What are table partitioning and table inheritance in PostgreSQL, and how do they improve performance?

在PostgreSQL中，表分区和表继承是两种数据组织方式，旨在提高大型数据库系统的管理效率和查询性能。下面我将分别说明这两个概念，并给出它们如何提高性能的例子。

表分区（Table Partitioning）

表分区是将一个大表拆分成多个物理上更小的子表的技术，但在逻辑上依然表现为一个表。这样做的主要目的是改善查询性能和维护方便。PostgreSQL支持多种分区策略，包括按范围（RANGE）、按列表（LIST）和按哈希（HASH）分区。

性能提升：

1. 查询优化：查询时可以只扫描相关的分区，减少了扫描的数据量。例如，如果我们按月对销售数据进行分区，查询特定月份的销售记录时只需扫描对应月份的分区。
2. 维护简化：对于数据量非常大的表，分区可以使维护工作（如备份、恢复）更加容易，因为可以单独对某些分区进行操作。
3. 并行处理：在执行数据加载和查询时，不同的分区可以在不同的线程、甚至不同的服务器上并行处理，从而提高性能。

表继承（Table Inheritance）

表继承是一种数据表的组织方式，允许子表继承父表的数据结构。在PostgreSQL中，子表继承父表的所有列，但可以添加额外的列或索引。表继承可以用来实现类似分区的功能，但更加灵活，支持添加额外的约束和索引。

性能提升：

1. 灵活的数据模型：通过继承，可以创建专门的子表来存储特定类型的数据，这些子表可以有额外的索引或约束，提高查询效率。
2. 查询优化：同样的，在查询时，如果查询条件包括继承层次结构中的某个特定子表，那么只有这个子表会被扫描，从而减少了数据量。
3. 代码复用和组织：通过继承，可以在父表定义公共结构和行为，子表则只需定义特定的部分，降低了代码复制和维护成本。

实际应用示例

假设我们有一个电商平台的订单数据库，订单量非常庞大。我们可以按照订单的创建年份将订单表进行分区，这样查询特定年份的订单时，查询效率将大大提高。同时，我们可以创建一个基础的订单表作为父表，定义一些共通的字段和索引，然后针对不同的商品类型创建多个子表，如电子产品订单、书籍订单等，这些子表可以有额外的字段或索引来更好地服务于特定的查询和业务逻辑。这样，既实现了数据的有效组织，又保持了高效的查询性能。