深入解析：MySQL 中 NULL 值是否占用 1 bit 存储空间？在 MySQL 的存储机制中，关于 NULL 值是

在 MySQL 的存储机制中，关于 NULL 值是否占用 1 bit 的存储空间，存在一个常见的理解误区。许多人认为“每个 NULL 值占用 1 bit”，但这并不完全准确。本文将通过 InnoDB 引擎的存储原理，详细解释 NULL 值的实际存储开销，并澄清这一误解。

一、核心结论

允许为 NULL 的列会引入位掩码（Bitmask） ，但 位掩码的开销是按字节分配，而非按单个 NULL 值分配。
NULL 值本身不存储数据内容，但通过位掩码标记是否为 NULL。
固定长度类型（如 INT）的 NULL 值不占用数据空间，仅通过位掩码标记。
可变长度类型（如 VARCHAR）的 NULL 值同样不占用数据空间，但比空字符串（''）节省 1-2 字节的长度信息。

二、位掩码机制详解

1. 位掩码的作用

InnoDB 的每行数据开头有一个 NULL 位掩码，用于标记哪些允许为 NULL 的列实际存储了 NULL 值。

每个允许为 NULL 的列在位掩码中对应 1 bit。
位掩码的总大小按字节向上取整：
位掩码字节数 = ⌈允许为 NULL 的列数 / 8⌉。

示例：

若表中有 5 个允许为 NULL 的列，位掩码占用 1 字节（5/8=0.625 → 向上取整为1）。
若有 9 个允许为 NULL 的列，位掩码占用 2 字节。

2. 位掩码的存储规则

列是否允许 `NULL`	位掩码中是否占用 bit	是否受实际值影响
允许为 `NULL`	是（无论值是否为 `NULL`）	否
不允许为 `NULL`	否	否

关键点：
位掩码的大小仅由 允许为 NULL 的列数 决定，与实际存储的 NULL 值数量无关。即使某列的值始终非 NULL，只要它允许为 NULL，就会在位掩码中占用 1 bit。

三、NULL 值的实际存储开销

1. 固定长度类型（如 `INT`, `DATE`）

非 NULL 值：占用固定长度空间（如 INT 为 4 字节）。
NULL 值：
- 数据部分：不占用任何空间。
- 位掩码：对应列在位掩码中标记为 1，占用 1 bit。

示例：

CREATE TABLE t1 (
  id INT NULL,     -- 允许为 NULL
  age INT NOT NULL -- 不允许为 NULL
);

插入 id = NULL：
- 数据部分：age 列占用 4 字节，id 列不占空间。
- 位掩码：1 bit（标记 id 为 NULL），总位掩码为 1 字节（向上取整）。

2. 可变长度类型（如 `VARCHAR`, `TEXT`）

非 NULL 值：
- 存储数据内容 + 长度信息（1-2 字节）。
- 示例：VARCHAR(255) 的空字符串 '' 占用 1 字节（长度信息为 0）。
NULL 值：
- 数据部分：不占用任何空间。
- 位掩码：对应列在位掩码中标记为 1，占用 1 bit。

对比示例：

CREATE TABLE t2 (
  a VARCHAR(100) NULL,  -- 允许为 NULL
  b VARCHAR(100) NOT NULL DEFAULT ''  -- 非 NULL
);

插入 a = NULL：
- 数据部分：a 不占空间，b 占用 1 字节（长度信息）。
- 位掩码：1 bit。
插入 a = ''：
- 数据部分：a 占用 1 字节（长度信息），b 占用 1 字节。
- 位掩码：0 bit（因 a 非 NULL）。

四、综合存储开销分析

1. 位掩码的隐性成本

按字节分配：即使只有 1 个允许为 NULL 的列，位掩码也占用 1 字节（而非 1 bit）。
设计建议：避免过度使用 NULL，减少允许为 NULL 的列数，以压缩位掩码大小。

2. 稀疏数据场景

适合使用 NULL：当某列的 NULL 值占比极高（如 90%），使用 NULL 可显著节省空间。
示例：用户表的 last_login_ip 字段，90% 的用户未登录。

3. 密集数据场景

适合使用 NOT NULL：若某列大多数情况有值，使用 NOT NULL + 默认值更优。
示例：订单表的 amount 字段，99% 的订单金额非空。

五、误区澄清

误区：“每个 `NULL` 值占用 1 bit”

错误原因：位掩码按字节分配，而非按 NULL 值数量分配。
正确理解：
- 每个 允许为 NULL 的列 在位掩码中占用 1 bit，无论其值是否为 NULL。
- 位掩码的大小由允许为 NULL 的列数决定，与实际的 NULL 值数量无关。

六、设计建议

减少允许为 NULL 的列数：降低位掩码开销。
优先使用 NOT NULL：为字段赋予业务合理的默认值（如 0、''）。
稀疏字段使用 NULL：对极少赋值的字段保留 NULL。

七、总结

NULL 的存储成本 = 位掩码开销（按字节） + 数据空间（0 字节）。
关键权衡：位掩码的隐性成本 vs 数据空间的显性节省。
最终目标：通过合理设计，在存储效率、查询性能和数据语义清晰度之间取得平衡。

深入解析：MySQL 中 NULL 值是否占用 1 bit 存储空间？