字符编码方式及判断整理（ANSI，Unicode,utf-8,utf-16,utf-32）

一、编码方式

         说编码之前，先扯个淡！大家都知道计算机只能识别1和0，编码就是将不同的符号与1和0的组合进行一下映射，做到能够表示哪个组合能够对应那个字符，由于早期的不能预料到未来的情况，后续互联网扩张后又要做到兼容，就出现了五花八门的编码。还值得一说的是计算机的处理一般面向字节或者字，位的操作也应该是通过对字节处理来模拟的。编码的长度一般都以字节来算。

学习C语言的同学最刚开始接触到最早的应该是ASCII,它用七位来表示字符，把一些通用符号和英文字母做了编码，在纯英文的环境下够用了。在计算机中用一个字节（八位）进行表示，高位的一个零是多余的。（好像后来想办法利用了这个零，这个待查）

        但是到了其它的文字体系，比如中文，日文，泰文之类的就没法正常表示了。于是便在它的基础上进行了扩充，编码使用一到四个字节。扩展出来的大家都有共通点，兼容前面的ASCII。大家都属于一个体系的，取个名字叫ANSI好了。像中文的gbk,big5都是属于这一个系列的。到了这里，细思极恐，要是有个编码 0x4545这样的，在不同的编码环境下有不同的编码格式，这样就没法做到兼容了啊有木有。比如计算机A采用是gbk编码的，计算机B采用Shift-JIS编码，A写了文档发给计算B,计算机B打开一看，懵逼了，乱码！！！虽然大家都ANSI标准的，但是编码的具体实现不一样，这就是不兼容了。

        

       OK，乱七八糟的东西大家受够了，这个unicode标准闪亮登场，威武霸气的unicode叫万国码，目的是要二个字节表示世界上的所有字符（usc-2），这个时候所表示的就是常说的基本面0。理想是美好的，现实是残酷的，二个字节能表示2的16次方个字符，也就是65536个字符，这数量不够啊有木有。于是unicode进行拓展变成了四个字节(usc-4)，这下总该够了。OK，确实是够了。（ucs 与unicode 有不同组织维护，后来兼容设计后，差不多了，不用知道这些些细节，理解是怎么回事就好）下面来看看具体的表示方式。

可以看到的是ucs-4这个东东才是真正意义可以表示所有字符的万国码

查看其格式的定义，第一个字节的首位固定为0，后面的7位表示128个组，每个组又有256个面，每个面可以表示65536个字符。

        其总表示的范围为00000000 - 7FFFFFFF

        0组0面的字符集合被称为BMP（Basic Multilingual Plane）

      其中平面15和平面16上只是定义了两个各占65534个码位的专用区（Private Use Area），分别是0xF0000-0xFFFFD和0x100000-0x10FFFD。所 谓专用区，就是保留给大家放自定义字符的区域，可以简写为PUA

        平面0也有一个专用区：0xE000-0xF8FF，有6400个码位。平面0的0xD800-0xDFFF，共2048个码位，是一个被称作代理区（Surrogate）的特殊区域。代理区的目的用两个UTF-16字符表示BMP以外的字符。

      

       按照上面的编码方式，世界上所有的字符都有对应的码，万事大吉！这个时候有人不高兴了，尤其是英语为母语的国家。然后搞web开发的也表示不服气。为啥？因为太浪费了，纯英文的环境所需要表示的字符比较少，一个两个字节可以搞定的事情却都需要四个字节来表示，太不友好了，而且，如何是web程序开发中程序的编程多是英文，即使是要显示中文的网站，其中文字符也很少，80%以上的是英文字符，都采用四个字节对存储和传输都不方便。于是，在具体的实现过场并不直接使用编码表中的对应的值，产生了不同实现方式utf-8,utf-16,utf-32。

      这里要先提及一个概念，每个真正的unicode符号所对应的是一个代码点，每种编码方式中最小的编码长度成为代码单元。如utf-8的代码单元长度为一个字节，utf-16的代码单元长度为二个字节。每个代码点由一个或者多个代码单元组成。

        utf-8的实现unicode的字符集的对应关系。（图来自百度百科）

          

     图中需要注意的进制不一样，后面的x指定是未知数。实际的使用过场中，英语字母在utf-8中只占用一个字节，汉字占用二个以上的字节。这对英文来说绝对的有利，大大的减少了所占存储空间。这就是为什么用这个的比较多的原因了。其中到目前未知已经定义了字符所占的范围为00000000-001FFFFF，也就是说到目前为有意思的面只有16个面，utf-8出现的也最多会出现四个字节的编码。

      

       utf-16的代码单元是二个字节。如果unicode编码的代码点的值小于0x10000。字符集中对应的值是多少那么其utf-16编码的值也是多少，这个时候表示是基本字符集。

       如果utf-16需要表示超过了二个字节对应unicode编码，就需要四个字节了。这个多出来的字符集一般叫增补字符集。基本字符中的0xD800-0xDFFF这个区间的值没有用的，这个用来表示编码超出了基本字符集。每个超出了基本字符集的编码表示都是这样的形式表示：

     高位替代+一个字节编码+低位替代+一个字节编码

     其中高位替代和低位替代的范围为：

     

      utf-32,,这都已经四个字节了，完全可以跟unicode中的每个字符都对应上了。unicode字符集中对应的值是多少，utf-32的值也是多少。

       总结下：

       编码字符集的标准有两个ANSI和Unicode，ANSI每个国家有自己的实现，其编码与使用区域挂钩。unicode为表示现在已知的任何符号，但是为了传输和存储方便，产生了不同的实现方式utf-8,utf-16,utf-32

二、编码方式的判断

       在window的操作系统下，给你个.txt的文本，你去打开！不知道编码格式，对应错了就是一堆乱码。这个时候有了一个东西叫BOM，英文名是ByteOrderMark,用它来表示当前这个文本格式，其对应的关系如下（图来自于百度百科）。

   大端序号和小端序是只是当有两个字节的才有用。大端方式将高位存放在低地址，小端方式将高位存放在高地址。采用大端方式进行数据存放符合人类的正常思维，而采用小端方式进行数据存放利于计算机处理。

   通过notepad++随便写入一个汉字，然后设置编码格式为带BOM的utf-8。再用ultraedit以十六进制的方式打开文件，就可以看到文件的最前面有EFBBBF了。

   网上有个用java写的判断代码

   

static String getFileEncodeStyle(){BufferedInputStream bin = null;int p = 0;String code = null;try {bin = new BufferedInputStream(new FileInputStream("nio-data.txt"));} catch (FileNotFoundException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();bin = null;}if (bin != null) {try {p = (bin.read() << 8) + bin.read();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}switch (p) {case 0xefbb:code = "UTF-8";break;case 0xfffe:code = "Unicode";break;case 0xfeff:code = "UTF-16BE";break;default:code = "GBK";}try {bin.close();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}System.out.println("encode style : "+ code);return code;}

其实这个代码是不完全正确的。它的不完善点在于所有没有BOM的就认为是gbk。其实不是的，在没有BOM标识来识别文件的时候，文件的编码应该是ANSI或者不带BOM utf-8。utf-8有明确的规则，可以通过提取部分字节来抽查的方式来试探，看看其是否都符合utf-8的规则，这种方法是有失败概率的，抽取的样本不好的情况可能就误认不是utf-8了。如果不是不带BOM的utf-8,那么应该认为其是系统window系统默认的ANSI的一种具体实现，这也是有失败的可能，因为文本的编码可能来自于其它的ANSI的编码方案。这就是为啥有时候字符处理要注意编码格式了，确实有够呛。

上面说的微软家的事默认的编码是ANSI的一种实现，比如操作系统的语言为中文简体，其对应的编码是就gbk了，命令行输入chcp可以看到活动页为936的结果。但是linux上默认是utf-8。头大...有问题的地方望指点。

===2017.1.5补充

网上有这样一个例子

String str = "学java"; byte[] bytes  = str.getBytes();System.out.println("bytes.length"+bytes.length);

问输出的长度是多少。。网上给出答案是6。这是胡扯好吧。。需要具体的环境具体分析。

在eclipse下,window->Preferences->wokspace 下设置的Text file encoding 为gbk时，结果为6，选择为utf-8时结果7

追踪getByte是（)方法，可以看到起这样的一句话String csn = Charset.defaultCharset().name();继续往下看，其默认的编码格式为系统绑定，现在看来为其编辑文本的格式。事实上getBytes()是可以带参数的，getByte("utf-8")或者getBytes("gbk")等。查看默认编码格式，也可以查看String csn2 = System.getProperty("file.encoding");

那str.lenght()本身是长度是什么呢？据API上描述，其表示是编码单元的数量，上面实际返回的结果是5。String本身是由字符数组来表示的，而java的char默认是二个字节编码的utf-16。所以返回5是合理的。