VARCHAR vs NVARCHAR: Полное руководство по базам данных

Основное различие между varchar и nvarchar заключается в том, что nvarchar поддерживает символы Unicode, в то время как varchar ограничен символами ASCII/Latin, но существуют значительные дополнительные различия в требованиях к хранению, последствиях для производительности и поведении правил сортировки (collation), которые делают varchar предпочтительным во многих сценариях, выходящих за рамки простых вопросов хранения.

Содержание

• Кодировка символов и поддержка Unicode
• Требования к хранению
• Вопросы производительности
• Различия в правилах сортировки (collation)
• Когда использовать каждый тип данных
• Современные аспекты и лучшие практики
• Практические примеры и рекомендации

Кодировка символов и поддержка Unicode

Фундаментальное различие между varchar и nvarchar заключается в их возможностях кодировки символов. Varchar использует однобайтовую кодировку и может хранить до 8 000 символов, ограничиваясь набором символов ASCII (0-255) и любым конкретным набором символов, определенным правилами сортировки (collation) столбца. В отличие от этого, nvarchar использует кодировку Unicode (UTF-16 в SQL Server) и может хранить до 4 000 символов, поддерживая полный набор символов Unicode, включая многобайтовые символы.

“Если вы храните символьные данные, отражающие несколько языков в SQL Server (SQL Server 2005 и более поздних версиях), используйте типы данных Unicode (nchar, nvarchar и ntext) вместо не-Unicode типов данных (char, varchar и text).” - Microsoft Learn

Эта поддержка Unicode критически важна для:

• Международных приложений, требующих арабского, китайского, русского или других не-латинских алфавитов
• Современных приложений, которым необходимо хранить эмодзи, специальные символы или математические обозначения
• Адресов электронной почты и URL-адресов, которые теперь могут содержать символы Unicode

Однако эта поддержка Unicode вносит дополнительную сложность в то, как символы хранятся и обрабатываются, особенно в более высоких диапазонах Unicode (65,536-1,114,111), где один символ может использовать две пары байтов в nvarchar.

Требования к хранению

Эффективность хранения является одним из наиболее значимых практических различий между этими типами данных:

“Например, VARCHAR(100) может хранить до 100 не-Unicode символов, что эквивалентно максимальному размеру хранения 100 байт (100 символов * 1 байт на символ).” - The DBA Hub

Это удвоение требований к хранению имеет несколько практических последствий:

• Ограничения размера строки: Вам могут потребоваться более короткие столбцы nvarchar, чтобы строки оставались в пределах ограничения 8 060 байт для строки или 8 000 байт для символьного столбца
• Ограничения nvarchar(max): Поскольку nvarchar использует 2 байта на символ, nvarchar(max) может хранить примерно вдвое меньше символов по сравнению с varchar(max)
• Влияние на размер базы данных: Приложения, использующие nvarchar, будут требовать примерно вдвое больше места для хранения символьных данных

Вопросы производительности

Хотя требования к хранению очевидны, различия в производительности более тонкие, но не менее важные:

Влияние на память и обработку
“Проблема не в дисковом пространстве… но в памяти и производительности. Удвоенное чтение страниц, удвоенный размер индекса, странное поведение LIKE и = и т.д.” - Stack Overflow

Ключевые различия в производительности включают:

1. Чтение страниц: nvarchar требует вдвое большего чтения страниц для того же количества символьных данных
2. Размер индексов: Индексы по столбцам nvarchar больше, что потенциально влияет на производительность запросов
3. Операции со строками: Операции LIKE и сравнения равенства ведут себя по-разному
4. Преобразования кодировки: “Используя nvarchar вместо varchar, вы можете избежать преобразований кодировки каждый раз при чтении из или записи в базу данных. Преобразования требуют времени и подвержены ошибкам.” - Stack Overflow

Оптимизация производительности
“VARCHAR может быть более производительным в терминах хранения и обработки запросов для не-Unicode данных, поскольку он потребляет меньше места и требует обработки меньшего количества байт.” - TSQL.info

Разница в производительности может быть незначительной в большинстве случаев, но она становится заметной в:

• Средах с высокой конкуренцией
• Операциях крупного масштаба, включающих манипуляции со строками
• Системах с ограниченными ресурсами памяти
• Приложениях, требующих частых сравнений строк

Различия в правилах сортировки (collation)

Поведение правил сортировки (collation) значительно различается между varchar и nvarchar:

Правила сортировки VARCHAR

• Использует конкретные правила сортировки набора символов (например, Latin1_General_100_BIN2)
• Сортирует и сравнивает символы на основе определенных правил сортировки
• Может использовать двоичные правила сортировки для чувствительных к регистру сравнений

Правила сортировки NVARCHAR

• “NVARCHAR чувствителен к правилам сортировки, что означает, что настройки правил сортировки…” - The DBA Hub
• Использует правила сортировки Windows для сортировки
• Обычно имеет последовательное поведение сортировки между SQL и правилами сортировки Windows
• Нет различий в поведении сортировки для SQL и правил сортировки Windows при использовании типов данных Unicode

Это различие в правилах сортировки может влиять на:

• Результаты запросов при использовании предложений ORDER BY
• Операции сравнения строк
• Функциональность поиска в международных приложениях

Когда использовать каждый тип данных

Используйте VARCHAR, когда:

• Вы используете только символы ASCII (A-Z, 0-9, базовая пунктуация)
• Эффективность хранения и производительность критически важны
• Работа с устаревшими системами, где стандартом является ASCII
• Хранение данных, таких как почтовые индексы, коды продуктов или идентификаторы, которые не будут содержать не-ASCII символов
• “Если вы храните почтовые индексы (т.е. zip-коды), используйте VARCHAR, поскольку это международный стандарт никогда не использовать буквы вне A-Z.” - Stack Overflow

Используйте NVARCHAR, когда:

• Вам необходимо хранить текст на нескольких языках
• Ваше приложение требует поддержки эмодзи или специальных символов
• Хранение адресов электронной почты и/или URL-адресов, которые могут содержать символы Unicode
• Будущее доказательство вашего приложения для международного расширения
• Работа с современными приложениями, которые могут потребовать обработки разнообразных наборов символов

“Выбирайте VARCHAR, когда вы уверены, что ваши данные будут содержать только символы ASCII. Однако, если вы используете… сжатие и данные не находятся вне строки. Но без сжатия строки, nvarchar использует вдвое большую длину по сравнению с varchar.” - Microsoft Q&A

Современные аспекты и лучшие практики

Поддержка UTF-8 в SQL Server 2019 и более поздних версиях
Начиная с SQL Server 2019, у вас есть дополнительные возможности:

“Например, изменение существующего типа данных столбца с ASCII-строками из NCHAR(10) в CHAR(10) с использованием правил сортировки, поддерживающих UTF-8, приводит к почти 50% сокращению требований к хранению.” - Database Administrators Stack Exchange

Правила сортировки, поддерживающие UTF-8, позволяют вам:

• Хранить Unicode-данные в столбцах varchar и char
• Достичь эффективности хранения, аналогичной varchar, при сохранении поддержки Unicode
• Снизить накладные расходы на преобразование символов
• “Начиная с SQL Server 2019 (15.x), рассмотрите возможность использования правил сортировки, поддерживающих UTF-8, для поддержки Unicode и минимизации проблем с преобразованием символов.” - Microsoft Q&A

Лучшие практики

1. По умолчанию используйте NVARCHAR для новых приложений, которые могут потребовать интернационализации
2. Используйте VARCHAR только тогда, когда вы уверены в требованиях к символам
3. Рассмотрите правила сортировки UTF-8 в SQL Server 2019+ для оптимального баланса хранения/производительности
4. Просмотрите существующие схемы, чтобы определить, можно ли безопасно преобразовать varchar в nvarchar или наоборот
5. Тестируйте производительность с вашей конкретной рабочей нагрузкой перед принятием окончательных решений

Практические примеры и рекомендации

Пример 1: Система аутентификации пользователей

• Поле электронной почты: Используйте NVARCHAR - адреса электронной почты могут содержать символы Unicode и международные домены
• Поле имени пользователя: Используйте VARCHAR, если имена пользователей содержат только ASCII, или NVARCHAR, если поддерживаются международные имена пользователей
• Поле пароля: Используйте VARCHAR - пароли обычно содержат только ASCII

Пример 2: Каталог товаров электронной коммерции

• Название товара: Используйте NVARCHAR - названия товаров могут содержать международные символы
• SKU/Штрих-код: Используйте VARCHAR - обычно алфавитно-цифровые коды ASCII
• Описание: Используйте NVARCHAR - может содержать технические символы или международные термины

Пример 3: Финансовая система

• Номера счетов: Используйте VARCHAR - обычно числовые или простые алфавитно-цифровые
• Примечания к транзакциям: Используйте NVARCHAR - могут содержать международные названия продавцов или символы
• Имена клиентов: Используйте NVARCHAR - международная клиентская база

---

Источники

1. What is the difference between varchar and nvarchar? - Stack Overflow
2. varchar vs nvarchar - Microsoft Q&A
3. Write differences between varchar and nvarchar - Database Administrators Stack Exchange
4. Difference between VARCHAR and NVARCHAR in SQL Server | Java67
5. Collation and Unicode Support - SQL Server | Microsoft Learn
6. Understanding the Difference Between nVARCHAR and VARCHAR - The DBA Hub
7. What are the main performance differences between varchar and nvarchar SQL Server data types? - Stack Overflow
8. Difference Between VARCHAR and NVARCHAR: A Comprehensive Guide | Medium
9. Difference between Varchar and Nvarchar in sql - TSQL.info
10. When nvarchar/nchar is going to be used with SQL Server 2019? - Database Administrators Stack Exchange

Заключение

Различие между varchar и nvarchar выходит далеко за рамки простой поддержки многобайтовых символов. Хотя nvarchar необходим для международных приложений, требующих поддержки Unicode, varchar предлагает значительные преимущества в эффективности хранения, производительности и простоте для данных, содержащих только ASCII.

Ключевые моменты при выборе между этими типами данных:

• Пространство хранения: nvarchar требует примерно вдвое больше места
• Производительность: varchar может быть более производительным для не-Unicode данных из-за меньшего использования памяти и накладных расходов на обработку
• Будущие потребности: Учитывает, потребуется ли вашему приложению в конечном счете поддержка Unicode
• Ограничения системы: Ограничения размера строки и ограничения памяти могут повлиять на ваш выбор
• Современные варианты: Правила сортировки UTF-8 в SQL Server 2019+ предоставляют компромисс с эффективным хранением Unicode

На практике многие приложения выигрывают от гибкого подхода, используя varchar для известных полей с ASCII и nvarchar для полей, которые могут содержать международный контент или требуют будущего доказательства. Всегда тестируйте производительность с вашей конкретной рабочей нагрузкой и паттернами данных, чтобы принять наиболее информированное решение для вашего конкретного случая использования.