MySQL 时间类型用 datetime, timestamp 还是 integer 更好

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问题

今天我们来探讨一个有意思的问题,先说场景:

这是一个做在线文档产品的业务,需要给用户展示文档的编辑记录,现在我们叫它【智能文档】。 智能文档会不定期给文档数据打一个快照,保存起来。用户可以在历史记录中查阅快照。 快照之间会展示具体的变更记录,比如“用户A 复制了一段文字”,“用户B删除了一个图片”。 快照本身是动态生成和回收的,即距离现在越远的快照,留下来的越少(更稀疏的快照意味着相邻快照之间的变更记录会更多,本来是一天一个快照,展示这一天内的变更记录即可,后来变成了一周一个快照,于是需要展示这一周内的变更记录)

那如何实现查找两个快照之间的【变更记录】有哪些呢?

快照 和 变更记录 预期是两张表。首先我们不能将【变更记录】通过 id 挂在某个【快照】上,因为我们的快照是不断被回收的,这样的话当你回收快照时,也需要连带着更新大量的【变更记录】,出现写扩散。

另一个想法是,能否通过时间戳进行比较?比如快照 A 的创建时间戳是 12345,快照 B 的创建时间戳是 23456。那么我只要【变更记录】这张表也有一个时间戳字段,写一个 SQL 查到两个快照时间戳之间的变更记录是不是就可以了?

写出来 SQL 类似这样:

select * from change_record where create_time > 12345 and create_time < 23456;

那么,问题来了,这个 create_time,虽然这里我们直接拿时间戳比较,但真的是性能最好的么?建表的时候,我应该用 datetime, timestamp 还是 int ?

今天我们就来看看到底有什么区别。

MySQL 支持的数据类型

任何一篇博客,教程都比不上官方文档,大家选型有疑虑时还是建议先来看看  。

Integer

我们先来看 有什么类型。

SQL 标准中对于整数,提出了两种类型:INTEGER(INT) 以及 SMALLINT。在此之外,MySQL 还额外提供了 TINYINT, MEDIUMINT, BIGINT 三种类型。

所以一共是五种:

可以看到,INT 其实和我们通常用的 int32 是一样的,本质是 2 的 31 次方 - 1,大概21亿4千7百万。(正整数以二进制存储。负整数以补码存储。一个Int类型数据占据空间4字节。每个字节8位,共32位。因此最大存储2的31次方(从2的0次方开始)。但32位的第一位是符号位。所以2的31次方减1.简单说Int类型占据4字节,所以是这个取值范围。)

这里 BIGINT 就等价于 int64。

Datetime

 其实是一个统称,MySQL 提供了 DATE, DATETIME, TIMESTAMP 三种类型。

The DATE type is used for values with a date part but no time part. MySQL retrieves and displays DATE values in 'YYYY-MM-DD' format. The supported range is '1000-01-01' to '9999-12-31'.

DATE 类型没有具体的时间点,只能精确到【日期】,即 YYYY-MM-DD,比如 1994-06-09。

The DATETIME type is used for values that contain both date and time parts. MySQL retrieves and displays DATETIME values in 'YYYY-MM-DD hh:mm:ss' format. The supported range is '1000-01-01 00:00:00' to '9999-12-31 23:59:59'.

DATETIME 则同时支持【日期】和【时间】,格式为 YYYY-MM-DD hh:mm:ss。如 1995-04-29 17:11:12。

The TIMESTAMP data type is used for values that contain both date and time parts. TIMESTAMP has a range of '1970-01-01 00:00:01' UTC to '2038-01-19 03:14:07' UTC.

TIMESTAMP 同样也支持【日期】和【时间】,但由于带上了时间戳的语义,就不如 DATETIME 支持的范围那么宽了。UTC 时间,从'1970-01-01 00:00:01' UTC 到 '2038-01-19 03:14:07'

因为此前的系统设计都是基于 32 位实现的,我们上面提到过,最多无非是 2 的 31次方 - 1,每个数代表一秒的话,最多表示 68 年。所以 Unix 选取了 1970年1月1日作为UNIX TIME的纪元时间(开始时间)。

这里我们主要还是关心 DATETIME 以及 TIMESTAMP,二者除了整秒之外,还可以支持小数点后的部分,最多到 microseconds (6位)精度。格式为 'YYYY-MM-DD hh:mm:ss[.fraction]',比如 '2038-01-19 03:14:07.999999' (事实上这也是 TIMESTAMP 能支持的最大值)。

除此之外,二者也都支持 (Automatic Initialization)。这里要用到的两个大杀器:

DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP

二者可以同时出现,也可以单独出现,分几种情况:

同时出现
CREATE TABLE t1 (
  ts TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP, 
  dt DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP
);

此时 ts 和 dt 的默认值就是当前时间,当这一行其他值发生变化时,也会自动把这两个属性更新为当前时间。

只有 DEFAULT
CREATE TABLE t1 (
  ts TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP, 
  dt DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

此时只有初始化的时候才会写入当前时间,随后更新时不会变动。(当然,我们也可以把 CURRENT_TIMESTAMP 换成一个常数,比如 0,语法上是支持的,只不过那样就不是当前时间了)

只有 ON UPDATE
CREATE TABLE t1 (
  ts1 TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP, 
  -- default 0
  ts2 TIMESTAMP NULL ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP -- default NULL
  );

此时没有指定默认值,但发生更新时会改为当前时间,这时的默认值就是 type dependent,依赖类型了。 TIMESTAMP 的默认值为 0,如果定义了 NULL 则默认值为 NULL。

CREATE TABLE t1 (
  dt1 DATETIME ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP, 
  -- default NULL
  dt2 DATETIME NOT NULL ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP -- default 0
  );

这次我们换成了 DATETIME,二者正好相反,不指定 DEFAULT 的话,默认值为 NULL,但如果我们声明了 NOT NULL,则默认值变成 0。

我们可以使用 show variables like '%explicit_defaults_for_timestamp%'; 来查看是否禁用了自动初始化和更新。

虽然在MySQL中可以对时间戳字段赋值或更新,但建议仅在必要的情况下对时间戳列进行显式插入和更新。

TIMESTAMP

MySQL converts TIMESTAMP values from the current time zone to UTC for storage, and back from UTC to the current time zone for retrieval. (This does not occur for other types such as DATETIME.)

TIMESTAMP 底层采用 4 个字节存储(2的31次方-1,还记得么),能支持的时间范围比 DATETIME 要小一倍,但它的特点在于,当我们写入时,MySQL会根据当前 server 所在的时区进行转换,将值变成 UTC 时区的时间,再存储。同样的,在查询的时候,MySQL 也会帮助我们转成当前时区再展示。这是 DATETIME 不具备的。

这样的跨时区支持,在一些业务场景下是很有用的。毕竟存储时间这件事情本身是很敏感的。海外用户一开始请求到了新加坡机房,落了一个时间。随后跑到欧洲玩耍,在法国重新访问,发现跟本地时间完全对不上,这就有问题了。

所以 TIMESTAMP 的思路就是,大家都以 UTC 时间为准,这是个基线,不管你是哪个时区的,我都要转成统一的时间,查询的时候给你转回去就是了。

我们可以用 show variables like '%time_zone%'; 来查看当前库的时区:

需要注意,当MySQL参数time_zone=system时,查询timestamp字段会调用系统时区做时区转换,而由于系统时区存在全局锁问题,在多并发大数据量访问时会导致线程上下文频繁切换,CPU使用率暴涨,系统响应变慢设置假死。

The time zone can be set on a per-connection basis, as described in

使用 SET TIME_ZONE = 'america/new_york"; 来设置时区。每个连接可以使用不同的时区

可以实验一下,在一个时区写入 TIMESTAMP 数据,切换时区后读出来,显示的时间是不一样的,而 DATETIME 则是完全一致的。

DATETIME

DATETIME 底层采用 8 个字节存储,没有跨时区的支持,结果直接展示。你存进去的是什么时间,读到的就是什么时间。不过我们如果需要跨时区,也不是没有办法,可以在读出来 DATETIME 后转为时间戳,从业务代码层面来处理,想转成什么时区都 OK。

这里不用担心 2038 年的限制,虽然空间大了一倍,但通常情况下不会造成多大性能影响。

Integer

这里在讨论完 DATETIME, TIMESTAMP 之后,我们回过头来看看 Integer。

为什么我们能用一个整数来代表时间呢?这里本质是我们给它赋予了【时间戳】的语义。

虽然整数的上下限更大(比如我们用 BIGINT,可以支持 2 的 63 次方 - 1 的数据),但是,但是,用法是关键。

如果你打算还用时间戳函数进行生成和转换,那就需要关注 2038 年这个限制,本质上和 TIMESTAMP 是没有区别的。

所以,通常我们认为,用整型时间戳的形式,取值范围也是 1970 年 1 月 1日起,到 2038 年截止,这个区间。用 BIGINT 的意义不大,只要它的语义还是时间戳,就需要遵循这个规范。

BETWEEN 查询

回到我们一开始提到的案例,我们需要筛选出两个时间点之间,有哪些【变更记录】。

如果是整型,我们其实经常使用 BETWEEN 来进行查询:

SELECT *
FROM contacts
WHERE contact_id BETWEEN 100 AND 200;

它和下面直接用运算符的形式是等价的,注意 BETWEEN 是个闭区间:

SELECT *
FROM contacts
WHERE contact_id >= 100
AND contact_id <= 200;

同样的,查询 datetime 依然可以用 BETWEEN:

SELECT *
FROM `objects`
WHERE (date_field BETWEEN '2010-01-30 14:15:55' AND '2010-09-29 10:15:55')

下面两个查询也是等价的:

SELECT count(*) FROM `table` 
where 
    created_at>='2011-03-17 06:42:10' and created_at<='2011-03-17 07:42:50';
SELECT count(*) FROM `table` 
where 
    created_at between '2011-03-17 06:42:10' and '2011-03-17 07:42:50';

当然,我们也可以用 now() 等函数作为辅助,注意 between 里面一定要先写小的时间,and 后面写更大的时间点。

性能差异

The DATETIME type is used when you need values that contain both date and time information. MySQL retrieves and displays DATETIME values in 'YYYY-MM-DD HH:MM:SS' format. The supported range is '1000-01-01 00:00:00' to '9999-12-31 23:59:59'.

The TIMESTAMP data type has a range of '1970-01-01 00:00:01' UTC to '2038-01-09 03:14:07' UTC. It has varying properties, depending on the MySQL version and the SQL mode the server is running in.

其实 DATETIME 和 TIMESTAMP 底层也是整型存储(否则就不会按照 2 的31 次方,63 次方来支持了),算是一层封装,提供了一系列时间函数使用。

DATETIME 存储实现是 BigInt,索引存储上和 BigInt 的处理是几乎一模一样的,所以 BigInt 支持的索引查询,datetime也支持。

加上索引后的速度如何,推荐大家阅读这一篇 benchmark 

这里引用一下结论:

对于 MyISAM 引擎,不建立索引的情况下(推荐),效率从高到低:int > UNIXTIMESTAMP(timestamp) > datetime(直接和时间比较)> timestamp(直接和时间比较)> UNIXTIMESTAMP(datetime) 。 对于 MyISAM 引擎,建立索引的情况下,效率从高到低:UNIXTIMESTAMP(timestamp) > int > datetime(直接和时间比较)>timestamp(直接和时间比较)>UNIXTIMESTAMP(datetime) 。 对于 InnoDB 引擎,没有索引的情况下(不建议),效率从高到低:int > UNIXTIMESTAMP(timestamp) > datetime(直接和时间比较) > timestamp(直接和时间比较)> UNIXTIMESTAMP(datetime)。 对于 InnoDB 引擎,建立索引的情况下,效率从高到低:int > datetime(直接和时间比较) > timestamp(直接和时间比较)> UNIXTIMESTAMP(timestamp) > UNIXTIMESTAMP(datetime)。 一句话,对于 MyISAM 引擎,采用 UNIX_TIMESTAMP(timestamp) 比较;对于InnoDB 引擎,建立索引,采用 int 或 datetime直接时间比较。

大家可以尝试一下,结合你的业务场景,跑一下 explain 看看。

原文地址:https://juejin.cn/post/7143506494359601188
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