一次因“CST”时区协商问题导致数据库时间戳错误的 debug

摘要

名为 CST 的时区是一个很混乱的时区，在与 MySQL 协商会话时区时，Java 会误以为是 CST -0500，而非 CST +0800。

JDBC 与 MySQL 的这种误解，导致出现了数据库实际存储的时间戳，与业务系统取到的值差了 13 或者 14 个小时，这个时间与美中是(=13)否(=14)采用夏令时息息相关。

CST 时区

名为 CST 的时区是一个很混乱的时区，有四种含义：

• 美国中部时间 Central Standard Time (USA) UTC-06:00
• 澳大利亚中部时间 Central Standard Time (Australia) UTC+09:30
• 中国标准时 China Standard Time UTC+08:00
• 古巴标准时 Cuba Standard Time UTC-04:00

今天是“4月28日”。为什么提到日期？因为美国从“3月11日”至“11月7日”实行夏令时，美国中部时间改为 UTC-05:00，与 UTC+08:00 相差 13 小时。

排错过程

在项目中，偶然发现数据库中存储的 Timestamp 字段的 unix_timestamp() 值比真实值少了 13 个小时。通过调试追踪，发现了 com.mysql.cj.jdbc 里的时区协商有问题。

当 JDBC 与 MySQL 开始建立连接时，会调用 com.mysql.cj.jdbc.ConnectionImpl.initializePropsFromServer() 获取服务器参数，其中我们看到调用 this.session.configureTimezone() 函数，它负责配置时区。

public void configureTimezone() {
    String configuredTimeZoneOnServer = getServerVariable("time_zone");

    if ("SYSTEM".equalsIgnoreCase(configuredTimeZoneOnServer)) {
        configuredTimeZoneOnServer = getServerVariable("system_time_zone");
    }

    String canonicalTimezone = getPropertySet().getStringReadableProperty(PropertyDefinitions.PNAME_serverTimezone).getValue();

    if (configuredTimeZoneOnServer != null) {
        // user can override this with driver properties, so don't detect if that's the case
        if (canonicalTimezone == null || StringUtils.isEmptyOrWhitespaceOnly(canonicalTimezone)) {
            try {
                canonicalTimezone = TimeUtil.getCanonicalTimezone(configuredTimeZoneOnServer, getExceptionInterceptor());
            } catch (IllegalArgumentException iae) {
                throw ExceptionFactory.createException(WrongArgumentException.class, iae.getMessage(), getExceptionInterceptor());
            }
        }
    }

    if (canonicalTimezone != null && canonicalTimezone.length() > 0) {
        this.serverTimezoneTZ = TimeZone.getTimeZone(canonicalTimezone);

        // The Calendar class has the behavior of mapping unknown timezones to 'GMT' instead of throwing an exception, so we must check for this...
        if (!canonicalTimezone.equalsIgnoreCase("GMT")
            && this.serverTimezoneTZ.getID().equals("GMT")) {
            throw ...
        }
    }

    this.defaultTimeZone = this.serverTimezoneTZ;
}

追踪代码可知，当 MySQL 的 time_zone 值为 SYSTEM 时，会取 system_time_zone 值作为协调时区。

让我们登录到 MySQL 服务器验证这两个值：

mysql> show variables like '%time_zone%';
+------------------+--------+
| Variable_name    | Value  |
+------------------+--------+
| system_time_zone | CST    |
| time_zone        | SYSTEM |
+------------------+--------+
2 rows in set (0.00 sec)

重点在这里！若 String configuredTimeZoneOnServer 得到的是 CST 那么 Java 会误以为这是 CST -0500，因此 TimeZone.getTimeZone(canonicalTimezone) 会给出错误的时区信息。

debug variables

如图所示，本机默认时区是 Asia/Shanghai +0800，误认为服务器时区为 CST -0500，实际上服务器是 CST +0800。

我们会想到，即便时区有误解，如果 Timestamp 是以 long 表示的时间戳传输，也不会出现问题，下面让我们追踪到 com.mysql.cj.jdbc.PreparedStatement.setTimestamp()。

public void setTimestamp(int parameterIndex, Timestamp x) throws java.sql.SQLException {
    synchronized (checkClosed().getConnectionMutex()) {
        setTimestampInternal(parameterIndex, x, this.session.getDefaultTimeZone());
    }
}

注意到这里 this.session.getDefaultTimeZone() 得到的是刚才那个 CST -0500。

private void setTimestampInternal(int parameterIndex, Timestamp x, TimeZone tz) throws SQLException {
    if (x == null) {
        setNull(parameterIndex, MysqlType.TIMESTAMP);
    } else {
        if (!this.sendFractionalSeconds.getValue()) {
            x = TimeUtil.truncateFractionalSeconds(x);
        }

        this.parameterTypes[parameterIndex - 1 + getParameterIndexOffset()] = MysqlType.TIMESTAMP;

        if (this.tsdf == null) {
            this.tsdf = new SimpleDateFormat("''yyyy-MM-dd HH:mm:ss", Locale.US);
        }

        this.tsdf.setTimeZone(tz);

        StringBuffer buf = new StringBuffer();
        buf.append(this.tsdf.format(x));
        if (this.session.serverSupportsFracSecs()) {
            buf.append('.');
            buf.append(TimeUtil.formatNanos(x.getNanos(), true));
        }
        buf.append('\'');

        setInternal(parameterIndex, buf.toString());
    }
}

原来 Timestamp 被转换为会话时区的时间字符串了。问题到此已然明晰：

1. JDBC 误认为会话时区在 CST-5
2. JBDC 把 Timestamp+0 转为 CST-5 的 String-5
3. MySQL 认为会话时区在 CST+8，将 String-5 转为 Timestamp-13

最终结果相差 13 个小时！如果处在冬令时还会相差 14 个小时！

解决方案

解决办法也很简单，明确指定 MySQL 数据库的时区，不使用引发误解的 CST：

mysql> set global time_zone = '+08:00';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> set time_zone = '+08:00';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

或者修改 my.cnf 文件，在 [mysqld] 节下增加 default-time-zone = '+08:00'。

修改时区操作影响深远，需要重启 MySQL 服务器，建议在维护时间进行。