MySQL字符编码的讨论:如何处理emoji等4字节的Un

页面导航:首页 > 数据库 > Mysql > MySQL字符编码的讨论:如何处理emoji等4字节的Un

MySQL字符编码的讨论:如何处理emoji等4字节的Un

来源: 作者: 时间:2016-01-14 17:29 【

1 Unicode是什么Unicode(中文:万国码、国际码、统一码、单一码)是计算机科学领域里的一项业界标准。它对世界上大部分的文字系统进行了整理、编码,使得电脑可以用更为简单的方式
1. Unicode是什么
Unicode(中文:万国码、国际码、统一码、单一码)是计算机科学领域里的一项业界标准。它对世界上大部分的文字系统进行了整理、编码,使得电脑可以用更为简单的方式来呈现和处理文字。
简单说来,就是把世界上所有语言的字,加上所有能找到的符号(如高音谱号、麻将、emoji)用同一套编码表示出来。

2. UTF-8是什么
UTF-8(8-bit Unicode Transformation Format)是一种针对Unicode的可变长度字符编码。可变长度的意思在于,如果能使用1字节编码,UTF-8绝对不会使用2字节去表示。举个例子,UTF-8的1字节部分和ASCII码是相同的。所以表示'A'这个字符的时候,UTF-8与ASCII码不仅编码相同,而且都是只使用1字节。

3. Character Set和Collation是什么
Character Set是一套符号以及编码。Collation是character set的排序方法。在中文版的MySQL中,character set被翻译为“字符集”,collation被翻译为“整理”。
举个例子,UTF-8是character set,utf8_unicode_ci和utf8mb4_unicode_ci就是collation。
Collation的作用主要有二:字符排序与查找字符。
字符排序的作用是显而易见的,不过还是要用几个例子加以说明。比如要比较a和b的大小,因为在26个英文字母里面,a在b前,所以在编码的时候,也把a放在b前面。这样就产生了第一种排序方式,通过字符编码的大小来排序。而在中文里面,“年”和“日”的排序,除了按照字符编码大小,还可以有另外一些标准。比如可以按照笔画序,“年”的第一笔是丿,“日”的第一笔是丨,而丨是排在丿前的,所以就将“日”排在前面;也可以按拼音序,“年”是n开头,“日”是r开头,于是把“年”排在前面。除此以外,还可以定义部首序、笔画数序等等,而不同的排序方法会有不同的结果。英文也有大小写敏感与不敏感的排序方式。种种不同的排序方式,就形成了不同的collations。
Collation的第二个作用则是查找字符是否在一个字符集里面。既然是一个有序的集合,则可以快速地通过一个编码值确定一个字符是否在集合内。这个特性是我们在不知不觉中使用的。比如使用中文输入法,就是通过输入法找到一个编码,通过collation把它查找出来的。

4. Unicode再深入:Plane和中日韩越统一表意文字

utf8_unicode_ci和utf8mb4_unicode_ci这两个collations都是基于UTF-8编码的,但排序方面或多或少会有差别。可是更大的差别是它查找字符的集合。这需要提到一个Unicode的概念:Plane。

4.1. Plane
Plane中文译作“Unicode平面字符映射”,不过我们还是叫它plane好啦。目前的Unicode字符分为17个planes,而每个plane拥有65536(即2^16)个代码点。可以认为一个plane就是一个范围的编码。
Plane 0也叫做BMP(Basic Multilingual Plane,基本多文种平面),存放着世界上各种语言与标记中最常用的字符。
Plane 1也叫做SMP(Supplementary Multilingual Plane,多文种补充平面),放着表情符号(emoji)、字母与数学符号、音乐符号、太玄经(太极符号)、装饰符号、扑克牌、麻将符号、箭头扩展和一些世界上各种语言不太常用的文字等等。

Plane 2也叫做SIP(Supplementary Ideographic Plane,表意文字补充平面),用于存放统一汉字(见4.2)的一些罕用字与汉藏语系其他语言的用字(如粤语用字)。

4.2. 统一汉字的分布
对于统一汉字(中日韩越统一表意文字,CJKV Unified Ideographs)来说,BMP存放着最初的版本(也是最常用字)与扩展A区的汉字。扩展B区到即将到来的扩展E区都放在SIP中。
在这些区中,除了独立字源的字,还有同一个字源或部首不同的变体或写法。比如“户”的第一笔,中国大陆与香港写作“户”,台湾写作“戶”,日本则写作“戸”。这些差异也会在Unicode中用三个不同的编码去表示。所以B区到E区有不少此种字体。
举些B区的例子。网络上之前流行的“不会功夫不要艹我”被写成““xx巭嫑莪”,其中“xx”这个字就是在B区。而粤语“x鸡”(阉鸡)、“x完松”(和一个人发生关系后弃之而去)两个词的首字也是在B区。

5. utf8_unicode_ci和utf8mb4_unicode_ci的异同
这两种collations所对应的字符都是UTF-8编码的一个子集。utf8_unicode_ci最多能找到3个字节的Unicode编码,而utf8mb4_unicode_ci则能找到4个字节的编码。由于调整后的UTF-8编码格式规定最多使用4字节(原来是6字节)编码,所以utf8mb4系列可以说是覆盖了整个Unicode编码。
由于utf8_unicode_ci最多能找到3个字节的编码,意味着它只支持BMP中的字符,对于SMP与SIP以及其他头一字节不为0x00、需要4字节编码的planes来说,utf8_unicode_ci这种collation是无法支持。当使用4字节的字符(如emoji与B区以后的统一汉字)对使用此种collation的字段进行增删查改时,会报一个非法字符的异常。而utf8mb4则没有此问题。由此也看出,utf8mb4_unicode_ci是utf8_unicode_ci的超集。

6. utf8mb4_unicode_ci的优缺点
utf8mb4系列的Collation在MySQL 5.5以上开始支持。相比起utf8_unicode_ci,它有如下的特性:
1) 在数据表中,对于BMP中的字符(最多使用3字节的字符,最常用的字符),两种collations具有完全相同的存储特性:相同的码值,相同的编码方式,相同的存储长度。不会增加任何的存储开销。
2) 在数据表中,对于其他plains的字符,utf8系列的collation根本不能存储,而utf8mb4系列的collations则可以存储。
3) 在数据表中,对于变长的字段(如VARCHAR2,TEXT),utf8mb4最大可存储的字符可能少于utf8系列的collation。
4) 在索引中,对于文本类型的字段,utf8mb4可索引的字符少于utf8系列的collations。如InnoDB的索引最多使用767字节。如果使用utf8mb4,每一个字符都会预留4字节做索引,而utf8则预留3字节。故此前者是191个字符,后者是255个字符。
5) 由于4)的原因,加上字符集大,utf8mb4的性能可能比utf8系列的collations低。
6) 若升级前的字段做了索引,需要把索引字符限制在191字符或以内。

7. 当前用哪个好
在当前的系统,全部都使用utf8_unicode_ci这种collation。但是在存储网页标题时,标题带有SMP或者SIP的字符,如emoji、粤语字,会引发数据库写入异常。于是,就有两种解决方向:
1) 扔掉。
1.1) 扔掉或截断引发异常的字。采取此种方法,需要对每一个标题进行扫描。
1.2) 扔掉整条记录。可以采取扫描法,或者扔掉引发异常的记录。
2) 升级到utf8mb4。会略为降低数据库性能。

7.1. 性能考虑
首先对于写入性能,查找字体的性能损耗由于在写入前字符都已经变成编码,基本可以忽略。对于网络传输的性能,则需要继续查找相关资料继续查证。但初步估计由于目前数据库在本地,故此这部分开销的增长不太明显。
而对于索引的性能,由于网页标题这一字段没有做索引,在可预见的将来也未有此计划,故此没有性能的损耗,也没有升级兼容性的担心。
况且,倘若走扔掉数据的方向,若采取扫描法,则需要付出扫描的开销。若采取扔掉记录法,则会先触发事务回滚,其他记录需要下次重新写入。而且当一批记录写入时有k个记录引发异常,则需要回滚与重试k次,除非使用扫描法预先扫描出这些异常的记录。但这也会引入额外的程序与数据库开销。若不使用事务,则数据库总体写入性能会大为降低。
虽然没有实测过,但从感觉上来定性判断,似乎扔掉记录比升级collation带来的性能退化要大。

7.2. 存储空间考虑
当前的网页标题是使用VARCHAR2存储。对于现在可用的、常见的BMP字符,不会引入额外的存储开销。BMP字符在VARCHAR的类型下不会为每一字符引入额外33%的空间开销。反之,定长的CHAR就会引入这种额外开销。

7.3. 目标数据考虑
网页标题作为以后特征分析的数据源。在分析需求完全没有确定的情况下,我认为扔掉任何数据都是不宜采取的办法,特别是整条记录扔掉更是不推荐。因为现阶段我们没有一套标准去判定何为有效数据、何为无效数据。有可能引发异常的那部分数据确实是没用的数据,也有可能那部分人群更倾向于在我们平台上活跃使用。既然各种可能性都存在,我们主动放弃一部分可能性,似乎不太恰当。

7.4. API设计与兼容性考虑
由于utf8_unicode_ci与utf8mb4_unicode_ci都是使用UTF-8编码,所以对于JAVA,使用MyBatis生成的代码是一样的,都是使用String类型。这点已经实测过。加上这两种collations在BMP中的编码完全一致,所以使用3字节与4字节的系统,对于BMP中的字符都是完全兼容、正常显示的。而对于3字节的系统,4字节的字符一般会显示成一个方框,或者在一个方框中有几个小数字,不会引发系统异常。

8. 总结
诚然,emoji对分词分析目前来说还没有什么效果,粤语词而且在SIP中也只是其中一部分,也不知道有多少日本动漫或者爱情动作片的网页会遇到这些生僻字,音乐符号也少人用,太极符号也不是每次都出现,一些数学增补的字符与箭头增补图案也不是每个人都会用。这些加起来可能不知够不够全部的千分之一。
但是倘若每一两个小时就会由于字符不能写入,引发数据库的异常。通过上面的分析,我认为增加这种兼容性带来的成本是可以接受的。
故此,我建议使用升级的方法,兼容所有Unicode字符。
Tags:

文章评论

最 近 更 新
热 点 排 行
Js与CSS工具
代码转换工具

<