Varchar vs Nvarchar: Полное руководство по базам данных

Основное различие между varchar и nvarchar заключается в том, что nvarchar хранит символы Unicode, используя 2 байта на символ, в то время как varchar хранит не-Unicode символы, используя 1 байт на символ. Nvarchar поддерживает гораздо более широкий диапазон символов, включая многобайтовые символы из различных языков, эмодзи и специальные символы, тогда как varchar ограничен набором символов, определенным правилами сортировки базы данных. Помимо соображений хранения, varchar предлагает преимущества производительности для не-Unicode данных и избегает накладных расходов на преобразование, хотя nvarchar обеспечивает последовательную поддержку Unicode во всех современных системах и устраняет проблемы преобразования кодировок.

Содержание

• Основные различия между Varchar и Nvarchar
• Кодировка символов и механика хранения
• Соображения по производительности
• Практические рекомендации по использованию
• Поддержка в современных базах данных
• Когда выбирать каждый тип данных

Основные различия между Varchar и Nvarchar

Фундаментальное различие между varchar и nvarchar заключается в их кодировке символов и подходе к хранению:

• Varchar: Хранит не-Unicode строковые данные, используя 1 байт на символ
• Nvarchar: Хранит строковые данные Unicode, используя 2 байта на символ (хранится как пары байтов)

Это различие в кодировке напрямую влияет на то, какие символы может поддерживать каждый тип данных. Как объясняется в документации Microsoft, “nvarchar хранит символы Unicode, а varchar хранит не-Unicode символы” источник.

Диапазон поддерживаемых символов кардинально отличается:

• Varchar: Ограничен набором символов, определенным правилами сортировки/кодовой страницей базы данных (обычно 256 символов)
• Nvarchar: Поддерживает полный диапазон Unicode (0-1,114,111 символов), включая многобайтовые символы

“Каждый символ nvarchar использует 2 байта хранения и может представлять 65,536 различных символов. Если вам нужно поддерживать текст на арабском, китайском или эмодзи, используйте nvarchar.” источник

Кодировка символов и механика хранения

Последствия размера хранения

Различие в хранении между этими типами данных значительно:

Это означает, что для того же логического количества символов столбцы nvarchar потребляют вдвое больше места хранения, чем столбцы varchar. Согласно Microsoft Learn, “varchar использует только 1 байт”, в то время как “nvarchar хранит данные по 2 байта на символ”.

Ограничения размера строки

Различия в хранении имеют практические последствия для проектирования базы данных:

• Varchar: Может хранить до 8,000 символов на столбец
• Nvarchar: Ограничен 4,000 символами на столбец из-за хранения по 2 байта на символ

Это создает важные соображения относительно размера строки:

• В SQL Server есть ограничение в 8,060 байт на строку
• Столбцы nvarchar могут вывести данные за пределы строки быстрее, чем столбцы varchar
• Ограничения ключа индекса: столбцы nvarchar могут быстрее достигать ограничения в 900 байт для ключа индекса

Как отмечено на Database Administrators Stack Exchange, “Вам может потребоваться использовать более короткие столбцы nvarchar, чтобы строки оставались в пределах ограничения в 8,060 байт/8,000 символов для символьных столбцов.”

Кодовая страница против поддержки Unicode

Поддержка кодировки символов представляет собой наиболее критичное различие:

• Varchar: Привязан к правилам сортировки и кодовой странице базы данных

  • Не может надежно хранить символы вне определенной кодовой страницы
  • Риск повреждения данных или замены на символы ‘?’ при встрече с неподдерживаемыми символами
  • Ограничен ASCII и расширенными наборами символов

• Nvarchar: Полная поддержка Unicode

  • Может хранить символы из любого языка
  • Поддерживает эмодзи, математические символы и специальные символы
  • Последовательное поведение на разных системах и с разными правилами сортировки

“Тип данных varchar может хранить не-Unicode строковые данные. Varchar хранит данные по 1 байту на символ. Varchar поддерживает до 8000 символов. Тип данных nvarchar может хранить строковые данные Unicode. Nvarchar хранит данные по 2 байта на символ.” источник

Соображения по производительности

Влияние на хранение и память

Удвоенные требования к хранению для nvarchar имеют измеримые последствия для производительности:

• Использование памяти: Столбцы nvarchar потребляют вдвое больше памяти, чем столбцы varchar для тех же данных
• Дисковый ввод-вывод: Большие требования к хранению означают больше использования дискового пространства и потенциально больше операций ввода-вывода
• Эффективность кэша: Более мелкие данные varchar лучше помещаются в кэш базы данных, улучшая производительность

Согласно SQLServerCentral Forums, “Каждый символ столбца nvarchar требует 2 байта хранения, тогда как столбец varchar требует 1 байт на символ. Потенциально, varchar будет быстрее, но это может означать, что вы не сможете хранить данные, которые вам нужны.”

Накладные расходы на преобразование

Преобразования между varchar и nvarchar создают узкие места в производительности:

• Неявные преобразования: При объединении или сравнении столбцов varchar и nvarchar, SQL Server должен преобразовывать типы данных
• Явные преобразования: Использование префикса N для строковых литералов в столбцах nvarchar
• Динамический SQL: Преобразование между типами для хранимых процедур, таких как sp_executesql

В обсуждении на Stack Overflow отмечается, что “ОБЪЕДИНЕНИЕ (JOIN) VARCHAR с NVARCHAR имеет значительный удар по производительности” и рекомендуется “выполнять все строковые манипуляции (конкатенацию, замену и т.д.) в VARCHAR, а затем преобразовывать конечный результат в NVARCHAR”, когда производительность критична.

Различия в скорости выполнения

Для операций с не-Unicode данными varchar обычно работает быстрее, чем nvarchar:

-- Операции VARCHAR обычно быстрее для не-Unicode данных
SELECT * FROM users WHERE username = 'testuser';  -- Быстрее с VARCHAR

-- NVARCHAR требует больше обработки из-за обработки Unicode
SELECT * FROM users WHERE username = N'testuser'; -- Медленнее с NVARCHAR

Как резюмирует The DBA Hub: “nVARCHAR обеспечивает полную поддержку Unicode за счет фиксированного хранения и немного более низкой производительности, в то время как VARCHAR предлагает переменное хранение и более быстрое выполнение для не-Unicode данных.”

Практические рекомендации по использованию

Когда использовать Varchar

Выбирайте varchar, когда:

1. Хранение только английского текста: Имена, адреса и базовые буквенно-цифровые данные
2. Критически важные для производительности приложения: Системы с большим объемом транзакций
3. Средства с ограниченным хранилищем: Где дисковое пространство ограничено
4. Совместимость со старыми системами: Работа со старыми системами, которые не поддерживают Unicode

Как рекомендует DesignGurus.io: “Для столбцов, которые в основном хранят не-Unicode данные, предпочтительнее varchar для экономии места и потенциального улучшения производительности.”

Когда использовать Nvarchar

Выбирайте nvarchar, когда:

1. Международные приложения: Поддержка нескольких языков
2. Современные веб-приложения: Обработка пользовательского контента, включая эмодзи
3. Будущая совместимость: Когда потребности в данных могут расшириться за пределы текущих наборов символов
4. Межплатформенная совместимость: Обеспечение последовательного поведения на разных системах

“Если вам нужно поддерживать текст на арабском, китайском или эмодзи, используйте nvarchar. Если вы ожидаете только буквенно-цифровые данные и хотите преимущества хранения, varchar лучше.” источник

Лучшие практики выбора типа данных

1. Никогда не смешивайте типы в одной схеме: Выбирайте один последовательно для связанных данных
2. Используйте подходящие размеры: Избегайте ненecessarily больших столбцов varchar/nvarchar
3. Учитывайте префикс N: Всегда используйте префикс N для строковых литералов Unicode
4. Планируйте будущее развитие: Учитывайте поддержку Unicode, даже если она не нужна сейчас

В Microsoft Q&A подчеркивается: “Использование префикса N - отличный совет, но в основном это для предотвращения потери данных (когда символы Unicode, недоступные в кодовой странице, связанной с текущими правилами сортировки базы данных по умолчанию, преобразуются либо в ?, либо в наилучшее соответствие чего-то подобного).”

Поддержка в современных базах данных

Поддержка UTF-8 в SQL Server 2019

Значительным развитием за последние годы является поддержка кодировки UTF-8 в SQL Server 2019 для столбцов varchar:

• SQL Server 2019+: Столбцы varchar теперь могут хранить символы Unicode, закодированные в UTF-8
• Сокращенное хранение: UTF-8 использует переменную длину кодирования (1-4 байта на символ)
• Обратная совместимость: Сохраняет совместимость с существующим использованием varchar

Как отмечается в обсуждении на Stack Overflow: “Начиная с SQL Server 2019, столбцы varchar поддерживают кодировку UTF-8. Таким образом, теперь разница заключается в размере. В системе баз данных это означает разницу в скорости.”

Соображения для межсистемной работы с базами данных

Разные системы баз данных по-разному обрабатывают varchar и nvarchar:

• MySQL: Использует VARCHAR с наборами символов вместо отдельного типа NVARCHAR
• PostgreSQL: Использует TEXT с указаниями кодировки
• Oracle: Использует VARCHAR2 и NVARCHAR2 с аналогичными различиями

Понимание этих различий важно для межсистемной совместимости и сценариев миграции.

Когда выбирать каждый тип данных

Структура принятия решений для Varchar против Nvarchar

Используйте это дерево решений для выбора подходящего типа данных:

Вам нужно, чтобы ваши данные поддерживали:
├── Неанглийские символы, эмодзи или специальные символы?
│   └── ДА → Используйте NVARCHAR
│   └── НЕТ → Перейдите к следующему вопросу
├── Критически важные для производительности операции с большим объемом?
│   └── ДА → Используйте VARCHAR (если Unicode не нужен)
│   └── НЕТ → Перейдите к следующему вопросу
├── Будущее расширение за пределы текущих требований к символам?
│   └── ДА → Используйте NVARCHAR
│   └── НЕТ → Используйте VARCHAR
└── Требования к совместимости со старыми системами?
    └── ДА → Используйте VARCHAR (если старая система не поддерживает Unicode)
    └── НЕТ → Используйте NVARCHAR для современных приложений

Компромисс между хранением и производительностью

Выбор в конечном итоге involves балансировку эффективности хранения против поддержки символов:

Как заключает обсуждение на Database Administrators Stack Exchange: “Некоторые эксперты рекомендуют всегда использовать nvarchar, потому что: поскольку все современные операционные системы и платформы разработки используют Unicode внутренне, использование nvarchar вместо varchar позволит избежать преобразований кодировки каждый раз при чтении из или записи в базу данных.”

Заключение

Различия между varchar и nvarchar выходят далеко за рамки простых соображений хранения. Хотя основным преимуществом nvarchar является поддержка многобайтовых символов и полная совместимость с Unicode, varchar предлагает значительные преимущества производительности для не-Unicode данных. Практические преимущества использования varchar включают:

1. Преимущества производительности: Более быстрое выполнение операций с не-Unicode данными из-за меньшего размера хранения
2. Эффективность памяти: Более низкое использование памяти для того же объема данных
3. Экономия дискового пространства: Сокращение требований к хранению на 50%
4. Избегание накладных расходов на преобразование: Устранение неявных преобразований между типами данных
5. Лучшее использование кэша: Более мелкие данные лучше помещаются в кэш базы данных

Однако эти преимущества сопровождаются ограничением набора символов. Современные приложения с международными пользователями, функциями социальных сетей или будущими потребностями расширения должны серьезно рассмотреть nvarchar, несмотря на затраты на хранение и производительность. Поддержка UTF-8 для varchar в SQL Server 2019 несколько размыла различия, но nvarchar остается более безопасным выбором для комплексной поддержки Unicode.

В конечном итоге решение зависит от конкретных требований вашего приложения, пользовательской базы, потребностей в производительности и планов будущего развития. Для новых приложений тенденция направлена в сторону nvarchar из-за его последовательности и будущей совместимости, в то время как varchar остается ценным для критически важных для производительности систем, использующих только английский язык.

Источники

1. What is the difference between varchar and nvarchar? - Stack Overflow
2. varchar vs nvarchar - Microsoft Q&A
3. char and varchar (Transact-SQL) - SQL Server Documentation
4. nchar and nvarchar (Transact-SQL) - SQL Server Documentation
5. Write differences between varchar and nvarchar - Database Administrators Stack Exchange
6. What is the difference between VARCHAR and NVARCHAR - Reddit
7. SQL Server differences of char, nchar, varchar and nvarchar data types - MSSQLTips
8. Difference between Varchar and Nvarchar in SQL - TSQL.info
9. Understanding the Difference Between nVARCHAR and VARCHAR - The DBA Hub
10. varchar vs. nvarchar - performance? - SQLServerCentral Forums