计算机编码窥探(ASCII-Unicode-UTF-8)

时间:2023-01-05 21:21:54

  一   编码解决了什么问题?        

         我们知道计算机只认识0 1 ,我们所有的字符,英文也好中文也好,在计算机里面都是以0和1存储的,这个时候就会有个问题,比如字母A 存到计算机里面对应的0和1是多少?这就是编码要解决的问题!编码就是字符与二进制位之间的关系!

 二 常用的编码有哪些?

       根据产生的顺序,世界上常用的编码有 ASCII码--Unicode码--UTF-8

Ascii码产生于上个世纪60年代,是美国定制的一套字符编码,当然是为了解决英语字符和二进制之间的对应关系。Ascii码规定了128个字符的编码(其中包括32个不能打印的控制符号),比如A对应65 二进制就是01000001,空格是32 二进制00100000。

ASCII码解决了英语对应的二进制编码问题,但世界上的语言很多种,比如法语字母上方有注音符号,就无法用ASCII吗表示,于是在一些欧洲国家中就出现了非ASCII码,最多可表示256个符号。

然后256个符号还不能解决所有问题!!不同的国家有不同的字母,因此,哪怕它们都使用256个符号的编码方式,代表的字母却不一样。比如,130在法语编码中代表了é,在希伯来语编码中却代表了字母Gimel (ג),在俄语编码中又会代表另一个符号。但是不管怎样,所有这些编码方式中,0--127表示的符号是一样的,不一样的只是128--255的这一段

Unicode的产生:

世界上存在着多种编码方式,同一个二进制数字可以被解释成不同的符号。因此,要想打开一个文本文件,就必须知道它的编码方式,否则用错误的编码方式解读,就会出现乱码
可以想象,如果有一种编码,将世界上所有的符号都纳入其中。每一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,这是一种所有符号的编码。
Unicode是一个很大的字符和二进制对应的集合,现在的规模可以容纳100多万个符号。每个符号的编码都不一样,比如,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,可以查询unicode.org,或者专门的汉字对应表
unicode的问题:unicode是一个巨大的字符和二进制对应关系的集合,却没有规定这个二进制代码应该如何存储。比如,汉字"严"的unicode是十六进制数4E25,转换成二进制数足足有15位(100111000100101),也就是说这个符号的表示至少需要2个字节。而英语用一个字节表示就足够了。
如果Unicode统一规定,每个符号用三个或四个字节表示,那么每个英文字母前都必然有二到三个字节是0,这对于存储来说是极大的浪费,文本文件的大小会因此大出二三倍,这是无法接受的。
UTF-8的产生:
每一种技术的产生都为了解决某种问题,UTF-8最大的特点就是一种变长的编码方式,可以用1~4个字节来表示一个符号。根据不同的符号来变化字节长度。
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。因此对于英语字母,UTF-8编码和ASCII码是相同的
2)对于n字节的符号(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编码非常简单。如果一个字节的第一位是0,则这个字节单独就是一个字符;如果第一位是1,则连续有多少个1,就表示当前字符占用多少个字节。
下面,还是以汉字"严"为例,演示如何实现UTF-8编码。
已知"严"的unicode是4E25(100111000100101),根据上表,可以发现4E25处在第三行的范围内(0000 0800-0000 FFFF),因此"严"的UTF-8编码需要三个字节,即格式是"1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx"。然后,从"严"的最后一个二进制位开始,依次从后向前填入格式中的x,多出的位补0。这样就得到了,"严"的UTF-8编码是"11100100 10111000 10100101",转换成十六进制就是E4B8A5。
总结:ASCII和unicode都是一种编码集合,没有规定用几个字节来存储?而UTF-8 则规定了如何存储数据!

java中的char和php中chr函数的区别:


因为ASCII编码集合仅仅可以表示英文对应的二进制,所有java采用unicode编码集合,首先说说java中的char,用2个字节来存储,也就是无论英文或者中文,java内存中表示char类型的时候都是用2个字节。而php中的chr函数返回的参数的ASCII码值,通过上面的分析我们知道ASCII码值可以用1个字节来存储的。所以会发现一个很奇葩的问题。部分数字char转换成字母和chr一样的,另外一些数字却不一样!举个相同的例子
php
echo chr(96); //输出是`
java
char c=96;
      System.out.println(c);//输出是`
举个不相同的例子,对于不可见字符,分别比较md5前后的值,我们做下md5,然后用base16做个转换,发现真是不一样
php
echo md5(chr(248)); //md5前�,md5后31741635b41d535098241fea03c1e47f
java
char c=248;
    System.out.println(MD5(c+“”));//md5前 ø,md5后621bf66ddb7c962aa0d22ac97d69b793

解决办法:
既然是返回ASCII码,那么肯定是1个字节的,把java中的char转换为byte字节。
char c=248;
        try {
            MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
            md5.update(new byte[]{(byte)c});//直接传入字节数组
            byte[] bs = md5.digest();
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (int i = 0; i < bs.length; i++) {
                sb.append(Integer.toHexString((0x000000ff & bs[i]) | 0xffffff00).substring(6));
            }
            System.out.println(sb.toString());// md5后的值是 31741635b41d535098241fea03c1e47f,和php中md5之后的值是一样的
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            LOG.error(e);
        }