ClickHouse(05)ClickHouse数据类型详解

2024-04-04 270

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简介： ClickHouse是一款分析型数据库，支持基础、复合和特殊数据类型。基础类型包括数值（Int、Float、Decimal）、字符串（String、FixedString、UUID）和时间（DateTime、DateTime64、Date）类型。数值类型如Int8-64和Float32-64，Decimal提供高精度计算。字符串中的FixedString有固定长度，UUID作为主键。时间类型最高精度到秒。复合类型有数组、元组、枚举和嵌套，其中数组和元组允许不同数据类型，枚举节省空间，嵌套类型是多维数组结构。特殊类型如Nullable表示可为空，Domain封装IPv4和IPv6。

ClickHouse属于分析型数据库，ClickHouse提供了许多数据类型，它们可以划分为基础类型、复合类型和特殊类型。其中基础类型使ClickHouse具备了描述数据的基本能力，而另外两种类型则使ClickHouse的数据表达能力更加丰富立体。

基础类型

基础类型只有数值、字符串和时间三种类型，没有Boolean类型，但可以使用整型的0或1替代。

数值类型

数值类型分为整数、浮点数和定点数三类，接下来分别进行说明。

Int

在普遍观念中，常用Tinyint、Smallint、Int和Bigint指代整数的不同取值范围。而ClickHouse则直接使用Int8、Int16、Int32和Int64指代4种大小的Int类型，其末尾的数字正好表明了占用字节的大小（8位=1字节）。

ClickHouseInt数据类型

ClickHouse无符号Int数据类型

Float

与整数类似，ClickHouse直接使用Float32和Float64代表单精度浮点数以及双精度浮点数。在使用浮点数的时候，要意识到它是有限精度的。对Float32和Float64写入超过有效精度的数值，结果就会出现数据误差，会被截断。

ClickHouseFloat数据类型

另外,ClickHousae对于正无穷、负无穷、以及非数值类型的表示。

正无穷：inf
负无穷：-inf
非数值类型：

Decimal

要更高精度的数值运算，需要使用定点数。ClickHouse提供了Decimal32、Decimal64和Decimal128三种精度的定点数。可以通过两种形式声明定点：简写方式有Decimal32(S)、Decimal64(S)、Decimal128(S)三种，原生方式为Decimal(P,S)，其中：

P代表精度，决定总位数（整数部分+小数部分），取值范围是1～38；
S代表规模，决定小数位数，取值范围是0～P。

ClickHouseDecimal数据类型

字符串类型

字符串类型可以细分为String、FixedString和UUID三类。

String

字符串由String定义，长度不限。因此在使用String的时候无须声明大小。它完全代替了传统意义上数据库的Varchar、Text、Clob和Blob等字符类型。String类型不限定字符集，因为它根本就没有这个概念，所以可以将任意编码的字符串存入其中。

FixedString

FixedString类型和传统意义上的Char类型有些类似，对于一些字符有明确长度的场合，可以使用固定长度的字符串。定长字符串通过FixedString(N)声明，其中N表示字符串长度。但与Char不同的是，FixedString使用null字节填充末尾字符，而Char通常使用空格填充。比如在下面的例子中，字符串‘abc’虽然只有3位，但长度却是5，因为末尾有2位空字符填充。

UUID

UUID是一种数据库常见的主键类型，在ClickHouse中直接把它作为一种数据类型。UUID共有32位，它的格式为8-4-4-4-12。如果一个UUID类型的字段在写入数据时没有被赋值，则会依照格式使用0填充。

时间类型

时间类型分为DateTime、DateTime64和Date三类。ClickHouse目前没有时间戳类型。时间类型最高的精度是秒，也就是说，如果需要处理毫秒、微秒等大于秒分辨率的时间，则只能借助UInt类型实现。

DateTime

DateTime类型包含时、分、秒信息，精确到秒。

DateTime64

DateTime64可以记录亚秒，它在DateTime之上增加了精度的设置。

Date

Date类型不包含具体的时间信息，只精确到天。

复合类型

ClickHouse还提供了数组、元组、枚举和嵌套四类复合类型。

数组Array

数组有两种定义形式，常规方式array(T)，或者简写方式[T]。在同一个数组内可以包含多种数据类型，例如数组[1,2.0]是可行的。但各类型之间必须兼容，例如数组[1,'2']则会报错。

在查询时并不需要主动声明数组的元素类型。因为ClickHouse的数组拥有类型推断的能力，推断依据：以最小存储代价为原则，即使用最小可表达的数据类型。

--常规定义方式
SELECT array(1, 2) as a , toTypeName(a)
┌─a───┬─toTypeName(array(1, 2))─┐
│ [1,2] │ Array(UInt8)              │
└─────┴────────────────┘

--简写定义方式
SELECT [1, 2]

--建表时数据类型定义
CREATE TABLE Array_TEST (
    c1 Array(String)
) engine = Memory

元组Tuple

元组类型由1～n个元素组成，每个元素之间允许设置不同的数据类型，且彼此之间不要求兼容。元组同样支持类型推断，其推断依据仍然以最小存储代价为原则。与数组类似，元组也可以使用两种方式定义，常规方式tuple(T)，或者简写方式（T）。

--常规定义方式
SELECT tuple(1,'a',now()) AS x, toTypeName(x)
┌─x─────────────────┬─toTypeName(tuple(1, 'a', now()))─┐
│ (1,'a','2019-08-28 21:36:32') │ Tuple(UInt8, String, DateTime)    │
└───────────────────┴─────────────────────┘

--简写定义方式
SELECT (1,'a',now()) AS x, toTypeName(x)
┌─x─────────────────┬─toTypeName(tuple(1, 'a', now()))─┐
│ (1,'a','2019-08-28 21:36:32') │ Tuple(UInt8, String, DateTime)    │
└───────────────────┴─────────────────────┘

--建表时元组类型定义
CREATE TABLE Array_TEST (
    c1 Array(String)
) engine = Memory

枚举Enum

ClickHouse支持枚举类型，这是一种在定义常量时经常会使用的数据类型。ClickHouse提供了Enum8和Enum16两种枚举类型，它们除了取值范围不同之外，别无二致。枚举固定使用(String:Int)Key/Value键值对的形式定义数据，所以Enum8和Enum16分别会对应(String:Int8)和(String:Int16)。

在定义枚举集合的时候，有几点需要注意。首先，Key和Value是不允许重复的，要保证唯一性。其次，Key和Value的值都不能为Null，但Key允许是空字符串。在写入枚举数据的时候，只会用到Key字符串部分。

数据在写入的过程中，会对照枚举集合项的内容逐一检查。如果Key字符串不在集合范围内则会抛出异常。

为什么还需要专门的枚举类型呢？这是出于性能的考虑。因为枚举定义中的Key属于String类型，但在后续对枚举的所有操作中（包括排序、分组、去重、过滤等），会使用Int类型的Value值。

--枚举类型定义
CREATE TABLE Enum_TEST (
    c1 Enum8('ready' = 1, 'start' = 2, 'success' = 3, 'error' = 4)
) ENGINE = Memory;

--枚举类型插入
INSERT INTO Enum_TEST VALUES('ready');
INSERT INTO Enum_TEST VALUES('start');

嵌套Nested

嵌套类型，顾名思义是一种嵌套表结构。一张数据表，可以定义任意多个嵌套类型字段，但每个字段的嵌套层级只支持一级，即嵌套表内不能继续使用嵌套类型。对于简单场景的层级关系或关联关系，使用嵌套类型也是一种不错的选择。

--创建Nested语句
CREATE TABLE nested_test (
    name String,
    age  UInt8 ,
    dept Nested(
        id UInt8,
        name String
    )
) ENGINE = Memory;

ClickHouse的嵌套类型和传统的嵌套类型不相同，导致在初次接触它的时候会让人十分困惑。以上面这张表为例，如果按照它的字面意思来理解，会很容易理解成nested_test与dept是一对一的包含关系，其实这是错误的。

嵌套类型本质是一种多维数组的结构。嵌套表中的每个字段都是一个数组，并且行与行之间数组的长度无须对齐，在同一行数据内每个数组字段的长度必须相等。

插入数据时候每一个nestd字段要需要一个数组。

--插入数据
INSERT INTO nested_test VALUES ('bruce' , 30 , [10000,10001,10002], ['研发部','技术支持中心','测试部']);
--行与行之间,数组长度无须对齐
INSERT INTO nested_test VALUES ('bruce' , 30 , [10000,10001], ['研发部','技术支持中心']); 


--查询数据
SELECT name, dept.id, dept.name FROM nested_test
┌─name─┬─dept.id──┬─dept.name─────────────┐
│ bruce │ [16,17,18] │ ['研发部','技术支持中心','测试部'] │
└────┴───────┴────────────────────┘

特殊数据类型

Nullable

Nullable并不能算是一种独立的数据类型，它更像是一种辅助的修饰符，需要与基础数据类型一起搭配使用。Nullable类型与Java8的Optional对象有些相似，它表示某个基础数据类型可以是Null值。

CREATE TABLE Null_TEST (
    c1 String,
    c2 Nullable(UInt8)
) ENGINE = TinyLog;
--通过Nullable修饰后c2字段可以被写入Null值：
INSERT INTO Null_TEST VALUES ('nauu',null)
INSERT INTO Null_TEST VALUES ('bruce',20)
SELECT c1 , c2 ,toTypeName(c2) FROM Null_TEST
┌─c1───┬───c2─┬─toTypeName(c2)─┐
│ nauu   │ NULL    │ Nullable(UInt8) │
│ bruce  │ 20      │ Nullable(UInt8) │
└─────┴──────┴───────────┘

Domain

域名类型分为IPv4和IPv6两类，本质上它们是对整型和字符串的进一步封装。IPv4类型是基于UInt32封装的。

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