面试官:MySQL 中的 varchar 最多能存储多少个字符?大部分人都会答错。。。(1)

本文涉及的产品
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云数据库 RDS PostgreSQL,高可用系列 2核4GB
RDS MySQL Serverless 高可用系列,价值2615元额度,1个月
简介: 面试官:MySQL 中的 varchar 最多能存储多少个字符?大部分人都会答错。。。

1. InnoDB是干嘛的?

InnoDB是一个将表中的数据存储到磁盘上的存储引擎。


2. InnoDB是如何读写数据的?

InnoDB处理数据的过程是发生在内存中的,需要把磁盘中的数据加载到内存中,如果是处理写入或修改请求的话,还需要把内存中的内容刷新到磁盘上。


读写磁盘的速度非常慢,和内存读写差了几个数量级,所以当我们想从表中获取某些记录时,InnoDB存储引擎将数据划分为若干个页,以「页作为磁盘和内存之间交互的基本单位」InnoDB中页的大小默认为 16 KB。也就是在一般情况下,一次最少从磁盘中读取16KB的内容到内存中,或者一次最少把内存中的16KB内容刷新到磁盘中。


所以当你用postman测试一个分页查询接口时,发现第一次打印耗时300 ~ 400ms,往后不停的查找下一页都是30 ~ 40ms,原因就是第一次请求接口时,读数据库的时候需要读磁盘,从磁盘加载16KB的数据到内存,往后下一页的数据都是从内存中获取,没有再读磁盘,除非在内存中的16KB的数据中找不到,才会再次读磁盘获取下一个16KB的数据到内存中。(我们不讨论mysql 8.0舍弃的查询缓存特性,我测试过mysql 5.7中关闭了查询缓存,也仍然是第一次慢,后续查询很快,查询时间相差大概10倍的样子)


温馨提示:分页查询和数据库的一页16KB中的"页"是两个概念。


image.png

注意:innodb_page_size变量在服务器运行过程中不可以更改,只能在第一次初始化MySQL数据目录时指定。所以页在运行时的大小不可更改。


3. varchar疑问千千万——InnoDB行格式

看到这里,你一定有着和我相同的疑问,比如varchar(255)后面这个最大长度应该怎么选择呢?为什么不能varchar(65535)而最大只能varchar(16383)呢?我来带你看!


我们平时是以「记录」为单位来向表中插入数据的,这些「记录在磁盘上的存放方式」也被称为行格式或者记录格式。行格式有4种,分别是DynamicCompactRedundantCompressed


MySQL 5+默认行格式都是Dynamic, 在MySQL 5MySQL 8经过验证确实是的。

SHOW VARIABLES LIKE "innodb_default_row_format"


image.png

大家在业务中和平时使用中都几乎没有修改过或者注意过InnoDB行格式,那么「我就只重点讲默认行格式dynamic,让大家更深层次理解平时开发中的varchar


请记住这个表结构,后面会围绕这个来讲

CREATE TABLE test (
c1 VARCHAR(10),
c2 VARCHAR(10) NOT NULL,
c3 CHAR(10),
c4 VARCHAR(10)) CHARSET = utf8mb4;


现在业务数据库字符集都是utf8mb4,我就以这个来讲,把理解难度降到最低。

INSERT INTO test ( c1, c2, c3, c4 )
VALUES('aaaa', '你好啊', 'cc', 'd'),('eeee', 'fff', NULL, NULL);


现在,表中的记录就是这样

image.png

3.1 dynamic——innodb默认行格式

image.png

关于记录的额外信息这部分,是服务器为了描述这条记录而不得不额外添加的一些信息,这些额外信息分为3类,分别是「变长字段长度列表」NULL值列表」「记录头信息」


在这里我只讲「变长字段长度列表」NULL值列表」。因为记录头信息非常的绕和本篇没多大关系。


3.2 innodb怎么知道varchar真正有多长?——变长字段长度列表

一些变长的数据类型,比如VARCHAR(M)、各种TEXT类型,各种BLOB类型,变长数据类型的字段中存储多少字节的数据是不固定的,在存储真实数据的时候需要把「这些数据占用的字节数也存起来」


就像设计String类型,不仅仅是存放真实数据的char数组,还有length变量去记录字符串长度。又比如input输入框最大限制500字,但是你还得有一个变量去统计真实在输入框内有多少字符。同理,varchar也有记录真实数据长度的变量(「假设为L,后文沿用方便描述」),L表示varchar真实占用的「字节数」innodb最多分配2个字节去表示这个L,就像unsigned short类型,2个字节,寄存器最多只有16位来让你存这个长度,所以L记录范围是2^16 - 1 = 65535


这些变长字段(「比如varchar)占用的存储空间分为两部分:

  1. 真正的数据内容部分,放在对应的列
  2. 真实占用的字节数,放在变长字段列表部分


我们拿test表中的第一条记录来举个例子。因为test表的c1c2c4列都是VARCHAR(10)类型的,说明最大10个字符,所以这三个列的值的长度都需要保存在记录开头处,「因为test表中的各个列都使用的是utf8mb4字符集,每个字符最大需要4个字节来进行编码(不使用utf8而是utf8mb4是因为可能存储emoji表情,如果只是文字,utf8就足够)」来看一下第一条记录各变长字段内容的长度:


image.png


怎么确定这些字段有多少字节?

比如这里c2的"你好啊",使用如下sql可以确定

SELECT LENGTH(c2) from test where c1='aaaa';


image.png


各变长字段数据占用的「字节数」按照列的顺序「逆序存放」!!


由于第一行记录中c1、c2、c4列中的字符串都比较短,也就是说varchar真实占用的字节数比较小,L用1个字节(8个bit位) 就可以表示,但是如果varchar真实占用的字节数比较多,L可能就需要用2个字节(16个bit位) 来表示。到底varchar能存多少字节呢?继续往下看。



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