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 различных языках и в различных 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 необходимого байтов, а последующие байты содержат конкретные битовые шаблоны, представляющие символ.
- UTF-8 спроектирована так, чтобы быть самосинхронизирующейся, что означает, что даже если несколько байтов потеряны или повреждены при передаче, декодер все равно сможет определить правильные границы символов.
Преимущества UTF-8
- Универсальный набор символов: UTF-8 может представлять все символы в стандарте Unicode, что делает её подходящей для многоязычных приложений и веб-сайтов.
- Обратная совместимость: UTF-8 обратно совместима с ASCII, что гарантирует, что существующие данные, закодированные в ASCII, также являются допустимыми данными, закодированными в UTF-8.
- Компактное представление: UTF-8 использует схему кодирования переменной ширины, что означает, что часто встречающиеся символы в многих языках представлены меньшим количеством байтов, что приводит к более компактному хранению данных.
- Широкая поддержка: UTF-8 широко поддерживается операционными системами, языками программирования и веб-браузерами, что делает её де-факто стандартом для кодирования текста в интернете.
Пример
Чтобы лучше понять, как работает UTF-8, рассмотрим пример кодирования символа "你" (что означает "ты" на китайском языке):
- Кодовая точка Unicode для "你" — U+4F60.
- UTF-8 определяет, сколько байтов нужно, исходя из 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 бит "1" и бита "0", и имеет два бита для хранения значения кодовой точки. В этом случае, первый байт должен быть 11100010.
- Оставшиеся два байта начинаются с "10", за которыми следуют по шесть бит из значения кодовой точки. В этом случае, второй байт должен быть 10011111, а третий байт — 10100000.
- Таким образом, представление UTF-8 для "你" — 11100010 10011111 10100000.
Использование в веб-приложениях и системах
UTF-8 стала доминирующей кодировкой символов для веб-приложений и систем благодаря её широкой поддержке и совместимости. Вот некоторые случаи использования UTF-8:
- Интернационализация: UTF-8 позволяет веб-приложениям поддерживать множество языков и письменностей без необходимости в отдельных кодировках или конвертациях.
- Хранение баз данных: Хранение текстовых данных в UTF-8 позволяет сохранять многоязычное содержимое и обеспечивает совместимость при обмене данными между различными базами данных.
- HTTP-коммуникации: UTF-8 часто используется как кодировка символов для HTTP-запросов и ответов, обеспечивая правильную интерпретацию данных, передаваемых через интернет, различными системами.
- Системы управления содержимым: UTF-8 необходима для систем управления содержимым, обрабатывающих пользовательский контент на различных языках, гарантируя правильное отображение и хранение содержимого.
Связанные термины
- Unicode: Unicode — это стандарт кодировки символов, который присваивает уникальную кодовую точку каждому символу во всех языках и письменностях. UTF-8 — одна из схем кодирования, используемых для представления символов Unicode.
- ASCII: ASCII (American Standard Code for Information Interchange) — это стандарт кодировки символов, который представляет основные символы английского алфавита, цифры и распространенные символы с использованием 7-битных двоичных чисел (всего 8 бит).
- UTF-16: UTF-16 — это еще одна схема кодирования символов переменной ширины, которая использует 2 или 4 байта для представления символов Unicode. По сравнению с UTF-8, она занимает больше места для большинства распространенных символов, но все же 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.