理解 MySQL 中的数字类型

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MySQL 中数据类型常用的就三大类：

数字类型 /numeric types
日期和时间 /date and time types
字符类型 /string (character and byte) types

另外还包含两个没那么常用的大类：

特殊类型 /spatial types
JSON

继续之前，先来看一些单位上的约定和概念，

M：根据具体不同的类型，其表示的意思不一样，见下方关于这个参数的讨论。
D 用于定点及浮点数，表示小数点后有多少位。最大可能取值为 30，但不应该超过 M-2。
fsp 适用于 TIME, DATETIME 及 TIMESTAMP。可理解秒后面的小数点位数。它应该是介于 0~6 之间的，0 表示没有小数部分（fractin part）。默认为 0。
[] 方括号表示类型中可选的部分。

存储字符串时指定的类型 VARCHAR(50) 中可接收一个数字作为长度，其实除了字符串类型，数字类型也是可指定该参数的，比如 INT(10)，BIGINT(20)。假设后续讨论中这个参数使用字母 M 来表示，即上面提到的。该参数被用在不同类型上时，其表示的意思不一样。

对于整形，它表示 展示宽度 /display width。
对于定点数（fixed point）或浮点数（floating point），表示能够存储的总位数，即精度。
对于字符串，表示能够存储的字符串长度。

那么什么是 展示宽度。展示宽度这个参数具有迷惑性，它不像 CHAR(M) 中有实际意义表示能够存储的字符串长度，在数字类型中，它指数字展示时需要的宽度，是 MySQL 格式化时使用的。即 INT(5)，INT(15)，INT(25) 能够存储的数字范围都是 INT 类型的范围 -2147483648 ~ 2147483647。如果指定了 ZEROFILL，MySQL 在返回该数字时，对于实际位数小于展示宽度的数字，将自动在左边补零。比如列的类型为 INT(5)，实际存储了数字 5，返回时会得到 00005。对于没有指定 ZEROFILL 或实际存储的位数大于指定的展示宽度，则不会自动补零，此时看上去没有任何效果。

CREATE TABLE test_zero_fill 
  (with_fill    INT(5) UNSIGNED ZEROFILL NOT NULL PRIMARY KEY, 
     without_fill INT(5) UNSIGNED NOT NULL 
  );

mysql> INSERT INTO test_zero_fill (with_fill, without_fill) VALUES (5, 5),(123456, 123456);
Query OK, 2 rows affected (0.00 sec)
Records: 2  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> select * from test_zero_fill;
+-----------+--------------+
| with_fill | without_fill |
+-----------+--------------+
|     00005 |            5 |
|    123456 |       123456 |
+-----------+--------------+
2 rows in set (0.00 sec)

另外，如果使用了 ZEROFILL，该列将自动设置为 UNSIGNED 类型。

mysql> ALTER TABLE test_zero_fill ADD signed_num INT(5) signed ZEROFILL NOT NULL after without_fill;
mysql> describe test_zero_fill;
+--------------+--------------------------+------+-----+---------+-------+
| Field        | Type                     | Null | Key | Default | Extra |
+--------------+--------------------------+------+-----+---------+-------+
| with_fill    | int(5) unsigned zerofill | NO   | PRI | NULL    |       |
| without_fill | int(5) unsigned          | NO   |     | NULL    |       |
| signed_num   | int(5) unsigned zerofill | NO   |     | NULL    |       |
+--------------+--------------------------+------+-----+---------+-------+
3 rows in set (0.00 sec)

所以对于数据存储层面来说，展示宽度其实没什么用途。如果真的需要格式化，程序中能够请求 MySQL 的 meta 信息以获取到相应的展示宽度。

假如在 Node.js 中使用 mysqljs/mysql 作为数据库连接的模块，在执行请求时，其回调中返回的 fields 入参便包含了列相应的 meta 信息。

connection.query("SELECT * from test_zero_fill", function(
    error,
    results,
    fields
) {if (error) throw error;
    console.log(fields);
});

fields 中包含列的 meta 信息

FieldPacket {
    catalog: 'def',
    db: 'data_type',
    table: 'test_zero_fill',
    orgTable: 'test_zero_fill',
    name: 'with_fill',
    orgName: 'with_fill',
    charsetNr: 63,
    length: 5,
    type: 3,
    flags: 20579,
    decimals: 0,
    default: undefined,
    zeroFill: true,
    protocol41: true
  },
  FieldPacket {
    catalog: 'def',
    db: 'data_type',
    table: 'test_zero_fill',
    orgTable: 'test_zero_fill',
    name: 'without_fill',
    orgName: 'without_fill',
    charsetNr: 63,
    length: 5,
    type: 3,
    flags: 4129,
    decimals: 0,
    default: undefined,
    zeroFill: false,
    protocol41: true
  },
  FieldPacket {
    catalog: 'def',
    db: 'data_type',
    table: 'test_zero_fill',
    orgTable: 'test_zero_fill',
    name: 'signed_num',
    orgName: 'signed_num',
    charsetNr: 63,
    length: 5,
    type: 3,
    flags: 4193,
    decimals: 0,
    default: undefined,
    zeroFill: true,
    protocol41: true
  }
]

因此，在设计表时，应该关注使用哪种具体的数据类型能够满足数据存储的需要，而不要被展示宽度所迷惑。

数字类型分为有符号 SIGNED 和无符号 UNSIGNED 的情况，有符号即最前面有一位符呈位，可表示正负数。默认情况下为 SIGNED 即有符号。

MySQL 中支持标准的 SQL 整型，

INTEGER (INT)
SMALLINT

并且扩展了一些类型：

TINYINT
MEDIUMINT
BIGINT

以下是 MySQL 中支持的整型，及其对应所需存储空间和取值范围。

类型	空间 (字节)	有符号时最小取值	有符号时最大取值	无符号时最大取值
TINYINT	1	-128	127	255
SMALLINT	2	-32768	32767	65535
MEDIUMINT	3	-8388608	8388607	16777215
INT	4	-2147483648	2147483647	4294967295
BIGINT	8	-2⁶³	2⁶³-1	2⁶⁴-1

具体到每种类型：

TINYINT[(M)] [UNSIGNED] [ZEROFILL]：微整型，取值范围 -128 ~ 127，无符号情况下为 0 ~ 255。
BOOL, BOOLEAN：效果等同 TINYINT(1)，0 表示 FALSE，其他非 0 值处理成 TRUE。其中关键字 TRUE，FALSE 真实代表的是数字 1 和 0。

mysql> SELECT IF(0, 'true', 'false');
+------------------------+
| IF(0, 'true', 'false') |
+------------------------+
| false                  |
+------------------------+

mysql> SELECT IF(1, 'true', 'false');
+------------------------+
| IF(1, 'true', 'false') |
+------------------------+
| true                   |
+------------------------+

mysql> SELECT IF(2, 'true', 'false');
+------------------------+
| IF(2, 'true', 'false') |
+------------------------+
| true                   |
+------------------------+

mysql> SELECT IF(0 = FALSE, 'true', 'false');
+--------------------------------+
| IF(0 = FALSE, 'true', 'false') |
+--------------------------------+
| true                           |
+--------------------------------+

mysql> SELECT IF(1 = TRUE, 'true', 'false');
+-------------------------------+
| IF(1 = TRUE, 'true', 'false') |
+-------------------------------+
| true                          |
+-------------------------------+

mysql> SELECT IF(2 = TRUE, 'true', 'false');
+-------------------------------+
| IF(2 = TRUE, 'true', 'false') |
+-------------------------------+
| false                         |
+-------------------------------+

mysql> SELECT IF(2 = FALSE, 'true', 'false');
+--------------------------------+
| IF(2 = FALSE, 'true', 'false') |
+--------------------------------+
| false                          |
+--------------------------------+

SMALLINT[(M)] [UNSIGNED] [ZEROFILL]：小整型。取值范围 -32768 ~ 32767，无符号情况下为 0 ~ 65535。
MEDIUMINT[(M)] [UNSIGNED] [ZEROFILL]：中整型。取值范围 -8388608 ~ 8388607，无符号情况下为 0 ~ 16777215。
INT[(M)] [UNSIGNED] [ZEROFILL]: 整型。取值范围 -2147483648 ~ 2147483647，无符号情况下为 -2147483648 ~ 2147483647。
INTEGER[(M)] [UNSIGNED] [ZEROFILL]：同 INT。
BIGINT[(M)] [UNSIGNED] [ZEROFILL]：大整型。取值范围 -9223372036854775808 ~ 9223372036854775807，无符号情况下为 0 ~ 18446744073709551615。

关于大整型，关键字 SERIAL 等同于 BIGINT UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT UNIQUE。

还记得创建表时一般需要指定一个自增的整形 ID 字段么，

CREATE TABLE table_name (id INT UNSIGNED PRIMARY KEY NOT NULL AUTO_INCREMENT)

SERIAL 关键字其实是 BIGINT UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT UNIQUE 的别名，所以下次创建表时可直接使用该关键字，会省事很多。

CREATE TABLE table_name (id SERIAL PRIMARY KEY)

如果你不想要 BIGINT，SERIAL DEFAULT VALUE 是 NOT NULL AUTO_INCREMENT UNIQUE 的别名，那么可以这样来简写 ID 字段：

CREATE TABLE table_name (id INT SERIAL DEFAULT VALUE PRIMARY KEY)

DECIMAL[(M[,D])] [UNSIGNED] [ZEROFILL] 定点型数字，其中 M 表示总的位数（不包含正负号及小数点），D 表示小数位数。D 为 0 则表示没有小数部分。M 最大取值 65，默认 10；D 最大支持到 30，默认 0。所有的算术运算（+，-，*，/）都基于 65 位的 DECIMAL。

DEC[(M[,D])] [UNSIGNED] [ZEROFILL], NUMERIC[(M[,D])] [UNSIGNED] [ZEROFILL], FIXED[(M[,D])] [UNSIGNED] [ZEROFILL] 同 DECIMAL。

定点型数字存储精确的数字，用于准确性要求高的场合，比如涉及金钱。底层实现上，MySQL 使用二进制形式存储该类型的值。

通常的用法如下：

salary DECIMAL(5,2)

上面示例中，salary 为一个 5 位精度两位小数的定点型。取值范围 -999.99 ~ 999.99。

因为 D 缺省时默认为 0，所以 DECIMAL(M) 表示 DECIMAL(M,0)，现时，MySQL 中，M 缺省时默认为 10，所以 DECIMAL 表示 DECIMAL(10,0)。

当实际存储的值其小数大于指定的位数时，其精度会自动转换成所存储的值的精度。

区别于 DECIMAL，浮点型存储的数字是个近似值。内部存储时，MySQL 为单精度使用 4 字节（bytes），双精度使用 8 字节。

浮点型包含以下这些类型：

FLOAT[(M,D)] [UNSIGNED] [ZEROFILL]：小型的单精度浮点型。根据 IEEE 标准理论取值范围 -3.402823466E+38 ~ -1.175494351E-38, 0, 1.175494351E-38 ~ 3.402823466E+38，实际的取值范围因硬件和操作系统而异，会比理论值要小。
- M 表示总位数，D 表示小数位数。两者省略的情况下，其值为硬件允许的最大值。比如 FLOAT(7,4) 看起来会是这个样子：-999.9999。
- FLOAT[(M,D) 这种形式的类型不是标准的 SQL 类型，后续会废弃掉。
FLOAT(p) [UNSIGNED] [ZEROFILL]：是标准的 SQL 类型，p 表示精度。但 MySQL 中，根据 p 取值的不同，底层实际将其处理成别的类型。比如 0 ~ 24 时，当成 4 字节单精度 FLOAT 类型来处理，25 ~ 53 时处理成 8 字节双精度的 DOUBLE 类型。
DOUBLE[(M,D)] [UNSIGNED] [ZEROFILL]：双精度浮点型。取值范围 -1.7976931348623157E+308 ~ -2.2250738585072014E-308, 0, 2.2250738585072014E-308 ~ 1.7976931348623157E+308。同 FLOAT(M,D)，DOUBLE(M,D) 这种形式的双精度类型也是非标准 SQL 类型，后续会废弃。
DOUBLE PRECISION[(M,D)] [UNSIGNED] [ZEROFILL], REAL[(M,D)] [UNSIGNED] [ZEROFILL]：DOUBLE 的别名。

所以实际使用时，为了最大限度的兼容性，直接使用 FLOAT，DOUBLE，PRECISION 而不要指定精度及小数。

BIT[(M)] 类型用于存储单个状态值，M 表示包含几位。默认为 1，最大可取 64。

该类型的值可通过 b'value' 的形式书写，其中 value 部分以二进制的形式呈现，比如 b’111′ 和 b’10000000′ 分别表示 7 和 128。更加详细的信息可参考 9.1.5 Bit-Value Literals。

如果赋值到该类型上的值小于 M 指定的位数，值左边会补零，比如将 b’101′ 存储到类型为 BIT(6) 的列，实际会是 b’000101’。

将要存储的值超出数字类型的范围时，其表现跟当前设置的 SQL 模式有关。具体来说，

开启 SQL 严格模式时，超出范围的值会写入失败，MySQL 会中断操作并且直接抛错。
非严格模式下，MySQL 会将值裁剪到合适的大小进行写入。即超出的情况下存成该类型能够接收的最大值。

考察一个通过如下语句创建的表 t1：

CREATE TABLE t1 (i1 TINYINT, i2 TINYINT UNSIGNED);

SQL 严格模式下，尝试写入一个超出范围的值时抛错：

mysql> SET sql_mode = 'TRADITIONAL';
mysql> INSERT INTO t1 (i1, i2) VALUES(256, 256);
ERROR 1264 (22003): Out of range value for column 'i1' at row 1
mysql> SELECT * FROM t1;
Empty set (0.00 sec)

以下是非严格模式下进行裁剪存储的情况：

mysql> SET sql_mode = '';
mysql> INSERT INTO t1 (i1, i2) VALUES(256, 256);
mysql> SHOW WARNINGS;
+---------+------+---------------------------------------------+
| Level   | Code | Message                                     |
+---------+------+---------------------------------------------+
| Warning | 1264 | Out of range value for column 'i1' at row 1 |
| Warning | 1264 | Out of range value for column 'i2' at row 1 |
+---------+------+---------------------------------------------+
mysql> SELECT * FROM t1;
+------+------+
| i1   | i2   |
+------+------+
|  127 |  255 |
+------+------+

上述表现同样会出现在涉及到对列进行转换修改的一些操作上，比如 ALTER TABLE，LOAD DATA，UPDATE 以及使用 INSERT 同时插入多行数据时。严格模式下会抛错失败，非严格模式下值会进行裁剪。但失败的情况不尽相同，如果是事务类型的表，会整个全失败，其他情况根据具体的值会部分成功，部分失败。

进行数字计算时如果有溢出，也会抛错，比如对于 BIGINT 其最大值为 9223372036854775807，因为 MySQL 中默认对数字类型是有符号类型，如下操作会抛错，

mysql> SELECT 9223372036854775807 + 1;
ERROR 1690 (22003): BIGINT value is out of range in '(9223372036854775807 + 1)'

对于上述情况，可显式将被操作数进行类型转换，转成无符号的 BIGINT：

mysql> SELECT CAST(9223372036854775807 AS UNSIGNED) + 1;
+-------------------------------------------+
| CAST(9223372036854775807 AS UNSIGNED) + 1 |
+-------------------------------------------+
|                       9223372036854775808 |
+-------------------------------------------+

通过带上小数后，转成 DECIMAL 也能修正上面的错误，因为 DECIMAL 比整形要大，

mysql> SELECT 9223372036854775807.0 + 1;
+---------------------------+
| 9223372036854775807.0 + 1 |
+---------------------------+
|     9223372036854775808.0 |
+---------------------------+

两数相减时，其中一个为无符号数，得出的结果默认为也为无符号。所以如果想减之后结果是负数，则会抛错。

mysql> SET sql_mode = '';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> SELECT CAST(0 AS UNSIGNED) - 1;
ERROR 1690 (22003): BIGINT UNSIGNED value is out of range in '(cast(0 as unsigned) - 1)'

除非开启了 NO_UNSIGNED_SUBTRACTION：

mysql> SET sql_mode = 'NO_UNSIGNED_SUBTRACTION';
mysql> SELECT CAST(0 AS UNSIGNED) - 1;
+-------------------------+
| CAST(0 AS UNSIGNED) - 1 |
+-------------------------+
|                      -1 |
+-------------------------+

对于整型或浮点型，可指定 AUTO_INCREMTN 属性。指定该属性性，将不能接收负值。同时 CHECK 属性与该属性冲突，也不能同时使用。但对于 FLOAT 和 DOUBLE，AUTO_INCREMENT 属性的支持将逐渐废弃掉，实际使用时尽量避免。

对于需要精确数值的场合，使用 DECIMAL，比如涉及金钱的情况。

对于整形，展示宽度不是其存储的值范围，只用来格式化。