Oracle基本数据类型存储格式浅析（一）——字符类型

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前一阵看完文档，对oracle的基本数据类型的存储格式有了一些，最近有做了一些测试进行了验证。

打算整理总结一下，这一篇主要说明字符类型的存储格式。主要包括char、varchar2和long等几种类型。

SQL> create table test_char (char_col char(10), varchar_col varchar2(10), long_col long);

表已创建。

SQL> insert into test_char values ('abc', '123', ',fd');

已创建 1 行。

SQL> commit;

提交完成。

SQL> select rowid from test_char;

ROWID
------------------
AAAB3LAAFAAAAAgAAA

根据rowid的定义规则，第7～9位是表示的是数据文件，F表示5，而10～15位表示的是在这个数据文件中的第几个BLOCK，g表示32。（rowid编码相当于64进制。用A~Z a~z 0~9 + /共64个字符表示。A表示0，B表示1，……，a表示26，……，0表示52，……，+表示62，/表示63。）

我们根据的结果去dump这个block。

SQL> ALTER SYSTEM DUMP DATAFILE 5 BLOCK 32;

系统已更改。

打开产生的trace文件：

data_block_dump,data header at 0x3421064
===============
tsiz: 0x1f98
hsiz: 0x14
pbl: 0x03421064
bdba: 0x01400020
     76543210
flag=--------
ntab=1
nrow=1
frre=-1
fsbo=0x14
fseo=0x1f82
avsp=0x1f6e
tosp=0x1f6e
0xe:pti[0] nrow=1 offs=0
0x12:pri[0] offs=0x1f82
block_row_dump:
tab 0, row 0, @0x1f82
tl: 22 fb: --H-FL-- lb: 0x1  cc: 3
col  0: [10]  61 62 63 20 20 20 20 20 20 20
col  1: [ 3]  31 32 33
col  2: [ 3]  2c 66 64
end_of_block_dump
End dump data blocks tsn: 5 file#: 5 minblk 32 maxblk 32

观察dump出来的结果，可以发现以下几点：

1.对于每个字段，除了保存字段的值以外，还会保存当前字段中数据的长度。而且，oracle显然没有把字段的长度定义或类型定义保存在block中，这些保存在oracle的数据字典里面。

2. 根据dump的结果，可以清楚的看到，字符类型在数据库中是以ascii格式存储的。

SQL> select chr(to_number('61', 'xx')) from dual;

CH
--
a

3.char类型为定长格式，存储的时候会在字符串后面填补空格，而varchar2和long类型都是变长的。

SQL> SELECT DUMP(CHAR_COL, 16) D_CHAR FROM TEST_CHAR;

D_CHAR
-------------------------------------------------------------
Typ=96 Len=10: 61,62,63,20,20,20,20,20,20,20

SQL> SELECT DUMP(VARCHAR_COL, 16) D_VARCHAR2 FROM TEST_CHAR;

D_VARCHAR2
-------------------------------------------------------------
Typ=1 Len=3: 31,32,33

SQL> SELECT DUMP(LONG_COL, 16) D_VARCHAR2 FROM TEST_CHAR;
SELECT DUMP(LONG_COL, 16) D_VARCHAR2 FROM TEST_CHAR
            *
ERROR 位于第 1 行:
ORA-00997: 非法使用 LONG 数据类型

由于DUMP不支持LONG类型，因此我们使用了alter system dump block的方式，通过比较两种方式得到的结果，发现DUMP()函数不但方便，结果清晰，而且指出了进行DUMP的数据类型，在以后的例子中，除非必要的情况，否则都会采用DUMP()函数的方式进行说明。

下面看一下插入中文的情况，首先看一下数据库的字符集

SQL> select name, value $ from sys.props $ where name like '%CHARACTERSET%';

NAME                           VALUE $
------------------------------ ------------------------------
NLS_CHARACTERSET               ZHS16GBK
NLS_NCHAR_CHARACTERSET         AL16UTF16

SQL> insert into test_char values ('定长', '变长', null);

已创建 1 行。

SQL> SELECT DUMP(CHAR_COL, 16) D_CHAR FROM TEST_CHAR;

D_CHAR
----------------------------------------------------------------
Typ=96 Len=10: 61,62,63,20,20,20,20,20,20,20
Typ=96 Len=10: b6,a8,b3,a4,20,20,20,20,20,20

SQL> SELECT DUMP(VARCHAR_COL, 16) D_VARCHAR2 FROM TEST_CHAR;

D_VARCHAR2
----------------------------------------------------------------
Typ=1 Len=3: 31,32,33
Typ=1 Len=4: b1,e4,b3,a4

根据dump结果，可以清楚的看出，普通字符和标点用一个字节表示，而中文字符或中文标点需要两个字节来表示。

下面，对比一下nchar和nvarchar2与char、varchar2类型有什么不同。

SQL> create table test_nchar (nchar_col nchar(10), nvarchar_col nvarchar2(10));

表已创建。

SQL> insert into test_nchar values ('nchar定长', 'nvarchar变长');

已创建 1 行。

从这里已经可以看出一些不同了，如果按照刚才中文的计算方法，'nvarchar变长'的长度是8+2*2=12已经超过了数据类型定义的大小，可是为什么插入成功了？

还是dump一下看看结果吧。

SQL> select dump(nchar_col, 16) from test_nchar;

DUMP(NCHAR_COL,16)
--------------------------------------------------------------
Typ=96 Len=20: 0,6e,0,63,0,68,0,61,0,72,5b,9a,95,7f,0,20,0,20,0,20

SQL> select dump(nvarchar_col, 16) from test_nchar;

DUMP(NVARCHAR_COL,16)
--------------------------------------------------------------
Typ=1 Len=20: 0,6e,0,76,0,61,0,72,0,63,0,68,0,61,0,72,53,d8,95,7f

这下就明白了，虽然仍然是采用ascii码存储，但是nchar使用的AL16UTF16字符集，编码长度变为2个字节。这样中文使用两个字节，对于可以用一个字节就表示的英文字符，采用了高位补0的方式凑足2位，这样，对于采用AL16UTF16字符集的nchar类型，无论中文还是英文都用2位字符表示。因此'nvarchar变长'的长度是10，并没有超过数据类型的限制。