Mysql的timestamp時間戳詳解及2038問題

2023-11-22 14:01:10

時間戳是指格林威治時間1970年01月01日00時00分00秒(北京時間1970年01月01日08時00分00秒)起至現在的總秒數。
生產環境中部署著各種版本的MySQL，包括MySQL 5.5/5.6/5.7三個大版本和N個小版本，由於MySQL在向上相容性較差，導致相同SQL在不同版本上表現各異，下面從幾個方面來詳細介紹時間戳資料型別。

時間戳資料存取

在MySQL上述三個大版本中，預設時間戳(Timestamp)型別的取值範圍為’1970-01-01 00:00:01’ UTC 至’2038-01-19 03:14:07’ UTC，資料精確到秒級別，該取值範圍包含約22億個數值，因此在MySQL內部使用4個位元組INT型別來存放時間戳資料：
1、在儲存時間戳資料時，先將本地時區時間轉換為UTC時區時間，再將UTC時區時間轉換為INT格式的毫秒值(使用UNIX_TIMESTAMP函數)，然後存放到資料庫中。
2、在讀取時間戳資料時，先將INT格式的毫秒值轉換為UTC時區時間(使用FROM_UNIXTIME函數)，然後再轉換為本地時區時間，最後返回給使用者端。

在MySQL 5.6.4及之後版本，可以將時間戳型別資料最高精確微秒(百萬分之一秒)，資料型別定義為timestamp(N),N取值範圍為0-6，預設為0，如需要精確到毫秒則設定為Timestamp(3)，如需要精確到微秒則設定為timestamp(6)，資料精度提高的代價是其內部儲存空間的變大，但仍未改變時間戳型別的最小和最大取值範圍。

時間戳欄位定義

時間戳欄位定義主要影響兩類操作：

插入記錄時，時間戳欄位包含DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP，如插入記錄時未指定具體時間資料則將該時間戳欄位值設定為當前時間
更新記錄時，時間戳欄位包含ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP，如更新記錄時未指定具體時間資料則將該時間戳欄位值設定為當前時間

PS1：CURRENT_TIMESTAMP表示使用CURRENT_TIMESTAMP()函數來獲取當前時間，類似於NOW()函數

根據上面兩類操作，時間戳列可以有四張組合定義，其含義分別為：

當欄位定義為timestamp，表示該欄位在插入和更新時都不會自動設定為當前時間。
當欄位定義為timestamp DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP，表示該欄位僅在插入且未指定值時被賦予當前時間，再更新時且未指定值時不做修改。
當欄位定義為timestamp ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP，表示該欄位在插入且未指定值時被賦值為"0000-00-00 00:00:00",在更新且未指定值時更新為當前時間。
當欄位定義為timestamp DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP，表示該欄位在插入或更新時未指定值，則被賦值為當前時間。

PS1：在MySQL中執行的建表語句和最終表建立語句會存在差異，建議使用SHOW CREATE TABLE TB_XXX獲取已建立表的建表語句。

時間戳欄位在MySQL各版本的使用差異

在MySQL 5.5及之前版本中，僅能對一個時間戳欄位定義DEFUALT CURRENT_TIMESTAMP或ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP，但在MySQL 5.6和MySQL 5.7版本中取消了該限制;
在MySQL 5.6版本中引數explicit_defaults_for_timestamp預設值為1，在MySQL 5.7版本中引數explicit_defaults_for_timestamp預設值為0;
在MySQL 5.5和MySQL 5.7版本中timestamp型別預設為NOT NULL,在在MySQL 5.6版本中timestamp型別預設為NULL;

當建表語句中定於c1 timestamp 時，

在MySQL 5.5中等價於c1 timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP;
在MySQL 5.6中等價於c1 timestamp NULL DEFAULT NULL;
在MySQL 5.7中等價於c1 timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP;

當建表語句中c1 timestamp default 0時，

在MySQL 5.5中等價於c1 timestamp NOT NULL DEFAULT ‘0000-00-00 00:00:00’;
在MySQL 5.6中等價於c1 timestamp NULL DEFAULT ‘0000-00-00 00:00:00’;
在MySQL 5.7中等價於c1 timestamp NOT NULL DEFAULT ‘0000-00-00 00:00:00’;

PS1: MySQL 5.6版本和MySQL 5.7版本中主要差異受引數explicit_defaults_for_timestamp的預設值影響。

PS2：當時間戳列的預設值為’0000-00-00 00:00:00’時，使用“不在時間戳取值範圍內”的該預設值並不會產生警告。

時間戳型別引發的異常

當MySQL引數time_zone=system時，查詢timestamp欄位會呼叫系統時區做時區轉換，而由於系統時區存在全域性鎖問題，在多並行巨量資料量存取時會導致執行緒上下文頻繁切換，CPU使用率暴漲，系統響應變慢設定假死。

時間戳型別和時間型別選擇

在部分"資料庫指導"檔案中，會推薦使用timestamp型別代替datetime欄位，其理由是timestamp型別使用4位元組，而datetime欄位使用8位元組，但隨著磁碟效能提升和記憶體成本降低，在實際生產環境中，使用timestamp型別並不會帶來太多效能提升，反而可能因timestamp型別的定義和取值範圍限制和影響業務使用。

在MySQL 5.6.4及之後版本，可以將時間戳型別(timestamp)資料最高精確微秒，也同樣可以將時間型別(datetime)資料最高精確微秒，時間型別(datetime)同樣可以獲得timestamp型別相同的效果，如將欄位定義為 dt1 DATETIME(3) NOT NULL DEFAULT NOW(3) ON UPDATE NOW(3); 時間型別(datetime)的存取範圍’1000-01-01 00:00:00.000000’ 至 ‘9999-12-31 23:59:59.999999’，能更好地存放各時間段的資料。

時間戳型別使用建議

在只關心資料最後更新時間的情況下，建議將時間戳列定義為TIMESTAMP NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP；

在關心建立時間和更新時間的情況下，建議將更新時間設定為時間戳欄位，將建立時間定義為DAETIME 或 TIMESTAMP DEFAULT ‘0000-00-00 00:00:00’，並在插入記錄時顯式指定建立時間；

建議在表中只定義單個時間戳列，並顯式定義DEFAULT 和 ON UPDATE屬性；

雖然在MySQL中可以對時間戳欄位賦值或更新，但建議僅在必要的情況下對時間戳列進行顯式插入和更新；

建議將time_zone引數設定為system外的值，如中國地區伺服器設定為’+8:00’；

建議將MySQL線下測試版本和線上生產版本保持一致。

Timestamp和datetime的異同

參考連結:https://www.jb51.net/article/223960.htm

相同點：

可自動更新和初始化，預設顯示格式相同YYYY-MM-dd HH:mm:ss

不同點：

timestamp的時間範圍是：‘1970-01-01 00:00:01’ UTC to ‘2038-01-19 03:14:07’ UTC ，自動時區轉化，實際儲存毫秒數，4位元組儲存
datetime的時間範圍：‘1000-01-01 00:00:00’ to ‘9999-12-31 23:59:59’ ，不支援時區，8位元組儲存

設定timestamp和date的自動更新時間

當對某條資料進行更新操作時或者插入一條新的資料而沒有對date和mydate進行賦值，date和mydate這兩個欄位會自動預設為當前時間

CREATE TABLE `mytime` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `date` timestamp(6) NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP(6) ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP(6),
  `mydate` datetime DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=11 DEFAULT CHARSET=utf8;

2038問題

當 timestamp 儲存的時間大於 '2038-01-19 03:14:07' UTC，mysql就會報錯，因為這是 mysql自身的問題，也就是說 timestamp是有上限的，超過了，自然會報錯，具體原因檢視官方檔案： https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/datetime.html，部分截圖如下：

解決方案

timestamp 雖然有上限限制，但是它儲存的是時間戳，可以不用去考慮時區的問題，如果是需要處理與時區相關的需求，解決 2038 限制的時候，建議將 timestamp改為整數型別，用來儲存時間戳，在程式中再進行轉換（這個方案沒有實施過，僅僅是建議，慎用！！）
如果不需要考慮時區問題，直接用 datatime型別替換 timestamp即可，因為datatime的取值範圍大很多，可看上圖；

替換的思路：

1. 修改原來欄位的名字；

ALTER TABLE `student` CHANGE `entry_date` `temp_entry_date` timestamp NOT NULL default '0000-00-00 00:00:00';

新建一個 datatime型別的欄位（新建一列，用來替換原來的）；

ALTER TABLE `student` ADD `entry_date` DATETIME NOT NULL default '0000-00-00 00:00:00';

將原來欄位列的資料拷貝到新的欄位列中；

UPDATE `student` SET `entry_date` = `temp_entry_date`;

刪除原來的列；

ALTER TABLE `student` DROP `temp_entry_date`;

完整sql 如下：（需要注意，原來的 timestamp的預設值，這個也需要加上）

ALTER TABLE `student` CHANGE `entry_date` `temp_entry_date` timestamp NOT NULL default '0000-00-00 00:00:00';
ALTER TABLE `student` ADD `entry_date` DATETIME NOT NULL default '0000-00-00 00:00:00';
UPDATE `student` SET `entry_date` = `temp_entry_date`;
ALTER TABLE `student` DROP `temp_entry_date`;

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