PostgreSQL本地化

liuzhilongDBA2023-09-07 13:16

本地化的概念

本地化的目的是支持不同国家、地区的语言特性、规则。比如拥有本地化支持后，可以使用支持汉语、法语、日语等等的字符集。除了字符集以外，还有字符排序规则和其他语言相关规则的支持，例如我们知道('a','b')该如何排序，那么('a','A')和('啊','阿')又该如何排序？

如果通过google去搜本地化、字符集、collation相关信息，可能会得到一些复杂又遥远的知识。最好的老师还是

本地化知识点总共分为3个部分：locale本地化支持、collation校验、字符集。

locale

pg的本地化由由操作系统提供，需要检查操作系统是否支持locale -a。在初始化数据库时可指定locale

shell 复制代码 
initdb --locale=en_US

也可以单独设置本地化子类：字符串排序、字符归类方法、数值格式、日期格式、时间格式、货币格式等

shell 复制代码 
initdb --locale=zh_CN --lc-monetary=en_US

所有本地化子类：

本地化子类 规则
LC_COLLATE String sort order
LC_CTYPE Character classification (What is a letter? Its upper-case equivalent?)
LC_MESSAGES Language of messages
LC_MONETARY Formatting of currency amounts
LC_NUMERIC Formatting of numbers
LC_TIME Formatting of dates and times

这些子类又可以分为两部分，其中lc_messages，lc_monetary，lc_numeric，lc_time在初始化后，可以通过参数进行调整。LC_COLLATE，LC_CTYPE属于collation，详见collation的调整。

locale设置会影响如下行为：

  • Sort order in queries using ORDER BY or the standard comparison operators on textual data
  • The upper, lower, and initcap functions
  • Pattern matching operators (LIKE, SIMILAR TO, and POSIX-style regular expressions); locales affect both case insensitive matching and the classification of characters by character-class regular expressions
  • The to_char family of functions
  • The ability to use indexes with LIKE clauses

COLLATION

collation是字符排序的顺序和字符分类行为。一些数据库操作符依赖collation，比如order by、lower, upper、initcap 、to_char等等。

使用如下SQL查询系统表pg_collation，来获取字符集支持的LC_COLLATE和LC_CTYPE信息

sql 复制代码 
 select pg_encoding_to_char(collencoding) as encoding,collname,collcollate,collctype from pg_collation where collname in ('default','C','POSIX','en_US.utf8','zh_CN.utf8','zh_CN.gb2312','zh_SG.gb2312') ;
 encoding |   collname   | collcollate  |  collctype   
----------+--------------+--------------+--------------
          | default      |              | 
          | C            | C            | C
          | POSIX        | POSIX        | POSIX
 UTF8     | en_US.utf8   | en_US.utf8   | en_US.utf8
 EUC_CN   | zh_CN.gb2312 | zh_CN.gb2312 | zh_CN.gb2312
 UTF8     | zh_CN.utf8   | zh_CN.utf8   | zh_CN.utf8
 EUC_CN   | zh_SG.gb2312 | zh_SG.gb2312 | zh_SG.gb2312

encoding是字符集，collname为collation的名字

  • encoding 为空时，表示这个 collation 支持所有的字符集
  • default, C, POSIX是所有平台都支持的collation，由libc提供，其他collation取决于操作系统是否支持(locale -a)
  • default表示使用建库时的collation，可通过\l查看
  • C语义上等价于POSIX，但是PG仍然认为他们是不同的collation。他们的字符都以ASCII码对比，严格按照字节序比对大小。
sql 复制代码 
=> SELECT 'a' COLLATE "C" < 'b'  COLLATE "POSIX" ;
ERROR:  42P21: collation mismatch between explicit collations "C" and "POSIX"
LINE 1: SELECT 'a' COLLATE "C" < 'b'  COLLATE "POSIX" ;
LOCATION:  merge_collation_state, parse_collate.c:834
  • UTF8是最常见的字符集，我们最常见的语言环境是en_US和zh_CN
  • 可以通过CREATE COLLATION ...创建自定义的collation。不过LC_COLLATE和LC_CTYPE不同的情况非常少见

LC_COLLATE

LC_COLLATE影响字符比对（排序、字符操作等等）

collate子句可以转化表达式的collation：

sql 复制代码 
expr COLLATE collation

注意这里指定的是collation，不是lc_collate。如果没有显示指定collation，数据库默认使用字段的collation，如果字段没有指定collation，使用database的默认collation。

不同的collation排序测试：

sql 复制代码 
 select col1 from (values ('a'), ('A'), ('啊'), ('阿')) 
->  AS l(col1)
-> order by col1 collate "C";
 col1 
------
 A
 a
 啊
 阿
 select col1 from (values ('a'), ('A'), ('啊'), ('阿')) 
->  AS l(col1)
-> order by col1 collate "en_US.utf8";
 col1 
------
 a
 A
 啊
 阿
  select col1 from (values ('a'), ('A'), ('啊'), ('阿')) 
->  AS l(col1)
-> order by col1 collate "zh_CN.utf8";
 col1 
------
 a
 A
 阿
 啊

这3个不同的collation有不同的lc_collate，排序方法应该是不一样的，从结果来看确实是不一样的，出现了3种排序结果。
collation C为什么A<a?

collation C使用的ASCII的编码顺序，ASCII码中大写在小写前面。而en_US.utf8和zh_CN.utf8的英文字母明显不是这个顺序
中文的顺序

同样是utf8字符集，中文环境和英文环境的中文顺序不一样。不同的lc_collate对于不同本地化语言，应该都可以对应到不同的alphabets。其中，lc_collate=C的排序一定是按字节序排的，虽然ASCII没有中文，但是C也可以排序中文，（基本）每个中文都可以对应UTF8的一个编码，而C以其字节序排序。

LC_CTYPE

LC_CTYPE影响字符操作（如upper、initcap等）

如果字符串都是英文，比如是'abcD'，initcap在3种collation下都会转换为'Abcd'，这里不多展示了。

但是加入中文，结果就不一样了：

sql 复制代码 
select initcap('啊aAAa阿bBBb' collate "C");
   initcap    
--------------
 啊Aaaa阿Bbbb

select initcap('啊aAAa阿aAAa' collate "en_US.utf8");
   initcap    
--------------
 啊aaaa阿aaaa

select initcap('啊aAAa阿aAAa' collate "zh_CN.utf8");
   initcap    
--------------
 啊aaaa阿aaaa

LC_CTYPE=C时，initcap把每个非连续英文字符串的首字母大写，而en_US.utf8和zh_CN.utf8只会将首个字符大写（中文就不会变），其他英文字符小写。

initcap中文也许处于需求不明的状况，但是我们可以得出结论：不同的LC_CTYPE会导致initcap等字符敏感函数结果不一样 。

另外，中文对于大小写不敏感，一些其他本地化语言同样有大小写，不同的LC_CTYPE导致的结果会更复杂。

字符集

字符集基础

PostgreSQL支持不同的字符集character sets（也叫encodings）。字符集于collation是两个概念，但是字符集必须跟LC_CTYPE，LC_COLLATE兼容。就像在pg_collation中看到的那样，C/POSIX支持所有字符集，而其他collation只支持一种字符集（linux系统中）。

PostgreSQL中文相关可用的字符集：
(*collation C由libc库提供，部分collation可以由ICU库提供，需提前编译)

Name Description Language Server端是否支持? ICU是否支持? Bytes/Char Aliases
BIG5 Big Five 繁体中文 No No 1--2 WIN950, Windows950
EUC_CN Extended UNIX Code-CN 简体中文 Yes Yes 1--3 GB2312
GB18030 National Standard 中文 No No 1--4
GBK Extended National Standard 简体中文 No No 1--2 WIN936, Windows936
UTF8 Unicode, 8-bit all Yes Yes 1--4 Unicode

繁体中文 ：
BIG5是最常见的繁体中文字符集标准。之前是业界标准，后来被录入为国家标准。
简体中文 ：

GB是国标的意思，GB2312、GB18030、GBK都是我国的国家字符集标准。由于生僻字等问题，并经过多年发展产生了一些历史版本，所以标准看上去有多个。

其中EUC_CN全称为 Extended UNIX Code-CN ，其实就是GB2312，但它也不能处理所有罕见字。类似命名的还有EUC_KR,EUC_JP,EUC_TW等等。
国际标准 ：

上面的字符集都是国家标准，他们除了支持英、中外不支持其他语言。而国际标准支持世界上所有语言，这就是unicode国际编码标准(甚至emoji也包含其中 👍)。（还有个著名的国际标准组织ISO也在维护字符集，他俩有交集，这里先忽略ISO）。

由于Unicode编码方案的不同又有UTF-8、UTF-16、UTF-32三种编码方式。

UTF-8编码格式:

字节 格式 实际编码位 码点范围
1字节 0xxxxxxx 7 0 ~ 127
2字节 110xxxxx 10xxxxxx 11 128 ~ 2047
3字节 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 16 2048 ~ 65535
4字节 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 21 65536 ~ 2097151

UTF8编码是变长的。

0x00-0x7F之间的字符(1字节），UTF-8编码与ASCII（American Standard Code for Information Interchange 美国标准信息交换代码）编码完全相同，所以UTF-8是完全兼容ASCII的。

由于同源、同义、相似性，在unicode中中日韩越使用了同一编码，称为中日韩统一表意文字（或称中日韩越统一表意文字）。

中日韩统一表意文字编码范围为：3400-4DBF/4E00-9FFF/20000-3FFFF

字符集转换

server_encoding与client_encoding不一致，可发生自动转换Server查出来的字符集。设置服务端字和客户端字符集参考设置字符集一节。

中文相关字符集Server/Client可转化表：

Server Character Set Available Client Character Sets
BIG5 not supported as a server encoding
EUC_CN（GB2312） EUC_CN （GB2312）, MULE_INTERNAL, UTF8
GB18030 not supported as a server encoding
GBK not supported as a server encoding
UTF8 all supported encodings
GB18030，GBK服务端都不支持，所以其实只有EUC_CN（GB2312）、UTF8能在Server/Client转换。

以上是可以转换的字符集，仍需要CONVERSATION的支持。PG内置了一些转换函数，可通过pg_conversion查看：

Conversion Name Source Encoding Destination Encoding
big5_to_utf8 BIG5 UTF8
euc_cn_to_utf8 EUC_CN UTF8
gb18030_to_utf8 GB18030 UTF8
gbk_to_utf8 GBK UTF8
utf8_to_big5 UTF8 BIG5
utf8_to_euc_cn UTF8 EUC_CN
utf8_to_gb18030 UTF8 GB18030
utf8_to_gbk UTF8 GBK

可通过create conversation语句创建自定义的转换，需指定转换的function。

有些字符集间看上去可以转换，但是server端根本不支持存储这些字符集（如big5、gb18030、gbk），所以也没啥用。我们这里仅需要知道euc_cn和utf8能相互转换就可以了。

没有CONVERSATION是不能发生转换的：

sql 复制代码 
--EUC_CN的database
=> \encoding EUC_KR
EUC_KR: invalid encoding name or conversion procedure not found

字符集转换测试 ：
需要注意客户端的字符集设置（如CRT的 "session"-"Appearance"-"Character encoding"）
至少 有3个端有字符集的概念：数据库server、数据库client、UI客户端。CONVERSATION也只能控制：数据库server -> 数据库client

1.server为UTF8的转换测试：

sql 复制代码 
create table zh(col1 varchar(20));
insert into zh values('>'),('阿'),('〇');  --〇 ling是一个中文
--CRT不设置为UTF8中文全是乱码，只有CRT设置UTF8来插入

=> show server_encoding;
 server_encoding 
-----------------
 UTF8
=> show client_encoding;
 client_encoding 
-----------------
 UTF8
--完全没有转换的情况下，UTF8正常展示。此时3端字符集为：UTF8 - UTF8 - UTF8
=> select * from  zh;
 col1 
------
 >
 阿
 〇

--切换数据库client字符集，此时3端字符集为：UTF8 - EUC_CN - UTF8
=> \encoding EUC_CN;  --设置客户端字符集

=> select * from zh where col1 in ('阿');
ERROR:  22021: invalid byte sequence for encoding "EUC_CN": 0xe9 0x98
LOCATION:  report_invalid_encoding, mbutils.c:1597
Time: 0.112 ms
=>  select * from zh where col1 in ('〇');
ERROR:  22021: invalid byte sequence for encoding "EUC_CN": 0xe3 0x80
ERROR:  22021: invalid byte sequence for encoding "EUC_CN": 0xe3 0x80
--"阿"和"〇"看上去不能转换为EUC_CN，但不是这样的
 
=>  select * from zh limit 2;
 col1 
------
 >
 <B0><A2>
(2 rows)
--第二行即是"阿"，数据库server/client看上去转换了字符集，从UTF8转换为了EUC_CN
--但是可能是因为UI客户端问题没有正确显示（此时UI客户端CRT为UTF8）

--然而把CRT改成GB2312还是不会正确展示
select * from zh limit 2;
 col1 
------
 >
 <B0><A2>
(2 rows)

--当查询〇时，数据库直接抛出报错，说明〇不能从UTF8转换为EUC_CN
select * from zh ;
ERROR:  22P05: character with byte sequence 0xe3 0x80 0x87 in encoding "UTF8" has no equivalent in encoding "EUC_CN"
LOCATION:  report_untranslatable_char, mbutils.c:1631

2.server为EUC_CN的转换测试：

sql 复制代码 
=> show server_encoding; --database为EUC_CN字符集
server_encoding 
-----------------
EUC_CN

--在EUC_CN库下同样创建一个zh表，此时尝试插入就有问题了 
=> insert into zh values('〇');
ERROR:  22P05: character with byte sequence 0xe3 0x80 0x87 in encoding "UTF8" has no equivalent in encoding "EUC_CN"
LOCATION:  report_untranslatable_char, mbutils.c:1631

同样报错〇不能从UTF8转换为EUC_CN。EUC_CN（GB2312）中文编码不完全与UTF8相同，EUC_CN（GB2312）不是所有中文都包含的，特别是罕见字。

设置locale、collation和字符集

上面已经了解过本地化和字符集设置了，这里做一个汇总

database cluster的locale、collation、字符集

初始化时可设置database cluster的locale和字符集，参考：

shell 复制代码 
initdb -D $DATADIR -E UTF8 --locale=en_US.UTF8 
initdb -D $DATADIR -E UTF8 --locale=en_US.UTF8 --lc_collate=C --lc_ctype=C
initdb -D $DATADIR -E UTF8 --locale=en_US.UTF8 --lc_collate=C --lc_ctype=C --lc-messages=en_US.UTF8 --lc-monetary=en_US.UTF8 --lc-numeric=en_US.UTF8 --lc-time=en_US.UTF8

initdb会创建postgres，template1，和template0三个库。create database语句时默认使用template1创建库。

  • encoding设置字符集；locale设置LC_COLLATE，LC_CTYPE，LC_MESSAGES，LC_MONETARY，LC_NUMERIC，LC_TIME，除非特别指定（如--lc_collate）

  • LC_COLLATE，LC_CTYPE称为collation，还可在database、列、索引上设置。LC_MESSAGES，LC_MONETARY，LC_NUMERIC，LC_TIME为实例参数，可随时修改。

  • encoding只能在初始化、创建database时设置，一旦设置不可修改。

database的collation、字符集

创建database时可设置database的字符集、lc_collate、lc_ctype。

create database ,createdb都可以在创建database时指定字符集，一旦创建就不能修改database的字符集。两个命令都是使用template库来创建database

template又有template0和template1，官方文档有这样一句话：

Another common reason for copying template0 instead of template1 is that new encoding and locale settings can be specified when copying template0, whereas a copy of template1 must use the same settings it does. This is because template1 might contain encoding-specific or locale-specific data, while template0 is known not to.

template1是可写数据的模板库，可能包含本地化过的数据，而template0不能写数据，所以要创建不同的本地化库应使用template0。

而且要显示使用template0，因为不指定的话默认是template1。所以在创建database时没有指定template1且指定其他字符集会报错：

sql 复制代码 
=> create database db_GB2312 ENCODING 'EUC_CN'  LC_COLLATE 'zh_CN.gb2312' LC_CTYPE 'zh_CN.gb2312';
ERROR:  22023: new encoding (EUC_CN) is incompatible with the encoding of the template database (UTF8)
HINT:  Use the same encoding as in the template database, or use template0 as template.

另外，不能在创建database时通过指定locale来设置字符集

sql 复制代码 
=> create database db_GB2312 locale 'zh_CN.gb2312' template 'template0';
ERROR:  22023: encoding "UTF8" does not match locale "zh_CN.gb2312"
DETAIL:  The chosen LC_CTYPE setting requires encoding "EUC_CN".
LOCATION:  check_encoding_locale_matches, dbcommands.c:773

报错表示需要指定LC_CYTPE子选项，把collation相关子选项全部加上仍然报错：

sql 复制代码 
=> create database db_GB2312 LOCALE 'EUC_CN'  LC_COLLATE 'zh_CN.gb2312' LC_CTYPE 'zh_CN.gb2312';
ERROR:  42601: conflicting or redundant options
DETAIL:  LOCALE cannot be specified together with LC_COLLATE or LC_CTYPE.

LOCALE又不能跟LC_CTYPE等子选项一起使用

然后把locale去掉，通过设置字符集、LC_COLLATE、LC_CTYPE 来设置，可以成功。

创建指定字符集的database的正确姿势：

  • create database
sql 复制代码 
create database db_GB2312 ENCODING 'EUC_CN'  LC_COLLATE 'zh_CN.gb2312' LC_CTYPE 'zh_CN.gb2312' template 'template0';
  • createdb
    通过cli命令createdb来创建，createdb封装了create database，他俩是等价的：
shell 复制代码 
 createdb -E EUC_CN -T template0 --lc-collate=zh_CN.gb2312 --lc-ctype=zh_CN.gb2312 db_GB2312

查看database字符集：

  1. \l

  2. pg_database

sql 复制代码 
select datname,pg_encoding_to_char(encoding),datcollate,datctype,datlocprovider,daticulocale from pg_database;
  1. show参数

SERVER_ENCODING,LC_COLLATE,LC_CTYPE三个参数都是不可更改的，分别展示当前database的server端字符集、LC_COLLATE、LC_CTYPE

列的collation

collation只跟字符排序、字符函数相关，跟编码不相关。在没有索引的情况下，修改列的collation相当于只是在调整这个列的default排序输出，有索引的情况下会重建索引。不指定列的collation默认与database一致。

建表时指定collation：（注意有些字段类型是un-collatable的，比如int）

sql 复制代码 
create table t1(col1 varchar(10) collate "en_US.utf8");
alter table t1 alter column col1 type varchar(10) collate "C";

注意：alter table不修改长度是不会重建表的，但是一定会重建索引

查看列的默认collation：

sql 复制代码 
1. \d+ t1

2. information_schema.columns
select table_catalog,table_schema,table_name,column_name,collation_name from  information_schema.columns where table_name='t1';

3. pg_attribute
select a.attrelid::regclass,a.attname,a.attcollation,c.collname,c.collcollate,c.collctype from pg_attribute a left join pg_collation c on a.attcollation=c.oid  where a.attrelid::regclass='tlzl'::regclass and a.attcollation<>0;

推荐方式3查看。\d+ ,information_schema.columns虽然能看到collname，但是collname不是唯一的。只有方式3可以看到collate,ctype

指定collate和查看pg_attribute的测试：

sql 复制代码 
create table tlzl(
  col1 varchar(10) ,
  col2 varchar(10) collate "C",
  col3 varchar(10) collate "zh_CN",
  col4 varchar(10) collate "en_US.utf8"
);
sql 复制代码 
 --列的collation相当于给列打上默认排序的标记，也看不到具体是哪个collate和ctype
db_utf8_c=>                                          Table "public.tlzl"
 Column |         Type          | Collation  | Nullable | Default | Storage  | Compression | Stats target | Description 
--------+-----------------------+------------+----------+---------+----------+-------------+--------------+-------------
 col1   | character varying(10) |            |          |         | extended |             |              | 
 col2   | character varying(10) | C          |          |         | extended |             |              | 
 col3   | character varying(10) | zh_CN      |          |         | extended |             |              | 
 col4   | character varying(10) | en_US.utf8 |          |         | extended |             |              | 
--collname和collate，ctype不是一一对应的，上面的col3 zh_CN看不出来collate是哪个
db_utf8_c=> select pg_encoding_to_char(collencoding) as encoding,collname,collcollate,collctype from pg_collation where collname like 'zh_CN%';
 encoding |   collname   | collcollate  |  collctype   
----------+--------------+--------------+--------------
 EUC_CN   | zh_CN        | zh_CN        | zh_CN
 EUC_CN   | zh_CN.gb2312 | zh_CN.gb2312 | zh_CN.gb2312
 UTF8     | zh_CN.utf8   | zh_CN.utf8   | zh_CN.utf8
 UTF8     | zh_CN        | zh_CN.utf8   | zh_CN.utf8
 
--pg_attribute展示比\d+准确
db_utf8_c=> select a.attrelid::regclass,a.attname,a.attcollation,c.collname,c.collcollate,c.collctype from pg_attribute a left join pg_collation c on a.attcollation=c.oid  where a.attrelid::regclass='tlzl'::regclass and a.attcollation<>0;
 attrelid | attname | attcollation |  collname  | collcollate | collctype  
----------+---------+--------------+------------+-------------+------------
 tlzl     | col1    |          100 | default    |             | 
 tlzl     | col2    |          950 | C          | C           | C
 tlzl     | col4    |        12562 | en_US.utf8 | en_US.utf8  | en_US.utf8
 tlzl     | col3    |        13200 | zh_CN      | zh_CN.utf8  | zh_CN.utf8
--此时才知道，col3 zh_CN的collate是zh_CN.utf8

修改列的collate重写测试：

sql 复制代码 
--给字段加索引，看看重写情况
db_utf8_c=> create index idxcol4 on tlzl(col4);
CREATE INDEX

db_utf8_c=>  select pg_relation_filepath('tlzl') TableRelid, pg_relation_filepath('idxcol4') IndexRelid; 
    tablerelid    |    indexrelid    
------------------+------------------
 base/40996/41006 | base/40996/41015

db_utf8_c=> alter table tlzl alter column col4 type varchar(10) collate "C";
ALTER TABLE
db_utf8_c=> select pg_relation_filepath('tlzl') TableRelid, pg_relation_filepath('idxcol4') IndexRelid; 
    tablerelid    |    indexrelid    
------------------+------------------
 base/40996/41006 | base/40996/41016
--表没有重写，索引重写了

列的collation只是标记，修改列的collation不会重写表，但是如果其上有索引，那么会重写这个索引（有时候不会见下面一节）。

索引的collation

在创建索引时，如不显示指定索引的collation，那么索引会使用列上声明的collation。

创建索引时显示使用collation：

sql 复制代码 
create index idx_C on tlzl(col3 collate "C");

另外，索引还可以以text_pattern_ops，varchar_pattern_ops，bpchar_pattern_ops来创建，此时的索引不依赖collation的规则，而是一个字符一个字符的对比

The difference from the default operator classes is that the values are compared strictly character by character rather than according to the locale-specific collation rules.

sql 复制代码 
CREATE INDEX test_index ON test_table (col varchar_pattern_ops);

其实这种索引跟collation不是完全无关，索引一定有一个排序规则，这种索引的排序规则看上去跟C一致。参考like不走索引一节

查看索引的collation:

sql 复制代码 
\d+ --\d+会展示指定过collate的索引，如果没有的话使用的是列默认索引
db_utf8_c=> \d+ tlzl
                                                  Table "public.tlzl"
 Column |         Type          | Collation  | Nullable | Default | Storage  | Compression | Stats target | Description 
--------+-----------------------+------------+----------+---------+----------+-------------+--------------+-------------
 col1   | character varying(10) |            |          |         | extended |             |              | 
 col2   | character varying(10) | C          |          |         | extended |             |              | 
 col3   | character varying(10) | zh_CN      |          |         | extended |             |              | 
 col4   | character varying(10) | en_US.utf8 |          |         | extended |             |              | 
Indexes:
    "idx_c" btree (col3 COLLATE "C")
    "idxcol4" btree (col4)
Access method: heap

通过pg_index查看更为清晰:（pg_index的indcollation类型是oidvector的，不能直接转化为oid，查起来麻烦点）

sql 复制代码 
db_utf8_c=>  select indcollation,indexrelid::regclass from pg_index where indexrelid::regclass ='idx_C'::regclass;
 indcollation | indexrelid 
--------------+------------
 950          | idx_c

db_utf8_c=> select oid,pg_encoding_to_char(collencoding) as encoding,collname,collcollate,collctype from pg_collation where oid=950;
 oid | encoding | collname | collcollate | collctype 
-----+----------+----------+-------------+-----------
 950 |          | C        | C           | C

另外，不能通过alter index改变索引的collation，只能删除重建

测试：指定过索引collate后，修改列的collate是否会重写索引？

sql 复制代码 
db_utf8_c=> select pg_relation_filepath('tlzl') TableRelid, pg_relation_filepath('idxcol4') IndexRelid4,pg_relation_filepath('idx_c') IndexRelidC; 
    tablerelid    |   indexrelid4    |   indexrelidc    
------------------+------------------+------------------
 base/40996/41020 | base/40996/41023 | base/40996/41024
(1 row)

db_utf8_c=> alter table tlzl alter column col3 type varchar(10) collate "en_US.utf8";
ALTER TABLE
db_utf8_c=> select pg_relation_filepath('tlzl') TableRelid, pg_relation_filepath('idxcol4') IndexRelid4,pg_relation_filepath('idx_c') IndexRelidC; 
    tablerelid    |   indexrelid4    |   indexrelidc    
------------------+------------------+------------------
 base/40996/41020 | base/40996/41023 | base/40996/41024   --idx_c的relfileid没有变

如果指定过索引的collate，修改其字段默认collate，不会重新索引。

客户端的字符集

客户端设置与database不同的字符集，会发生字符集转换，也可能转换不成功，具体参考字符集转换一节。

服务端的字符集在创建database后无法改变，client的字符集可随时调整。

Client字符集设置方法很多：

  • 直接在客户端设置
sql 复制代码 
\encoding UTF8  --仅psql支持
SET CLIENT_ENCODING TO UTF8;  --session级修改参数
SET NAMES UTF8;  --sql标准
  • 设置环境变量PGCLIENTENCODING
  • 设置client_encoding服务端配置参数

优先级：客户端设置>环境变量PGCLIENTENCODING>client_encoding服务端配置参数

查看client字符集：

sql 复制代码 
\encoding   --仅psql支持
SHOW client_encoding;

表达式collate

表达式加collate会覆盖表达式原本的collation，相当于指定了排序collation。

需在表达式的最后加collate关键字：

sql 复制代码 
expr COLLATE collation

--例如
select * from tab1 order by name COLLATE "C";

排序和collate索引选择详见排序结果问题一节。

MORE

概念整理

PostgreSQL本地化有三个重要概念：字符集、locale、collation，需要弄清他们的关系。

字符集在服务端的设置非常重要，只能在初始化和建db时指定，建库后不可修改。字符集选择直接影响编码方式，collation并不是，但是他俩之间有依赖关系。locale同样可以在初始化时指定，其中collation可在建库时指定，也可以单独指定列的collation，注意他们只是默认值。只有在建索引时指定collation，会影响其真正的存储顺序。不同的collation是无法使用索引的，即使他们同源。

client字符集和LC_MASSAGES等4个参数都比较简单，可直接修改参数，与数据存储无关。

排序结果问题

因为utf8是最常见的字符集，我们测试utf相关的collation排序

sql 复制代码 
create database db_UTF8 ENCODING 'UTF8'  template 'template0';  --建一个UTF8的库，collation无所谓
use db_UTF8;
create table tzlz(name varchar(10));
insert into tzlz values('a'),('aa'),('A'),('AA'),('啊'),('阿'),('〇');

不同collation的order by结果：

sql 复制代码 
select name from tzlz where name in ('a','aa','A','AA','啊','阿','〇') order by name;
select name from tzlz where name in ('a','aa','A','AA','啊','阿','〇') order by name collate "C";
select name from tzlz where name in ('a','aa','A','AA','啊','阿','〇') order by name collate "en_US";
select name from tzlz where name in ('a','aa','A','AA','啊','阿','〇') order by name collate "en_US.utf8";
select name from tzlz where name in ('a','aa','A','AA','啊','阿','〇') order by name collate "zh_CN";
select name from tzlz where name in ('a','aa','A','AA','啊','阿','〇') order by name collate "zh_CN.utf8";
顺序 default C en_US en_US.utf8 zh_CN zh_CN.utf8
1 〇 A 〇 〇 a a
2 a AA a a A A
3 A a A A aa aa
4 aa aa aa aa AA AA
5 AA 〇 AA AA 阿 阿
6 啊 啊 啊 啊 啊 啊
7 阿 阿 阿 阿 〇 〇

这里的default是en_US.utf8（字段collation(default)->database collation(en_US.utf8)）

🌟 C、en_US.uft8、zh_CN.uft8排序结果都不同

collate和索引扫描测试：

sql 复制代码 
insert into tzlz values(generate_series(1,10000));
create index idxzlz_default on tzlz(name);
create index idxzlz_C on tzlz(name collate "C");
create index idxzlz_enUS_utf8 on tzlz(name collate "en_US.utf8");

使用collate在索引上的优化：

sql 复制代码 
--不加任何collate关键字，简单的索引扫描，不会额外排序
db_utf8_c=> explain select name from tzlz where name in ('a','aa','A','AA','啊','阿','〇') order by name;
                                   QUERY PLAN                                    
---------------------------------------------------------------------------------
 Index Only Scan using idxzlz_default on tzlz  (cost=0.29..30.13 rows=8 width=4)
   Index Cond: (name = ANY ('{a,aa,A,AA,啊,阿,〇}'::text[]))

--谓词加collate转换，可以走到正确的索引
db_utf8=> explain select name  from tzlz  where name collate "C" in ('a','aa','A','AA','啊','阿','〇');
                                QUERY PLAN                                 
---------------------------------------------------------------------------
 Index Only Scan using idxzlz_c on tzlz  (cost=0.29..30.12 rows=7 width=4)
   Index Cond: (name = ANY ('{a,aa,A,AA,啊,阿,〇}'::text[]))

db_utf8=>  explain select name  from tzlz  where name collate "en_US.utf8" in ('a','aa','A','AA','啊','阿','〇');
                                    QUERY PLAN                                     
-----------------------------------------------------------------------------------
 Index Only Scan using idxzlz_enus_utf8 on tzlz  (cost=0.29..30.12 rows=7 width=4)
   Index Cond: (name = ANY ('{a,aa,A,AA,啊,阿,〇}'::text[]))
   
--但是collation的名字必须一致
db_utf8=> explain select name  from tzlz  where name collate "en_US" in ('a','aa','A','AA','啊','阿','〇');
                           QUERY PLAN                            
-----------------------------------------------------------------
 Seq Scan on tzlz  (cost=0.00..232.63 rows=7 width=4)
   Filter: ((name)::text = ANY ('{a,aa,A,AA,啊,阿,〇}'::text[]))
   
--同时order by也需要加collate转换表达式
--此时使用了正确的索引，但是order by的时候判断为不同的collation（哪怕他们是一样的）
db_utf8=>  explain select name  from tzlz  where name collate "en_US.utf8" in ('a','aa','A','AA','啊','阿','〇') order by name;
                                       QUERY PLAN                                        
-----------------------------------------------------------------------------------------
 Sort  (cost=30.22..30.23 rows=7 width=4)
   Sort Key: name
   ->  Index Only Scan using idxzlz_enus_utf8 on tzlz  (cost=0.29..30.12 rows=7 width=4)
         Index Cond: (name = ANY ('{a,aa,A,AA,啊,阿,〇}'::text[]))

--where和order by都加上collate转换，可以小选择正确的索引，且不会在发生排序
db_utf8=> explain select name  from tzlz  where name collate "en_US.utf8" in ('a','aa','A','AA','啊','阿','〇') order by name  collate "en_US.utf8";
                                     QUERY PLAN                                     
------------------------------------------------------------------------------------
 Index Only Scan using idxzlz_enus_utf8 on tzlz  (cost=0.29..30.12 rows=7 width=42)
   Index Cond: (name = ANY ('{a,aa,A,AA,啊,阿,〇}'::text[]))

索引在指定collation后，sql需要显示使用collate关键字转换表达式，即便default与当前collation一致，pg也不会使用到索引。

like不走索引

The drawback of using locales other than C or POSIX in PostgreSQL is its performance impact. It slows character handling and prevents ordinary indexes from being used by LIKE

PostgreSQL原话：使用非C or POSIX会阻止使用普通索引！

sql 复制代码 
db_utf8=>  explain select name  from tzlz  where name  like 'a%';

                                QUERY PLAN                                
--------------------------------------------------------------------------

 Index Only Scan using idxzlz_c on tzlz  (cost=0.29..4.31 rows=1 width=4)
   Index Cond: ((name >= 'a'::text) AND (name < 'b'::text))
   Filter: ((name)::text ~~ 'a%'::text)
(3 rows)

db_utf8=>  explain select name  from tzlz  where name collate "en_US.utf8" like 'a%';

                                QUERY PLAN                                
--------------------------------------------------------------------------

 Index Only Scan using idxzlz_c on tzlz  (cost=0.29..4.31 rows=1 width=4)
   Index Cond: ((name >= 'a'::text) AND (name < 'b'::text))
   Filter: ((name)::text ~~ 'a%'::text)

PostgreSQL在索引扫描时把like转化为了>=和<，<还加了一个比输入的值大一号的值，这里就有问题了，collation跟排序强相关，ASCII码中a+1是b，但是汉字又如何？

sql 复制代码 
db_utf8=> explain select name  from tzlz  where name collate "en_US.utf8" like '阿%';
                                QUERY PLAN                                
--------------------------------------------------------------------------
 Index Only Scan using idxzlz_c on tzlz  (cost=0.29..6.49 rows=1 width=4)
   Index Cond: ((name >= '阿'::text) AND (name < '陿'::text))
   Filter: ((name)::text ~~ '阿%'::text)

果然出现了另一个汉字！

如果是全表扫描，不会出现>= <的情况

sql 复制代码 
db_utf8=> drop index idxzlz_c;
DROP INDEX
db_utf8=>  explain select name  from tzlz  where name collate "en_US.utf8" like '阿%';
                      QUERY PLAN                      
------------------------------------------------------
 Seq Scan on tzlz  (cost=0.00..170.09 rows=1 width=4)
   Filter: ((name)::text ~~ '阿%'::text)

可以创建一个与collation规则无关的索引（pg官方声称无关）

sql 复制代码 
CREATE INDEX idx_pattern ON tzlz (name varchar_pattern_ops);

来看看他的执行计划

sql 复制代码 
db_utf8=> explain select name  from tzlz  where name like '阿%';

                                 QUERY PLAN                                  
-----------------------------------------------------------------------------

 Index Only Scan using idx_pattern on tzlz  (cost=0.29..6.49 rows=1 width=4)
   Index Cond: ((name ~>=~ '阿'::text) AND (name ~<~ '陿'::text))
   Filter: ((name)::text ~~ '阿%'::text)

他还是把大1号的字符串自己生成了，这跟collation一定是有关系的···，看上去就是C

所以可以得出结论：

pg在like使用普通索引时，需要把其转换为>= <，此时必须出现一个比当前字符串大1的值。而collation又与大小强相关，此时只能使用同一collation索引才能保证数据正确。pg选择了非本地化的collation C。

临时解决这个问题最快的办法是新建一个collation C或pattern索引:

sql 复制代码 
create index idxzlz_C on tzlz(name collate "C");
CREATE INDEX idx_pattern ON tzlz (name varchar_pattern_ops);

其他调整各级别的默认collation参考上面的章节。

开发习惯在建索引时不会指定collation，如果不是C或pattern，都走不了like，在加上要选择国际字符集utf8，这样在数据库运维时选择的本地化方式就非常少了。字符集为utf8，collation为C

参考

https://dbafix.com/what-is-the-impact-of-lc_ctype-on-a-postgresql-database/#:\~:text=Having LC_CTYPE set to ‘C’ implies that C,Postgres on top of these libc functions%2C they’re

https://www.postgresql.org/docs/current/charset.html

https://www.bookstack.cn/read/rds-best-pratice/bfc0037fe00d87dc.md

https://help.aliyun.com/zh/rds/apsaradb-rds-for-postgresql/configure-the-collation-of-a-database-on-an-apsaradb-rds-for-postgresql-instance

https://baike.baidu.com/item/统一码/2985798?fromModule=lemma_inlink\&fromtitle=Unicode\&fromid=750500

https://baike.baidu.com/item/中日韩越统一表意文字/1301611?fromModule=lemma_inlink

https://blog.csdn.net/songyundong1993/article/details/128739919

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