【C# 基础概念】Unicode编码详解

Unicode定义：

Unicode（统一码、万国码、单一码）是计算机科学领域里的一项业界标准，包括字符集、编码方案等。Unicode 是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的，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，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。
ASCll码与Unicode编码不同

对于很多初学者来说，特别容易将这两个概念混淆，认为ASCLL码就是Unicode编码，这是明显错误的。
我们知道：1个byte=8bit，1个bit=1位二进制数，一位二进制数又可以用0或者1来表示。所以一个字节能表示最大的数字就是256。计算机是美国人发明的，而英文中涉及的编码并不多，一个字节可以表示所有字符了，所以ASCII（American national Standard Code for Information Interchange，美国国家标准信息交换码）编码就成为美国人的标准编码。ASCLL码虽然并须全面，但在所有字符集中，最知名的可能要数被称为ASCII的8位字符集了。
Unicode编码的由来：

我们都知道中文的字符肯定不止256个汉字，使用ASCII编码来处理中文显然是不够的，所以中国制定了GB2312编码，用两个字节表示一个汉字，碰到及其特殊的情况，还会用三个字节来表示一个汉字。GB2312还把ASCII包含进去了。同理，日文，韩文等上百个国家为了解决这个问题发展了一套自己的编码，于是乎标准越来越多，如果出现多种语言混合显示就一定会出现乱码。那么针对这种编码“乱象”，Unicode便应运而生了，其将所有语言统一到一套编码规则里。
Unicode编码的问题：

ASCII编码是1个字节，而Unicode编码通常是2个字节。
字母A用ASCII编码是十进制的65，二进制的01000001；
字符0用ASCII编码是十进制的48，二进制的00110000，注意字符’0’和整数0是不同的；
汉字中已经超出了ASCII编码的范围，用Unicode编码是十进制的20013，二进制的01001110 00101101。
你可以猜测，如果把ASCII编码的A用Unicode编码，只需要在前面补0就可以，因此，A的Unicode编码是00000000 01000001。

新的问题又出现了：如果统一成Unicode编码，乱码问题从此消失了。但是，如果你写的文本基本上全部是英文的话，用Unicode编码比ASCII编码需要多一倍的存储空间，在存储和传输上就十分不划算。
正是由于这样的原因，使得Unicode编码一时间很难推广，于是，为了较好的解决 Unicode 的编码问题， UTF-8 和 UTF-16 应运而生。
UTF-8

UTF-8 是目前互联网上使用最广泛的一种 Unicode 编码方式，它的最大特点就是可变长。它可以使用 1 - 4 个字节表示一个字符，根据字符的不同变换长度。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）对于需要使用 N 个字节来表示的字符（N > 1），第一个字节的前 N 位都设为 1，第 N + 1 位设为0，剩余的 N - 1 个字节的前两位都设位 10，剩下的二进制位则使用这个字符的 Unicode 码点来填充。
编码规则如下
在这里插入图片描述

UTF-16

在了解 UTF-16 编码方式之前，先了解一下另外一个概念——“平面”。

在上面的介绍中，提到了 Unicode 是一本很厚的字典，她将全世界所有的字符定义在一个集合里。这么多的字符不是一次性定义的，而是分区定义。每个区可以存放 65536 个（2^16）字符，称为一个平面（plane）。目前，一共有 17 个（2^5）平面，也就是说，整个 Unicode 字符集的大小现在是 2^21。

最前面的 65536 个字符位，称为基本平面（简称 BMP ），它的码点范围是从 0 到 2^16-1，写成 16 进制就是从 U+0000 到 U+FFFF。所有最常见的字符都放在这个平面，这是 Unicode 最先定义和公布的一个平面。剩下的字符都放在辅助平面（简称 SMP ），码点范围从 U+010000 到 U+10FFFF。

接下来我们再谈UTF-16，UTF-16编码采用了不同长度的编码表示所有的Unicode码点。在基本的多语言级别中，每个字符用16位表示，通常被称为代码单元；而辅助字符采用一对连续的代码单元进行编码。这样构成的编码值一定落入基本的多语言级别中空闲的2048字节内，通常被称为替代区域（surrogate area）[U+D800–U+DBFF用于第一个代码单元，U+DC00–U+DFFF用于第二个代码单元]。这样设计十分巧妙，我们可以迅速地知道一个代码单元是一个字符的编码，还是一个辅助字符的第一或第二部分。

在Java中，char类型用UTF-16编码描述一个代码单元。所以在Java编程中强烈建议不要使用char类型，除非确实需要对UTF-16代码单元操作。最好将需要处理的字符串用抽象数据类型表示。
Unicode编码与文字处理

在文字处理方面，Unicode为每一个字符而非字形定义唯一的代码（即一个整数）。换句话说，统一码以一种抽象的方式（即数字）来处理字符，并将视觉上的演绎工作（例如字体大小、外观形状、字体形态、文体等）留给其他软件来处理，例如网页浏览器或是文字处理器。