamp (stored value treated as local time)
timestamptz	java.sql.Timestamp
complex	java.sql.ResultSet
setof complex	java.sql.ResultSet

所有其他类型都映射到 java.lang.String，并将使用为各自类型注册的标准 textin/textout 例程。

NULL 处理

映射到 java 基元的标量类型不能作为 NULL 值传递。要传递 NULL 值, 这些类型可以有一个替代映射。用户可以通过在方法引用中明确的指定该映射来启用映射。

CREATE FUNCTION trueIfEvenOrNull(integer)
  RETURNS bool
  AS 'foo.fee.Fum.trueIfEvenOrNull(java.lang.Integer)'
  LANGUAGE java;

Java 代码将类似于：

package foo.fee;
public class Fum
{
  static boolean trueIfEvenOrNull(Integer value)
  {
    return (value == null)
      ? true
      : (value.intValue() % 2) == 0;
  }
}

以下两个语句都产生 true：

SELECT trueIfEvenOrNull(NULL);
SELECT trueIfEvenOrNull(4);

为了从 Java 方法返回 NULL 值, 可以使用与原始对象相对应的对象类型 (例如，返回 java.lang.Integer 而不是 int)。PL/Java 解析机制找不到方法。由于 Java 对于具有相同名称的方法不能具有不同的返回类型，因此不会引入任何歧义。

复杂类型

复杂类型将始终作为只读的 java.sql.ResultSet 传递，只有一行。ResultSet 位于其行上，因此不应该调用 next() 。使用 ResultSet 的标准 getter 方法检索复杂类型的值。

例如:

CREATE TYPE complexTest
  AS(base integer, incbase integer, ctime timestamptz);
CREATE FUNCTION useComplexTest(complexTest)
  RETURNS VARCHAR
  AS 'foo.fee.Fum.useComplexTest'
  IMMUTABLE LANGUAGE java;

在 java 类 Fum 中,，我们添加以下静态方法：

public static String useComplexTest(ResultSet complexTest)
throws SQLException
{
  int base = complexTest.getInt(1);
  int incbase = complexTest.getInt(2);
  Timestamp ctime = complexTest.getTimestamp(3);
  return "Base = "" + base +
    "", incbase = "" + incbase +
    "", ctime = "" + ctime + """;
}

返回复杂类型

Java 没有规定任何创建 ResultSet 的方法。因此，返回 ResultSet 不是一个选项。 SQL-2003 草案建议将复杂的返回值作为 IN / OUT 参数处理。 PL/Java 以这种方式实现了一个 ResultSet。如果用户声明一个返回复杂类型的函数，则需要使用带有最后一个参数类型为 java.sql.ResultSet 的布尔返回类型的 Java 方法。该参数将被初始化为一个空的可更新结果集，它只包含一行。

假设已经创建了上一节中的 complexTest 类型。

CREATE FUNCTION createComplexTest(int, int)
  RETURNS complexTest
  AS 'foo.fee.Fum.createComplexTest'
  IMMUTABLE LANGUAGE java;

PL/Java 方法解析现在将在 Fum 类中找到以下方法:

public static boolean complexReturn(int base, int increment, 
  ResultSet receiver)
throws SQLException
{
  receiver.updateInt(1, base);
  receiver.updateInt(2, base + increment);
  receiver.updateTimestamp(3, new 
    Timestamp(System.currentTimeMillis()));
  return true;
}

返回值表示接收方是否应被视为有效的元组（true）或 NULL（false）。

函数的返回集

返回结果集时，不要在返回结果集之前构建结果集，因为构建大型结果集将消耗大量资源。最好一次产生一行。顺便提一句，那就是 HashData 数据库后端期望一个使用 SETOF 返回的函数。那用户就可以返回 SETOF 的一个标量类型，如 int, float 或 varchar, 或者可以返回一个复合类型的 SETOF。

返回 SETOF <标量类型>

为了返回一组标量类型，用户需要创建一个实现 java.util.Iterator 接口的 Java 方法。这是一个返回一个 SETOF 的 varchar 的方法的例子:

CREATE FUNCTION javatest.getSystemProperties()
  RETURNS SETOF varchar
  AS 'foo.fee.Bar.getNames'
  IMMUTABLE LANGUAGE java;

这个简单的 Java 方法返回一个迭代器:

package foo.fee;
import java.util.Iterator;

public class Bar
{
    public static Iterator getNames()
    {
        ArrayList names = new ArrayList();
        names.add("Lisa");
        names.add("Bob");
        names.add("Bill");
        names.add("Sally");
        return names.iterator();
    }
}

返回 SETOF <复杂类型>

返回 SETOF <复杂类型> 的方法必须使用接口 org.postgresql.pljava.ResultSetProvider 或 org.postgresql.pljava.ResultSetHandle。具有两个接口的原因是它们满足两种不同用例的最佳处理。前者适用于要动态创建要从SETOF函数返回的每一行的情况。在用户要返回执行查询的结果的情况下，后者将生成。

使用 ResultSetProvider 接口

该接口有两种方法。布尔型 assignRowValues(java.sql.ResultSet tupleBuilder, int rowNumber) 和 void close() 方法。 HashData 数据库的查询执行器将重复调用 assignRowValues 直到它返回假或者直到执行器决定不需要更多行为止。然后它会调用 close。

用户可以通过以下方式使用此接口：

CREATE FUNCTION javatest.listComplexTests(int, int)
  RETURNS SETOF complexTest
  AS 'foo.fee.Fum.listComplexTest'
  IMMUTABLE LANGUAGE java;

该函数映射到一个返回实现 ResultSetProvider 接口实例的静态 java 方法。

public class Fum implements ResultSetProvider
{
  private final int m_base;
  private final int m_increment;
  public Fum(int base, int increment)
  {
    m_base = base;
    m_increment = increment;
  }
  public boolean assignRowValues(ResultSet receiver, int 
currentRow)
  throws SQLException
  {
    // Stop when we reach 12 rows.
    //
    if(currentRow >= 12)
      return false;
    receiver.updateInt(1, m_base);
    receiver.updateInt(2, m_base + m_increment * currentRow);
    receiver.updateTimestamp(3, new 
Timestamp(System.currentTimeMillis()));
    return true;
  }
  public void close()
  {
   // Nothing needed in this example
  }
  public static ResultSetProvider listComplexTests(int base, 
int increment)
  throws SQLException
  {
    return new Fum(base, increment);
  }
}

listComplextTests 方法被调用一次。如果没有可用结果或 ResultSetProvider 实例，将返回 NULL。这里的 Java 类 Fum 实现了这个接口，所以它返回一个自己的实例。然后将重复调用 assignRowValues 方法，直到返回 false。到那候，将会调用 close。

使用 ResultSetHandle 接口

该接口类似于 ResultSetProvider 接口因为它也有将在最后调用的 close() 方法，但是，不是让 evaluator 调用一次构建一行的方法，而是返回一个 ResultSet 的方法。查询 evaluator 将遍历该集合，并将 RestulSet 内容（一次一个元组）传递给调用者，直到对 next() 的调用返回 false 或者 evaluator 决定不需要更多行。

这是一个使用默认连接获取的语句执行查询的示例。适用于部署描述符的 SQL 看起来像这样:

CREATE FUNCTION javatest.listSupers()
  RETURNS SETOF pg_user
  AS 'org.postgresql.pljava.example.Users.listSupers'
  LANGUAGE java;
CREATE FUNCTION javatest.listNonSupers()
  RETURNS SETOF pg_user
  AS 'org.postgresql.pljava.example.Users.listNonSupers'
  LANGUAGE java;

并且在 Java 包中 org.postgresql.pljava.example 加入了一个类 Users：

public class Users implements ResultSetHandle
{
  private final String m_filter;
  private Statement m_statement;
  public Users(String filter)
  {
    m_filter = filter;
  }
  public ResultSet getResultSet()
  throws SQLException
  {
    m_statement = 
      DriverManager.getConnection("jdbc:default:connection").cr
eateStatement();
    return m_statement.executeQuery("SELECT * FROM pg_user 
       WHERE " + m_filter);
  }

  public void close()
  throws SQLException
  {
    m_statement.close();
  }

  public static ResultSetHandle listSupers()
  {
    return new Users("usesuper = true");
  }

  public static ResultSetHandle listNonSupers()
  {
    return new Users("usesuper = false");
  }
}

使用 JDBC

PL/Java 包含映射到 PostgreSQL SPI 函数的 JDBC 驱动程序。可以使用以下语句获取映射到当前事务的连接：

Connection conn = DriverManager.getConnection("jdbc:default:connection");

获取连接后，可以准备和执行类似于其他 JDBC 连接的语句。这些是 PL/Java JDBC 驱动程序的限制:

事务无法以任何方式进行管理。因此，连接后用户不能用如下方法:
- commit()
- rollback()
- setAutoCommit()
- setTransactionIsolation()
在保存点上也有一些限制。保存点不能超过其设置的功能，并且必须由同一功能回滚或释放。
从 executeQuery() 返回的结果集始终为 FETCH_FORWARD 和 CONCUR_READ_ONLY.
元数据仅在 PL/Java 1.1 或更高版本中可用。
CallableStatement （用于存储过程）没有实现。
Clob 和 Blob 类型未完全实现，需要更多工作。 byte[] 和 String 可分别用于 bytea 和text 。

异常处理

用户可以像 HashData 数据库后端一样捕获并处理异常，就像任何其他异常一样。后端的 ErrorData 结构作为一个名为 org.postgresql.pljava.ServerException (从 java.sql.SQLException 中派生)的类中的属性公开，并且 Java try / catch 机制与后端机制同步。

重点：在函数返回之前，用户将无法继续执行后端函数，并且在后端生成异常时传播错误，除非用户使用了保存点。当回滚保存点时，异常条件被重置，用户可以继续执行。

保存点

HashData 数据库保存点使用 java.sql.Connection 接口公开。有两个限制。

必须在设置的函数中回滚或释放保存点。
保存点不能超过其设置的功能

日志

PL/Java 使用标准的 Java Logger。因此，用户可以如下写：

Logger.getAnonymousLogger().info( "Time is " + new 
Date(System.currentTimeMillis()));

目前，记录器使用一个处理程序来映射 HashData 数据库配置设置的当前状态 log_min_messages 到有效的 Logger 级别，并使用 HashData 数据库后端功能输出所有消息 elog()。

注解： log_min_messages 该 log_min_messages 首次在执行会话中的 PL/Java 函数时，从数据库读取设置。在 Java 方面，在使用 PL/Java 的 HashData 数据库会话重新启动之前，特定会话中第一个 PL/Java 函数执行后，该设置不会更改。

Logger 级别和 HashData 数据库后端级别之间适用以下映射。

表 2. PL/Java 日志 Levels

java.util.logging.Level	HashData 数据库 Level
SEVERE ERROR	ERROR
WARNING	WARNING
CONFIG	LOG
INFO	INFO
FINE	DEBUG1
FINER	DEBUG2
FINEST	DEBUG3

安全

安装

只有数据库超级用户可以安装 PL/Java。使用 SECURITY DEFINER 安装 PL/Java 实用程序函数，以便它们以授予函数创建者的访问权限执行。

可信语言

PL/Java 是一种可信语言。可信的 PL/Java 语言无法访问 PostgreSQL 定义可信语言所规定的文件系统。任何数据库用户都可以创建和访问受信任的语言的函数。

PL/Java 还为语言 javau 安装语言处理程序。此版本不受信任，只有超级用户可以创建使用它的新函数。任何用户都可以调用这些函数。

一些 PL/Java 问题和解决方案

当编写 PL/Java 时，将 JVM 映射到与 HashData 数据库后端代码相同的进程空间中，对于多个线程，异常处理和内存管理，已经出现了一些问题。这里是简要说明如何解决这些问题。

Multi-threading
异常处理
Java Garbage Collector Versus palloc() and Stack Allocation

多线程

Java 本身就是多线程的。HashData 数据库后端不是。没有什么可以阻止开发人员在 Java 代码中使用多个 Threads 类。调用后端的终结器可能是从背景垃圾回收线程中产生的。可能使用的几个第三方 Java 包使用多个线程。该模式在同一过程中如何与 HashData 数据库后端共存？

解决方案

解决方案很简单。PL/Java 定义了一个特殊对象 Backend.THREADLOCK.。当初始化 PL/Java 时，后端立即抓取该对象监视器（即它将在此对象上同步）。当后端调用 Java 函数时，监视器将被释放，然后在调用返回时立即恢复。来自 Java 的所有呼叫到后端代码都在同一个锁上同步。这确保一次只能有一个线程可以从 Java 调用后端，并且只能在后端正在等待返回 Java 函数调用的时候调用。

异常处理

Java 经常使用 try / catch / finally 块。HashData 数据库有时会使用一个异常机制来调用 excelongjmp 来将控件转移到已知状态。这样的跳转通常会有效地绕过 JVM。

解决方案

后端现在允许使用宏 PG_TRY/PG_CATCH/PG_END_TRY 捕获错误，并且在 catch 块中，可以使用 ErrorData 结构检查错误。 PL/Java 实现了一个名为 org.postgresql.pljava.ServerException 的 java.sql.SQLException 子类.，可以从该异常中检索和检查 ErrorData。允许捕获处理程序发送回滚到保存点。回滚成功后，执行可以继续。

Java 垃圾收集器与 palloc（）和堆栈分配

原始类型始终按值传递。包括 String type (这是必需的，因为 Java 使用双字节字符)。复杂类型通常包含在 Java 对象中并通过引用传递。例如，Java 对象可以包含指向 palloced 或 stack 分配的内存的指针，并使用本机 JNI 调用来提取和操作数据。一旦调用结束，这些数据将变得陈旧。进一步尝试访问这些数据最多只会产生非常不可预知的结果，但更有可能导致内存错误和崩溃。

解决方案

PL/Java 包含的代码可以确保当 MemoryContext 或堆栈分配超出范围时，陈旧的指针被清除。 Java 包装器对象可能会生效，但是使用它们的任何尝试将导致陈旧的本机处理异常。

示例

以下简单的 Java 示例创建一个包含单个方法并运行该方法的 JAR 文件。

注意：该示例需要 Java SDK 来编译 Java 文件。

以下方法返回一个子字符串。

{
public static String substring(String text, int beginIndex,
  int endIndex)
    {
    return text.substring(beginIndex, endIndex);
    }
}

在文本文件 example.class 中输入这些 Java 代码。

manifest.txt 文件的内容：

Manifest-Version: 1.0
Main-Class: Example
Specification-Title: "Example"
Specification-Version: "1.0"
Created-By: 1.6.0_35-b10-428-11M3811
Build-Date: 01/20/2013 10:09 AM

编译 java 代码：

javac *.java

创建名为 analytics.jar 的 JAR 存档，其中包含 JAR 中的类文件和清单文件 MANIFEST 文件。

jar cfm analytics.jar manifest.txt *.class

将 jar 文件上传到 HashData 主机。

运行 gpscp 将 jar 文件复制到 HashData Java 目录的实用程序。使用 -f 选项指定包含主节点和分段主机列表的文件。

gpscp -f gphosts_file analytics.jar 
=:/usr/local/HashData-db/lib/postgresql/java/

使用 gpconfig 程序设置 HashData pljava_classpath 服务器配置参数。该参数列出已安装的 jar 文件。

gpconfig -c pljava_classpath -v 'analytics.jar'

运行 gpstop 实用程序 -u 选项重新加载配置文件。

gpstop -u

来自 psql 命令行, 运行以下命令显示已安装的 jar 文件。

show pljava_classpath

以下 SQL 命令创建一个表并定义一个 Java 函数来测试 jar 文件中的方法：

create table temp (a varchar) distributed randomly; 
insert into temp values ('my string'); 
--Example function 
create or replace function java_substring(varchar, int, int) 
returns varchar as 'Example.substring' language java; 
--Example execution 
select java_substring(a, 1, 5) from temp;

用户可以将内容放在一个文件 mysample.sql 中，并从 psql 命令行运行该命令:

> i mysample.sql

输出类似于：

java_substring
----------------
 y st
(1 row)

参考

The PL/Java Github wiki page - https://github.com/tada/pljava/wiki.

PL/Java 1.4.0 release - https://github.com/tada/pljava/tree/B1_4.

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服务器配置参数

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SQL 声明

类型映射

NULL 处理

复杂类型

返回复杂类型

函数的返回集

返回 SETOF <标量类型>

返回 SETOF <复杂类型>

使用 ResultSetProvider 接口

使用 ResultSetHandle 接口

使用 JDBC

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日志

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多线程

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Java 垃圾收集器与 palloc（）和堆栈分配

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复杂类型

返回复杂类型

函数的返回集

返回 SETOF <标量类型>

返回 SETOF <复杂类型>

使用 ResultSetProvider 接口

使用 ResultSetHandle 接口

使用 JDBC

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