MySQL中varchar(n) 中 n 最大取值为多少？
大家好，我是小林。
上周发了一篇字节一面:mysql 的 null 值是怎么存放的?，文章里面有提及这个问题：「varchar(n) 中 n 最大取值为多少？」
当时这部分内容写的不够严谨，所以我重写了这部分内容。
所以，这次就聊聊这个问题。
前置知识 要回答这个问题，首先我们得先知道 mysql 存储一条记录的格式长什么样子。
以 compact 行格式作为例子，它长这样：
可以看到，一条完整的记录分为「记录的额外信息」和「记录的真实数据」两个部分。
这里重点讲讲记录的额外信息，它包含 3 个部分：变长字段长度列表、null 值列表、记录头信息。
变长字段长度列表 用于存储一行记录中每个变长字段的长度。
「变长字段长度列表」所占用的字节数 = 所有「变长字段长度」占用的字节数之和。
举个例子，假设数据库表中有 2 个 varchar(10) 类型的字段，分别为 a 和 b，且数据库表的字符集为 ascii 字符集（1 个字符占用 1 字节）。
那么a和b字段的数据值的长度分别只需要用1字节表示就行了，因为1字节能表示最大的字节数是 255，而 varchar(10) 类型的字段最大允许存储的字节数是 10 字节，所以只需要用 1 字节表示变长字段的长度就行。
那么这种情况下的 「变长字段长度列表」所占用的字节数 = 1 字节 + 1字节 = 2 字节。
「变长字段长度列表」不是必须的，如果数据库表没有变长字段，比如字段类型都是int，那么行格式中就不需要「变长字段长度列表」。
null 值列表 用于标记一行记录中字段值为 null 的字段，二进制位的值为 1 时，代表该字段的值为null，二进制位的值为 0 时，代表该字段的值不为 null。
另外，null 值列表必须用整数个字节的位表示（1字节8位），如果使用的二进制位个数不足整数个字节，则在字节的高位补 0。
如果表中允许为 null 值的记录的个数小于等于 8 个，那么 null 值列表就会用 1 字节表示。
如果如果表中允许为 null 值的记录的个数大于8 并且小于等于 16，那么 null 值列表就会用 2 字节表示，以此类推。
因此，如果表中有字段允许为 null，那么「null 值列表」至少占用 1 字节空间。
「null 值列表」不是必须的，如果数据库表中的字段都定义成 not null，那么行格式中就不需要「null 值列表」。
记录头信息 记录头信息中包含的内容很多，比如记录的删除标记位，指向下一条记录的指针等等，不是本文问题的重点，所以我就不细讲了。
varchar(n) 中 n 最大取值为多少？ 我们要清楚一点，mysql 规定除了 text、blobs 这种大对象类型之外，其他所有的列（不包括隐藏列和记录头信息）占用的字节长度加起来不能超过 65535 个字节。
也就是说，一行记录除了 text、blobs 类型的列，限制最大为 65535 字节，注意是一行的总长度，不是一列。
知道了这个前提之后，我们再来看看这个问题：「varchar(n) 中 n 最大取值为多少？」
varchar(n) 字段类型的 n 代表的是最多存储的字符数量，并不是字节大小哦。
要算 varchar(n) 最大能允许存储的字节数，还要看数据库表的字符集，因为字符集代表着，1个字符要占用多少字节。
比如 ascii 字符集， 1 个字符占用 1 字节，那么 varchar(100) 意味着最大能允许存储 100 字节的数据。
单字段的情况 前面我们知道了，一行记录最大只能存储 65535 字节的数据。
那假设数据库表只有一个 varchar(n) 类型的列且字符集是 ascii，在这种情况下， varchar(n) 中 n 最大取值是 65535 吗？
不着急说结论，我们先来做个实验验证一下。
我们定义一个 varchar(65535) 类型的字段，字符集为 ascii 的数据库表。
create table test ( `name` varchar(65535) null) engine = innodb default character set = ascii row_format = compact; 看能不能成功创建一张表：
结果显示，创建失败了。
从报错信息就可以知道一行数据的最大字节数是 65535（不包含 text、blobs 这种大对象类型），其中包含了 storage overhead。
问题来了，这个 storage overhead 是什么呢？其实就是「变长字段长度列表」和 「null 值列表」。
也就是说一行数据的最大字节数 65535，其实是包含「变长字段长度列表」和 「null 值列表」所占用的字节数的。
所以， 我们在算 varchar(n) 中 n 最大值时，需要减去 storage overhead 占用的字节数。
这是因为我们存储字段类型为 varchar(n) 的数据时，其实分成了三个部分来存储：
真实数据 真实数据占用的字节数 null 标识，如果不允许为null，这部分不需要 本次案例中，「null 值列表」所占用的字节数是多少？
前面我创建表的时候，字段是允许为 null 的，所以会用 1 字节来表示「null 值列表」。
本次案例中，「变长字段长度列表」所占用的字节数是多少？
「变长字段长度列表」所占用的字节数 = 所有「变长字段长度」占用的字节数之和。
所以，我们要先知道每个变长字段的「变长字段长度」需要用多少字节表示？具体情况分为：
条件一：如果变长字段允许存储的最大字节数小于等于 255 字节，就会用 1 字节表示「变长字段长度」； 条件二：如果变长字段允许存储的最大字节数大于 255 字节，就会用 2 字节表示「变长字段长度」； 我们这里字段类型是 varchar(65535) ，字符集是 ascii，所以代表着变长字段允许存储的最大字节数是 65535，符合条件二，所以会用 2 字节来表示「变长字段长度」。
因为我们这个案例是只有 1 个变长字段，所以「变长字段长度列表」= 1 个「变长字段长度」占用的字节数，也就是 2 字节。
因为我们在算 varchar(n) 中 n 最大值时，需要减去 「变长字段长度列表」和 「null 值列表」所占用的字节数的。
所以，在数据库表只有一个 varchar(n) 字段且字符集是 ascii 的情况下，varchar(n) 中 n 最大值 = 65535 - 2 - 1 = 65532。
我们先来测试看看 varchar(65533) 是否可行？
可以看到，还是不行，接下来看看 varchar(65532) 是否可行？
可以看到，创建成功了。说明我们的推论是正确的，在算 varchar(n) 中 n 最大值时，需要减去 「变长字段长度列表」和 「null 值列表」所占用的字节数的。
当然，我上面这个例子是针对字符集为 ascii 情况，如果采用的是 utf-8，varchar(n) 最多能存储的数据计算方式就不一样了：
在 utf-8 字符集下，一个字符串最多需要三个字节，varchar(n) 的 n 最大取值就是 65532/3 = 21844。 上面所说的只是针对于一个字段的计算方式。
多字段的情况 如果有多个字段的话，要保证所有字段的长度 + 变长字段字节数列表所占用的字节数 + null值列表所占用的字节数 <= 65535。
这里举个多字段的情况的例子。
实验结果：
总结 varchar(n) 中 n 最大取值为多少？
一行记录最大能存储 65535 字节的数据，但是这个是包含「变长字段字节数列表所占用的字节数」和「null值列表所占用的字节数」。所以， 我们在算 varchar(n) 中 n 最大值时，需要减去这两个列表所占用的字节数。
如果一张表只有一个 varchar(n) 字段，且允许为 null，字符集为 ascii。varchar(n) 中 n 最大取值为 65532。
计算公式：65535 - 变长字段字节数列表所占用的字节数 - null值列表所占用的字节数 = 65535 - 2 - 1 = 65532。
如果有多个字段的话，要保证所有字段的长度 + 变长字段字节数列表所占用的字节数 + null值列表所占用的字节数 <= 65535。
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可以看到，一条完整的记录分为「记录的额外信息」和「记录的真实数据」两个部分。
这里重点讲讲记录的额外信息，它包含 3 个部分：变长字段长度列表、null 值列表、记录头信息。
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「变长字段长度列表」所占用的字节数 = 所有「变长字段长度」占用的字节数之和。
举个例子，假设数据库表中有 2 个 varchar(10) 类型的字段，分别为 a 和 b，且数据库表的字符集为 ascii 字符集（1 个字符占用 1 字节）。
那么a和b字段的数据值的长度分别只需要用1字节表示就行了，因为1字节能表示最大的字节数是 255，而 varchar(10) 类型的字段最大允许存储的字节数是 10 字节，所以只需要用 1 字节表示变长字段的长度就行。
那么这种情况下的 「变长字段长度列表」所占用的字节数 = 1 字节 + 1字节 = 2 字节。
「变长字段长度列表」不是必须的，如果数据库表没有变长字段，比如字段类型都是int，那么行格式中就不需要「变长字段长度列表」。
null 值列表 用于标记一行记录中字段值为 null 的字段，二进制位的值为 1 时，代表该字段的值为null，二进制位的值为 0 时，代表该字段的值不为 null。
另外，null 值列表必须用整数个字节的位表示（1字节8位），如果使用的二进制位个数不足整数个字节，则在字节的高位补 0。
如果表中允许为 null 值的记录的个数小于等于 8 个，那么 null 值列表就会用 1 字节表示。
如果如果表中允许为 null 值的记录的个数大于8 并且小于等于 16，那么 null 值列表就会用 2 字节表示，以此类推。
因此，如果表中有字段允许为 null，那么「null 值列表」至少占用 1 字节空间。
「null 值列表」不是必须的，如果数据库表中的字段都定义成 not null，那么行格式中就不需要「null 值列表」。
记录头信息 记录头信息中包含的内容很多，比如记录的删除标记位，指向下一条记录的指针等等，不是本文问题的重点，所以我就不细讲了。
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也就是说，一行记录除了 text、blobs 类型的列，限制最大为 65535 字节，注意是一行的总长度，不是一列。
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比如 ascii 字符集， 1 个字符占用 1 字节，那么 varchar(100) 意味着最大能允许存储 100 字节的数据。
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那假设数据库表只有一个 varchar(n) 类型的列且字符集是 ascii，在这种情况下， varchar(n) 中 n 最大取值是 65535 吗？
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因为我们这个案例是只有 1 个变长字段，所以「变长字段长度列表」= 1 个「变长字段长度」占用的字节数，也就是 2 字节。
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所以，在数据库表只有一个 varchar(n) 字段且字符集是 ascii 的情况下，varchar(n) 中 n 最大值 = 65535 - 2 - 1 = 65532。
我们先来测试看看 varchar(65533) 是否可行？
可以看到，还是不行，接下来看看 varchar(65532) 是否可行？
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计算公式：65535 - 变长字段字节数列表所占用的字节数 - null值列表所占用的字节数 = 65535 - 2 - 1 = 65532。
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