android开发 WriteUTF与readUTF 原理

今晚上写代码玩，用到java.io.RandomAccessFile.writeUTF(String)函数，而文件默认保存为gbk，显然是乱码。突然想起来去看看存储编码规则，就去找了些文章了解writeUTF(String)的原理,在此记录。 
首先需要弄明白unicode与utf8的表示规则，搜到@Feng哥的一篇文章《字符编码笔记：ASCII，Unicode和UTF-8》,写的很明白，在此招录一段：

| Unicode符号范围 | UTF-8编码方式

| 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 
下面，还是以汉字"严"为例，演示如何实现UTF-8编码。 
已知"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。

也就是将4E25(100 111000 100101)依次填充到(1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx)的x位置里面！

文章中还强调的一点思想就是:Unicode是为统一世界多种编码问题而制定的统一编码，就是UTF-8只是Unicode的一种实现方式。

打印System.out.println(Integer.toHexString('严'));,打印结果为4e25，为Unicode编码.当使用RandomAccessFile.writeUTF(String), “严"以utf8个是写入文件。

下面是源码，以及我做的一些备注，以后回忆时候好用：

java.io.DataOutputStream.writeUTF(String, DataOutput)

static int writeUTF(String str, DataOutput out) throws IOException {
    int strlen = str.length();
    int utflen = 0;
    int c, count = 0;

    /* 根据c的大小决定存储长度utflen的大小,最大65535字节，也就是64kb */
    for (int i = 0; i < strlen; i++) {
            c = str.charAt(i);
        if ((c >= 0x0001) && (c <= 0x007F)) {
        utflen++;
        } else if (c > 0x07FF) {
        utflen += 3;
        } else {
        utflen += 2;
        }
    }

    if (utflen > 65535)
        throw new UTFDataFormatException(
                "encoded string too long: " + utflen + " bytes");

    /*创建"合适"长度字节数组bytearr，下面的+2是因为需要在bytearr前两字节中存储数据长度utflen*/
    byte[] bytearr = null;
    if (out instanceof DataOutputStream) {
        DataOutputStream dos = (DataOutputStream)out;
        if(dos.bytearr == null || (dos.bytearr.length < (utflen+2)))
            dos.bytearr = new byte[(utflen*2) + 2];
        bytearr = dos.bytearr;
    } else {
        bytearr = new byte[utflen+2];
    }

    bytearr[count++] = (byte) ((utflen >>> 8) & 0xFF);
    bytearr[count++] = (byte) ((utflen >>> 0) & 0xFF);  
    /*如果是ascii码就直接存在bytearr里面了,毕竟老外写的源码，都是用ascii码机率比较高，就省去下面for中的判断了*/    
    int i=0;
    for (i=0; i<strlen; i++) {
       c = str.charAt(i);
       if (!((c >= 0x0001) && (c <= 0x007F))) break;
       bytearr[count++] = (byte) c;
    }
    /*上面满足不了就用下面的。。*/
    for (;i < strlen; i++){
            c = str.charAt(i);
        if ((c >= 0x0001) && (c <= 0x007F)) {
            /*单字节,编码规则:0xxxxxxx ,ascii码处理*/
            bytearr[count++] = (byte) c;                   
        } else if (c > 0x07FF) {
            /*三字节,编码规则:1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
              参考上面的"严"字(100 111000 100101),则结果分别为(`1110`0100 `10`111000 `10`100101)*/
            bytearr[count++] = (byte) (0xE0 | ((c >> 12) & 0x0F));
            bytearr[count++] = (byte) (0x80 | ((c >>  6) & 0x3F));
            bytearr[count++] = (byte) (0x80 | ((c >>  0) & 0x3F));
        } else {
            /*两字节,编码规则:110xxxxx 10xxxxxx*/
            bytearr[count++] = (byte) (0xC0 | ((c >>  6) & 0x1F));
            bytearr[count++] = (byte) (0x80 | ((c >>  0) & 0x3F));
        }
    }
    out.write(bytearr, 0, utflen+2);
    return utflen + 2;
}

明白了写规则，然后就是读的规则了,反向理解就好。

java.io.DataInputStream.readUTF(DataInput)

public final static String readUTF(DataInput in) throws IOException {
    int utflen = in.readUnsignedShort();
    byte[] bytearr = null;
    char[] chararr = null;
    if (in instanceof DataInputStream) {
        DataInputStream dis = (DataInputStream)in;
        if (dis.bytearr.length < utflen){
            dis.bytearr = new byte[utflen*2];
            dis.chararr = new char[utflen*2];
        }
        chararr = dis.chararr;
        bytearr = dis.bytearr;
    } else {
        bytearr = new byte[utflen];
        chararr = new char[utflen];
    }

    int c, char2, char3;
    int count = 0;
    int chararr_count=0;

    in.readFully(bytearr, 0, utflen);

    while (count < utflen) {
        c = (int) bytearr[count] & 0xff;      
        if (c > 127) break;
        count++;
        chararr[chararr_count++]=(char)c;
    }

    while (count < utflen) {
        c = (int) bytearr[count] & 0xff;
        switch (c >> 4) {
            case 0: case 1: case 2: case 3: case 4: case 5: case 6: case 7:
                /* 0xxxxxxx*/
                count++;
                chararr[chararr_count++]=(char)c;
                break;
            case 12: case 13:
                /* 110x xxxx   10xx xxxx*/
                count += 2;
                if (count > utflen)
                    throw new UTFDataFormatException(
                        "malformed input: partial character at end");
                char2 = (int) bytearr[count-1];
                if ((char2 & 0xC0) != 0x80)
                    throw new UTFDataFormatException(
                        "malformed input around byte " + count); 
                chararr[chararr_count++]=(char)(((c & 0x1F) << 6) | 
                                                (char2 & 0x3F));  
                break;
            case 14:
                /* 1110 xxxx  10xx xxxx  10xx xxxx */
                count += 3;
                if (count > utflen)
                    throw new UTFDataFormatException(
                        "malformed input: partial character at end");
                char2 = (int) bytearr[count-2];
                char3 = (int) bytearr[count-1];
                if (((char2 & 0xC0) != 0x80) || ((char3 & 0xC0) != 0x80))
                    throw new UTFDataFormatException(
                        "malformed input around byte " + (count-1));
                chararr[chararr_count++]=(char)(((c     & 0x0F) << 12) |
                                                ((char2 & 0x3F) << 6)  |
                                                ((char3 & 0x3F) << 0));
                break;
            default:
                /* 10xx xxxx,  1111 xxxx */
                throw new UTFDataFormatException(
                    "malformed input around byte " + count);
        }
    }
    // The number of chars produced may be less than utflen
    return new String(chararr, 0, chararr_count);
}

一切就显得很明了了。

原文：http://my.oschina.net/diligentSt/blog/147933