字符，字节和编码
英文字母和中文汉字在不同字符集编码下的字节数
英文字母：
字节数 : 1;编码：GB2312
字节数 : 1;编码：GBK
字节数 : 1;编码：GB18030
字节数 : 1;编码：ISO-8859-1
字节数 : 1;编码：UTF-8
字节数 : 4;编码：UTF-16
字节数 : 2;编码：UTF-16BE
字节数 : 2;编码：UTF-16LE
中文汉字：
字节数 : 2;编码：GB2312
字节数 : 2;编码：GBK
字节数 : 2;编码：GB18030
字节数 : 1;编码：ISO-8859-1
字节数 : 2~4;编码：UTF-8
字节数 : 4;编码：UTF-16
字节数 : 2;编码：UTF-16BE
字节数 : 2;编码：UTF-16LE
历史发展：
从计算机字符编码的发展历史角度来看，大概经历了三个阶段：
第一个阶段：ASCII字符集和ASCII编码。
计算机刚开始只支持英语(即拉丁字符)，其它语言不能够在计算机上存储和显示。ASCII用一个字节(Byte)的7位(bit)表示一个字符，第一位置0。后来为了表示更多的欧洲常用字符又对ASCII进行了扩展，又有了EASCII，EASCII用8位表示一个字符，使它能多表示128个字符，支持了部分西欧字符。
第二个阶段：ANSI编码（本地化）
为使计算机支持更多语言，通常使用 0x80~0xFF 范围的 2 个字节来表示 1 个字符。比如：汉字 ‘中’ 在中文操作系统中，使用 [0xD6,0xD0] 这两个字节存储。
不同的国家和地区制定了不同的标准，由此产生了 GB2312, BIG5, JIS 等各自的编码标准。这些使用 2 个字节来代表一个字符的各种汉字延伸编码方式，称为 ANSI 编码。在简体中文系统下，ANSI 编码代表 GB2312 编码，在日文操作系统下，ANSI 编码代表 JIS 编码。
不同 ANSI 编码之间互不兼容，当信息在国际间交流时，无法将属于两种语言的文字，存储在同一段 ANSI 编码的文本中。
第三个阶段：UNICODE（国际化）
为了使国际间信息交流更加方便，国际组织制定了 UNICODE 字符集，为各种语言中的每一个字符设定了统一并且唯一的数字编号，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。UNICODE 常见的有三种编码方式:UTF-8(1个字节表示)、UTF-16((2个字节表示))、UTF-32(4个字节表示)。
简单历史描述：
1、美国人首先对其英文字符进行了编码，也就是最早的ascii码，用一个字节的低7位来表示英文的128个字符，高1位统一为0；
2、后来欧洲人发现尼玛你这128位哪够用，比如我高贵的法国人字母上面的还有注音符，这个怎么区分，得，把高1位编进来吧，这样欧洲普遍使用一个全字节进行编码，最多可表示256位。欧美人就是喜欢直来直去，字符少，编码用得位数少；
3、但是即使位数少，不同国家地区用不同的字符编码，虽然0–127表示的符号是一样的，但是128–255这一段的解释完全乱套了，即使2进制完全一样，表示的字符完全不一样，比如135在法语，希伯来语，俄语编码中完全是不同的符号；
4、更麻烦的是，尼玛这电脑高科技传到中国后，中国人发现我们有10万多个汉字，你们欧美这256字塞牙缝都不够。于是就发明了GB2312这些汉字编码，典型的用2个字节来表示绝大部分的常用汉字，最多可以表示65536个汉字字符，这样就不难理解有些汉字你在新华字典里查得到，但是电脑上如果不处理一下你是显示不出来的了吧。
5、这下各用各的字符集编码，这世界咋统一？俄国人发封email给中国人，两边字符集编码不同，尼玛显示都是乱码啊。为了统一，于是就发明了unicode，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，现在unicode可以容纳100多万个符号，每个符号的编码都不一样，这下可统一了，所有语言都可以互通，一个网页页面里可以同时显示各国文字。
6、然而，unicode虽然统一了全世界字符的二进制编码，但没有规定如何存储啊，亲。x86和amd体系结构的电脑小端序和大端序都分不清，别提计算机如何识别到底是unicode还是acsii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，文本文件的大小会因此大出二三倍，这对于存储来说是极大的浪费。这样导致一个后果：出现了Unicode的多种存储方式。
7、互联网的兴起，网页上要显示各种字符，必须统一啊，亲。utf-8就是Unicode最重要的实现方式之一。另外还有utf-16、utf-32等。UTF-8不是固定字长编码的，而是一种变长的编码方式。它可以使用1~4个字节表示一个符号，根据不同的符号而变化字节长度。这是种比较巧妙的设计，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。
8、注意unicode的字符编码和utf-8的存储编码表示是不同的，例如”严”字的Unicode码是4E25，UTF-8编码是E4B8A5，这个7里面解释了的，UTF-8编码不仅考虑了编码，还考虑了存储，E4B8A5是在存储识别编码的基础上塞进了4E25。
9、UTF-8 使用一至四个字节为每个字符编码。128 个 ASCII 字符（Unicode 范围由 U+0000 至 U+007F）只需一个字节，带有变音符号的拉丁文、希腊文、西里尔字母、亚美尼亚语、希伯来文、阿拉伯文、叙利亚文及马尔代夫语（Unicode 范围由 U+0080 至 U+07FF）需要二个字节，其他基本多文种平面（BMP）中的字符（CJK属于此类-Qieqie注）使用三个字节，其他 Unicode 辅助平面的字符使用四字节编码。
10、最后，要回答你的问题，常规来看，中文汉字在utf-8中到底占几个字节，一般是3个字节，最常见的编码方式是1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx。
我们可以用一个树状图来表示由ASCII发展而来的各个字符集和编码的分支：
详细具体讲解：
一、ASCII 码
我们知道，计算机内部，所有信息最终都是一个二进制值。每一个二进制位（bit）有0和1两种状态，因此八个二进制位就可以组合出256种状态，这被称为一个字节（byte）。也就是说，一个字节一共可以用来表示256种不同的状态，每一个状态对应一个符号，就是256个符号，从00000000到11111111。
上个世纪60年代，美国制定了一套字符编码，对英语字符与二进制位之间的关系，做了统一规定。这被称为 ASCII 码，一直沿用至今。
ASCII 码一共规定了128个字符的编码，比如空格SPACE是32（二进制00100000），大写的字母A是65（二进制01000001）。这128个符号（包括32个不能打印出来的控制符号），只占用了一个字节的后面7位，最前面的一位统一规定为0。
二、非 ASCII 编码
英语用128个符号编码就够了，但是用来表示其他语言，128个符号是不够的。比如，在法语中，字母上方有注音符号，它就无法用 ASCII 码表示。于是，一些欧洲国家就决定，利用字节中闲置的最高位编入新的符号。比如，法语中的é的编码为130（二进制10000010）。这样一来，这些欧洲国家使用的编码体系，可以表示最多256个符号。
但是，这里又出现了新的问题。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。
至于亚洲国家的文字，使用的符号就更多了，汉字就多达10万左右。一个字节只能表示256种符号，肯定是不够的，就必须使用多个字节表达一个符号。比如，简体中文常见的编码方式是 GB2312，使用两个字节表示一个汉字，所以理论上最多可以表示 256 x 256 = 65536 个符号。
中文编码的问题需要专文讨论，这篇笔记不涉及。这里只指出，虽然都是用多个字节表示一个符号，但是GB类的汉字编码与后文的 Unicode 和 UTF-8 是毫无关系的。
三、Unicode
正如上一节所说，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。为什么电子邮件常常出现乱码？就是因为发信人和收信人使用的编码方式不一样。
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 当然是一个很大的集合，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。
四、Unicode的问题
需要注意的是，Unicode 只是一个符号集，它只规定了符号的二进制代码，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。表示其他更大的符号，可能需要3个字节或者4个字节，甚至更多。
这里就有两个严重的问题，第一个问题是，如何才能区别 Unicode 和 ASCII ？计算机怎么知道三个字节表示一个符号，而不是分别表示三个符号呢？第二个问题是，我们已经知道，英文字母只用一个字节表示就够了，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。
它们造成的结果是：1）出现了 Unicode 的多种存储方式，也就是说有许多种不同的二进制格式，可以用来表示 Unicode。2）Unicode 在很长一段时间内无法推广，直到互联网的出现。
五、UTF-8
互联网的普及，强烈要求出现一种统一的编码方式。UTF-8 就是在互联网上使用最广的一种 Unicode 的实现方式。其他实现方式还包括 UTF-16（字符用两个字节或四个字节表示）和 UTF-32（字符用四个字节表示），不过在互联网上基本不用。重复一遍，这里的关系是，UTF-8 是 Unicode 的实现方式之一。
UTF-8 最大的一个特点，就是它是一种变长的编码方式。它可以使用1~4个字节表示一个符号，根据不同的符号而变化字节长度。
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。
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。
六、Unicode 与 UTF-8 之间的转换
通过上一节的例子，可以看到严的 Unicode码 是4E25，UTF-8 编码是E4B8A5，两者是不一样的。它们之间的转换可以通过程序实现。
Windows平台，有一个最简单的转化方法，就是使用内置的记事本小程序notepad.exe。打开文件后，点击文件菜单中的另存为命令，会跳出一个对话框，在最底部有一个编码的下拉条。
里面有四个选项：ANSI，Unicode，Unicode big endian和UTF-8。
1）ANSI是默认的编码方式。对于英文文件是ASCII编码，对于简体中文文件是GB2312编码（只针对 Windows 简体中文版，如果是繁体中文版会采用 Big5 码）。
2）Unicode编码这里指的是notepad.exe使用的 UCS-2 编码方式，即直接用两个字节存入字符的 Unicode 码，这个选项用的 little endian 格式。
3）Unicode big endian编码与上一个选项相对应。我在下一节会解释 little endian 和 big endian 的涵义。
4）UTF-8编码，也就是上一节谈到的编码方法。
选择完"编码方式"后，点击"保存"按钮，文件的编码方式就立刻转换好了。
在计算机内存中，统一使用Unicode编码，当需要保存到硬盘或者需要传输的时候，就转换为UTF-8编码。
七、Little endian 和 Big endian
UCS-2 格式可以存储 Unicode 码（码点不超过0xFFFF）。以汉字严为例，Unicode 码是4E25，需要用两个字节存储，一个字节是4E，另一个字节是25。存储的时候，4E在前，25在后，这就是 Big endian 方式；25在前，4E在后，这是 Little endian 方式。
这两个古怪的名称来自英国作家斯威夫特的《格列佛游记》。在该书中，小人国里爆发了内战，战争起因是人们争论，吃鸡蛋时究竟是从大头(Big-endian)敲开还是从小头(Little-endian)敲开。为了这件事情，前后爆发了六次战争，一个皇帝送了命，另一个皇帝丢了王位。
第一个字节在前，就是"大头方式"（Big endian），第二个字节在前就是"小头方式"（Little endian）。
那么很自然的，就会出现一个问题：计算机怎么知道某一个文件到底采用哪一种方式编码？
Unicode 规范定义，每一个文件的最前面分别加入一个表示编码顺序的字符，这个字符的名字叫做"零宽度非换行空格"（zero width no-break space），用FEFF表示。这正好是两个字节，而且FF比FE大1。
如果一个文本文件的头两个字节是FE FF，就表示该文件采用大头方式；如果头两个字节是FF FE，就表示该文件采用小头方式。
八、实例
下面，举一个实例。
打开"记事本"程序notepad.exe，新建一个文本文件，内容就是一个严字，依次采用ANSI，Unicode，Unicode big endian和UTF-8编码方式保存。
然后，用文本编辑软件UltraEdit 中的"十六进制功能"，观察该文件的内部编码方式。
1）ANSI：文件的编码就是两个字节D1 CF，这正是严的 GB2312 编码，这也暗示 GB2312 是采用大头方式存储的。
2）Unicode：编码是四个字节FF FE 25 4E，其中FF FE表明是小头方式存储，真正的编码是4E25。
3）Unicode big endian：编码是四个字节FE FF 4E 25，其中FE FF表明是大头方式存储。
4）UTF-8：编码是六个字节EF BB BF E4 B8 A5，前三个字节EF BB BF表示这是UTF-8编码，后三个E4B8A5就是严的具体编码，它的存储顺序与编码顺序是一致的。
九、BOM格式编码
BOM(Byte Order Mark)，是UTF编码方案里用于标识编码的标准标记。
UTF编码 ║ Byte Order Mark
UTF-8 ║ EF BB BF
UTF-16LE ║ FF FE
UTF-16BE ║ FE FF
UTF-32LE ║ FF FE 00 00
UTF-32BE ║ 00 00 FE FF
在UTF-16里本来是FF FE，变成UTF-8就成了EF BB BF。这个标记是可选的，因为UTF8字节没有顺序，所以它可以被用来检测一个字节流是否是UTF-8编码的。
微软做这种检测，但有些软件不做这种检测， 而把它当作正常字符处理。
这个BOM头只是建议添加，不是强制的，所以不少软件和系统没有添加这个BOM头（所以有些软件格式中有带BOM头和NoBOM头的选择）
总结：
utf8,utf16,utf32区别：
utf8为可变长的编码方式，根据不同的符号而变化字节长度，节省存储空间
utf32固定为4个字节，直接存储 Unicode 编号即可，不需要任何编码转换。浪费了空间，提高了效率。
utf16奇葩，使用 2 个或者 4 个字节来存储
只有 UTF-8 兼容 ASCII，UTF-32 和 UTF-16 都不兼容 ASCII，因为它们没有单字节编码。