Java语言中一个字符占几个字节?

本文解析了Java中的字符编码概念,区分了内码(如Java的char类型使用UTF-16编码)与外码(如序列化时使用UTF-8)。讨论了不同编码下字符占用字节数的区别,并介绍了如何在Java中正确处理字符编码。

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题主要区分清楚内码(internal encoding)和外码(external encoding)就好了。

内码是程序内部使用的字符编码,特别是某种语言实现其char或String类型在内存里用的内部编码;
外码是程序与外部交互时外部使用的字符编码。“外部”相对“内部”而言;不是char或String在内存里用的内部编码的地方都可以认为是“外部”。例如,外部可以是序列化之后的char或String,或者外部的文件、命令行参数之类的。

Java语言规范规定,Java的char类型是UTF-16的code unit,也就是一定是16位(2字节);
char, whose values are 16-bit unsigned integers representing UTF-16 code units ( §3.1).
然后字符串是UTF-16 code unit的序列:
The Java programming language represents text in sequences of 16-bit code units, using the UTF-16 encoding.

这样,Java规定了字符的内码要用UTF-16编码。或者至少要让用户无法感知到String内部采用了非UTF-16的编码。

另举一例:
Java标准库实现的对char与String的序列化规定使用UTF-8作为外码。Java的Class文件中的字符串常量与符号名字也都规定用UTF-8编码。这大概是当时设计者为了平衡运行时的时间效率(采用定长编码的UTF-16)与外部存储的空间效率(采用变长的UTF-8编码)而做的取舍。
作者:国栋
链接:https://www.zhihu.com/question/27562173/answer/76208352
来源:知乎
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首先,你所谓的“字符”具体指什么呢?

如果你说的“字符”就是指 Java 中的 char,那好,那它就是 16 位,2 字节。

如果你说的“字符”是指我们用眼睛看到的那些“抽象的字符”,那么,谈论它占几个字节是没有意义的。

具体地讲,脱离具体的编码谈某个字符占几个字节是没有意义的

就好比有一个抽象的整数“42”,你说它占几个字节?这得具体看你是用 byte,short,int,还是 long 来存它。用 byte 存就占一字节,用 short 存就占两字节,int 通常是四字节,long 通常八字节。当然,如果你用 byte,受限于它有限的位数,有些数它是存不了的,比如 256 就无法放在一个 byte 里了。

字符是同样的道理,如果你想谈“占几个字节”,就要先把编码说清楚。

同一个字符在不同的编码下可能占不同的字节

就以你举的“ ”字为例,“ ”在 GBK 编码下占 2 字节,在 UTF-16 编码下也占 2 字节,在 UTF-8 编码下占 3 字节,在 UTF-32 编码下占 4 字节。

不同的字符在同一个编码下也可能占不同的字节

”在 UTF-8 编码下占3字节,而“ A”在 UTF-8 编码下占 1 字节。(因为 UTF-8 是 变长编码)

而 Java 中的 char 本质上是 UTF-16 编码。而 UTF-16 实际上也是一个变长编码(2 字节或 4字节)。

如果一个抽象的字符在 UTF-16 编码下占 4 字节,显然它是不能放到 char 中的。换言之, char 中只能放 UTF-16 编码下只占 2 字节的那些字符。

而 getBytes 实际是做编码转换,你应该显式传入一个参数来指定编码,否则它会使用缺省编码来转换。

你说“ new String("字").getBytes().length 返回的是3 ”,这说明缺省编码是 UTF-8.如果你显式地传入一个参数,比如这样“ new String("字").getBytes(" GBK").length ”,那么返回就是 2.

你可以在启动 JVM 时设置一个缺省编码,

假设你的类叫 Main,那么在命令行中用 java 执行这个类时可以通过 file.encoding 参数设置一个缺省编码。比如这样:java -D file.encoding= GBK Main这时,你再执行不带参数的 getBytes() 方法时,new String("字").getBytes().length 返回的就是 2 了,因为现在缺省编码变成 GBK 了。当然,如果这时你显式地指定编码,new String("字").getBytes(" UTF-8").length 返回的则依旧是 3.

否则,会使用所在操作系统环境下的缺省编码。

通常,Windows 系统下是 GBK,Linux 和 Mac 是 UTF-8.但有一点要注意,在 Windows 下使用 IDE 来运行时,比如 Eclipse,如果你的工程的缺省编码是 UTF-8,在 IDE 中运行你的程序时,会加上上述的 -D file.encoding= UTF-8 参数,这时,即便你在 Windows 下,缺省编码也是 UTF-8,而不是 GBK。

由于受启动参数及所在操作系统环境的影响,不带参数的 getBytes 方法通常是不建议使用的,最好是显式地指定参数以此获得稳定的预期行为。




<think>我们正在讨论Java字符字节用问题。根据引用[1]和引用[2],我们知道: - Java中的char类型是基本类型,固定2个字节(16位)。 - 但是,当我们讨论字符串(String)时,情况会复杂一些,因为字符串在内存中存储时还涉及到编码方式。 关键点: 1. **char类型**:在Java中,char类型固定用2个字节(无论存储的是英文字母还是汉字)。这是因为Java内部使用UTF-16编码,每个字符用2个字节表示(对于基本多语言平面BMP的字符,即U+0000到U+FFFF的字符)。但是,对于辅助平面(如一些生僻字或表情符号)的字符,它们需要两个char(即4个字节)来表示,称为代理对(surrogate pair)。 2. **字符串的字节用**:当我们说字符用的字节数时,需要看具体的编码方式。例如: - 在UTF-8编码中,一个英文字符通常1个字节一个中文字符通常3个字节(但有些生僻字可能4个字节)。 - 在UTF-16编码中,每个字符通常2个字节(BMP字符),但辅助平面字符4个字节。 - 在GBK编码中,一个英文字符1个字节一个中文字符2个字节。 引用[3]中的代码示例: ```java public static void main(String[] args) { byte[] d = "abc夏日的海滩".getBytes(); System.out.println(d.length); } ``` 这段代码中,`getBytes()`方法使用平台默认的字符编码将字符串转换为字节数组。因此,输出的长度取决于运行环境的默认编码。 例如: - 如果默认编码是UTF-8,那么: - "abc"(3个英文字符3个字节 - "夏日的海滩"(5个中文字符)在UTF-8中每个通常3字节,共15字节 - 总字节数:3+15=18 - 如果默认编码是GBK,那么: - "abc"3个字节 - 每个中文字符2字节,5个中文字符10字节 - 总字节数:3+10=13 因此,回答用户的问题:**Java一个字符几个字节?** 需要分情况: 1. **在内存中(Java内部表示)**:Java的String对象内部使用char数组,每个char2个字节(对于BMP字符)。但是,对于非BMP字符一个字符(代码点)可能由两个char(即4个字节)表示。 2. **在字节序列中(如存储或传输)**:取决于编码方式,同一个字符在不同编码下用的字节数不同。 总结: - char类型固定2字节(16位)。 - 字符串中的字符在内存中用2字节(BMP字符)或4字节(非BMP字符)。 - 当字符串被转换为字节数组时,字节数由编码决定。 引用[1]和[2]都支持了上述观点,特别是引用[2]强调:脱离编码谈字符用的字节数是没有意义的。 为了更清晰,我们可以用表格总结: | 上下文 | 英文字符(如'a') | 中文字符(如'中') | 非BMP字符(如😊) | |----------------|-----------------|-----------------|----------------| | Java内存(char) | 2字节 | 2字节 | 4字节(两个char) | | UTF-8编码 | 1字节 | 3字节 | 4字节 | | UTF-16编码 | 2字节 | 2字节(BMP内) | 4字节 | | GBK编码 | 1字节 | 2字节 | 不支持(或替换字符) | 注意:非BMP字符在UTF-16编码中4字节,在UTF-8中4字节,在GBK中可能无法表示(会变成问号或替换字符)。 因此,在回答用户问题时,我们需要明确上下文(内存表示还是编码后的字节流)以及字符的具体类型(是否在BMP内)。 最后,我们可以通过代码示例来验证: ```java public class CharSizeExample { public static void main(String[] args) { // 内存中:使用char数组 char c = 'a'; // 2字节 char ch = '中'; // 2字节 String emoji = "😊"; // 这个表情符号是非BMP字符,代码点为U+1F60A System.out.println("英文字符'a'在内存中: " + (Character.BYTES) + " 字节"); // 输出2 System.out.println("中文字符'中'在内存中: " + (Character.BYTES) + " 字节"); // 输出2 System.out.println("表情符号'😊'在内存中: " + emoji.codePointCount(0, emoji.length()) + "个代码点,但需要" + (emoji.length() * Character.BYTES) + "字节"); // 输出:1个代码点,但需要4字节(因为length()返回2,表示两个char) // 编码为字节数组 String str = "a中😊"; System.out.println("字符串'a中😊'在不同编码下的字节长度:"); System.out.println("UTF-8: " + str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8).length); // 1 + 3 + 4 = 8 System.out.println("UTF-16: " + str.getBytes(StandardCharsets.UTF_16).length); // 有BOM?但通常每个字符2字节,非BMP的4字节,另外还有BOM(2字节)?具体看实现,但UTF_16BE或LE没有BOM // 使用UTF_16BE(大端序,无BOM) System.out.println("UTF_16BE: " + str.getBytes(StandardCharsets.UTF_16BE).length); // 每个字符2字节,非BMP字符4字节:'a'->2, '中'->2, '😊'->4,共2+2+4=8 System.out.println("GBK: " + str.getBytes(Charset.forName("GBK")).length); // 'a'->1, '中'->2, '😊'->通常无法表示,会变成'?'(1字节)或其他,所以可能是1+2+1=4 } } ``` 注意:在UTF-16BE中,每个字符(代码单元)用2字节,所以对于BMP字符一个字符2字节;对于非BMP字符,由两个代码单元(4字节)表示。因此,字符串"a中😊"在UTF-16BE中: - 'a':1个代码单元 -> 2字节 - '中':1个代码单元 -> 2字节 - '😊':2个代码单元 -> 4字节 总共8字节。 而在GBK中,无法表示'😊',所以会变成替换字符(如'?'),通常1字节。 因此,用户需要根据实际使用场景(内存用还是存储/传输)以及字符编码来确定一个字符用的字节数。 相关问题: 1. Java中如何获取字符串在特定编码下的字节长度? 2. 什么是Unicode的BMP平面?Java如何处理非BMP字符? 3. Java中char类型和代码点(code point)有什么区别? 4. 如何避免在字符串编码转换时出现乱码?</think>### Java字符字节用详解 在 Java 中,字符字节用取决于**上下文环境**和**编码方式**,具体分为以下两种情况: #### 1. **内存中的 char 类型(固定用 2 字节)** ```java char c = 'A'; // 英文字符 char c2 = '中'; // 中文字符 ``` - **固定用 2 字节**(16 位),无论存储的是英文字母、数字还是汉字[^1] - 原因:Java 使用 UTF-16 编码,`char` 类型设计为固定长度 - 验证代码: ```java System.out.println("char 类型字节数: " + Character.BYTES); // 输出 2 ``` #### 2. **字符串中的字符字节数可变)** 当字符存储在字符串中或转换为字节数组时,字节用由**编码方式**决定: ```java String str = "abc夏日的海滩"; ``` | 编码方式 | 英文字符 | 中文字符 | 示例代码输出结果[^3] | |------------|----------|----------|---------------------| | **UTF-8** | 1 字节 | 3-4 字节 | `str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8).length` → 18 | | **GBK** | 1 字节 | 2 字节 | `str.getBytes("GBK").length` → 13 | | **UTF-16** | 2 字节 | 2-4 字节 | `str.getBytes(StandardCharsets.UTF_16).length` → 24 | #### 关键结论: 1. **内存存储** `char` 类型始终 **2 字节**,与字符内容无关[^1]。 2. **序列化/传输** 字节用取决于编码: - UTF-8:英文 1 字节,中文 3-4 字节(常用汉字 3 字节) - GBK:英文 1 字节,中文 2 字节 - UTF-16:基本字符 2 字节,辅助平面字符 4 字节 3. **长度验证方法** ```java String text = "测试"; int utf8Length = text.getBytes(StandardCharsets.UTF_8).length; // UTF-8编码下的字节数 ``` > **特殊说明**: > 对于 Unicode 辅助平面字符(如 😊),在 UTF-16 编码中需要 4 字节(两个 `char`),在 UTF-8 中需要 4 字节[^2]。 --- ### 验证示例 ```java public class CharSizeDemo { public static void main(String[] args) throws Exception { // 1. char类型固定2字节 System.out.println("char 类型大小: " + Character.BYTES + " 字节"); // 2. 不同编码的字节长度 String en = "A"; String zh = "中"; String emoji = "😊"; System.out.println("UTF-8编码:"); System.out.println(" 'A': " + en.getBytes("UTF-8").length + " 字节"); // 1 System.out.println(" '中': " + zh.getBytes("UTF-8").length + " 字节"); // 3 System.out.println(" '😊': " + emoji.getBytes("UTF-8").length + " 字节"); // 4 System.out.println("GBK编码:"); System.out.println(" '中': " + zh.getBytes("GBK").length + " 字节"); // 2 } } ```
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