如果大家對我的 【大白話系列】MySQL 學習總結系列 感興趣的話，可以點選關注一波。

一、回顧

MySQL 學習總結系列至此已經第七節了。

從大方向：我們已經學習了 MySQL 的架構設計、InnoDB 的架構設計。

從較為深入的：我們已經學習了 rodo log 和 binlog 配合的兩階段提交協議，瞭解 緩衝池的設計原理和支援高併發、動態調整的管理機制。

下面，我們將介紹資料行格式：資料是以什麼格式儲存在資料頁中的。

二、行儲存格式

InnoDB 儲存引擎支援有四種行儲存格式：COMPACT、Redundant、Dynamic 和 COMPRESSED。

下面我們將重點介紹 COMPACT 行格式：

COMPACT 行儲存格式大概類似這樣：

變長欄位的長度列表，null值列表，資料頭，column01的值，column02的值，column0n的值......

ps：為了讓磁碟空間得到最大的利用率，每個資料行都是緊緊地挨在一起的。

下面我們將詳細介紹 COMPACT 行格式的各個知識點，當你學習完之後，你就曉得即使每行資料緊緊地挨在一起，MySQL 也能精準地將每行資料找出來~

三、變長欄位如何儲存？

1、變長欄位的儲存問題

我們都知道，varchar 型別是變長的，例如 varchar(50)，那麼這個欄位值的長度範圍：0 ~ 50 個字元。但是，不是每個欄位值都剛好50個字元，肯定會有的長有的短。

那麼，資料儲存時，會按照欄位定義時的最大長度來儲存值嗎？

必須不會的，如果都按照最大長度儲存，當出現值不滿 50個字元長度時，會浪費磁碟空間和記憶體空間。

為什麼也浪費記憶體空間，資料不是存放在磁碟麼？大家不會忘了緩衝池的作用了吧？哈哈，要記得緩衝池和磁碟資料交換的單位就是資料頁~而資料行是存放在資料頁中的~

2、變長欄位長度列表

InnoDB 中，利用 變長欄位長度列表 來解決上面的問題：

1. 變長欄位長度列表記錄每一個變長欄位值的長度，儲存的長度是十六進位制的。
2. 如果有多個變長欄位，那麼變長欄位長度列表是按逆序儲存的。

下面用一個例子來描述一下變長欄位長度列表的使用原理：

-- 表結構
create table test(
    c1 varchar(10) comment '欄位1-變長',
    c2 varchar(5) comment '欄位2-變長',
    c3 varchar(20) comment '欄位3-變長',
    c4 char(1) comment '欄位4-定長',
    c5 char(1) comment '欄位5-定長'
) ENGINE=InnoDB;
-- 一行資料
insert into test values('hello','ni','hao','a','a');
 

我們來算一下他們的長度（十六進位制）：

1. hello 的長度為5，十六進位制為 0x05
2. ni 的長度為2，十六進位制為 0x02
3. hao 的長度為3，十六進位制為 0x03

那麼，實際的儲存格式是這樣的：

0x03 0x02 0x05 null值列表 資料頭 hello hi hao a a

四、NULL 值欄位如何儲存？

1、可為 NULL 欄位的儲存問題

定義為 default NULL 的欄位，值可空可不空。那如果欄位值為 NULL，資料行裡是怎樣儲存的呢？是直接儲存“NULL”欄位嗎？

我們分析一下：

1. 如果是，那將會浪費磁碟空間，本來值就是 NULL 的，你現在給我搞了個四個字元大小的字串。
2. 如果不是，那怎麼識別這個欄位是否是 NULL 呢？

2、NULL值列表

InnoDB 中，利用 NULL值列表 來解決上面的問題：

1. NULL 值列表記錄可為 NULL 的欄位的情況。
2. 用二進位制bit位來標識欄位值是否為 NULL。1為 NULL，0 不為 NULL。
3. 如果有多個可為 NULL 的欄位，那麼 NULL 值列表也是按照逆序儲存的。
4. 而且 NULL 值列表的位數必須是 8bit 的N倍。例如：列表僅僅只有4個bit，則往高位補0，補到 8個bit。

下面用一個例子來描述一下 NULL 值列表 的使用原理：

-- 表結構
create table test(
    c1 varchar(10) not null comment '欄位1-變長',
    c2 varchar(5) comment '欄位2-變長',
    c3 char(1) comment '欄位3-變長',
    c4 varchar(30) comment '欄位4-定長',
    c5 varchar(50) comment '欄位5-定長'
) ENGINE=InnoDB;
-- 一行資料
insert into test values('howinfun',null,'m',null,'foshan');

算一下變長欄位的長度：

1. howinfun 的長度為8，十六進位制為 0x08
2. foshan 的長度為6，十六進位制為 0x06

統計一下值為 NULL 的欄位：

1. c2 欄位為 NULL
2. c4 欄位為 NULL

那麼，實際的儲存格式是這樣的：

0x06 0x08 00000101 資料頭 howinfun m foshan

3、採用 NULL值列表 和 直接儲存“NULL”字串相比，有多大的儲存差距？

到此，我們就可以算一下這兩種方案的儲存差距有多大了。

1. 一個位元組 8個bit，NULL 值列表用二進位制 bit 位來標識欄位值是否為 NULL；那麼就是說，標識8個欄位才佔用一個位元組。
2. 而如果用字串的方式來儲存，而一個"NULL"字串足足用了四個位元組（英文一個字元等於一個位元組，中文一個字元等於兩個位元組），那麼同樣的8個欄位就需要36個位元組了。

這差距是非常明顯的！

五、資料頭

COMPACT 行格式中，除了 變長欄位長度列表 和 NULL 值列表，就到資料頭了。

資料頭的大小為 40 個bit位。

下面介紹 40個 bit 分別都有什麼資訊。

那麼，我們看一下，加上資料頭的實際儲存：

0x06 0x08 00000101 0000000000000000000010000000000000011001 howinfun m foshan

六、一行資料在磁碟是如何儲存的

1、字符集編碼

上面，我們已經介紹了 COMPACT 行格式了，那麼一行資料真正是如何儲存的？

我們都知道，在建庫和建表時，都可以指定字符集編碼。所以，資料都會經過資料庫指定的字符集編碼後，再進行儲存的。

下面用一個例子來描述一下使用原理：

-- 表結構
create table test(
    c1 varchar(10) not null comment '欄位1',
    c2 varchar(5) comment '欄位2',
    c3 char(1) comment '欄位3',
    c4 varchar(30) comment '欄位4',
    c5 varchar(50) comment '欄位5'
)
-- 一行資料
insert into test values('howinfun',null,'m',null,'foshan');

假設編碼後：

1. howinfun 編碼後：61616161
2. m 編碼後：62
3. foshan編碼後：636363

那麼，實際的儲存格式是這樣的：

0x06 0x08 00000101 0000000000000000000010000000000000011001 61616161 62 636363

2、隱藏欄位

除了變長欄位長度列表、NULL值列表、40個bit位的資料頭和真實資料，其實還包含了一些隱藏欄位：

1. DB_ROW_ID 欄位：如果我們沒有指定主鍵和unique key唯一索引的時候，他就內部自動加一個ROW_ID作為主鍵。
2. DB_TRX_ID 欄位：事務 ID，標識這是哪個事務更新的資料
3. DB_ROLL_PTR 欄位：回滾指標，用來進行事務回滾的

加上隱藏欄位後，上面的例子的實際儲存可能就是：

0x06 0x08 00000101 0000000000000000000010000000000000011001 00000000094C（DB_ROW_ID）00000000032D（DB_TRX_ID） EA000010078E（DB_ROL_PTR） 616161 636320 6262626262 

ps：括號裡只是做說明用的，事實是不存在的。

3、行溢位問題

資料頁的預設大小是 16kb，但是某些欄位的值可以遠遠大於 16kb。

例如變長欄位型別 varchar(N)：N 最大可為 65532（65kb），這就遠遠大於 16kb。

當然了，還有 text 和 blog 欄位，這些都是大欄位，都可以超過 16kb。

如果一行資料的大小超過了 16kb，就會出現行溢位的現象。

怎麼解決？

當一行資料超了 16kb，會在超了大小的那個欄位中，可能僅僅包含他的一部分資料，然後同時包含一個20個位元組的指標，指向儲存了這行資料超了的部分的其他資料頁