ASCII，Unicode和UTF-8

ASCII码

在计算机内部，全部的信息最终都表示为一个二进制的字符串。

每个二进制位有0和1两种状态，所以八个二进制位就能够组合出256种状态，这被称为一个字节。

一个字节一共能够用来表示256种不一样的状态，每个状态对应一个符号，就是256个符号，从0000000到11111111。

上个世纪60年代，美国制定了一套字符编码，对英语字符与二进制位之间的关系，作了统一规定。

这被称为ASCII码，一直沿用至今。

ASCII码一共规定了128个字符的编码。

这128个符号，只占用了一个字节的后面7位，最前面的1位统一规定为0。

 ASCII 码刚开始制定时虽然用了一个字节的长度，可是空着最前的一位，因此只用了7位，还有一位没用起来，那么若是把这一位也用起来的话，也就是8位二进制，那么就能够表示256个字符了，因而扩展 ASCII 码诞生，保留原始的7位的基础上，使用了最前的一位。

二、非ASCII编码

英语用128个符号编码就够了，可是用来表示其余语言，128个符号是不够的。

因而，一些欧洲国家就决定，利用字节中闲置的最高位编入新的符号。

这样一来，这些欧洲国家使用的编码体系，能够表示最多256个符号。

可是，这里又出现了新的问题。

不一样的国家有不一样的字母，所以，哪怕它们都使用256个符号的编码方式，表明的字母却不同。

3.Unicode

正如上一节所说，世界上存在着多种编码方式，同一个二进制数字能够被解释成不一样的符号。

能够想象，若是有一种编码，将世界上全部的符号都归入其中。每个符号都给予一个独一无二的编码，那么乱码问题就会消失。这就是Unicode，就像它的名字都表示的，这是一种全部符号的编码。

Unicode固然是一个很大的集合，如今的规模能够容纳100多万个符号。每一个符号的编码都不同，好比，U+0639表示阿拉伯字母Ain，U+0041表示英语的大写字母A，U+4E25表示汉字"严"。具体的符号对应表，能够查询unicode.org，或者专门的汉字对应表。

4. Unicode的问题

Unicode只是一个符号集，它只规定了符号的二进制代码，却没有规定这个二进制代码应该如何存储。

这里就有两个严重的问题，第一个问题是，如何才能区别Unicode和ASCII？

计算机怎么知道三个字节表示一个符号，而不是分别表示三个符号呢？

第二个问题是，英文字母只用一个字节表示就够了，若是Unicode统一规定，每一个符号用三个或四个字节表示，那么每一个英文字母前都必然有二到三个字节是0，这对于存储来讲是极大的浪费，文本文件的大小会所以大出二三倍，这是没法接受的。

它们形成的结果是：

1）出现了Unicode的多种存储方式，也就是说有许多种不一样的二进制格式，能够用来表示Unicode。

2）Unicode在很长一段时间内没法推广，直到互联网的出现。

5.UTF-8

UTF-8就是在互联网上使用最广的一种Unicode的实现方式。

其余实现方式还包括UTF-16和UTF-32，不过在互联网上基本不用。

重复一遍，这里的关系是，UTF-8是Unicode的实现方式之一。

UTF-8最大的一个特色，就是它是一种变长的编码方式。

它可使用1~4个字节表示一个符号，根据不一样的符号而变化字节长度。

UTF-8的编码规则很简单，只有二条：

1）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。

所以对于英语字母，UTF-8编码和ASCII码是相同的。

2）对于n字节的符号，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概设为10。

剩下的没有说起的二进制位，所有为这个符号的unicode码。

下表总结了编码规则，字母x表示可用编码的位。

Unicode符号范围 | UTF-8编码方式

(十六进制) | （二进制）

--------------------+---------------------------------------------

0000 0000-0000 007F | 0xxxxxxx

0000 0080-0000 07FF | 110xxxxx 10xxxxxx

0000 0800-0000 FFFF | 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

0001 0000-0010 FFFF | 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

跟据上表，解读UTF-8编码很是简单。若是一个字节的第一位是0，则这个字节单独就是一个字符；

若是第一位是1，则连续有多少个1，就表示当前字符占用多少个字节。

6. Little endian和Big endian

Unicode码能够采用UCS-2格式直接存储。

以汉字"严"为例，Unicode码是4E25，须要用两个字节存储，一个字节是4E，另外一个字节是25。

存储的时候，4E在前，25在后，就是Big endian方式；25在前，4E在后，就是Little endian方式。

所以，第一个字节在前，就是"大头方式"（Big endian），第二个字节在前就是"小头方式"（Little endian）。

Unicode规范中定义，每个文件的最前面分别加入一个表示编码顺序的字符，这个字符的名字叫作"零宽度非换行空格"，用FEFF表示。这正好是两个字节，并且FF比FE大1。

若是一个文本文件的头两个字节是FE FF，就表示该文件采用大头方式；若是头两个字节是FF FE，就表示该文件采用小头方式。

Unicode 虽然能容纳上百万数量的字符，可是它只是一个巨大的字符集，仅仅规定了每一个符号的二进制代码，却没有制定细化的存储规则，例如当用三个字节存储一个字符时，它同时也能够被理解为存储了三个 ASCII 码，另外咱们以前知道 ASCII 码只须要一个字节，可是若是 Unicode 规定每一个字符使用三个字节来存储的话，那岂不是额外浪费两个字节的空间？全部这些未细化的问题都将致使 Unicode 的不一致性。

首先咱们要明确 UTF-8（8-bit Unicode Transformation Format）是在统一码（Unicode）基础上细化并优化后的一种长度可变的字符编码方式，它是实现 Unicode 的方式之一，除了 UTF-8，还有UTF-16，UTF-32 等均可以实现 Unicode，可是 UTF-8 相对而言是用的最为普遍的。

UTF-8 可使用1到4个字节来表示字符，它经过自身的规则可以灵活地变化长度来存储 Unicode 字符。