警告!别再使用 TIMESTAMP 作为日期字段~

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来源:JAVA日知录

在日常数据库设计中,几乎每张业务表都带有一个日期列,用于记录每条记录产生和变更的时间。比如用户表会有一个日期列记录用户注册的时间、用户最后登录的时间。又比如,电商行业中的订单表(核心业务表)会有一个订单产生的时间列,当支付时间超过订单产生的时间,这个订单可能会被系统自动取消。

日期类型虽然常见,但在表结构设计中也容易犯错,比如很多开发同学都倾向使用整型存储日期类型,同时也会忽略不同日期类型对于性能可能存在的潜在影响。所以你有必要认真看看这篇文章,举一反三,在自己的业务中做好日期类型的设计。

日期类型

MySQL 数据库中常见的日期类型有 YEAR、DATE、TIME、DATETIME、TIMESTAMEP。因为业务绝大部分场景都需要将日期精确到秒,所以在表结构设计中,常见使用的日期类型为DATETIME 和 TIMESTAMP。接下来,我就带你深入了解这两种类型,以及它们在设计中的应用实战。

DATETIME

类型 DATETIME 最终展现的形式为:YYYY-MM-DD HH:MM:SS,固定占用 8 个字节。

从 MySQL 5.6 版本开始,DATETIME 类型支持毫秒,DATETIME(N) 中的 N 表示毫秒的精度。

例如,DATETIME(6) 表示可以存储 6 位的毫秒值。同时,一些日期函数也支持精确到毫秒,例如常见的函数 NOW、SYSDATE:

mysql> SELECT NOW(6);
+----------------------------+
| NOW(6)                     |
+----------------------------+
| 2020-09-14 17:50:28.707971 |
+----------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

用户可以将 DATETIME 初始化值设置为当前时间,并设置自动更新当前时间的属性。例如用户表 User有register_datelast_modify_date两个字段的定义:

CREATE TABLE User (
    id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    name VARCHAR(255NOT NULL,
    sex CHAR(1NOT NULL,
    password VARCHAR(1024NOT NULL,
    money INT NOT NULL DEFAULT 0,
    register_date DATETIME(6NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP(6),
    last_modify_date DATETIME(6NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP(6ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP(6),
    CHECK (sex = 'M' OR sex = 'F'),
    PRIMARY KEY(id)
);

在上面的表 User 中,列 register_date 表示注册时间,DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP 表示记录插入时,若没有指定时间,默认就是当前时间。

last_modify_date 表示当前记录最后的修改时间,DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP(6) ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP(6) 表示每次修改都会修改为当前时间。

这样的设计保证当用户的金钱(money 字段)发生了变更,则 last_modify_date 能记录最后一次用户金钱发生变更时的时间。来看下面的例子:

mysql> SELECT name,money,last_modify_date FROM User WHERE name = 'David';
+-------+-------+----------------------------+
| name  | money | last_modify_date           |
+-------+-------+----------------------------+
| David |   100 | 2020-09-13 08:08:33.898593 |
+-------+-------+----------------------------+
1 row in set (0.00 sec)


mysql> UPDATE User SET money = money - 1 WHERE name = 'David';
Query OK, 1 row affected (0.06 sec)
Rows matched: 1  Changed: 1  Warnings: 0

mysql> SELECT name,money,last_modify_date FROM User WHERE name = 'David';
+-------+-------+----------------------------+
| name  | money | last_modify_date           |
+-------+-------+----------------------------+
| David |    99 | 2020-09-14 18:29:17.056327 |
+-------+-------+----------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

可以看到,当用户金额发生修改时,所对应的字段 last_modify_date 也修改成发生变更的时间。

TIMESTAMP

除了 DATETIME,日期类型中还有一种 TIMESTAMP 的时间戳类型,其实际存储的内容为‘1970-01-01 00:00:00’到现在的毫秒数。在 MySQL 中,由于类型 TIMESTAMP 占用 4 个字节,因此其存储的时间上限只能到‘2038-01-19 03:14:07’。

同类型 DATETIME 一样,从 MySQL 5.6 版本开始,类型 TIMESTAMP 也能支持毫秒。与 DATETIME 不同的是,若带有毫秒时,类型 TIMESTAMP 占用 7 个字节,而 DATETIME 无论是否存储毫秒信息,都占用 8 个字节。

类型 TIMESTAMP 最大的优点是可以带有时区属性,因为它本质上是从毫秒转化而来。如果你的业务需要对应不同的国家时区,那么类型 TIMESTAMP 是一种不错的选择。比如新闻类的业务,通常用户想知道这篇新闻发布时对应的自己国家时间,那么 TIMESTAMP 是一种选择。

另外,有些国家会执行夏令时。根据不同的季节,人为地调快或调慢 1 个小时,带有时区属性的 TIMESTAMP 类型本身就能解决这个问题。

参数 time_zone 指定了当前使用的时区,默认为 SYSTEM 使用操作系统时区,用户可以通过该参数指定所需要的时区。

如果想使用 TIMESTAMP 的时区功能,你可以通过下面的语句将之前的用户表 User 的注册时间字段类型从 DATETIME(6) 修改为 TIMESTAMP(6)

ALTER TABLE User 
CHANGE register_date 
register_date TIMESTAMP(6NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP(6);

这时通过设定不同的 time_zone,可以观察到不同时区下的注册时间:

mysql> SELECT name,regist er_date FROM User WHERE name = 'David';
+-------+----------------------------+
| name  | register_date              |
+-------+----------------------------+
| David | 2018-09-14 18:28:33.898593 |
+-------+----------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> SET time_zone = '-08:00';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> SELECT name,register_date FROM User WHERE name = 'David';
+-------+----------------------------+
| name  | register_date              |
+-------+----------------------------+
| David | 2018-09-14 02:28:33.898593 |
+-------+----------------------------+
1 row in set (0.00 sec)

从上述例子中,你可以看到,中国的时区是 +08:00,美国的时区是 -08:00,因此改为美国时区后,可以看到用户注册时间比之前延迟了 16 个小时。当然了,直接加减时区并不直观,需要非常熟悉各国的时区表。

在 MySQL 中可以直接设置时区的名字,如:

mysql> SET time_zone = 'America/Los_Angeles';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> SELECT NOW();
+---------------------+
| NOW()               |
+---------------------+
| 2020-09-14 20:12:49 |
+---------------------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> SET time_zone = 'Asia/Shanghai';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> SELECT NOW();
+---------------------+
| NOW()               |
+---------------------+
| 2020-09-15 11:12:55 |
+---------------------+
1 row in set (0.00 sec)

讲到这儿,想必你已经了解了时间字段类型,接下来我将分享在真实业务设计中如何使用好时间类型。

业务表结构设计实战

DATETIME vs TIMESTAMP vs INT,怎么选?

在做表结构设计时,对日期字段的存储,开发人员通常会有 3 种选择:DATETIME、TIMESTAMP、INT。

INT 类型就是直接存储 '1970-01-01 00:00:00' 到现在的毫秒数,本质和 TIMESTAMP 一样,因此用 INT 不如直接使用 TIMESTAMP

当然,有些同学会认为 INT 比 TIMESTAMP 性能更好。但是,由于当前每个 CPU 每秒可执行上亿次的计算,所以无须为这种转换的性能担心。更重要的是,在后期运维和数据分析时,使用 INT 存储日期,是会让 DBA 和数据分析人员发疯的,INT的可运维性太差。

也有的同学会热衷用类型 TIMESTEMP 存储日期,因为类型 TIMESTAMP 占用 4 个字节,比 DATETIME 小一半的存储空间。

但若要将时间精确到毫秒,TIMESTAMP 要 7 个字节,和 DATETIME 8 字节差不太多。另一方面,现在距离 TIMESTAMP 的最大值‘2038-01-19 03:14:07’已经很近,这是需要开发同学好好思考的问题。

总的来说,我建议你使用类型 DATETIME。对于时区问题,可以由前端或者服务这里做一次转化,不一定非要在数据库中解决。

不要忽视 TIMESTAMP 的性能问题

前面已经提及,TIMESTAMP 的上限值 2038 年很快就会到来,那时业务又将面临一次类似千年虫的问题。另外,TIMESTAMP 还存在潜在的性能问题。

虽然从毫秒数转换到类型 TIMESTAMP 本身需要的 CPU 指令并不多,这并不会带来直接的性能问题。但是如果使用默认的操作系统时区,则每次通过时区计算时间时,要调用操作系统底层系统函数 __tz_convert(),而这个函数需要额外的加锁操作,以确保这时操作系统时区没有修改。所以,当大规模并发访问时,由于热点资源竞争,会产生两个问题。

  • 性能不如 DATETIMEDATETIME 不存在时区转化问题。

  • 性能抖动:海量并发时,存在性能抖动问题。

为了优化 TIMESTAMP 的使用,强烈建议你使用显式的时区,而不是操作系统时区。比如在配置文件中显示地设置时区,而不要使用系统时区:

[mysqld]
time_zone = "+08:00"

最后,通过命令 mysqlslap 来测试 TIMESTAMPDATETIME 的性能,命令如下:

# 比较time_zone为System和Asia/Shanghai的性能对比

mysqlslap -uroot --number-of-queries=1000000 --concurrency=100 --query='SELECT NOW()'

最后的性能对比如下:

警告!别再使用 TIMESTAMP 作为日期字段~

从表中可以发现,显式指定时区的性能要远远好于直接使用操作系统时区。所以,日期字段推荐使用 DATETIME,没有时区转化。即便使用 TIMESTAMP,也需要在数据库中显式地配置时区,而不是用系统时区。

表结构设计规范:每条记录都要有一个时间字段

在做表结构设计规范时,强烈建议你每张业务核心表都增加一个 DATETIME 类型的 last_modify_date 字段,并设置修改自动更新机制, 即便标识每条记录最后修改的时间。

例如,在前面的表 User 中的字段 last_modify_date,就是用于表示最后一次的修改时间:

CREATE TABLE User (
    id BIGINT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    name VARCHAR(255NOT NULL,
    sex CHAR(1NOT NULL,
    password VARCHAR(1024NOT NULL,
    money INT NOT NULL DEFAULT 0,
    register_date DATETIME(6NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP(6),
    last_modify_date DATETIME(6NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP(6ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP(6),
    CHECK (sex = 'M' OR sex = 'F'),
    PRIMARY KEY(id)
);

通过字段 last_modify_date 定义的 ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP(6),那么每次这条记录,则都会自动更新 last_modify_date 为当前时间。

这样设计的好处是:用户可以知道每个用户最近一次记录更新的时间,以便做后续的处理。比如在电商的订单表中,可以方便对支付超时的订单做处理;在金融业务中,可以根据用户资金最后的修改时间做相应的资金核对等。

在后面的内容中,我们也会谈到 MySQL 数据库的主从逻辑数据核对的设计实现,也会利用到last_modify_date 字段。

总结

日期类型通常就是使用 DATETIMETIMESTAMP 两种类型,然而由于类型 TIMESTAMP 存在性能问题,建议你还是尽可能使用类型 DATETIME。我总结一下今天的重点内容:

  • MySQL 5.6 版本开始 DATETIMETIMESTAMP 精度支持到毫秒;

  • DATETIME 占用 8 个字节,TIMESTAMP 占用 4 个字节,DATETIME(6) 依然占用 8 个字节,TIMESTAMP(6) 占用 7 个字节;

  • TIMESTAMP 日期存储的上限为 2038-01-19 03:14:07,业务用 TIMESTAMP 存在风险;

  • 使用 TIMESTAMP 必须显式地设置时区,不要使用默认系统时区,否则存在性能问题,推荐在配置文件中设置参数 time_zone = '+08:00'

  • 推荐日期类型使用 DATETIME,而不是 TIMESTAMP 和 INT 类型;

  • 表结构设计时,每个核心业务表,推荐设计一个 last_modify_date 的字段,用以记录每条记录的最后修改时间。

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原文始发于微信公众号(Java知音):警告!别再使用 TIMESTAMP 作为日期字段~