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寫代碼注意了,千萬不要在 MySQL 中使用 UTF-8

發布百知教育 來源:學習課程 2019-12-03

最近我遇到了一個bug,我試著通過Rails在以“utf8”編碼的MariaDB中保存一個UTF-8字符串,然后出現了一個離奇的錯誤:


Incorrect string value: ‘e??? <…’ for column ‘summary’ at row 1


我用的是UTF-8編碼的客戶端,服務器也是UTF-8編碼的,數據庫也是,就連要保存的這個字符串“??”也是合法的UTF-8。

問題的癥結在于,MySQL的“utf8”實際上不是真正的UTF-8。

“utf8”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。

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,他們并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),以致于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。

簡單概括如下:

1.MySQL的“utf8mb4”是真正的“UTF-8”。

2.MySQL的“utf8”是一種“專屬的編碼”,它能夠編碼的Unicode字符并不多。

我要在這里澄清一下: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”。


那么什么是編碼?什么是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”,那么計算機在顯示這個字符時需要經過兩個步驟:

1.計算機讀取“01000011”,得到數字67,因為67被編碼成“01000011”。

2.計算機在Unicode字符集中查找67,找到了“C”。

同樣的:

1.我的電腦將“C”映射成Unicode字符集中的67。

2.我的電腦將67編碼成“01000011”,并發送給Web服務器。

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,占用的空間只有UTF-32的四分之一左右。

MySQL的“utf8”字符集與其他程序不兼容,它所謂的“”,可能真的是一坨……


MySQL簡史


為什么MySQL開發者會讓“utf8”失效?我們或許可以從提交日志中尋找答案。

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)是隨后才出現的。

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。MySQL數據庫開發的 36 條軍規,這個要記住。

同年9月,他們對MySQL源代碼進行了一次調整:“UTF8現在最多只支持3個字節的序列”。

是誰提交了這些代碼?他為什么要這樣做?這個問題不得而知。在遷移到Git后(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,那么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。如果插入的字符少于定義的數量,MySQL就會在后面填充空格,如果插入的字符超過了定義的數量,后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,并以此類推。

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。但是文檔上卻這么寫了,而且廣為流傳,所有了解UTF-8的人都認同文檔里寫的東西。

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不過很顯然,MySQL開發者或廠商擔心會有用戶做這兩件事:

1.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年以后就不是這樣子了)。

2.將CHAR列的編碼設置為“utf8”。

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。

在這個不合法的字符集發布了之后,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數據庫。最終,MySQL在2010年重新發布了“utf8mb4”來支持真正的UTF-8。


為什么這件事情會讓人如此抓狂


因為這個問題,我整整抓狂了一個禮拜。我被“utf8”愚弄了,花了很多時間才找到這個bug。但我一定不是唯一的一個,網絡上幾乎所有的文章都把“utf8”當成是真正的UTF-8。

“utf8”只能算是個專有的字符集,它給我們帶來了新問題,卻一直沒有得到解決。


總結


如果你在使用MySQL或MariaDB,不要用“utf8”編碼,改用“utf8mb4”。這里( https://mathiasbynens.be/notes/mysql-utf8mb4#utf8-to-utf8mb4 )提供了一個指南用于將現有數據庫的字符編碼從“utf8”轉成“utf8mb4”。


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