Определение UTF-8
UTF-8 (Unicode Transformation Format-8) — это кодировка символов переменной ширины, которая может представлять все возможные символы в стандарте Unicode. Она широко используется в компьютерных системах и приложениях для кодирования и декодирования текстовой информации на нескольких языках и письменностях.
Как работает UTF-8
- UTF-8 использует переменное количество байтов для представления символов, от 1 до 4 байтов.
- Основные символы ASCII (0-127) представлены одним байтом в UTF-8, что делает её обратно совместимой с ASCII.
- Символы вне диапазона ASCII представлены с использованием нескольких байтов. Первый байт указывает количество необходимых байтов, и последующие байты содержат определённые битовые шаблоны, представляющие символ.
- UTF-8 спроектирован таким образом, чтобы быть самосинхронизирующимся, что означает, что даже если некоторые байты потеряны или повреждены при передаче, декодер всё равно может определить правильные границы символов.
Преимущества UTF-8
- Универсальный набор символов: UTF-8 может представлять все символы стандарта Unicode, что делает его подходящим для многоязычных приложений и веб-сайтов.
- Обратная совместимость: UTF-8 обратно совместим с ASCII, что обеспечивает действительность существующих данных, закодированных в ASCII, как данных, закодированных в UTF-8.
- Компактное представление: UTF-8 использует схему кодирования переменной ширины, что означает, что распространённые символы во многих языках представлены с использованием меньшего количества байтов, что приводит к более компактному хранению данных.
- Широкая поддержка: UTF-8 широко поддерживается операционными системами, языками программирования и веб-браузерами, что делает его фактическим стандартом кодирования текстов в Интернете.
Пример
Чтобы лучше понять, как работает UTF-8, рассмотрим пример кодирования символа "你" (что означает "ты" на китайском):
- Кодовая точка Unicode для "你" — U+4F60.
- UTF-8 определяет, сколько байт необходимо, на основе значения кодовой точки. Поскольку U+4F60 попадает в диапазон от 0x0800 до 0xFFFF, требуется три байта.
- Двоичное представление U+4F60 — 0100111101100000.
- Согласно правилам кодирования UTF-8:
- Первый байт начинается с трёх "1" битов, затем идёт "0" бит и имеет два бита, доступных для хранения значения кодовой точки. В этом случае первый байт должен быть 11100010.
- Оставшиеся два байта начинаются с "10", за которым следует шесть битов из значения кодовой точки. В этом случае второй байт должен быть 10011111, а третий байт — 10100000.
- Представление UTF-8 для "你" соответственно 11100010 10011111 10100000.
Использование в веб-приложениях и системах
UTF-8 стал доминирующим кодированием символов для веб-приложений и систем благодаря своей широкой поддержке и совместимости. Вот некоторые случаи использования, где UTF-8 обычно применяется:
- Интернационализация: UTF-8 позволяет веб-приложениям поддерживать несколько языков и письменностей без необходимости в отдельных кодировках или преобразованиях.
- Хранение в базе данных: хранение текстовых данных в UTF-8 позволяет хранить многоязычный контент и гарантирует совместимость при обмене данными между различными базами данных.
- HTTP-коммуникация: UTF-8 часто используется как кодировка символов для HTTP-запросов и ответов, что гарантирует правильную интерпретацию данных, передаваемых через Интернет, различными системами.
- Системы управления контентом: UTF-8 необходим для систем управления контентом, которые обрабатывают контент, создаваемый пользователями на различных языках, гарантируя, что контент отображается и хранится правильно.
Связанные термины
- Unicode: Unicode — это стандарт кодировки символов, который присваивает уникальную кодовую точку каждому символу во всех языках и письменностях. UTF-8 — это одна из схем кодирования, используемых для представления символов Unicode.
- ASCII: ASCII (American Standard Code for Information Interchange) — это стандарт кодировки символов, представляющий основные символы английского алфавита, цифры и общие символы, используя 7-битные двоичные числа (всего 8 бит).
- UTF-16: UTF-16 — это ещё одна схема кодирования символов переменной ширины, использующая 2 или 4 байта для представления символов Unicode. По сравнению с UTF-8, она занимает больше места для большинства общих символов, но всё ещё широко используется в некоторых системах.
- Кодировка символов: кодировка символов определяет соответствие между двоичными данными и символами или знаками. Она определяет, как текстовая информация хранится и отображается в компьютерных системах.