知乎面試官:為什麼不建議在 MySQL 中使用 UTF-8?

2021-02-20 Java基基

記得去年我在往 MySQL 存入 emoji 😲😳表情時,一直出錯,無法導入。後來找到辦法,通過把 utf8 改成 utf8mb4 就可以了,當時並沒有深究。

圖片來自 Pexels

一年後,我看到一篇文章講到 emoji 文字佔 4 個字節,通常要用 utf-8 去接收才行,其他編碼可能會出錯。

我突然想到去年操作 MySQL 把 utf8 改成 utf8mb4 的事兒。

嗯?他本身不就是 utf8 編碼麼!那我當時還改個錘子?難道,MySQL 的 utf8 不是真正的 UTF-8 編碼嗎??! 臥槽,這 MySQL 有 Bug!

帶著疑問查詢了很多相關材料,才發現這竟然是 MySQL 的一個歷史遺留問題。我笑了,沒想到這麼牛 B 的 MySQL 也會有這段往事。

將 emoji 文字直接寫入 SQL 中,執行 insert 語句報錯

INSERT INTO `csjdemo`.`student` (`ID`, `NAME`, `SEX`, `AGE`, `CLASS`, `GRADE`, `HOBBY`)
   VALUES ('20', '陳哈哈😓', '男', '20', '181班', '9年級', '看片兒');

[Err] 1366 - Incorrect string value: '\xF0\x9F\x98\x93' for column 'NAME' at row 1

改了資料庫編碼、系統編碼以及表欄位的編碼格式→utf8mb4 之後,就可以了:

INSERT INTO `student` (`ID`, `NAME`, `SEX`, `AGE`, `CLASS`, `GRADE`, `HOBBY`)
   VALUES (null, '陳哈哈😓😓', '男', '20', '181班', '9年級', '看片兒');

MySQL 的「utf8」實際上不是真正的 UTF-8。

在 MySQL 中,「utf8」編碼只支持每個字符最多三個字節,而真正的 UTF-8 是每個字符最多四個字節。

在 utf8 編碼中,中文是佔 3 個字節,其他數字、英文、符號佔一個字節。

但 emoji 符號佔 4 個字節,一些較複雜的文字、繁體字也是 4 個字節。所以導致寫入失敗,應該改成 utf8mb4。

如上圖中所示,這是編碼改成 utf8mb4 後入庫的數據,大家可以清晰的對比一下所佔的字符數、字節數。

正因如此,4 字節的內容往 utf8 編碼中插入,肯定是不行的,插不進去啊,是吧(大潘攤手)。

MySQL 一直沒有修復這個 Bug,他們在 2010 年發布了一個叫作「utf8mb4」的字符集,巧妙的繞過了這個問題。

當然,他們並沒有對新的字符集廣而告之(可能是因為這個 Bug 讓他們覺得很尷尬),以致於現在網絡上仍然在建議開發者使用「utf8」,但這些建議都是錯誤的。

是的,MySQL 的「utf8mb4」才是真正的「UTF-8」。

MySQL 的「utf8」是一種「專屬的編碼」,它能夠編碼的 Unicode 字符並不多。

在這裡 Mark 一下: 所有在使用「utf8」的 MySQL 和 MariaDB 用戶都應該改用「utf8mb4」,永遠都不要再使用「utf8」。

那麼什麼是編碼?什麼是 UTF-8?我們都知道,計算機使用 0 和 1 來存儲文本,比如字符「C」被存成「01000011」。

那麼計算機在顯示這個字符時需要經過兩個步驟

計算機讀取「01000011」,得到數字 67,因為 67 被編碼成「01000011」。計算機在 Unicode 字符集中查找 67,找到了「C」。

同樣的

我的電腦將「C」映射成 Unicode 字符集中的 67。我的電腦將 67 編碼成「01000011」,並發送給 Web 伺服器。

幾乎所有的網絡應用都使用了 Unicode 字符集,因為沒有理由使用其他字符集。

Unicode 字符集包含了上百萬個字符。最簡單的編碼是 UTF-32,每個字符使用 32 位。

這樣做最簡單,因為一直以來,計算機將 32 位視為數字,而計算機最在行的就是處理數字。但問題是,這樣太浪費空間了。

UTF-8 可以節省空間,在 UTF-8 中,字符「C」只需要 8 位,一些不常用的字符,比如「😓」需要 32 位。其他的字符可能使用 16 位或 24 位。

一篇類似本文這樣的文章,如果使用 UTF-8 編碼,佔用的空間只有 UTF-32 的四分之一左右。

為什麼 MySQL 開發者會讓「utf8」失效?我們或許可以從 MySQL 版本提交日誌中尋找答案。

MySQL 從 4.1 版本開始支持 UTF-8,也就是 2003 年,而今天使用的 UTF-8 標準(RFC 3629)是隨後才出現的。

舊版的 UTF-8 標準(RFC 2279)最多支持每個字符 6 個字節。2002 年 3 月 28 日,MySQL 開發者在第一個 MySQL 4.1 預覽版中使用了 RFC 2279。

同年 9 月,他們對 MySQL 原始碼進行了一次調整:「UTF8 現在最多只支持 3 個字節的序列」。

是誰提交了這些代碼?他為什麼要這樣做?這個問題不得而知。

在遷移到 Git 後(MySQL 最開始使用的是 BitKeeper),MySQL 代碼庫中的很多提交者的名字都丟失了。2003 年 9 月的郵件列表中也找不到可以解釋這一變更的線索。

不過我們可以試著猜測一下:2002 年,MySQL 做出了一個決定:如果用戶可以保證數據表的每一行都使用相同的字節數,那麼 MySQL 就可以在性能方面來一個大提升。

為此,用戶需要將文本列定義為「CHAR」,每個「CHAR」列總是擁有相同數量的字符。

如果插入的字符少於定義的數量,MySQL 就會在後面填充空格,如果插入的字符超過了定義的數量,後面超出部分會被截斷。

MySQL 開發者在最開始嘗試 UTF-8 時使用了每個字符 6 個字節,CHAR(1) 使用 6 個字節,CHAR(2) 使用 12 個字節,並以此類推。

應該說,他們最初的行為才是正確的,可惜這一版本一直沒有發布。但是文檔上卻這麼寫了,而且廣為流傳,所有了解 UTF-8 的人都認同文檔裡寫的東西。

不過很顯然,MySQL 開發者或廠商擔心會有用戶做這兩件事

使用 CHAR 定義列(在現在看來,CHAR 已經是老古董了,但在那時,在 MySQL 中使用 CHAR 會更快,不過從 2005 年以後就不是這樣子了)。

我的猜測是 MySQL 開發者本來想幫助那些希望在空間和速度上雙贏的用戶,但他們搞砸了「utf8」編碼。

所以結果就是沒有贏家。那些希望在空間和速度上雙贏的用戶,當他們在使用「utf8」的 CHAR 列時,實際上使用的空間比預期的更大,速度也比預期的慢。

而想要正確性的用戶,當他們使用「utf8」編碼時,卻無法保存像「😓」這樣的字符,因為「😓」是 4 個字節的。

在這個不合法的字符集發布了之後,MySQL 就無法修復它,因為這樣需要要求所有用戶重新構建他們的資料庫。

最終,MySQL 在 2010 年重新發布了「utf8mb4」來支持真正的 UTF-8。

主要是目前網絡上幾乎所有的文章都把 「utf8」 當成是真正的 UTF-8,包括之前我寫的文章以及做的項目(捂臉);因此希望更多的朋友能夠看到這篇文章。

相信還有很多跟我在同一條船上的人,這是必然的。

所以,大家以後再搭建 MySQL、MariaDB 資料庫時,記得將資料庫相應編碼都改為 utf8mb4。

終有一天,接你班兒的程式設計師發或你的領導現這個問題後,一定會在心裡默默感到你的技術牛 B。

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  • 面試官:為什麼不建議在 MySQL 中使用 UTF-8?
    如上圖中所示,這是編碼改成utf8mb4後入庫的數據,大家可以清晰的對比一下所佔的字符數、字節數。正因如此,4位元組的內容往utf8編碼中插入,肯定是不行的,插不進去啊,是吧(大潘攤手)。當然,他們並沒有對新的字符集廣而告之(可能是因為這個 bug 讓他們覺得很尷尬),以致於現在網絡上仍然在建議開發者使用「utf8」,但這些建議都是錯誤的。1. utf8mb4 才是真正的UTF-8是的,MySQL 的「utf8mb4」才是真正的「UTF-8」。MySQL 的「utf8」是一種「專屬的編碼」,它能夠編碼的 Unicode 字符並不多。
  • 記住沒:永遠不要在 MySQL 中使用 UTF-8
    MySQL 一直沒有修復這個 bug,他們在 2010 年發布了一個叫作「utf8mb4」的字符集,繞過了這個問題。當然,他們並沒有對新的字符集廣而告之(可能是因為這個 bug 讓他們覺得很尷尬),以致於現在網絡上仍然在建議開發者使用「utf8」,但這些建議都是錯誤的。
  • 經驗總結:被MySQL UTF8編碼坑的慘痛教訓
    可以看出,MySQL中的utf8實質上不是標準的UTF8。MySQL中,utf8對每個字符最多使用三個字節來表示,所以一些emoji甚至是一些生僻漢字就存不下來了,比如「𡋾」。MySQL一直不承認這是一個bug,他們在2010年發布了「utf8mb4」字符集來繞過這個問題,在MySQL中,utf8mb4才應該是標準的utf8編碼,並且官方很雞賊的偷偷在最新的文檔中加上了,算是認識到錯誤了吧:utf8 is an alias for the utf8mb3 character set.
  • MySQL 關鍵字查詢
    SET NAMES utf8mb4;SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 0;DROP TABLE IF EXISTS `test`;CREATE TABLE `test` ( `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主鍵 ID', `key` varchar
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