【MySQL】MySQL的数据类型优化

选择优化的数据类型

MySQL支持的数据类型非常多，选择正确的数据类型对于获得高性能至关重要。不管存储那种类型的数据，下面几个原则都有助于做出更好的选择。

更小的通常更好

一般情况下，应该尽量使用可以正确存储数据的最小数据类型（例如只需要存0-200，tinyint unsigned更好）。更小的数据类型通常更快，因为它们占用更少的磁盘、内存和CPU缓存，并且处理时需要的CPU周期也更少。

简单就好

简单数据类型的操作通常需要更少的CPU周期。例如，整型比字符操作代价更低，因为字符集和校对规则（排序规则）是字符串比较比整型比较更复杂。这里有两个例子：一个是应该用MySQL内建的类型（比如date,time,datetime）而不是字符串来存储日期时间，另外一个是应该用整型来存储IP地址。

尽量避免使用NULL

很多表都包含了可为NULL的列，即使应用程序不需要保存NULL也是如此，这是因为可为NULL是列的默认属性。通常情况下最好指定列为NOT NULL，除非真的需要存储NULL值。

如果查询中包含可为NULL的列，对MySQL来说更难优化，因为可为NULL的列使得索引、索引统计和值比较都更复杂。可为NULL的列会使用更多的存储空间，在MySQL里也需要特殊处理。当可为NULL的列被索引时，每个索引记录需要一个额外的字节，在MyISAM中甚至还可能导致固定大小的索引（例如只有一个整数列的索引）变成可变大小的索引。

通常把可为NULL的值改为NOT NULL带来的性能提升比较小，所以（调优时）没有必要首先在现有的schema中查找并修改掉这种情况，除非确定这会导致问题。但是，如果计划在列上建立索引，就应该避免设计成可为NULL的列。

当然也有例外，例如值得一提的是，InnoDB使用单独的位（bit）存储NULL值，所以对于稀疏数据（大部分值为NULL，只有少数行为非NULL的值）有良好的空间效率。但这一点不适用于MyISAM。

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整数类型

如果存储整数，可以使用这几种整数类型：TINYINT, SMALLINT, MEDIUMINT, INT, BIGINT。分别使用8,16,24,32,64位存储空间。它们的存储范围从 -2的(N-1)次方 到 2的(N-1)次方-1，其中N为存储空间的位数。

整数类型有可选的UNSIGNED属性，表示不允许负值，这大致可以使正数的上限提高一倍，例如TINYINT UNSIGNED可以存储的范围是0-255，而TINYINT 的存储范围是-128~127。

MySQL可以为整数类型指定宽度，例如INT(11)，对大多数应用这是没有意义的：他不会限制值得合法范围，知识规定了MySQL的一些交互工具（例如MySQL命令行客户端）用来显示字符的个数。对于存储来说，INT(1)和INT(20)是相同的。

实数类型

实数是带有小数部分的数字。然而，它们不只是为了存储小数部分，也可以使用DECIMAL存储比BIGINT还大的整数。MySQL既支持精确类型，也支持不精确类型。

FLOAT 和 DOUBLE 类型支持使用标准的浮点运算进行近似计算。如果需要知道浮点运算时怎么计算的，则需要研究所使用的平台的浮点数的具体实现。

DECIMAL 类型用于存储精确的小数。但因为CPU不支持对DECIMAL的直接计算，所以在MySQL5.0及更高版本中，MySQL服务器自身实现了DECIMAL的高精度计算。相对而言，这比CPU直接支持原生浮点数运算要慢。

浮点和DECIMAL类型都可以指定精度。对于DECIMAL列，可以指定小数点前后所允许的最大位数。这会影响列的空间消耗。

浮点类型在存储同样范围的值时，通常比DECIMAL使用更少的空间。FLOAT使用4个字节存储。DOUBLE占用8个字节，相比FLOAT有更高的精度和更大的范围。

因为需要额外的空间和计算开销，所以应该尽量只在对小数进行精确计算时才使用DECIMAL——例如存储财务数据。但数据量比较大的时候，可以考虑使用BIGINT代替DECIMAL，将需要存储的货币单位根据小数点的位数乘以相应的倍数即可。假设要存储财务数据精确到万分之一分，则可以把所有金额乘以100W，然后将结果存储在BIGINT里，这样可以同时避免浮点存储计算不精确和DECIMAL精确计算代价高的问题。

字符串类型

下面的描述假设使用的存储引擎是InnoDB/或者MyISAM。如果不是这两种存储引擎的，请参考所使用的存储引擎的文档。

VARCHAR和CHAR

VARCHAR:它比定长类型更节省空间，因为它仅使用必要的空间。VARCHAR节省了空间，所以对性能也有帮助。但是由于行是变长的，在UPDATE时可能使行变得比原来更长，这就导致需要做额外的工作。

下面的情况使用VARCHAR是合适的：字符串最大长度比平均长度大很多；列的更新少，所以碎片不是问题；使用了像UTF-8这样复杂的字符集，每个字符使用不同的字节数。

在5.0或更高的版本中，MySQL在存储和检索时会保留末尾空格。InnoDB则更灵活，它可以把长的VARCHAR存储为BLOB

CHAR: 定长，当存储CHAR值时，MySQL会删除所有的末尾空格。定长的CHAR类型不容易产生碎片，对于非常短的列，CHAR比VARCHAR在存储空间上也更有效率，VACHAR还有一个或两个记录长度的额外字节。CHAR适合存储很短的字符串，或者所有值都接近同一个长度。例如：CHAR非常适合存储密码的MD5值，因为这是一个定长的值。CHAR会根据需要采用空格填充以方便比较。

与CHAR和VARCHAR类似的类型还有BINARY和VARBINARY，它们存储的是二进制字符串。二进制字符串中存储的是字节码而不是字符。

二进制比较的优势并不仅仅体现在大小写敏感上。MySQL比较BINARY字符串是，每次按一个字节，并且根据该字节的数值进行比较。因此，二进制比字符比较简单的多，所以也就更快。

BLOB 和 TEXT类型

BLOB和TEXT类型：BLOB和TEXT都是为了存储很大的数据而设计的字符串数据类型，分别采用二进制和字符方式存储。当BLOB和TEXT值太大时，InnoDB会使用专门的”外部”存储区域来进行存储。原表字段存储指针指向外部存储区域。

MySQL对BLOB和TEXT列进行排序与其他类型是不同的：它只对列最前max_sort_length 字节而不是整个字符串做排序。如果只需要排序前面一小部分字符，则可以减小max_sort_length 的配置，或者使用ORDER BY SUSTRING(column, length)。

MySQL不能将BLOB和TEXT列全部长度的字符串进行索引，也不能使用这些索引消除排序。

使用枚举（ENUM）代替字符串类型

可以使用枚举（ENUM）代替字符串类型。很多时候建议使用枚举列代替常用的字符串类型。

（1）枚举列可以把一些不重复的字符串存储成一个预定义的集合。
（2）Mysql在存储枚举时非常紧凑，会根据列表值的数量压缩到一到两个字节中。  
（3）Mysql在内部会将每个值在列表中的位置保存为整数，并且在表的.frm文件中保存“数字-字符串”映射关系的“查找表”。

注意：有一个令人吃惊的地方是，枚举字段是按照内部存储的整数而不是定义的字符串进行排序的。

注意：枚举最不好的地方是：字符串列表是固定的，添加或者删除字符串必须使用ALTER TABLE，因此对于一系列未来可能会改变的字符串，使用枚举并不是一个好主意，除非接受只能在列表末尾添加元素。

注意：由于Mysql把每个枚举值保存为整数，并且必须进行查找才能转换为字符串，所以枚举列有一些开销。

日期时间类型

数据类型及用法详见 ： http://www.php.cn/

Mysql有很多类型可以保存日期和时间值，比如YEAR和DATE。

Mysql能存储的最小时间粒度为秒（MariaDB支持微秒级别的事件类型）。但是Mysql也可以使用微秒级别的粒度进行临时运算。

大部分时间类型都没有替代品，因此没有什么是最佳选择的问题。

接下来唯一的问题是保存日期和时间的时候需要做什么。

DATETIME

（1）这个类型能保存大范围的值，从1001年到9999年，精度为秒。 （2）DATETIME把时间和日期封装到格式为YYYYMMDDHHMMSS的整数中，与时区无关。 （3）DATETIME使用8个字节的存储空间。

TIMESTAMP

（1）TIMESTAMP类型保存了从1970年1月1日午夜以来的秒数，它和UNIX时间戳相同。 （2）TIMESTAMP只使用4个字节的存储空间，因此它的范围比DATETIME小得多。 （3）TIMESTAMP显示的值依赖时区。

DATETIME和TIMESTAMP的对比:

（1）默认情况下，如果插入时没有指定第一个TIMESTAMP列的值，Mysql则设置这个列的值为当前时间。（这是DATETIME没有的特性） （2）在插入一行记录时，Mysql默认也会更新第一个TIMESTAMP列的值。 （3）TIMESTAMP列默认为NOT NULL，这与其他的数据类型不一样。

总结

（1）除了特殊行为之外，通常也应该尽可能使用TIMESTAMP，因为它比DATETIME空间效率更高。 （2）一般来讲不建议把UNIX时间戳保存为整数值，这不会带来任何收益，用整数保存时间戳格式通常不方便处理。 （3）如果需呀存储比秒更小粒度的日期和时间值，可以使用BIGINT类型存储微秒级别的时间戳，或者使用DOUBLE存储秒之后的小数部分，也可以用MariaDB替代Mysql。

位数据类型

MySQL有少数几种存储类型使用紧凑的位存储数据。所有这些位类型，不管底层存储格式和处理方式如何，从技术上来说都是字符串类型的。

BIT

可以使用BIT列在一列中存储一个或多个true/false值。BIT(1)定义了一个包含单个位的字段，BIT(2)存储2个位，依次类推。BIT列的最大长度是64位。

如果想在一个bit的存储空间中存储一个true/false值，另一个方法是创建一个可以为空的CHAR(0)列。该列可以保存空值(NULL)或者长度为零的字符串(空字符串)。

SET

如果需要保存很多true/false 值，可以考虑合并这些列到一个SET 数据类型，它在MySQL 内部是以一系列打包的位的集合来表示的。这样就有效地利用了存储空间，并且MySQL 有像FIND_IN_SET（） 和FIELD（） 这样的函数，方便地在查询中使用。它的主要缺点是改变列的定义的代价较高：需要ALTER TABLE,这对大表来说是非常昂贵的操作。一般来说，也无法在SET 列上通过索引查找。

一种替代SET 的方式是使用一个整数包装一系列的位。例如，可以把8 个位包装到一个TINYINT 中，并且按位操作来使用。可以在应用中为每个位定义名称常量来简化这个工作。

比起SET,这种办法主要的好处在于可以不使用ALTER TABLE 改变字段代表的”枚举”值，缺点是查询语句更难写，并且更难理解（当第5 个bit 位被设置时是什么意思？）。一些人非常适应这种方式，也有一些人不适应，所以是否采用这种技术取决于个人的偏好。

选择标识符（identifier）

为identifier（标识列）选择合适的数据类型非常重要。

一般来讲更有可能用标识列与其他值进行比较，或者通过标识列寻找其他列。

当选择标识列的类型时，不仅仅需要考虑存储类型，还需要考虑Mysql对这种类型怎么执行计算和比较。

一旦选定了一种类型，要确保在所有关联表中都使用同样的类型。

在可以满足值的范围需求，并且预留未来增长空间的前提下，应该选择最小的数据类型。

• 整数通常是标识列最好的选择，因为它们很快而且可以使用AUTO_INCREMENT。

• ENUM和SET是最糟糕的选择了；

• 如果可能也尽可能避免使用字符串作为标识列，因为它们很消耗空间并且通常比数字类慢。

特殊类型数据

某些类型的数据并不直接与内置类型一致。低于秒级精度的时间戳就是一个例子。

另一个例子是人们通常使用VARCHAR(15)来存储IP地址。然而，它们实际是32位无符号整数，不是字符串。用小数点将字段分割成四段是为了阅读方便。所以应该用无符号整数存储IP地址。MySQL提供INET_ATON()和INET_NTOA()函数在这两种表示方法之间转换。

选择优化的数据类型

MySQL支持的数据类型非常多，选择正确的数据类型对于获得高性能至关重要。不管存储那种类型的数据，下面几个原则都有助于做出更好的选择。

更小的通常更好

一般情况下，应该尽量使用可以正确存储数据的最小数据类型（例如只需要存0-200，tinyint unsigned更好）。更小的数据类型通常更快，因为它们占用更少的磁盘、内存和CPU缓存，并且处理时需要的CPU周期也更少。

简单就好

简单数据类型的操作通常需要更少的CPU周期。例如，整型比字符操作代价更低，因为字符集和校对规则（排序规则）是字符串比较比整型比较更复杂。这里有两个例子：一个是应该用MySQL内建的类型（比如date,time,datetime）而不是字符串来存储日期时间，另外一个是应该用整型来存储IP地址。

尽量避免使用NULL

很多表都包含了可为NULL的列，即使应用程序不需要保存NULL也是如此，这是因为可为NULL是列的默认属性。通常情况下最好指定列为NOT NULL，除非真的需要存储NULL值。

如果查询中包含可为NULL的列，对MySQL来说更难优化，因为可为NULL的列使得索引、索引统计和值比较都更复杂。可为NULL的列会使用更多的存储空间，在MySQL里也需要特殊处理。当可为NULL的列被索引时，每个索引记录需要一个额外的字节，在MyISAM中甚至还可能导致固定大小的索引（例如只有一个整数列的索引）变成可变大小的索引。

通常把可为NULL的值改为NOT NULL带来的性能提升比较小，所以（调优时）没有必要首先在现有的schema中查找并修改掉这种情况，除非确定这会导致问题。但是，如果计划在列上建立索引，就应该避免设计成可为NULL的列。

当然也有例外，例如值得一提的是，InnoDB使用单独的位（bit）存储NULL值，所以对于稀疏数据（大部分值为NULL，只有少数行为非NULL的值）有良好的空间效率。但这一点不适用于MyISAM。

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整数类型

如果存储整数，可以使用这几种整数类型：TINYINT, SMALLINT, MEDIUMINT, INT, BIGINT。分别使用8,16,24,32,64位存储空间。它们的存储范围从 -2的(N-1)次方 到 2的(N-1)次方-1，其中N为存储空间的位数。

整数类型有可选的UNSIGNED属性，表示不允许负值，这大致可以使正数的上限提高一倍，例如TINYINT UNSIGNED可以存储的范围是0-255，而TINYINT 的存储范围是-128~127。

MySQL可以为整数类型指定宽度，例如INT(11)，对大多数应用这是没有意义的：他不会限制值得合法范围，知识规定了MySQL的一些交互工具（例如MySQL命令行客户端）用来显示字符的个数。对于存储来说，INT(1)和INT(20)是相同的。

实数类型

实数是带有小数部分的数字。然而，它们不只是为了存储小数部分，也可以使用DECIMAL存储比BIGINT还大的整数。MySQL既支持精确类型，也支持不精确类型。

FLOAT 和 DOUBLE 类型支持使用标准的浮点运算进行近似计算。如果需要知道浮点运算时怎么计算的，则需要研究所使用的平台的浮点数的具体实现。

DECIMAL 类型用于存储精确的小数。但因为CPU不支持对DECIMAL的直接计算，所以在MySQL5.0及更高版本中，MySQL服务器自身实现了DECIMAL的高精度计算。相对而言，这比CPU直接支持原生浮点数运算要慢。

浮点和DECIMAL类型都可以指定精度。对于DECIMAL列，可以指定小数点前后所允许的最大位数。这会影响列的空间消耗。

浮点类型在存储同样范围的值时，通常比DECIMAL使用更少的空间。FLOAT使用4个字节存储。DOUBLE占用8个字节，相比FLOAT有更高的精度和更大的范围。

因为需要额外的空间和计算开销，所以应该尽量只在对小数进行精确计算时才使用DECIMAL——例如存储财务数据。但数据量比较大的时候，可以考虑使用BIGINT代替DECIMAL，将需要存储的货币单位根据小数点的位数乘以相应的倍数即可。假设要存储财务数据精确到万分之一分，则可以把所有金额乘以100W，然后将结果存储在BIGINT里，这样可以同时避免浮点存储计算不精确和DECIMAL精确计算代价高的问题。

字符串类型

下面的描述假设使用的存储引擎是InnoDB/或者MyISAM。如果不是这两种存储引擎的，请参考所使用的存储引擎的文档。

VARCHAR和CHAR

VARCHAR:它比定长类型更节省空间，因为它仅使用必要的空间。VARCHAR节省了空间，所以对性能也有帮助。但是由于行是变长的，在UPDATE时可能使行变得比原来更长，这就导致需要做额外的工作。

下面的情况使用VARCHAR是合适的：字符串最大长度比平均长度大很多；列的更新少，所以碎片不是问题；使用了像UTF-8这样复杂的字符集，每个字符使用不同的字节数。

在5.0或更高的版本中，MySQL在存储和检索时会保留末尾空格。InnoDB则更灵活，它可以把长的VARCHAR存储为BLOB

CHAR: 定长，当存储CHAR值时，MySQL会删除所有的末尾空格。定长的CHAR类型不容易产生碎片，对于非常短的列，CHAR比VARCHAR在存储空间上也更有效率，VACHAR还有一个或两个记录长度的额外字节。CHAR适合存储很短的字符串，或者所有值都接近同一个长度。例如：CHAR非常适合存储密码的MD5值，因为这是一个定长的值。CHAR会根据需要采用空格填充以方便比较。

与CHAR和VARCHAR类似的类型还有BINARY和VARBINARY，它们存储的是二进制字符串。二进制字符串中存储的是字节码而不是字符。

二进制比较的优势并不仅仅体现在大小写敏感上。MySQL比较BINARY字符串是，每次按一个字节，并且根据该字节的数值进行比较。因此，二进制比字符比较简单的多，所以也就更快。

BLOB 和 TEXT类型

BLOB和TEXT类型：BLOB和TEXT都是为了存储很大的数据而设计的字符串数据类型，分别采用二进制和字符方式存储。当BLOB和TEXT值太大时，InnoDB会使用专门的”外部”存储区域来进行存储。原表字段存储指针指向外部存储区域。

MySQL对BLOB和TEXT列进行排序与其他类型是不同的：它只对列最前max_sort_length 字节而不是整个字符串做排序。如果只需要排序前面一小部分字符，则可以减小max_sort_length 的配置，或者使用ORDER BY SUSTRING(column, length)。

MySQL不能将BLOB和TEXT列全部长度的字符串进行索引，也不能使用这些索引消除排序。

使用枚举（ENUM）代替字符串类型

可以使用枚举（ENUM）代替字符串类型。很多时候建议使用枚举列代替常用的字符串类型。

（1）枚举列可以把一些不重复的字符串存储成一个预定义的集合。
（2）Mysql在存储枚举时非常紧凑，会根据列表值的数量压缩到一到两个字节中。  
（3）Mysql在内部会将每个值在列表中的位置保存为整数，并且在表的.frm文件中保存“数字-字符串”映射关系的“查找表”。

注意：有一个令人吃惊的地方是，枚举字段是按照内部存储的整数而不是定义的字符串进行排序的。

注意：枚举最不好的地方是：字符串列表是固定的，添加或者删除字符串必须使用ALTER TABLE，因此对于一系列未来可能会改变的字符串，使用枚举并不是一个好主意，除非接受只能在列表末尾添加元素。

注意：由于Mysql把每个枚举值保存为整数，并且必须进行查找才能转换为字符串，所以枚举列有一些开销。

日期时间类型

数据类型及用法详见 ： http://www.php.cn/

Mysql有很多类型可以保存日期和时间值，比如YEAR和DATE。

Mysql能存储的最小时间粒度为秒（MariaDB支持微秒级别的事件类型）。但是Mysql也可以使用微秒级别的粒度进行临时运算。

大部分时间类型都没有替代品，因此没有什么是最佳选择的问题。

接下来唯一的问题是保存日期和时间的时候需要做什么。

DATETIME

（1）这个类型能保存大范围的值，从1001年到9999年，精度为秒。 （2）DATETIME把时间和日期封装到格式为YYYYMMDDHHMMSS的整数中，与时区无关。 （3）DATETIME使用8个字节的存储空间。

TIMESTAMP

（1）TIMESTAMP类型保存了从1970年1月1日午夜以来的秒数，它和UNIX时间戳相同。 （2）TIMESTAMP只使用4个字节的存储空间，因此它的范围比DATETIME小得多。 （3）TIMESTAMP显示的值依赖时区。

DATETIME和TIMESTAMP的对比:

（1）默认情况下，如果插入时没有指定第一个TIMESTAMP列的值，Mysql则设置这个列的值为当前时间。（这是DATETIME没有的特性） （2）在插入一行记录时，Mysql默认也会更新第一个TIMESTAMP列的值。 （3）TIMESTAMP列默认为NOT NULL，这与其他的数据类型不一样。

总结

（1）除了特殊行为之外，通常也应该尽可能使用TIMESTAMP，因为它比DATETIME空间效率更高。 （2）一般来讲不建议把UNIX时间戳保存为整数值，这不会带来任何收益，用整数保存时间戳格式通常不方便处理。 （3）如果需呀存储比秒更小粒度的日期和时间值，可以使用BIGINT类型存储微秒级别的时间戳，或者使用DOUBLE存储秒之后的小数部分，也可以用MariaDB替代Mysql。

位数据类型

MySQL有少数几种存储类型使用紧凑的位存储数据。所有这些位类型，不管底层存储格式和处理方式如何，从技术上来说都是字符串类型的。

BIT

可以使用BIT列在一列中存储一个或多个true/false值。BIT(1)定义了一个包含单个位的字段，BIT(2)存储2个位，依次类推。BIT列的最大长度是64位。

如果想在一个bit的存储空间中存储一个true/false值，另一个方法是创建一个可以为空的CHAR(0)列。该列可以保存空值(NULL)或者长度为零的字符串(空字符串)。

SET

如果需要保存很多true/false 值，可以考虑合并这些列到一个SET 数据类型，它在MySQL 内部是以一系列打包的位的集合来表示的。这样就有效地利用了存储空间，并且MySQL 有像FIND_IN_SET（） 和FIELD（） 这样的函数，方便地在查询中使用。它的主要缺点是改变列的定义的代价较高：需要ALTER TABLE,这对大表来说是非常昂贵的操作。一般来说，也无法在SET 列上通过索引查找。

一种替代SET 的方式是使用一个整数包装一系列的位。例如，可以把8 个位包装到一个TINYINT 中，并且按位操作来使用。可以在应用中为每个位定义名称常量来简化这个工作。

比起SET,这种办法主要的好处在于可以不使用ALTER TABLE 改变字段代表的”枚举”值，缺点是查询语句更难写，并且更难理解（当第5 个bit 位被设置时是什么意思？）。一些人非常适应这种方式，也有一些人不适应，所以是否采用这种技术取决于个人的偏好。

选择标识符（identifier）

为identifier（标识列）选择合适的数据类型非常重要。

一般来讲更有可能用标识列与其他值进行比较，或者通过标识列寻找其他列。

当选择标识列的类型时，不仅仅需要考虑存储类型，还需要考虑Mysql对这种类型怎么执行计算和比较。

一旦选定了一种类型，要确保在所有关联表中都使用同样的类型。

在可以满足值的范围需求，并且预留未来增长空间的前提下，应该选择最小的数据类型。

• 整数通常是标识列最好的选择，因为它们很快而且可以使用AUTO_INCREMENT。

• ENUM和SET是最糟糕的选择了；

• 如果可能也尽可能避免使用字符串作为标识列，因为它们很消耗空间并且通常比数字类慢。

特殊类型数据

某些类型的数据并不直接与内置类型一致。低于秒级精度的时间戳就是一个例子。

另一个例子是人们通常使用VARCHAR(15)来存储IP地址。然而，它们实际是32位无符号整数，不是字符串。用小数点将字段分割成四段是为了阅读方便。所以应该用无符号整数存储IP地址。MySQL提供INET_ATON()和INET_NTOA()函数在这两种表示方法之间转换。

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