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Unicode 概述

统一码（Unicode）也叫万国码、单一码，由统一码联盟开发，是一种全球通用的字符编码标准，旨在为所有语言、符号和表情符号（Emoji）分配唯一的数字编号（称为 码点，Code Point）。它的核心目标是解决传统字符集（如 ASCII、GB2312、GBK、ISO-8859 等）的兼容性问题，消除乱码，实现跨语言、跨平台的文本一致性。

关键特点：

• 覆盖范围广：支持超过 14 万个字符（截至 Unicode 15.0）。

• 层次化结构：将字符分为平面（Plane），每个平面包含 65,536 个码点。

  • 基本多语言平面（BMP, Plane 0）：涵盖绝大多数常用字符（U+0000 到 U+FFFF）。

  • 辅助平面（Plane 1-16）：包含历史文字、表情符号等（如 U+1F600 代表 😀）。

• 唯一性：每个字符对应唯一的码点。

• 通用性：覆盖全球所有语言和符号。

• 兼容性：兼容传统编码（如 ASCII）。

• 可扩展性：支持未来新增字符。

Unicode 码点基础

码点结构

• ​格式：U+ + 4-6位十六进制数（如 U+1F600）
• ​范围：
  • BMP（基本多文种平面）：U+0000 - U+FFFF
  • 补充平面：U+10000 - U+10FFFF

编码转换步骤

1. ​确定码点数值：将 U+XXXX 转换为十进制或十六进制整数
2. ​按编码规则分段：根据不同编码方式分割为多个代码单元
3. ​字节序处理：对多字节编码（UTF-16/32）处理字节顺序
4. ​生成字节序列：将代码单元转换为具体字节值

Unicode 的编码方式

在统一码中，汉字“字”对应的数字是23383。在统一码中，我们有很多方式将数字23383表示成程序中的数据，包括：UTF-8、UTF-16、UTF-32。UTF是“UCS Transformation Format”的缩写，可以翻译成统一码字符集转换格式，即怎样将统一码定义的数字转换成程序数据。

Unicode 码点（如 U+6C49 表示“汉”）需要通过编码方案转换为字节序列。常见的编码方式包括：

1、UTF-8

特点：变长编码（1-4 字节）；兼容 ASCII（ASCII 字符占 1 字节）；适合网络传输和存储（节省空间）

UTF-8编码规则表

码点范围	字节数	格式（二进制）
U+0000-U+007F	1	0xxxxxxx
U+0080-U+07FF	2	110xxxxx 10xxxxxx
U+0800-U+FFFF	3	1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
U+10000-U+10FFFF	4	11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

注：ASCII 字符（U+0000-U+007F）保持单字节不变！

转换步骤（以 U+6C49 为例）

1. 十进制值：27721
2. 二进制：0110 1100 0100 1001
3. 分段填充：

   1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
   ↓ 填充
   11100110 10110001 10001001

4. 十六进制表示：E6 B1 89

2、UTF-16

特点

变长编码（2 或 4 字节）；

基本多语言平面（BMP）字符用 2 字节，辅助平面字符用 4 字节（代理对机制）；

广泛用于 Java、Windows 系统。

基本机制

如果码点<0x10000，码点U的UTF-16编码就是U对应的16位无符号整数。

如果码点≥0x10000，我们先计算U'=U-0x10000，然后将U'写成二进制形式：yyyy yyyy yyxx xxxx xxxx，U的UTF-16编码（二进制）就是：110110yyyyyyyyyy 110111xxxxxxxxxx。

• ​基本单位：2字节（16位）
• ​代理对：当码点 > U+FFFF 时使用两个代理单元
  • 高代理（High Surrogate）：U+D800 - U+DBFF
  • 低代理（Low Surrogate）：U+DC00 - U+DFFF

转换公式（以 U+1F000 为例）

1. 计算偏移量：U+1F600 - U+10000 = 0xF000
2. 高代理：0xD800 + (0xF000 >> 10) = D83C
3. 低代理：0xDC00 + (0xF000 & 0x3FF) = DE00
4. 最终表示：D83C DE00

字节序标记（BOM）

BOM 字节序列	含义
FE FF	UTF-16BE（大端）
FF FE	UTF-16LE（小端）

3、UTF-32

特点

定长编码（固定 4 字节）；

直接存储码点，处理简单但空间效率低；

适用于需要快速随机访问的场景。

直接映射

• 每个码点直接对应 4 字节（32位）
• 示例：U+6C49 → 0x00006C49（大端）或 496C0000（小端）

字符：A (U+0041)
内存布局（大端）：
00000000 00000041
内存布局（小端）：
41000000 00000000

4、BOM（字节顺序标记）

作用：标识文本的字节序（大端序或小端序）和编码类型。

常见 BOM 值：

• UTF-8: EF BB BF

• UTF-16 LE: FF FE

• UTF-16 BE: FE FF

• UTF-32 LE : FF FE 00 00

• UTF-32 BE : 00 00 FE FF

编程实现示例

Python:

# UTF-8 编码
text = "😊"
utf8_bytes = text.encode('utf-8')
print(utf8_bytes.hex())  # f09f988a# UTF-16 编码
utf16_bytes = text.encode('utf-16-be')
print(utf16_bytes.hex())  # d83dde00# 码点转换
code_point = ord('😊')  # 128522
hex_value = hex(code_point)  # '0x1f60a'

Java:

String text = "😊";
// UTF-8 编码
byte[] utf8 = text.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
// UTF-16 编码
byte[] utf16be = text.getBytes("UTF-16BE");
// 码点操作
int codePoint = text.codePointAt(0);

JavaScript:

const text = '😊';
// 获取码点
const codePoint = text.codePointAt(0); // 128522
// 手动转换函数
function codePointToUTF8(cp) {if (cp < 0x80) return [cp];// ...
}