计算机起源于美国,上个世纪,他们对英语字符与二进制位之间的关系做了统一规定,并制定了一套字符编码规则,这套编码规则被称为ASCII编码
ASCII 编码一共定义了128个字符的编码规则,用七位二进制表示 ( 0x00 - 0x7F ), 这些字符组成的集合就叫做 ASCII 字符集
随着计算机的普及,在不同的地区和国家又出现了很多字符编码,比如: 大陆的 GB2312、港台的 BIG5, 日本的 Shift JIS等等
由于字符编码不同,计算机在不同国家之间的交流变得很困难,经常会出现乱码的问题,比如:对于同一个二进制数据,不同的编码会解析出不同的字符
当互联网迅猛发展,地域限制打破之后,人们迫切的希望有一种统一的规则, 对所有国家和地区的字符进行编码,于是 Unicode 就出现了
Unicode 简介Unicode 是国际标准字符集,它将世界各种语言的每个字符定义一个唯一的编码,以满足跨语言、跨平台的文本信息转换
Unicode 字符集的编码范围是 0x0000 - 0x10FFFF , 可以容纳一百多万个字符, 每个字符都有一个独一无二的编码,也即每个字符都有一个二进制数值和它对应,这里的二进制数值也叫 码点 , 比如:汉字 "中" 的 码点是 0x4E2D, 大写字母 A 的码点是 0x41, 具体字符对应的 Unicode 编码可以查询 Unicode字符编码表
字符集和字符编码字符集是很多个字符的集合,例如 GB2312 是简体中文的字符集,它收录了六千多个常用的简体汉字及一些符号,数字,拼音等字符
字符编码是 字符集的一种实现方式,把字符集中的字符映射为特定的字节或字节序列,它是一种规则
比如:Unicode 只是字符集,UTF-8、UTF-16、UTF-32 才是真正的字符编码规则
Unicode 字符存储Unicode 是一个符号集, 它只规定了每个符号的二进制值,但是符号具体如何存储它并没有规定
前面提到, Unicode 字符集的编码范围是 0x0000 - 0x10FFFF,因此需要 1 到 3 个字节来表示
那么,对于三个字节的 Unicode字符,计算机怎么知道它表示的是一个字符而不是三个字符呢 ?
如果所有字符都用三个字节表示,那么对于那些一个字节就能表示的字符来说,有两个字节是无意义的,对于存储来说,这是极大的浪费,假如 , 一个普通的文本, 大部分字符都只需一个字节就能表示,现在如果需要三个字节才能表示,文本的大小会大出三倍左右
因此,Unicode 出现了多种存储方式,常见的有 UTF-8、UTF-16、UTF-32,它们分别用不同的二进制格式来表示 Unicode 字符
UTF-8、UTF-16、UTF-32 中的 "UTF" 是 "Unicode Transformation Format" 的缩写,意思是"Unicode 转换格式",后面的数
字表明至少使用多少个比特位来存储字符, 比如:UTF-8 最少需要8个比特位也就是一个字节来存储,对应的, UTF-16 和 UTF-32 分别需要最少 2 个字节 和 4 个字节来存储
UTF-8: 是一种变长字符编码,被定义为将码点编码为 1 至 4 个字节,具体取决于码点数值中有效二进制位的数量
UTF-8 的编码规则:
对于单字节的符号,字节的第一位设为 0,后面 7 位为这个符号的 Unicode 码。因此对于英语字母,UTF-8 编码和 ASCII 码是相同的, 所以 UTF-8 能兼容 ASCII 编码,这也是互联网普遍采用 UTF-8 的原因之一
对于 n 字节的符号( n > 1),第一个字节的前 n 位都设为 1,第 n + 1 位设为 0,后面字节的前两位一律设为 10 。剩下的没有提及的二进制位,全部为这个符号的 Unicode 码
下表是Unicode编码对应UTF-8需要的字节数量以及编码格式
Unicode编码范围(16进制) UTF-8编码方式(二进制)000000 - 00007F 0xxxxxxx ASCII码
000080 - 0007FF 110xxxxx 10xxxxxx
000800 - 00FFFF 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
01 0000 - 10 FFFF 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
表格中第一列是Unicode编码的范围,第二列是对应UTF-8编码方式,其中红色的二进制 "1" 和 "0" 是固定的前缀, 字母 x 表示可用编码的二进制位