(8) MySQL 超新手入门之存储引擎和数据类型

x33g5p2x  于2021-03-14 发布在 其他  
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1 表格与储存引擎

表格(table)是数据库中用来储存纪录的基本单位,在建立一个新的数据库以后,你必须为这个数据库建立一些储存资料的表格:

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每一个数据库都会使用一个资料夹,这些数据库资料夹用来储存所有数据库各自需要的档案:

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“Storage engine、储存引擎”是MySQL用来储存资料的技术,为了数据库多样化的应用,你可以在建立表格的时候,依照自己的需求指定一种储存引擎,不同的储存引擎会有不同的资料储存方式与运作的特色。MySQL提供许多储存引擎让你选择,下列是主要的三种储存引擎的简介:

  • MyISAM:MySQL默认的储存引擎,虽然它支援的功能并没有像一般的数据库那么多(例如交易、transaction);不过也因为它比较简单,所以运作的效率相对也比较好
  • InnoDB:这种储存引擎所提供的功能已经跟大型的商用数据库软件一样了,像是交易(transaction)、纪录锁定(row-level locking) 与自动回复(auto-recovery)。
  • MEMORY:这是一个比较特殊的储存引擎,它把资料储存在纪忆体中,所以运作的效率是最快的;不过只要MySQL服务器关闭后,储存的资料就全部不见了。

1.1 MyISAM

“MyISAM”是MySQL默认的储存引擎,“默认”的意思是如果你在建立表格的时候没有指定一种储存引擎,MySQL会帮你建立的新表格指定为“MyISAM”储存引擎。以下列一个使用MyISAM储存引擎的数据库来说,在数据库资料夹中的档案会像这样:

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当你建立一个表格以后,“MyISAM”储存引擎会建立以表格名称为档案名称的三个档案,以“city”表格来说:

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使用“MyISAM”储存引擎的数据库具有“可携性、portable”的特色,你可以很容易的把一个数据库复制到另外一台电脑的MySQL服务器中:

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注:使用“MyISAM”储存引擎时,MySQL并不会限制一个数据库中可以包含的表格数量。不过一个表格会在档案系统中建立三个档案,如果超过作业系统对于档案数量或容量的限制,你就不能再建立任何新的表格。

1.2 InnoDB

MySQL数据库服务器从3.23.49版本开始把“InnoDB”储存引擎列为正式支援的功能,所以从这个版本开始,MySQL也提供与大型商用数据库软件一样的功能。最主要的功能是支援“交易、transaction”,在比较复杂的数据库应用系统中,很常遇到这样的情况:

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在顺利的情况下,当然不会有任何问题。可是如果发生下列的情况:

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这样的情况是一定要避免,否则数据库中储存的资料就会出现很大的问题了。所以一般的大型商用数据库都会使用交易的功能来处理这样的情况:

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“InnoDB”储存引擎除了提供许多功能外,与“MyISAM”储存引擎最大的差异是档案的储存方式:

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“InnoDB”储存引擎实际储存在档案系统中的档案会像这样:

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注:因为使用“InnoDB”储存引擎的表格会使用同一个储存空间,所以不同数据库的表格资料也会储存在一起。“InnoDB”储存引擎限制在这个共用的储存空间中不能超过两百万个表格。

1.3 MEMORY

“MEMORY”储存引擎与其它储存引擎有一个主要的差异,就是它会把纪录与索引资料储存在内存中。所以使用“MEMORY”储存引擎的表格,不论在查询或维护资料时的效率都是很好的。在档案系统中储存的档案只有“frm”档,也就是储存表格结构资讯的档案:

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注:因为“MEMORY”储存引擎会把纪录与索引资料储存在内存中,所以只要MySQL服务器关闭、重新启动、当机,所有使用“MEMORY”储存引擎的表格资料都会全部消失,只剩下表格结构;它也不适合储存大量资料的表格,会耗用太多内存

1.4 储存引擎与作业系统

虽然MySQL数据库是一个独立运作的软件,不过它还是得安装在某一个作业系统中,例如Windows或Linux。而由作业系统控制的档案系统可能会有许多限制,例如档案的数量和档案的大小。如果MySQL数据库软件在建立或使用数据库档案的时候,超过作业系统的限制,就会发生错误。

如果以支援的功能来决定储存引擎的话,那就会比较明确。如果要以作业系统的限制来决定储存引擎的话,你可以参考下列的作法:

  • 使用“MyISAM”储存引擎可以避免违反档案大小的限制
  • 使用“InnoDB”储存引擎可以避免违反档案数量的限制
  • 如果在档案数量与大小的限制都遇到问题的话,你只好增加硬件和修改作业系统在档案系统上的设定

2 字段资料型态

在建立表格时,你会帮每一个字段指定适合的“资料型态、data type”。正确的选择字段资料型态,除了可以帮你储存正确的资料外,还可以让数据库使用最少的内存与储存空间,这样会让数据库运作的效率更好一些。资料型态主要分为下列三大类:

  • 数值:任何包含正、负号的整数与小数资料;另外还有位元(bit)的数值资料,它使用二进制来表示一个数字。
  • 字串:包含non-binary与binary两种字串值,non-binary字串值是一些使用字符集与collation的字符(character)组合起来的;binary字串值是一些字节(bytes)组合的资料。
  • 日期与时间:包含日期、时间与日期加时间。

2.1 数值

数值资料分为整数与小数资料,下列是MySQL提供的整数型态:

型态Byte(s)默认长度有号数范围无号数范围
TINYINT[(长度)]14-128~1270~255
SMALLINT[(长度)]26-32768~327670~65535
MEDIUMINT[(长度)]39-8388608~83886070~16777215
INT[(长度)]411-2147683648~21476836470~4294967295
BIGINT[(长度)]820-9223372036854775808~92233720368547758070~18446744073709551615

整数型态的意思就是它们不能储存小数,在建立表格的时候,如果需要一个可以储存整数资料的字段,你可以依照整数资料的大小需求,选择一个够用又不会太浪费空间的整数形态。以下列的“cmdev.integertable”表格来说:

字段名称型态范围
nTINYINT(4)-128~127
n2SMALLINT(6)-32768~32767
n3MEDIUMINT(9)-8388608~8388607
n4INT(11)-2147683648~2147683647
n5BIGINT(20)-9223372036854775808~9223372036854775807

整数型态的后面会在左右刮号中指定一个数字,以“SMALLING”型态来说:

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当你在执行资料的新增或修改的时候,就要特别注意它们的可以储存数字的范围:

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整数型态的字段,就表示它们不可以储存小数的数值:

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数值型态还有下列几种可以储存小数资料的浮点数型态:

型态Byte(s)默认长度最大长度说明
FLOAT[(长度,小数位数)]4注1255, 30单精确度浮点数(近似值)
DOUBLE[(长度,小数位数)]8255, 30双精确度浮点数(近似值)
DECIMAL[(长度[,小数位数])]注210, 065, 30自行指定位数的精确值

注1:FLOAT与DOUBLE的默认长度会因为不同的作业系统而有不一样的长度 
注2:依照指定的位数决定实际储存的空间

“FLOAT”和“DOUBLE”型态的字段可以用来储存包含小数的数值,储存空间分别是4和8个字节,它们是一种占用储存空间比较小,执行运算比较快的型态。不过因为它们是使用“近似值”来储存你的数值,所以如果你需要储存完全精准的数值,就不能使用这两种型态。

另外一种可以储存小数数值的“DECIMAL”型态就可以用来储存完全精准的数值,储存在这个型态中的数值,不论是查询或是运算,都不会有任何误差,不过“DECIMAL”型态占用的储存空间就比“FLOAT”和“DOUBLE”型态大。“DECIMAL”型态在MySQL还有一个一样的关键字是“NUMERIC”,这两种型态完全一样。

在MySQL中,“FLOAT”、“DOUBLE”和“DECIMAL”都可以依照自己的需要设定长度与位数:

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在设定长度与小数位数的时候,要注意下列几个规则:

  • 不可以超过最大长度
  • 小数位数不可以超过长度
  • 长度与小数位数一样的时候,表示只可以储存小数,例如“0.123”

MySQL的数值型态,包含整数与浮点数都可以设定为“只能储存正数”,以下列的“cmdev.numerictable”表格来说:

字段名称型态
iTINYINT(3) UNSIGNED
i2SMALLINT(5) UNSIGNED
i3MEDIUMINT(8) UNSIGNED
i4INT(10)
i5BIGINT(20) UNSIGNED
fFLOAT UNSIGNED
f2DOUBLE
f3DECIMAL(10, 0) UNSIGNED

设定为只能储存正数的字段,就跟字面上的效果一样,任何希望储存负数的动作都会造成错误:

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MySQL的数值型态都可以依照自己的需要设定长度,以下列的“cmdev.numerictable2”表格来说:

字段名称型态
iTINYINT(3)
i2SMALLINT(3)
i3MEDIUMINT(3)
i4INT(3)
i5BIGINT(3)
fFLOAT(5, 2)
f2DOUBLE(5, 2)
f3DECIMAL(5, 2)

同样为数值型态设定长度,在整数和浮点数会有不一样的效果。如果你为整数型态的字段设定长度的话,这个长度只是设定显示的长度而已,并不会影响实际储存的长度:

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为浮点数型态设定长度与小数位数的时候,效果就跟整数型态不一样了:

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不过在整数位数的部份,就一定会依照设定来储存,否则会造成错误:

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MySQL的在数值型态的设定上,还有一个比较特别的设定,就是“ZEROFILL”,以下列的“cmdev.numerictable3”表格来说:

字段名称型态
iTINYINT(3) UNSIGNED ZEROFILL
i2SMALLINT(4) UNSIGNED ZEROFILL
i3MEDIUMINT(5) UNSIGNED ZEROFILL
i4INT(6) UNSIGNED ZEROFILL
i5BIGINT(7) UNSIGNED ZEROFILL
fFLOAT(5, 2) UNSIGNED ZEROFILL
f2DOUBLE(7, 3) UNSIGNED ZEROFILL
f3DECIMAL(9, 5) UNSIGNED ZEROFILL

“ZEROFILL”的设定表示在查询这些字段的时候,回传的资料会在左侧根据长度的设定填满“0”:

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注:“ZEROFILL”一定要跟“UNSIGNED”一起使用,就算你只有为字段设定“ZEROFILL”,MySQL也会自动加入“UNSIGNED”的设定。

整数型态的部份,在补0的处理上会不太一样:

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2.2 位元

“位元、BIT”型态其实也是用来储存数值用的,不过它是以二进制的型式储存资料,也就是只有0跟1两种资料。MySQL的在数值型态的设定上,还有一个比较特别的设定,就是“ZEROFILL”,以下列的“cmdev.numerictable3”表格来说:

字段名称型态数字范围
nBIT0~1
n2BIT(8)0~255
n3BIT(64)0~18446744073709551615

你可以直接储存数字到位元型态的字段;也可以指定一个使用二进制表示的值:

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2.3 字串

MySQL把字串型态分为两大类:“非二进位制、non-binary”与“二进位制、binary”。非二进位制就是储存一般文字的字串,会有特定的字符集与collation;二进位制使用字节储存资料,不包含字符集与collation,所以大多用来储存图片或音乐这类资料。“非二进位制、non-binary”的字串型态有下列几种:

型态最大长度实际储存的空间说明
CHAR[(长度)]255指定的长度固定长度的字串,默认长度为1
VARCHAR(长度)65535字符个数加1或2bytes变动长度的字串
TINYTEXT255字符个数加1byte
TEXT65535字符个数加2bytes
MEDIUMTEXT16,772,215字符个数加3bytes
LONGTEXT4,294,967,295字符个数加4bytes

固定长度与变动长度的两种字串型态都可以储存字串,差异在储存的文字个数小于型态指定的长度时,变动长度实际储存的空间会小一些,以下列的“cmdev.nonbinarytable”表格来说:

字段名称型态
sCHAR(10)
s2VARCHAR(10)

同样把长度设定为10的“CHAR”与“VARCHAR”字串型态,它们在储存字串资料的时候会不太一样:

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“非二进位制、non-binary”的字串都会包含特定的字符集与collation,所以可以用来储存各种不同国家的文字。不同的字符集会占用不同的储存空间,以下列的“cmdev.nonbinarytable2”表格来说:

字段名称型态字符集
sVARCHAR(6)latin1
s2VARCHAR(6)big5
s3VARCHAR(6)utf8

上列的表格中,三个字段分别设定为“latin1”、“big5”与“utf8”字符集,你可以查询MySQL数据库支援的字符集特性,“MAXLEN”字段是关于储存空间的资讯:

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使用在“LENGTH”函式来查询储存在这个表格中的字串资料,就可以很明显的看出不同的字符集,在储存字符时使用的储存空间:

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“LENGTH”函式会传回字串资料实际的储存长度(byte);如果你要查询字串的字符数量的话,就要使用“CHAR_LENGTH”函式:

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字符集会影响字串的储存空间,collation会影响字串排列顺序。以下列的“cmdev.nonbinarytable3”表格来说:

字段名称型态字符集Collation
sVARCHAR(6)latin1latin1_general_ci
s2VARCHAR(6)latin1latin1_general_cs

上列表格中字段的字符集都指定为“latin1”,不过“s”字段的collation设定为“latin1_general_ci”,表示排序时不区分大小写;“s2”字段设定为“latin1_general_cs”,表示排序时会区分大小写。以下列储存在这个表格中纪录来说:

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Collation设定中的“latin1_general_ci”,最后的“ci”表示“case insensitive”,是不分大小写的意思。在这样的设定下,MySQL会把字串“ABC”和“abc”当成是一样的;“latin1_general_cs”,最后的“cs”表示“case sensitive”,是区分大小写的意思。在这样的设定下,MySQL就会把字串“ABC”和“abc”当成是不一样的字串。

是否区分大小写的collation设定会影响排序的结果:

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另外一个影响是条件的判断:

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“二进位制、binary”的字串型态是使用字节(byte)为单位来储存字串资料,跟非二进位制的字串类似,它也提供许多应用在不同长度的型态:

型态最大长度(byte)实际储存的空间(byte)说明
BINARY[(长度)]255指定的长度固定长度的字串,默认长度为1
VARBINARY(长度)65535长度加1或2bytes变动长度的字串
TINYBLOB255byte数加1byte
BLOB65535byte数加2bytes
MEDIUMBLOB16,772,215byte数加3bytes
LONGBLOB4,294,967,295byte数加4bytes

“BINARY”与“VARBINARY”两种型态的差异,与“CHAR”和“VARCHAR”的差异一样。在一般的情况下,使用“VARBINARY”会比“BINARY”节省一点储存空间。你也可以使用“二进位制、binary”型态储存文字资料,只不过MySQL都是以字节来储存所有的资料,也就是0到255的数字:

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所有“二进位制、binary”的字串型态都不可以指定字符集与collation,不过你可以使用它们来储存任何语言的文字,也可以储存类似音乐或图片资料,因为MySQL都是一个一个byte的把资料储存到数据库中;所以在执行查询时的排序和条件设定,都是以使用字节为单位来判断。

2.4 列举与集合

列举(ENUM)与集合(SET)是一种特殊的“非二进位制、non-binary”字串型态,所以它们也可以指定字符集与collation。下列是这两种型态的说明:

型态最大个数储存空间说明
ENUM(字串值[,...])655351byte(255个)2bytes(256到65535个)包含一组合法的字串值(单一值)
SET(字串值[,...])641byte(8个)2bytes(16个)3bytes(24个)4bytes(32个)8bytes(64个)包含一组合法的字串值(多个值)

列举(enumeration)的资料在数据库中的应用很常见,例如服装的大小就会以S、M与L来表示小、中与大。你可以使用字串来储存这类资料,不过这类的资料也很适合使用“ENUM”型态来储存。以下列的“cmdev.enumtable”表格来说:

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在储存资料的时候,“ENUM”型态看起来似乎与“VARCHAR”完全一样:

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可是列举型态在资料的正确性方面,就会比单纯的字串型态好多了。例如下列错误示范:

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列举型态字段除了可以直接使用字串值来新增与更新资料外,还可以使用数值资料的编号来代替,任何一个列举型态中的成员,MySQL都会帮它们编一个号码:

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了解列举型态中成员的编号以后,你可以选择字串值或数值来管理列举型态字段储存的资料:

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虽然在查询列举型态字段资料的时候,所得到的结果都是成员的字串值;不过真正储存在数据库中的资料却是成员的编号,所以指定列举型态字段为排序字段的时候,数据库会使用编号来排序,而不是以成员的字串值:

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在指定列举型态字段的查询条件时,可以使用成员的字串值或编号:

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集合(SET)型态同样可以设定一组成员,不过它可以储存多个成员资料。例如星期的成员总共有七个,而需要工作的星期就会有一个以上了,类似这样的需求就应该使用集合型态。以下列的“cmdev.settable”表格来说:

字段名称型态
workingdaySET(‘MON’,'TUE’,'WED’,'THU’,'FRI’,'SAT’,'SUN’)

你可以使用一个字串值来管理集合型态字段,在这个字串值中,使用逗号来隔开不同的成员字串:

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集合型态字段与列举型态字段同样具有检查资料是否正确的能力:

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列举型态字段的成员编号使用简单的连续数字;集合型态字段会比较复杂一些:

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了解集合型态字段的成员所代表的数字后,你就可以使用数值来管理储存的资料:

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要使用数值来代表多个成员的时候,你只要把所有成员的数字加总起来就可以了:

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列举与集合型态都可以设定需要的字符集与collation,以下列的“cmdev.estable”表格来说:

字段名称型态字符集Collation
enumsizeenum(‘XS’, …)latin1latin1_general_ci
enumsize2enum(‘XS’, …)latin1latin1_general_cs
workingdayset(‘MON’, …)latin1latin1_general_ci
workingday2set(‘MON’, …)latin1latin1_general_cs

字符集的设定可以决定可以储存字串资料的编码,而collation的设定会决定字串值是否区分大小写:

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如果指定字串值的时候违反collation设定的大小写规则,就会发生错误:

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2.5 日期与时间

MySQL提供下列几个可以储存日期与时间资料的字段型态:

型态Byte(s)说明范围
DATE3日期’1000-01-01′~’9999-12-31′
TIME3时间‘-838:59:59′~’838:59:59′
DATETIME8日期与时间’1000-01-01 00:00:00′~’9999-12-31 23:59:59′
YEAR[(4 | 2)]1西元年1901~2155[YEAR(4)]1970~2069[YEAR(2)]
TIMESTAMP4日期与时间’1970-01-01 00:00:00′~2037

日期(DATE)型态字段可以储存年、月、日的资料,范围从“1000-01-01”到“9999-12-31”,你的日期资料不可以超过“9999-12-31”,可是你可以储存“1000-01-01”以前的日期,不过MySQL建议你最好不要这么作,不然可能会造成一些奇怪的问题。

因为日期中的西元年份可以使用四个或两个数字,使用两个数字的时候,“70”到“99”表示“1970”到“1999”;如果是“00”到“69”就是“2000”到“2069”。所以要注意下列的情况:

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另一个日期资料会变成这样:

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时间(TIME)型态可以储存时、分、秒的资料,范围从“-838:59:59”到“838:59:59”。这个储存时间资料的范围可能会跟你想的不太一样。一般来说,时间资料指的是从“00:00:00”到“23:59:59”,也就是一天的时间。MySQL的时间型态字段可以让你储存类似“经过的时间”这样的资料:

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在指定一个时间资料的时候,你可以省略秒或分,省略的部份,MySQL都会帮你设定为“0”:

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日期与时间(DATETIME)型态可以储存完整的年、月、日与时、分、秒资料,范围从“1000-01-01 00:00:00”到“9999-12-31 23:59:59”。在表示一个日期与时间资料的时候,日期与时间之间,至少要使用一个空白隔开。时间部份的时、分、秒都可以省略,省略的部份,MySQL都会帮你设定为“0”:

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如果只需要储存年份资料的话,你可以使用西元年(YEAR)型态,这样会节省很多储存空间。你可以视需要把西元年型态设定为两位或四位数字,四位数字可以储存的范围从“1901”到“2155”;两位数字的范围从“00”到“99”,实际的西元年份是“1970”到“2069”。

在指定一个年份资料给西元年型态字段的时候,可以使用字串值或数值来表示西元年份,不同个数的资料会有不同的储存效果:

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如果西元年型态字段的值是“0”的话,MySQL会把它当成是一个不正确的西元年资料,所以你应该不会指定这样的资料,不过指定不同的资料也会有不同的储存结果:

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“TIMESTAMP”型态的格式与“DATETIME”一样,都包含完整的年、月、日与时、分、秒资料,不过它使用的储存空间只有4bytes,是“DATETIME”型态的一半。

“TIMESTAMP”也是MySQL日期与时间型态中具有“时区”特性的型态。它可以储存从“1970-01-01 00:00:00”到目前经过的秒数。这个起始日期与时间使用“Coordinated Universal Time、UTC”世界标准时间为储存资料的依据,它与“Greenwich Mean Time、GMT”格林威治标准时间是一样的。

全世界分为许多不同时区(time zone),所有时区都使用跟标准时间的差异来当作自己的标准时间。以台湾来说,你会在安装Windows平台的电脑中,经由控制台里的日期和时间,看到这个关于时区的设定:

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MySQL数据库采用与作业系统同样的时区设定,所以在储存“TIMESTAMP”型态字段的资料时,过程中会有一些计算的动作:

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而查询“TIMESTAMP”型态字段资料的时候,也会有这样的情况:

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了解时区设定与“TIMESTAMP”型态的关系后,你就可以知道下列的动作为什么会发生错误了:

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你可以使用查询叙述取得MySQL数据库服务器关于时区的设定:

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如果想要设定其它的时区,可以使用“+时时:分分”或“-时时:分分”的格式。例如日本东京时区比格林威治标准时间晚九小时,你可以设定为“+09:00”;而美国旧金山比格林威治标准时间早七小时,可以设定为“-07:00”:

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设定新的时区以后,使用下列的范例测试“DATETIME”和“TIMESTAMP”两种型态,可以看出在储存日期时间资料上的差异:

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因为“TIMESTAMP”型态储存的是格林威治标准时间,所以在修改时区后,查询得到的日期时间资料就会有差异了:

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