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[精华] Oracle基本数据类型存储格式浅析

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1#
发表于 2005-1-5 10:01 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
Oracle基本数据类型存储格式浅析(一)——字符类型


前一阵看完文档,对oracle的基本数据类型的存储格式有了一些了解,最近有做了一些测试进行了验证。


打算整理总结一下,这一篇主要说明字符类型的存储格式。主要包括char、varchar2和long等几种类型。


SQL> create table test_char (char_col char(10), varchar_col varchar2(10), long_col long);


表已创建。


SQL> insert into test_char values ('abc', '123', ',fd');


已创建 1 行。


SQL> commit;


提交完成。


SQL> select rowid from test_char;


ROWID
------------------
AAAB3LAAFAAAAAgAAA


根据rowid的定义规则,第7~9位是表示的是数据文件,F表示5,而10~15位表示的是在这个数据文件中的第几个BLOCK,g表示32。(rowid编码相当于64进制。用A~Z a~z 0~9 + /共64个字符表示。A表示0,B表示1,……,a表示26,……,0表示52,……,+表示62,/表示63。)


我们根据计算的结果去dump这个block。


SQL> ALTER SYSTEM DUMP DATAFILE 5 BLOCK 32;


系统已更改。


打开产生的trace文件:


data_block_dump,data header at 0x3421064
===============
tsiz: 0x1f98
hsiz: 0x14
pbl: 0x03421064
bdba: 0x01400020
     76543210
flag=--------
ntab=1
nrow=1
frre=-1
fsbo=0x14
fseo=0x1f82
avsp=0x1f6e
tosp=0x1f6e
0xeti[0] nrow=1 offs=0
0x12ri[0] offs=0x1f82
block_row_dump:
tab 0, row 0, @0x1f82
tl: 22 fb: --H-FL-- lb: 0x1  cc: 3
col  0: [10]  61 62 63 20 20 20 20 20 20 20
col  1: [ 3]  31 32 33
col  2: [ 3]  2c 66 64
end_of_block_dump
End dump data blocks tsn: 5 file#: 5 minblk 32 maxblk 32


观察dump出来的结果,可以发现以下几点:


1.对于每个字段,除了保存字段的值以外,还会保存当前字段中数据的长度。而且,oracle显然没有把字段的长度定义或类型定义保存在block中,这些信息保存在oracle的数据字典里面。


2. 根据dump的结果,可以清楚的看到,字符类型在数据库中是以ascii格式存储的。


SQL> select chr(to_number('61', 'xx')) from dual;


CH
--
a


3.char类型为定长格式,存储的时候会在字符串后面填补空格,而varchar2和long类型都是变长的。


SQL> SELECT DUMP(CHAR_COL, 16) D_CHAR FROM TEST_CHAR;


D_CHAR
-------------------------------------------------------------
Typ=96 Len=10: 61,62,63,20,20,20,20,20,20,20


SQL> SELECT DUMP(VARCHAR_COL, 16) D_VARCHAR2 FROM TEST_CHAR;


D_VARCHAR2
-------------------------------------------------------------
Typ=1 Len=3: 31,32,33


SQL> SELECT DUMP(LONG_COL, 16) D_VARCHAR2 FROM TEST_CHAR;
SELECT DUMP(LONG_COL, 16) D_VARCHAR2 FROM TEST_CHAR
            *
ERROR 位于第 1 行:
ORA-00997: 非法使用 LONG 数据类型


由于DUMP不支持LONG类型,因此我们使用了alter system dump block的方式,通过比较两种方式得到的结果,发现DUMP()函数不但方便,结果清晰,而且指出了进行DUMP的数据类型,在以后的例子中,除非必要的情况,否则都会采用DUMP()函数的方式进行说明。


下面看一下插入中文的情况,首先看一下数据库的字符集


SQL> select name, value$ from sys.props$ where name like '%CHARACTERSET%';


NAME                           VALUE$
------------------------------ ------------------------------
NLS_CHARACTERSET               ZHS16GBK
NLS_NCHAR_CHARACTERSET         AL16UTF16


SQL> insert into test_char values ('定长', '变长', null);


已创建 1 行。


SQL> SELECT DUMP(CHAR_COL, 16) D_CHAR FROM TEST_CHAR;


D_CHAR
----------------------------------------------------------------
Typ=96 Len=10: 61,62,63,20,20,20,20,20,20,20
Typ=96 Len=10: b6,a8,b3,a4,20,20,20,20,20,20


SQL> SELECT DUMP(VARCHAR_COL, 16) D_VARCHAR2 FROM TEST_CHAR;


D_VARCHAR2
----------------------------------------------------------------
Typ=1 Len=3: 31,32,33
Typ=1 Len=4: b1,e4,b3,a4


根据dump结果,可以清楚的看出,普通英文字符和标点用一个字节表示,而中文字符或中文标点需要两个字节来表示。


下面,对比一下nchar和nvarchar2与char、varchar2类型有什么不同。


SQL> create table test_nchar (nchar_col nchar(10), nvarchar_col nvarchar2(10));


表已创建。


SQL> insert into test_nchar values ('nchar定长', 'nvarchar变长');


已创建 1 行。


从这里已经可以看出一些不同了,如果按照刚才中文的计算方法,'nvarchar变长'的长度是8+2*2=12已经超过了数据类型定义的大小,可是为什么插入成功了?


还是dump一下看看结果吧。


SQL> select dump(nchar_col, 16) from test_nchar;


DUMP(NCHAR_COL,16)
--------------------------------------------------------------
Typ=96 Len=20: 0,6e,0,63,0,68,0,61,0,72,5b,9a,95,7f,0,20,0,20,0,20


SQL> select dump(nvarchar_col, 16) from test_nchar;


DUMP(NVARCHAR_COL,16)
--------------------------------------------------------------
Typ=1 Len=20: 0,6e,0,76,0,61,0,72,0,63,0,68,0,61,0,72,53,d8,95,7f


这下就明白了,虽然仍然是采用ascii码存储,但是nchar使用的AL16UTF16字符集,编码长度变为2个字节。这样中文使用两个字节,对于可以用一个字节就表示的英文字符,采用了高位补0的方式凑足2位,这样,对于采用AL16UTF16字符集的nchar类型,无论中文还是英文都用2位字符表示。因此'nvarchar变长'的长度是10,并没有超过数据类型的限制。

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 楼主| 发表于 2005-1-5 10:04 | 只看该作者

Oracle基本数据类型存储格式浅析(二)——数字类型

这篇文章主要描述NUMBER类型的数据和如何在数据库中存储的。


Oracle的NUMBER类型最多由三个部分构成,这三个部分分别是最高位表示位、数据部分、符号位。其中负数包含符号位,正数不会包括符号位。另外,数值0比较特殊,它只包含一个数值最高位表示位80,没有数据部分。


正数的最高位表示位大于80,负数的最高位表示位小于80。其中一个正数的最高位是个位的话,则最高位表示位为C1,百位、万位依次为C2、C3,百分位、万分为依次为C0、BF。一个负数的最高位为个位的话,最高位表示位为3E,百位、万位依次为3D、3C,百分位、万分位依次为3F、40。


数据部分每一位都表示2位数。这个两位数可能是从0到99,如果是数据本身是正数,则分别用二进制的1到64表示,如果数据本身是负数,则使用二进制65到2表示。


符号位用66表示。


上面的这些是我通过DUMP结果总结出来的,对于上面提到的这些关系常数,Oracle之所以这样选择是有道理的,我们后面根据例子也可以推导出来,而且会进一步说明为什么会采用这种方式表示。这里列出的意思是使大家先对NUMBER类型数据有一个大概的了解。


下面我们通过一个例子详细说明:








SQL> CREATE TABLE TEST_NUMBER (NUMBER_COL NUMBER);


表已创建。


SQL> INSERT INTO TEST_NUMBER VALUES (0);


已创建 1 行。


SQL> INSERT INTO TEST_NUMBER VALUES (1);


已创建 1 行。


SQL> INSERT INTO TEST_NUMBER VALUES (2);


已创建 1 行。


SQL> INSERT INTO TEST_NUMBER VALUES (25);


已创建 1 行。


SQL> INSERT INTO TEST_NUMBER VALUES (123);


已创建 1 行。


SQL> INSERT INTO TEST_NUMBER VALUES (4100);


已创建 1 行。


SQL> INSERT INTO TEST_NUMBER VALUES (132004078);


已创建 1 行。


SQL> INSERT INTO TEST_NUMBER VALUES (2.01);


已创建 1 行。


SQL> INSERT INTO TEST_NUMBER VALUES (0.3);


已创建 1 行。


SQL> INSERT INTO TEST_NUMBER VALUES (0.00000125);


已创建 1 行。


SQL> INSERT INTO TEST_NUMBER VALUES (115.200003);


已创建 1 行。


SQL> INSERT INTO TEST_NUMBER VALUES (-1);


已创建 1 行。


SQL> INSERT INTO TEST_NUMBER VALUES (-5);


已创建 1 行。


SQL> INSERT INTO TEST_NUMBER VALUES (-20032);


已创建 1 行。


SQL> INSERT INTO TEST_NUMBER VALUES (-234.432);


已创建 1 行。


SQL> COMMIT;


提交完成。


SQL> COL D_NUMBER FORMAT A50
SQL> SELECT NUMBER_COL, DUMP(NUMBER_COL, 16) D_NUMBER FROM TEST_NUMBER;


NUMBER_COL D_NUMBER
---------- --------------------------------------------------
         0 Typ=2 Len=1: 80
         1 Typ=2 Len=2: c1,2
         2 Typ=2 Len=2: c1,3
        25 Typ=2 Len=2: c1,1a
       123 Typ=2 Len=3: c2,2,18
      4100 Typ=2 Len=2: c2,2a
132004078 Typ=2 Len=6: c5,2,21,1,29,4f
      2.01 Typ=2 Len=3: c1,3,2
        .3 Typ=2 Len=2: c0,1f
.00000125 Typ=2 Len=3: be,2,1a
115.200003 Typ=2 Len=6: c2,2,10,15,1,4
        -1 Typ=2 Len=3: 3e,64,66
        -5 Typ=2 Len=3: 3e,60,66
    -20032 Typ=2 Len=5: 3c,63,65,45,66
  -234.432 Typ=2 Len=6: 3d,63,43,3a,51,66


已选择15行。





    下面根据例子得到的结果,对每行进行说明。首先说明两点基本的。DUMP函数返回的TYPE=2表示DUMP的数据类型是NUMBER,LENGTH=N表示数值在数据库中存储的长度是N。


1.DUMP(0)的结果是0x80,在前面已经提到,0只有高位表示位,没有数据位。由于0的特殊,既不属于正数,也不属于负数,因此使用高位表示位用80表示就足够了,不会和其它数据冲突,Oracle出于节省空间的考虑将后面数据部分省掉了。但是为什么Oracle选择0x80表示0呢?我们知道正数和负数互为相反数,每个正数都有一个对应的负数。因此如果我们要使用编码表示数值,则表示正数和负数的编码应该各占一半,这样才能保证使Oracle表示数据范围是合理的。而0x80的二进制编码是1000 0000,正好是一个字节编码最大值的一半,因此,Oracle选择0x80来表示0,是十分有道理的。


2.DUMP(1)的结果是0xc102,0xc1表示了最高位个位,0x2表示数值是1。首先,Oracle为什么用C1表示个位呢?其实,道理和刚才的差不多。采用科学计数法,任何一个实数S都可以描述为A.B×10n,A表示整数部分,B表示小数部分,而N表示10的指数部分。当S大于1时,N大于等于0,S小于1时,N小于0。也就是说,采用指数的方式表示,N大于0和N小于0的情况各占一半左右时,Oracle所表示的范围最广。因此,Oracle选择了C1表示个位是最高位的情况。


SQL> SELECT TO_CHAR(ROUND(TO_NUMBER('81', 'XXX') + (TO_NUMBER('FF', 'XXX') - TO_NUMBER('81', 'XXX') + 1)/2), 'XX') FROM DUAL;




TO_
---
C1





为什么ORACLE使用0x2表示1,而不直接使用0x1表示1呢?Oracle每个字节表示2位数,因此对于这个2位数,出现的可能是0~99共100种可能,问题出在0这里。Oracle底层是用C语言实现的,我们知道二进制0在C语言中用作字符串终结符,Oracle为了避免这个问题,因此使用了0x1表示0,并依次类推,使用0x64表示99。


3.DUMP(2)的结果是0xc103。


4.DUMP(25)的结果是0xc11a。前面提到,数据部分是以2位为最小单位保存的。因此对于25来说,最高位表示位仍然是个位,个位上的值是25,根据上面推出的规则,25在存储为0xc11a。


SQL> SELECT TO_CHAR(25 + 1, 'xx') FROM DUAL;




TO_
---
1a





5.DUMP(123)的结果是0xc20218。由于123最高为是百位,所以最高位表示位为0xc2,百位上是1,用0x02表示,个位上是23,用0x18表示。


6.DUMP(4100)的结果是0xc22a。


注意一点,如果数字最后数位上如果是0,Oracle出于节省空间的考虑不会存储。比如:4100只保存百位上的41,12000000只保存百位位上的12,512000只保存万位上的51和百位上的20。


7.DUMP(132004078)的结果是0xc5022101294f。最高位是亿位,因此用0xC5表示,亿位上是1用0x02表示,百位位上是32用0x21表示,万位上是0用0x01表示,百位上是40用0x29表示,个位上78用0x4F表示。


注意:中间数位上的0不能省略。


8.DUMP(2.01)的结果是0xc10302。最高位是个位用0xC1表示,个位上是2用0x03表示,百分位上是1用0x02表示。


注意:个位下面一位是百分位不是十分位。


9.DUMP(0.3)的结果是0xc01f。最高位是百分位,使用0xC0表示,百分位上是30用0x1F表示。


10.DUMP(0.00000125)的结果是0xbe021a。最高位是百万分位,用0xBE表示,最高位上的1用0x02表示,25用0x1a表示。


11.DUMP(115.200003)的结果是0xc20210150104。


12.DUMP(-1)的结果是0x3e6466。最高位个位,用0x3E表示,64表示个位上是1,66是符号位,表示这个数是负数。


负数和正数互为相反数,负数的最高位表示位和它对应的相反数的最高位相加的值是FF。1的最高位表示位是C1,-1的最高位表示位是3E。负数中1用64表示。负数中的数值和它相反数的数据相加是0x66,也就是符号位。正数1用0x02表示,负数1用0x64表示,二者相加是0x66。负数多个一个标识位,用0x66表示。由于正数的表示范围是0x01到0x64,负数的表示范围是0x65到0x02。因此,不会在表示数字时出现的0x66表示。


13.DUMP(-5)的结果是0x3e6066。0x3e表示最高位是个位,0x60表示个位上是5,0x66是符号标识位。0x3E加0xC1是0xFF。0x60加0x06的结果是0x66。


14.DUMP(-20032)的结果是0x3c63654566。最高位是万位,正数的万位是0xC3,因此负数的万位是0x3C。万位上是2,正数用0x03表示,负数为0x63,百位上是0,正数用0x01表示,负数使用0x65表示,个位上是32,正数用0x21表示,负数使用0x45表示。0x66是负数表示位。


15.DUMP(-234.432)的结果是0x3d63433a5166。





根据Oracle的存储特性,还可以推出Oracle的number类型的取值范围。


Oracle的concept上是这样描述的:


The following numbers can be stored in a NUMBER column:


Positive numbers in the range 1 x 10^-130 to 9.99...9 x 10^125 with up to 38 significant digits.


Negative numbers from -1 x 10^-130 to 9.99...99 x 10^125 with up to 38 significant digits.


Zero.


下面来推导出取值范围。


来看符号位,0xC1表示个位。


SQL> select to_number('ff', 'xxx') - to_number('c1', 'xxx') from dual;


TO_NUMBER('FF','XXX')-TO_NUMBER('C1','XXX')
-------------------------------------------
                                         62


由于Oracle是两位、两位存储的,因此最高位相当于62×2=124,而且最高位上最大值是99,因此正数的最大值为9.999……×10^125。


SQL> select to_number('c1', 'xxx') - to_number('80', 'xxx') from dual;


TO_NUMBER('C1','XXX')-TO_NUMBER('80','XXX')
-------------------------------------------
                                         65


最高位相当于65×2=130,因此正数的最小值为1×10^-130。


负数和正数在各使用了一半的编码,因此具有相同的极值范围。

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Oracle基本数据类型存储格式浅析(三)——日期类型(一)

这篇文章描述DATE类型的数据在Oracle中是以何种格式存放的。


下面通过一个例子进行说明。


SQL> create table test_date (date_col date);


表已创建。


SQL> insert into test_date values (to_date('2000-1-1 0:0:0', 'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss'));


已创建 1 行。


SQL> insert into test_date values (to_date('1-1-1 0:0:0', 'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss'));


已创建 1 行。


SQL> insert into test_date values (to_date('-1-1-1 0:0:0', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss'));


已创建 1 行。


SQL> insert into test_date values (to_date('-101-1-1 0:0:0', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss'));


已创建 1 行。


SQL> insert into test_date values (to_date('-4712-1-1 0:0:0', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss'));


已创建 1 行。


SQL> insert into test_date values (to_date('9999-12-31 23:59:59', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss'));


已创建 1 行。


SQL> insert into test_date values (sysdate);


已创建 1 行。


SQL> insert into test_date values (to_date('-4713-1-1 0:0:0', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss'));
insert into test_date values (to_date('-4713-1-1 0:0:0', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss'))
                                      *
ERROR 位于第 1 行:
ORA-01841: (全)年度值必须介于 -4713 和 +9999 之间,且不为 0



SQL> insert into test_date values (to_date('0000-1-1 0:0:0', 'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss'));
insert into test_date values (to_date('0000-1-1 0:0:0', 'yyyy-mm-dd hh24:mi:ss'))
                                      *
ERROR 位于第 1 行:
ORA-01841: (全)年度值必须介于 -4713 和 +9999 之间,且不为 0



SQL> col dump_date format a80
SQL> select to_char(date_col, 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss'), dump(date_col) dump_date from test_date;


TO_CHAR(DATE_COL,'SY DUMP_DATE
-------------------- ---------------------------------------
2000-01-01 00:00:00 Typ=12 Len=7: 120,100,1,1,1,1,1
0001-01-01 00:00:00 Typ=12 Len=7: 100,101,1,1,1,1,1
-0001-01-01 00:00:00 Typ=12 Len=7: 100,99,1,1,1,1,1
-0101-01-01 00:00:00 Typ=12 Len=7: 99,99,1,1,1,1,1
-4712-01-01 00:00:00 Typ=12 Len=7: 53,88,1,1,1,1,1
9999-12-31 23:59:59 Typ=12 Len=7: 199,199,12,31,24,60,60
2004-12-15 13:56:19 Typ=12 Len=7: 120,104,12,15,14,57,20


已选择7行。





通过最后两条语句已经可以看出Oracle的DATE类型的取值范围是公元前4712年1月1日至公元9999年12月31日。而且根据日期的特定,要不然是公元1年,要不然是公元前1年,不会出现0年的情况。


日期类型长度是7,7个字节分别表示世纪、年、月、日、时、分和秒。


由于不会出现0的情况,月和日都是按照原值存储的,月的范围是1~12,日的范围是1~31。


由于时、分、秒都会出现0的情况,因此存储时采用原值加1的方式。0时保存为1,13时保存为14,23时保存为24。分和秒的情况与小时类似。小时的范围是0~23,在数据库中以1~24保存。分和秒的范围都是0~59,在数据库中以1~60保存。


年和世纪的情况相对比较复杂,可分为公元前和公元后两种情况。由于最小的世纪的值是-47(公元前4712年),最大值是99(公元9999年)。为了避免负数的产生,oracle把世纪加100保存在数据库中。公元2000年,世纪保存为120,公元9999年,世纪保存为199,公元前101年,世纪保存为99(100+(-1)),公元前4712年,世纪保存为53(100+(-47))。


注意,对于公元前1年,虽然已经是公元前了,但是表示世纪的前两位的值仍然是0,因此,这时的保存的世纪的值仍然是100。世纪的范围是-47~99,保存的值是53~199。


年的保存与世纪的保存方式类似,也把年的值加上100进行保存。对于公元2000年,年保持为100,公元1年保存为101,公元2004年保存为104,公元9999年保存为199,公元前1年,保存为99(100+(-1)),公元前101年,保存为99(100+(-1)),公元前4712年保存为88(100+(-12))。对于公元前的年,保存的值总是小于等于100,对于公元后的年,保存的值总是大于等于100。年的范围是0~99,保存的值是1~199。


注意:一般的世纪,都包含了100年,而对于0世纪,由于包含公元前和公元后两部分且不包含0年,因此包含了198年。

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 楼主| 发表于 2005-1-6 13:19 | 只看该作者

Oracle基本数据类型存储格式浅析(三)——日期类型(二)

这篇文章描述TIMESTAMP类型的数据在Oracle中是以何种格式存放的。


下面通过一个例子进行说明。







SQL> create table test_time (col_time timestamp);


表已创建。


SQL> insert into test_time values (to_timestamp('0001-1-1 0:0:0.0', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss.ff'));


已创建 1 行。


SQL> insert into test_time values (to_timestamp('2000-1-1 0:0:0.0', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss.ff'));


已创建 1 行。


SQL> insert into test_time values (to_timestamp('9999-12-31 23:59:59.999999', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss.ff'));


已创建 1 行。


SQL> insert into test_time values (to_timestamp('-0001-1-1 0:0:0.0', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss.ff'));


已创建 1 行。


SQL> insert into test_time values (to_timestamp('-0100-3-4 13:2:3.234015', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss.ff'));


已创建 1 行。


SQL> insert into test_time values (systimestamp);


已创建 1 行。



SQL> insert into test_time values (to_timestamp('2000-1-1 0:0:0.123456789', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss.ff9'));


已创建 1 行。


SQL> commit;


提交完成。


SQL> select to_char(col_time, 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss.ff9') time, dump(col_time) dump_time
  2  from test_time;


TIME                           DUMP_TIME
------------------------------ ----------------------------------------------------
0001-01-01 00:00:00.000000000 Typ=180 Len=7: 100,101,1,1,1,1,1
2000-01-01 00:00:00.000000000 Typ=180 Len=7: 120,100,1,1,1,1,1
9999-12-31 23:59:59.999999000 Typ=180 Len=11: 199,199,12,31,24,60,60,59,154,198,24
-0001-01-01 00:00:00.000000000 Typ=180 Len=7: 100,99,1,1,1,1,1
-0100-03-04 13:02:03.234015000 Typ=180 Len=11: 99,100,3,4,14,3,4,13,242,201,24
2004-12-15 16:14:52.738000000 Typ=180 Len=11: 120,104,12,15,17,15,53,43,252,252,128
2000-01-01 00:00:00.123457000 Typ=180 Len=11: 120,100,1,1,1,1,1,7,91,205,232


已选择7行。


与DATE类型对比可以发现,对于TIMESTAMP类型,如果不包含微秒信息或者微秒值为0,那么存储结果和DATE完全相同。当微秒值为0时,Oracle为了节省空间,不会保存微秒信息。


如果毫秒值不为0,Oracle把微秒值当作一个9位数的数字来保存。


比如999999000,保存为59,154,198,24。234015000保存为13,242,201,24。


SQL> select to_char(999999000, 'xxxxxxxxxx') from dual;


TO_CHAR(999
-----------
   3b9ac618


SQL> select to_number('3b', 'xxx') one, to_number('9a', 'xxx') two,
  2  to_number('c6', 'xxx') three, to_number('18', 'xxx') four from dual;


       ONE        TWO      THREE       FOUR
---------- ---------- ---------- ----------
        59        154        198         24


SQL> select to_char(234015000, 'xxxxxxxx') from dual;


TO_CHAR(2
---------
  df2c918


SQL> select to_number('d', 'xxx') one, to_number('f2', 'xxx') two,
  2  to_number('c9', 'xxx') three, to_number('18', 'xxx') four from dual;


       ONE        TWO      THREE       FOUR
---------- ---------- ---------- ----------
        13        242        201         24





另外,注意一点,不指定精度的情况下,TIMESTAMP默认取6位。长度超过6位,会四舍五入到6位。如果希望保存9位的TIMESTAMP,必须明确指定精度。


SQL> alter table test_time modify (col_time timestamp(9));


表已更改。


SQL> insert into test_time values (to_timestamp('2000-1-1 0:0:0.123456789', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss.ff9'));


已创建 1 行。


SQL> select to_char(col_time, 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss.ff9') time, dump(col_time) dump_time
  2  from test_time;


TIME                           DUMP_TIME
------------------------------ ---------------------------------------------------
0001-01-01 00:00:00.000000000 Typ=180 Len=7: 100,101,1,1,1,1,1
2000-01-01 00:00:00.000000000 Typ=180 Len=7: 120,100,1,1,1,1,1
9999-12-31 23:59:59.999999000 Typ=180 Len=11: 199,199,12,31,24,60,60,59,154,198,24
-0001-01-01 00:00:00.000000000 Typ=180 Len=7: 100,99,1,1,1,1,1
-0100-03-04 13:02:03.234015000 Typ=180 Len=11: 99,100,3,4,14,3,4,13,242,201,24
2004-12-15 16:14:52.738000000 Typ=180 Len=11: 120,104,12,15,17,15,53,43,252,252,128
2000-01-01 00:00:00.123457000 Typ=180 Len=11: 120,100,1,1,1,1,1,7,91,205,232
2000-01-01 00:00:00.123456789 Typ=180 Len=11: 120,100,1,1,1,1,1,7,91,205,21


已选择8行。


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 楼主| 发表于 2005-1-6 13:21 | 只看该作者

Oracle基本数据类型存储格式浅析(三)——日期类型(三)

如果直接在SQL语句中对SYSDATE或由TO_DATE函数生成日期进行DUMP操作,会发现得到的结果与DUMP数据库中保存的日期的结果不一样。


SQL> truncate table test_date;


表已截掉。


SQL> insert into test_date values (to_date('2004-12-17 16:42:42', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss'));


已创建 1 行。


SQL> col dump_date format a65
SQL> select to_char(date_col, 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss') dat, dump(date_col) dump_date from test_date;


DAT                  DUMP_DATE
-------------------- ---------------------------------------------------------
2004-12-17 16:42:42 Typ=12 Len=7: 120,104,12,17,17,43,43


SQL> select to_char(to_date('2004-12-17 16:42:42', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss'), 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss') dat,
  2  dump(to_date('2004-12-17 16:42:42', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss')) dump_date from dual;


DAT                  DUMP_DATE
-------------------- ---------------------------------------------------------
2004-12-17 16:42:42 Typ=13 Len=8: 212,7,12,17,16,42,42,0


存储在数据库中的DATE类型是12,而直接在SQL中使用的DATE类型是13。而且二者的长度以及表示方式都不相同。这两种类型的不同指出主要体现在两点:一:时、分、秒的表示不同;二、世纪和年的表示不同。

SQL中使用DATE的时分秒没有采用加1存储方式,而且原值存储。

SQL中使用DATE没有采用世纪、年的方式保持,而是采用了按数值保存的方式。第一位表示低位,第二位表示高位。低位表示最大的值是255。如上面的例子中,212+7×256=2004。

SQL> select to_char(to_date('-2004-12-17 16:42:42', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss'), 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss') dat,
  2  dump(to_date('-2004-12-17 16:42:42', 'syyyy-mm-dd hh24:mi:ss')) dump_date from dual;


DAT                  DUMP_DATE
-------------------- ---------------------------------------------------
-2004-12-17 16:42:42 Typ=13 Len=8: 44,248,12,17,16,42,42,0


SQL> select dump(to_date('-1-1-1', 'syyyy-mm-dd')) from dual;


DUMP(TO_DATE('-1-1-1','SYYYY-MM-D
---------------------------------
Typ=13 Len=8: 255,255,1,1,0,0,0,0





对于公元前的日期,Oracle从255,255开始保存。公元前的年的保存的值和对应的公元后的年的值相加的和是256,255。如上例中的公元2004年和公元前2004年的值相加:212+44=256,7+248=255。

SQL中DATE类型最后还包括一个0,似乎目前没有使用。

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发表于 2005-1-6 15:34 | 只看该作者
太长了,先留着慢慢看   

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 楼主| 发表于 2005-1-7 10:38 | 只看该作者

Oracle基本数据类型存储格式浅析(四)——ROWID类型(一)

Oracle的ROWID用来唯一标识表中的一条记录,是这条数据在数据库中存放的物理地址。


Oracle的ROWID分为两种:物理ROWID和逻辑ROWID。索引组织表使用逻辑ROWID,其他类型的表使用物理ROWID。其中物理ROWID在Oracle的8版本中进行了扩展,Oracle7及以下版本使用约束ROWID,Oracle8及以上版本使用扩展ROWID。本文描述物理扩展ROWID,由于约束ROWID仅仅是为了兼容早期版本,因此不做讨论。




SQL> create table test_rowid (id number, row_id rowid);


表已创建。


SQL> insert into test_rowid values (1, null);


已创建 1 行。


SQL> update test_rowid set row_id = rowid where id = 1;


已更新 1 行。


SQL> commit;


提交完成。


SQL> select rowid, row_id from test_rowid;


ROWID              ROW_ID
------------------ ------------------
AAABnRAAGAAAACWAAA AAABnRAAGAAAACWAAA


Oracle的物理扩展ROWID有18位,每位采用64位编码,分别用A~Z、a~z、0~9、+、/共64个字符表示。A表示0,B表示1,……Z表示25,a表示26,……z表示51,0表示52,……,9表示61,+表示62,/表示63。


ROWID具体划分可以分为4部分。


1.OOOOOO:前6位表示DATA OBJECT NUMBER,将起转化位数字后匹配DBA_OBJECTS中的DATA_OBJECT_ID,可以确定表信息。


如上面例子中的DATA OBJECT NUMBER是AAABnR,转化位数字是1×64×64 +39×64 + 17。


SQL> select owner, object_name from dba_objects
  2  where data_object_id = 1*64*64 + 39*64 + 17;


OWNER                          OBJECT_NAME
------------------------------ -----------------------------
YANGTK                         TEST_ROWID


2.FFF:第7到9位表示相对表空间的数据文件号。


上面的例子中是AAG,表示数据文件6。


SQL> select file_name, tablespace_name from dba_data_files where relative_fno = 6;


FILE_NAME                                     TABLESPACE_NAME
--------------------------------------------- ---------------
E:ORACLEORADATATESTYANGTK01.DBF           YANGTK


3.BBBBBB:第10到15位表示这条记录在数据文件中的第几个BLOCK中。


上面的例子是AAAACW,转化位数字是2×64+22,表示这条记录在数据文件中的第150个BLOCK。


4.RRR:最后3位表示这条记录是BLOCK中的第几条记录。


上面的例子是AAA,表示第0条记录(总是从0开始计数)。


SQL> alter system dump datafile 6 block 150;


系统已更改。


SQL> select row_id, dump(row_id, 16) dump_rowid from test_rowid;


ROW_ID             DUMP_ROWID
------------------ -------------------------------------------------
AAABnRAAGAAAACWAAA Typ=69 Len=10: 0,0,19,d1,1,80,0,96,0,0





找到对应的dump文件,可以发现类型的信息


*** 2004-12-21 17:58:26.000
*** SESSION ID13.91) 2004-12-21 17:58:26.000
Start dump data blocks tsn: 6 file#: 6 minblk 150 maxblk 150
buffer tsn: 6 rdba: 0x01800096 (6/150)
scn: 0x0000.2e389c16 seq: 0x01 flg: 0x06 tail: 0x9c160601
frmt: 0x02 chkval: 0xc97d type: 0x06=trans data
Block header dump:  0x01800096
Object id on Block? Y
seg/obj: 0x19d1  csc: 0x00.2e389c0f  itc: 2  flg: O  typ: 1 - DATA
     fsl: 0  fnx: 0x0 ver: 0x01

Itl           Xid                  Uba         Flag  Lck        Scn/Fsc
0x01   0x0003.009.00000057  0x0080004b.0042.56  --U-    1  fsc 0x0000.2e389c16
0x02   0x0000.000.00000000  0x00000000.0000.00  ----    0  fsc 0x0000.00000000

data_block_dump,data header at 0x651105c
===============
tsiz: 0x3fa0
hsiz: 0x14
pbl: 0x0651105c
bdba: 0x01800096
     76543210
flag=--------
ntab=1
nrow=1
frre=-1
fsbo=0x14
fseo=0x3f89
avsp=0x3f7b
tosp=0x3f7b
0xeti[0] nrow=1 offs=0
0x12ri[0] offs=0x3f89
block_row_dump:
tab 0, row 0, @0x3f89
tl: 17 fb: --H-FL-- lb: 0x1  cc: 2
col  0: [ 2]  c1 02
col  1: [10]  00 00 19 d1 01 80 00 96 00 00
end_of_block_dump
End dump data blocks tsn: 6 file#: 6 minblk 150 maxblk 150





有时需要查看表的DUMP信息,但是很难准确定位表中数据开始于哪个BLOCK,根据ROWID中包含的信息就可以方便的找到起始BLOCK。


下面简单描述一下ROWID类型是如何存储的。


SQL> select row_id, dump(row_id, 16) dump_rowid from test_rowid;


ROW_ID             DUMP_ROWID
------------------ -------------------------------------------------
AAABnRAAGAAAACWAAA Typ=69 Len=10: 0,0,19,d1,1,80,0,96,0,0


前4位表示ROWID的前6位,也就是DATA_OBJECT_ID信息。数据以数值的格式保存。


SQL> select to_number('19d1', 'xxxxxx') from dual;


TO_NUMBER('19D1','XXXXXX')
--------------------------
                      6609


SQL> select 1*64*64 + 39*64 + 17 from dual;


1*64*64+39*64+17
----------------
            6609


这里存在一个问题,根据ROWID的取值范围,OBJECT_DATA_ID最大的值是64的6次方,而根据DUMP,oracle只用了4位保存,因此取值范围是256的4次方。


SQL> set numwid 12
SQL> select power(64, 6), power(256, 4), power(64, 6)/power(256, 4) from dual;


POWER(64,6) POWER(256,4) POWER(64,6)/POWER(256,4)
------------ ------------ ------------------------
68719476736   4294967296                       16


可见,OBJECT_DATA_ID的最大值是4294967296,当超过这个值时会出现重复的情况。(当然,现实中不大可能)。


后面4位比较特殊,是数据文件号和BLOCK数的“和”值构成。


数据文件的数值乘64后保存在5、6位上。


SQL> select to_number('0180', 'xxxx') from dual;


TO_NUMBER('0180','XXXX')
------------------------
                     384


SQL> select 6*64 from dual;


        6*64
------------
         384


同时,6位BLOCK的值,也保存在这4位上,并与数据文件转存结果相加。仍然是以数字格式存放。


SQL> select to_number('96', 'xxx') from dual;


TO_NUMBER('96','XXX')
---------------------
                  150


SQL> select 2*64 + 22 from dual;


   2*64+22
----------
       150


由于采用两位保存数据文件的值,且最小单位是64,因此,ROWID中可以保存的数据文件数是1024,超过1024会造成ROWID的重复。


SQL> select 256*256/64 from dual;


256*256/64
----------
      1024


由于BLOCK的值和数据文件共用这4位,因此BLOCK的第3位最大值应小于64,这样才能保证ROWID的不重复。因此BLOCK值的最大值应该是4194304。


SQL> select 64*256*256 from dual;


64*256*256
----------
   4194304


最后两位保存BLOCK中记录的值。这个值的最大值是65536。


SQL> select 256*256 from dual;


   256*256
----------
     65536


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 楼主| 发表于 2005-1-9 23:28 | 只看该作者

Oracle基本数据类型存储格式浅析(四)——ROWID类型(二)

Oracle的文档上没有介绍逻辑ROWID的编码规则,而且通过DUMP的结果也很难反推出编码规则。因此,本文只简单讨论一下逻辑ROWID的存储。


下面来看例子。




SQL> create table test_index (id number primary key, name varchar2(20)) organization index;


表已创建。


SQL> insert into test_index values (1, 'a');


已创建 1 行。


SQL> commit;


提交完成。


SQL> col dump_rowid format a60
SQL> select rowid, dump(rowid) dump_rowid from test_index;


ROWID                       DUMP_ROWID
--------------------------- ----------------------------------------
*BAFAB4wCwQL+               Typ=208 Len=10: 2,4,1,64,7,140,2,193,2,254


逻辑ROWID的DUMP结果前两位都是2和4,最后一位都是254,(我还没有发现其他的情况),由于逻辑ROWID和主键的值有关,所以长度是不定的,因此应该是用来表示开始和结束的。


第3、4位和物理ROWID一样,表示的是相对表空间的数据文件号乘以64的值。


第5、6位表示这条记录在数据文件的第几个BLOCK中。


从第7位开始到DUMP结果的倒数第二位,表示主键的值。首先是主键中第一个字段的长度,这里是2,然后是主键的值,由于是NUMBER类型,因此193,2表示数值1。如果是多个字段组成的主键,第一个字段之后是第二个字段的长度,然后是第二个字段的值……。


SQL> select (1*256 + 64)/64 from dual;


(1*256+64)/64
-------------
            5


SQL> select 7*256 + 140 from dual;


7*256+140
----------
      1932


SQL> alter system dump datafile 5 block 1932;


系统已更改。


找到相应的dump文件,可以发现刚才插入的记录。


Dump file fracleadmintest4udumptest4_ora_3828.trc
Thu Dec 23 00:17:53 2004
ORACLE V9.2.0.4.0 - Production vsnsta=0
vsnsql=12 vsnxtr=3
Windows 2000 Version 5.1 Service Pack 1, CPU type 586
Oracle9i Enterprise Edition Release 9.2.0.4.0 - Production
With the Partitioning, Oracle Label Security, OLAP and Oracle Data Mining options
JServer Release 9.2.0.4.0 - Production
Windows 2000 Version 5.1 Service Pack 1, CPU type 586
Instance name: test4


Redo thread mounted by this instance: 1


Oracle process number: 9


Windows thread id: 3828, image: ORACLE.EXE



*** 2004-12-23 00:17:53.361
*** SESSION ID8.82) 2004-12-23 00:17:53.301
Start dump data blocks tsn: 5 file#: 5 minblk 1932 maxblk 1932
buffer tsn: 5 rdba: 0x0140078c (5/1932)
scn: 0x0000.00e9f122 seq: 0x01 flg: 0x02 tail: 0xf1220601
frmt: 0x02 chkval: 0x0000 type: 0x06=trans data
Block header dump:  0x0140078c
Object id on Block? Y
seg/obj: 0x1e48  csc: 0x00.e9f113  itc: 2  flg: E  typ: 2 - INDEX
     brn: 0  bdba: 0x1400789 ver: 0x01
     inc: 0  exflg: 0

Itl           Xid                  Uba         Flag  Lck        Scn/Fsc
0x01   0x0000.000.00000000  0x00000000.0000.00  ----    0  fsc 0x0000.00000000
0x02   0x0005.008.000000e7  0x00800226.005c.24  --U-    1  fsc 0x0000.00e9f122

Leaf block dump
===============
header address 71963236=0x44a1264
kdxcolev 0
KDXCOLEV Flags = - - -
kdxcolok 0
kdxcoopc 0x90: opcode=0: iot flags=I-- is converted=Y
kdxconco 1
kdxcosdc 0
kdxconro 1
kdxcofbo 38=0x26
kdxcofeo 8026=0x1f5a
kdxcoavs 7988
kdxlespl 0
kdxlende 0
kdxlenxt 0=0x0
kdxleprv 0=0x0
kdxledsz 0
kdxlebksz 8036
row#0[8026] flag: K----, lock: 2
col 0; len 2; (2):  c1 02
tl: 5 fb: --H-FL-- lb: 0x0  cc: 1
col  0: [ 1]
Dump of memory from 0x044A31C7 to 0x044A31C8
44A31C0          61010100                        [...a]        
----- end of leaf block dump -----
End dump data blocks tsn: 5 file#: 5 minblk 1932 maxblk 1932


可以看到,根据DUMP结果的3、4、5、6位可以定位记录的物理位置。


需要注意的是,索引组织表以主键的顺序存储数据,因此插入、更新和删除数据都可能造成一条记录的物理位置发生变化,这时通过ROWID中的DATAFILE和BLOCK的信息可能就无法正确定位到记录的物理位置。当根据逻辑ROWID访问索引组织表时,首先会根据DATAFILE和BLOCK信息去找到相应的BLOCK,检查数据是否在这个BLOCK中,如果不在,就通过逻辑ROWID中的主键信息去通过索引扫描,找到这条记录。这就是Oracle文档在提到的physical guess。


下面看一个由字符串和日期组成联合主键的例子。


SQL> create table test_index2 (id char(4), time date,
  2  constraint pk_test_index2 primary key (id, time)) organization index;


表已创建。


SQL> insert into test_index2 values ('1', sysdate);


已创建 1 行。


SQL> col dump_rowid format a75
SQL> select rowid, dump(rowid) dump_rowid from test_index2;


ROWID                        DUMP_ROWID
---------------------------- ------------------------------------------------------------------
*BAFAB5QEMSAgIAd4aAwXASMT/g  Typ=208 Len=20: 2,4,1,64,7,148,4,49,32,32,32,7,120,104,12,23,1,35,19,254


可以看出,第7位是字段id的长度4,然后是字符串1和三个空格的ASCII码,这是字符串的存储格式,后面跟着的7是字段time长度,后面七位是日期的存储格式。在逻辑ROWID中,数值、字符和日期类型的存储格式都和它们本身的存储格式一致,这里不在赘述。

一般情况下,使用一位来表示长度,但是如果长度超过了127(16进制DUMP的结果是7F),则长度开始用两位表示。第一位以8开头,这个8只是标识位,表明长度字段现在由两位来表示。例如长度128表示位8080,而支持的最大值3800表示为8ED8。

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 楼主| 发表于 2005-1-12 11:26 | 只看该作者

Oracle基本数据类型存储格式浅析(五)——RAW类型

和其他数据类型相比,RAW类型的存储显得直观多了,它和SELECT时数据展示的值完全一样。(SELECT时是按照16进制展示的)




SQL> create table test_raw (id number, raw_date raw(10));


表已创建。


SQL> insert into test_raw values (1, hextoraw('ff'));


已创建 1 行。


SQL> drop table test_raw;


表已丢弃。


SQL> create table test_raw (raw_col raw(10));


表已创建。


SQL> insert into test_raw values (hextoraw('ff'));


已创建 1 行。


SQL> insert into test_raw values (hextoraw('0'));


已创建 1 行。


SQL> insert into test_raw values (hextoraw('23fc'));


已创建 1 行。


SQL> insert into test_raw values (hextoraw('fffffffffff'));


已创建 1 行。


SQL> insert into test_raw values (hextoraw('ffffffffffffffffffff'));


已创建 1 行。


SQL> insert into test_raw values (utl_raw.cast_to_raw('051'));


已创建 1 行。


SQL> select raw_col, dump(raw_col, 16) dump_raw from test_raw;


RAW_COL              DUMP_RAW
-------------------- -----------------------------------------------
FF                   Typ=23 Len=1: ff
00                   Typ=23 Len=1: 0
23FC                 Typ=23 Len=2: 23,fc
0FFFFFFFFFFF         Typ=23 Len=6: f,ff,ff,ff,ff,ff
FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF Typ=23 Len=10: ff,ff,ff,ff,ff,ff,ff,ff,ff,ff
303531               Typ=23 Len=3: 30,35,31


已选择6行。


RAW类型的存储很简单,对比字段的查询结果和DUMP的结果就一目了然了。


需要注意的是,两种转化为RAW的函数之间的差别。当使用HEXTORAW时,会把字符串中数据当作16进制数。而使用UTL_RAW.CAST_TO_RAW时,直接把字符串中每个字符的ASCII码存放到RAW类型的字段中。

SQL> insert into test_raw values ('gg');
insert into test_raw values ('gg')
                             *
ERROR 位于第 1 行:
ORA-01465: 无效的十六进制数字


SQL> insert into test_raw values (hextoraw('gg'));
insert into test_raw values (hextoraw('gg'))
                                      *
ERROR 位于第 1 行:
ORA-01465: 无效的十六进制数字


SQL> insert into test_raw values (utl_raw.cast_to_raw('gg'));


已创建 1 行。


SQL> select raw_col, dump(raw_col, 16) dump_raw from test_raw;


RAW_COL              DUMP_RAW
-------------------- ----------------------------------------------
FF                   Typ=23 Len=1: ff
00                   Typ=23 Len=1: 0
23FC                 Typ=23 Len=2: 23,fc
6767                 Typ=23 Len=2: 67,67
0FFFFFFFFFFF         Typ=23 Len=6: f,ff,ff,ff,ff,ff
FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF Typ=23 Len=10: ff,ff,ff,ff,ff,ff,ff,ff,ff,ff
303531               Typ=23 Len=3: 30,35,31


已选择7行。


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发表于 2005-1-13 17:56 | 只看该作者


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