一文解开java中字符串编码的小秘密(干货)
简介
在本文中你将了解到Unicode和UTF-8,UTF-16,UTF-32的关系，同时你还会了解变种UTF-8，并且探讨一下UTF-8和变种UTF-8在java中的应用。
一起来看看吧。
Unicode的发展史
在很久很久以前，西方世界出现了一种叫做计算机的高科技产品。
初代计算机只能做些简单的算数运算，还要使用人工打孔的程序才能运行，不过随着时间的推移，计算机的体积越来越小，计算能力越来越强，打孔已经不存在了，变成了人工编写的计算机语言。
一切都在变化，唯有一件事情没有变化。这件事件就是计算机和编程语言只流传在西方。而西方日常交流使用26个字母加有限的标点符号就够了。
最初的计算机存储可以是非常昂贵的，我们用一个字节也就是8bit来存储所有能够用到的字符，除了最开始的1bit不用以外，总共有128中选择，装26个小写+26个大写字母和其他的一些标点符号之类的完全够用了。
这就是最初的ASCII编码，也叫做美国信息交换标准代码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）。
后面计算机传到了全球，人们才发现好像之前的ASCII编码不够用了，比如中文中常用的汉字就有4千多个，怎么办呢?
没关系，将ASCII编码本地化，叫做ANSI编码。1个字节不够用就用2个字节嘛，路是人走出来的，编码也是为人来服务的。于是产生了各种如GB2312,BIG5,JIS等各自的编码标准。这些编码虽然与ASCII编码兼容，但是相互之间却并不兼容。
这严重的影响了国际化的进程，这样还怎么去实现同一个地球，同一片家园的梦想？
于是国际组织出手了，制定了UNICODE字符集，为所有语言的所有字符都定义了一个唯一的编码，unicode的字符集是从U+0000到U+10FFFF这么多个编码。
那么unicode和UTF-8，UTF-16，UTF-32有什么关系呢？
unicode字符集最后是要存储到文件或者内存里面的，直接存储的话，空间占用太大。那怎么存呢？使用固定的1个字节，2个字节还是用变长的字节呢？于是我们根据编码方式的不同，分成了UTF-8，UTF-16，UTF-32等多种编码方式。
其中UTF-8是一种变长的编码方案，它使用1-4个字节来存储。UTF-16使用2个或者4个字节来存储，JDK9之后的String的底层编码方式变成了两种：LATIN1和UTF16。
而UTF-32是使用4个字节来存储。这三种编码方式中，只有UTF-8是兼容ASCII的，这也是为什么国际上UTF-8编码方式比较通用的原因（毕竟计算机技术都是西方人搞出来的）。
Unicode详解
知道了Unicode的发展史之后，接下来我们详解讲解一下Unicode到底是怎么编码的。
Unicode标准从1991年发布1.0版本，已经发展到2020年3月最新的13.0版本。
Unicode能够表示的字符串范围是0到10FFFF,表示为U+0000到U+10FFFF。
其中U+D800到U+DFFF的这些字符是预留给UTF-16使用的，所以Unicode的实际表示字符个数是216−211+220=1,112,064个。
我们将Unicode的这些字符集分成17个平面,各个平面的分布图如下：
以Plan0为例，BasicMultilingualPlane(BMP)基本上包含了大部分常用的字符，下图展示了BMP中所表示的对应字符：
上面我们提到了U+D800到U+DFFF是UTF-16的保留字符。其中高位U+D800–U+DBFF和低位U+DC00–U+DFFF是作为一对16bits来对非BMP的字符进行UTF-16编码。单独的一个16bits是无意义的。
UTF-8
UTF-8是用1到4个字节来表示所有的1,112,064个Unicode字符。所以UTF-8是一种变长的编码方式。
UTF-8目前是Web中最常见的编码方式，我们看下UTF-8怎么对Unicode进行编码：
最开始的1个字节可以表示128个ASCII字符，所以UTF-8是和ASCII兼容的。
接下来的1,920个字符需要两个字节进行编码，涵盖了几乎所有拉丁字母字母表的其余部分，以及希腊语，西里尔字母，科普特语，亚美尼亚语，希伯来语，阿拉伯语，叙利亚语，Thaana和N'Ko字母，以及组合变音符号标记。BMP中的其余部分中的字符需要三个字节，其中几乎包含了所有常用字符，包括大多数中文，日文和韩文字符。Unicode中其他平面中的字符需要四个字节，其中包括不太常见的CJK字符，各种历史脚本，数学符号和表情符号（象形符号）。
下面是一个具体的UTF-8编码的例子：
UTF-16
UTF-16也是一种变长的编码方式，UTF-16使用的是1个到2个16bits来表示相应的字符。
UTF-16主要在MicrosoftWindows,Java和JavaScript/ECMAScript内部使用。
不过UTF-16在web上的使用率并不高。
接下来，我们看一下UTF-16到底是怎么进行编码的。
首先：U+0000toU+D7FF和U+E000toU+FFFF，这个范围的字符，直接是用1个16bits来表示的，非常的直观。
接着是：U+010000toU+10FFFF
这个范围的字符，首先减去0x10000，变成20bits表示的0x00000–0xFFFFF。
然后高10bits位的0x000–0x3FF加上0xD800，变成了0xD800–0xDBFF，使用1个16bits来表示。
低10bits的0x000–0x3FF加上0xDC00，变成了0xDC00–0xDFFF，使用1个16bits来表示。
U'=yyyyyyyyyyxxxxxxxxxx//U-0x10000
W1=110110yyyyyyyyyy//0xD800+yyyyyyyyyy
W2=110111xxxxxxxxxx//0xDC00+xxxxxxxxxx
这也是为什么在Unicode中0xD800–0xDFFF是UTF-16保留字符的原因。
下面是一个UTF-16编码的例子：
UTF-32
UTF-32是固定长度的编码，每一个字符都需要使用1个32bits来表示。
因为是32bits，所以UTF-32可以直接用来表示Unicode字符，缺点就是UTF-32占用的空间太大，所以一般来说很少有系统使用UTF-32.
Null-terminatedstring和变种UTF-8
在C语言中，一个string是以nullcharacter('\0'）NUL结束的。
所以在这种字符中，0x00是不能存储在String中间的。那么如果我们真的想要存储0x00该怎么办呢？
我们可以使用变种UTF-8编码。
在变种UTF-8中，nullcharacter(U+0000)是使用两个字节的：1100000010000000来表示的。
所以变种UTF-8可以表示所有的Unicode字符，包括nullcharacterU+0000。
通常来说，在java中，InputStreamReader和OutputStreamWriter默认使用的是标准的UTF-8编码，但是在对象序列化和DataInput，DataOutput,JNI和class文件中的字符串常量都是使用的变种UTF-8来表示的。
补充知识：Java基础之字符串的编码(Encode)和解码(Decode)
废话不多说，看代码~
packagenewFeatures8;
importjava.io.UnsupportedEncodingException;
importjava.util.Arrays;
/*
*编码(由看得懂到看不懂)：字符串变字节数组
*解码(由看不懂到看得懂)：字符数组变字符串
*String--》byte[];//str.getBytes();//str.getBytes(StringCharsetName);
*byte[]--》String;//newString(byte[]bytes)//newString(byte[]bytes,StringCharsetName);
*/
publicclassPractice{
publicstaticvoidmain(String[]args){
try{
Strings="你好";
//ISO-8859-1根本就不识别中文
//byte[]bytes=s.getBytes("gbk");
//System.out.println(Arrays.toString(bytes));//[-60,-29,-70,-61]
//使用utf-8编码每个字符占3个字节
//byte[]bytes=s.getBytes("utf-8");
//System.out.println(Arrays.toString(bytes));//[-28,-67,-96,-27,-91,-67]
//Strings1=newString(s.getBytes("utf-8"),"gbk");//浣犲ソ
//Strings1=newString(s.getBytes("gbk"),"utf-8");//???
//当网页已经出现乱码，而使用的Tomcat服务器，Tomcat服务器使用的是ISO-8859-1只需要再编码解码即可
Strings1=newString(s.getBytes("ISO-8859-1"),"utf-8");
System.out.println(s1);
//一般要养成一个习惯：就是全部用utf-8
}catch(UnsupportedEncodingExceptione){
e.printStackTrace();
}
}
}
packagenewFeatures8;
importjava.io.UnsupportedEncodingException;
publicclassPractice{
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsUnsupportedEncodingException{
getLowest8Bit();
}
/*
*通过研究发现：当往记事本里写入"联通"两字时，保存后打开，发现出现乱码
*原因是:当你写入中文时：记事本使用的是GBK(按照一个字符两个字节)编码
*，当你打开记事本时，使用的是UTF-8(按照一个字符3个字节)解码
*如何解决：只要在联通前加个汉字即可，不能是字母
*
*"联通"二字比较特殊
*其二进制数的最低8位刚好符合UTF-8的解码格式
*/
publicstaticvoidgetLowest8Bit()throwsUnsupportedEncodingException{
Strings="联通";
byte[]bytes=s.getBytes("gbk");
for(byteb:bytes){
//System.out.println(Integer.toBinaryString(b));
/*
11111111111111111111111111000001
11111111111111111111111110101010
11111111111111111111111111001101
11111111111111111111111110101000
*/
//通过使用与上&0xff来获取其最低最低8位0xff=255
System.out.println(Integer.toBinaryString(b&0xff));
/*
*11000001
10101010
11001101
10101000
*/
//匹配到了utf-8的标志位
//一个字节标志位0打头
//两个字节：第一个字节110打头，第二个字节10打头
//三个字节：第一个字节1110打头，第二个字节10打头，第三个字节10打头
}
}
}
以上这篇一文解开java中字符串编码的小秘密(干货)就是小编分享给大家的全部内容了，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持毛票票。
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