在设计数据库字段时，字符串类型算是最常见的数据类型之一了，这篇文章带大家深入探讨一下MySQL数据库中VARCHAR和CHAR数据类型的基本特性，以及它们之间的区别。
VARCHAR类型
VARCHAR（Variable Character，可变长度字符）是一种用于存储可变长度字符串的数据类型，可指定存储数据的最大长度。
VARCHAR是存储字符串最广泛使用的数据类型之一。在定义VARCHAR字段时，通常使用VARCHAR(n)格式指定该字段的最大字符容量，其中n是允许存储的字符最大数量。
每个VARCHAR字段可以设置一个最大长度值，从1到65535字符（根据MySQL的存储引擎和行格式限制）。不过，该长度会受到一些因素的影响，例如：
- 表的字符集会影响字段的最大字节数。例如，在一个
utf8mb4表中，每个字符可能占用最多4字节，因此要确保总长度（包括所有列和其它数据）适配MySQL的行存储限制。 - 行存储限制约为65535字节，因此要在表中合理设计列类型。
由于VARCHAR是一种可变长度类型，数据库会根据实际存储的字符串长度动态分配足够的存储空间，而不是预先分配最大限定长度的空间。除了存储字符串内容外，还会存储一些额外的元数据。
VARCHAR数据类型使用额外的长度指示字节存储字符串的长度：
- 如果字符串长度小于255字节（一个
VARCHAR列的定义最大长度为255字符），则使用1个字节来记录长度； - 如果字符串长度超过255字节，则需要2个字节来记录长度。
CHAR类型
CHAR是MySQL中的一种字符数据类型，最大长度为255个字符，主要用于存储固定长度的字符串。无论插入的数据是否达到了定义的长度，CHAR都会根据其设定的长度自动填充空格（使用空格补齐），以确保其值总是固定长度。它适用于那些长度固定的、不经常变化的字符串，比如国家代码、省份缩写等。
当一个列的类型定义为CHAR类型后，列中的内容的长度就是字段定义的长度（字符数）。如果写入CHAR列中的字符串的长度小于指定的字符长度，MySQL会在源字符串后填充空格一直到指定的长度。当读取CHAR列中的值时，MySQL会删除后面的空格。
由于CHAR数据类型采用固定的长度进行存储，因此CHAR的性能要比VARCHAR更好。
与VARCHAR类似，可以使用CHAR(n)格式来设置字段的最大字符数。如果未指定，n默认为1。在CHAR列中存储的值会右对齐用空格填充，因此不管要保存的字符串内容如何，它始终会存储n个字符。
字符集对字段存储的影响
在数据库设计中，字符集 (Character Set) 和排序规则 (Collation) 是重要的环节。字符集决定了可以存储哪些字符以及每个字符所需的空间，而排序规则决定了数据如何比较和排序。
数据库在日常使用中，除了要支持英文字符之外，还需要支持像西班牙语中的特殊字符 “Ñ”，以及像日语中的 “データベース” 或中文中的 “数据库” 等复杂字符。为此，MySQL提供了多种字符集（charset），如 latin1（用于基本英文字符）、utf8（支持大部分语言）、utf8mb4（支持完整的 Unicode，包括表情符号）。
字符集不仅影响文本在数据库中的存储形式，也直接影响该字段的存储空间效率。不同字符集的每个字符所需的字节数不同，具体如下：
latin1: 每个字符固定占用 1 个字节。utf8: 每个字符占用 1~3 个字节。utf8mb4: 每个字符占用 1~4 个字节（主要用于完整的 Unicode，例如表情符号）。
在使用VARCHAR字段时，定义的最大长度n指的是字符的数量，而不是具体存储所需的字节数。由于字符集影响每个字符的数据大小，因此实际存储时需要考虑字符占用的字节数以及MySQL的行存储限制。
MySQL中，每行数据的最大存储限制为65,535 字节，这包括所有列的数据以及其他额外信息（如长度字节、行偏移量等）。
字符集对CHAR类型的影响与VARCHAR类型类似，但由于CHAR是固定长度存储，影响的性质稍有不同。CHAR无论存储的字符数量是多少，总会为字段定义的最大长度分配固定空间。例如，在utf8mb4下，一个CHAR(255)字段最大可能需要255 × 4 = 1,020字节。
由于CHAR是固定长度存储类型，在多字节字符集下往往存在空间浪费问题，因此在合理选择字段数据类型时，需要结合应用场景、字符集及数据特性来做对应的设计。
数据可视化的差异
当数据存储到CHAR字段时，其副作用之一是字符串中的所有尾随空格会在保存时被忽略。实际查询时，MySQL不会返回这些尾随空格，因为它会假设这些空格仅仅是数据类型的填充部分。
用具体的实例演示一下，创建一个表，其中有两个列：VARCHAR(20)和CHAR(20)。接下来插入一些尾部有5个空格的数据，并观察它们的存储情况。
CREATE TABLE strings(
id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
variable VARCHAR(20),
fixed CHAR(20)
);
INSERT INTO strings (variable, fixed) VALUES ("Drifter ", "Drifter ");
如果运行以下SELECT语句，表面上看返回的数据是相同的：
SELECT * FROM strings;
但如果使用CHAR_LENGTH函数来计算每个字段实际使用的字符数，就会发现差异。VARCHAR字段（用varchar_data_length表示）显示为12，其中包括结尾的5个空格字符，而CHAR字段仅显示为7。
这是因为MySQL存储了VARCHAR值末尾的空格，但认为CHAR值的末尾空格只是填充，因此忽略了这一部分数据。
SELECT CHAR_LENGTH(variable) AS varchar_data_length, CHAR_LENGTH(fixed) AS char_data_length FROM strings;
字段存储空间示例
当数据写入磁盘时，VARCHAR值会有额外的开销。如果存储字符串 “Spider”（长度为6个字符）到VARCHAR(6)和CHAR(6)的字段中，以utf8mb4字符集为例，以下是磁盘空间消耗情况：
VARCHAR值占用25字节（每字符4字节 + 1字节开销）。CHAR值占用24字节（每字符4字节，无额外开销）。
如果存储字符串 “Eido” 到这些字段，以下结果会发生变化：
VARCHAR只使用17字节，因为它是可变长度。CHAR保持使用24字节，因为它是固定长度且右填充了2个空格。
字段存储对照表如下：
| 值 | VARCHAR(6) 存储值 | VARCHAR(6) 使用空间 | CHAR(6) 存储值 | CHAR(6) 使用空间 |
|---|---|---|---|---|
| “Spider” | “Spider” | 25 字节 | “Spider” | 24 字节 |
| “Eido” | “Eido” | 17 字节 | "Eido " | 24 字节 |
| "Eido " | "Eido " | 25 字节 | "Eido " | 24 字节 |
小结
最后，总结一下本文的关键点：
- VARCHAR特点：可变长度，适用于存储长度不固定的字符串，并且根据实际数据长度动态分配空间。
- CHAR特点：固定长度，有性能优势，但可能导致存储空间浪费，适用于长度固定的字符串。
- 字符集影响：字符集决定了每个字符的字节数，以及存储时所需的空间大小，如utf8mb4需要1~4字节。
- 数据存储差异：VARCHAR保留尾部空格且会增加长度指示字节，CHAR填充尾部空格但在查询时忽略。
- 空间消耗对比：VARCHAR更节省空间，但有附加开销；CHAR采用固定空间，适合少量数据且不受字符长度变化影响。
在数据库设计中，VARCHAR和CHAR是两种常见的字符串存储类型，它们各有适用场景和性能特点。在选择字段类型时，应充分考虑数据的变化形态、存储性能和空间效率。
