Java中关于字符编码的一些思考

字符编码

首先必须了解一下计算机中字符编码的概念。众所周知，计算机只认识二进制的内容，而人阅读则依赖于字符的内容，于是才有了诸如ASCII、utf-8、gbk和unicode等字符编码的产生。每一种字符编码都有一张映射表，分别记录了二进制内容 和 字符 之间的映射关系。将字符内容转为二进制内容的过程称为编码，而反之称为解码。

每个字符编码都有明确支持字符的范围，比如ASCII和ISO-8859-1都不支持中文字符。

（ASCII部分映射表）

Unicode是国际组织制定的可以容纳世界上所有文字和符号的字符编码方案，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，并且规定所有字符固定长度为两个字节（byte）。

UTF-8的特点是对不同范围的字符使用不同长度的编码，如对字母和数字只占一个字节，而汉字占了2-4个字节的（不定长）。虽然据说UTF-8并不完全支持所有汉字，但大多数情况下它还是我们开发系统的首选。

（Unicode二进制 和 UTF-8二进制 之间的转换关系）

Java中的字符编码

由于Java是跨平台的，因此使用了Unicode字符编码。注意java中如何使用unicode其实是要深入研究的，比如所有class文件均使用了unicode编码（java文件就不一定），所有字符在jvm的内存里也是使用了unicode编码。

既然Java中的字符都是以unicode编码的，那就可以解释一些常见的问题，如以下所示：

（1）char a =’中’;      char在java中占两个字节，当然可以用来存储汉字（汉字在unicode中就是占两个字节）
（2）String.length()    返回的长度是字符的数量，因为String的内容保存在char[]，而一个汉字也算一个字符。

Java中的String与byte[]之间的转换

在java的IO流中一般都是以byte（字节）作为传输单位的，我们从流中读到的byte[]（即二进制内容）与String可通过如下关系进行转换：

//String -> byte[]String str = "你好！bo";byte[] utf8_bytes = str.getBytes("UTF-8");byte[] other_bytes = str.getBytes(); //使用JDK默认的字符集编码//byte[] -> StringString str1 = new String(utf8_bytes,"UTF-8");String str2 = new String(other_bytes);   //使用JDK默认的字符集编码

注意对于JDK默认的字符集编码，若在JDK参数中没有明确指定，则window默认为GBK，linux默认为UTF-8

这里还有一个地方是值得思考的。String本质上是由char[]实现的，而char在JVM内存里表现为unicode编码。当我们在进行String与byte[]之间的转换时，其实就是Unicode编码与其他编码的之间的格式转换（具体是Unicode编码的二进制内容与其他编码的二进制内容之间的转换），我想JVM肯定是有对应的转换关系的，毕竟计算机只能认得二进制的内容。

过程如下（不一定正确）：

当我们使用String.getBytes(String charsetName)方法时，其实是将String字符串表示的二进制内容（Unicode编码）转化为charsetName编码对应的二进制内容。

当我们使用new String(byte[] bytes, String charsetName) 方法时，也应该是将bytes里的二进制内容按charsetName编码与Unicode编码的映射关系转换为Unicode编码的二进制内容，这样JVM便自动将转换好的二进制内容（Unicode编码）组装为char[]进而构造成String

乱码问题产生的原因

编码和解码使用的字符编码集不一致

String str = "你好！bo";byte[] utf8_bytes = str.getBytes("UTF-8");String test = new String(utf8_bytes,"iso-8859-1"); //编码解码不一致导致乱码test = new String(test.getBytes("iso-8859-1"),"UTF-8"); //矫正回正确字符

以上例子就是通讯的两端经常会出现的问题，有时候没法改去改别人的代码，那只好自己将乱码矫正回来。

解决这类问题的思路是明确String转为byte[]所用的编码，才能通过new String(byte[] bytes, String charsetName)得到正确的字符。因此在大多数系统中最好使用统一的编码如UTF-8，千万不要使用getBytes()或String(byte[] bytes)此类和平台相关的API（可能会导致在Window上没问题部署到Linux出现乱码）。

使用了错误的字符编码集进行编码

比如ISO-8859-1不支持中文，如果强行进行以下操作:

byte[] bytes = "你好".getBytes("iso-8859-1");

这时得到的bytes是没有办法还原回正确的字符的，因为在ios-8859-1映射表里根本找不到该字符对应的二进制内容。可以进行如下测试，得到的结果为 ??

String str = new String(bytes,"iso-8859-1")

注意这种错误是不可恢复的，因为得到的bytes没有保存完整的内容，可以说这个过程是有损且不可逆的。

参考：

Java字符编码根本原理 http://lavasoft.blog.51cto.com/62575/273608/

字符集和字符编码 http://www.cnblogs.com/skynet/archive/2011/05/03/2035105.html#_4.Accept-Charset/Accept-Encoding/Ac

java中文乱码解决之道 http://easygeek.com.cn/article/AzQjMv.html