UTF-8与UTF-8MB4编码的异同与应用场景

前言

        想象一下，你正在网上冲浪，突然看到一个超有趣的表情符号，或者是一个外国朋友发来了一条消息，里面包含了一些特殊字符。这时候，如果你的电脑或者手机使用的编码方式不够强大，那些酷炫的表情或者特殊文字可能就显示不出来，甚至可能变成一串乱码。这不仅影响你的阅读体验，有时候还可能导致信息传递出错。特别是不同开发平台的系统进行对接的时候，编码一定要对齐，否则就容易出现乱码。本文结合目前比较主流的两种编码方式进行讲解，重点突出二者各自的特点及其差异，最后总结双方各自的应用场景，为小伙伴们选择一个合适的编码方案提供一些新的思路。

编码是什么

        编码，简单来说，就是将信息转换成一种特定的格式或代码，以便在不同的系统或媒介之间传输和存储。在计算机科学中，编码使得数据能够在不同的设备和网络中被正确识别和处理。比如，当你用手机发送一条带有表情符号的消息时，这些表情符号首先需要被编码成计算机能理解的格式，然后才能通过网络发送给你的朋友。这个过程涉及到字符编码，如UTF-8或UTF-8MB4，确保表情符号在不同手机和操作系统间传输时不会丢失或变形。就像你用一种特定的语言写信，确保远方的朋友能准确理解你的意思一样，编码确保了信息在数字世界中的准确传达。

UTF-8编码

        在计算机的早期岁月里，ASCII编码以其128个字符的局限，显然无法容纳丰富的汉字世界。随着时间的演进，诸如GB2312、GBK、BIG5等编码方式应运而生，它们虽然在特定区域大放异彩，却难以在全球舞台上通用。

        此时，UTF-8如同一位全能的翻译，为全球字符的交流搭建了桥梁。重要的是，UTF-8它能够涵盖世界上几乎所有的字符。它的特点如下：

• 变长编码：它巧妙地使用1到4个字节来表示一个字符，英文字符仅需1个字节，而少数汉字每个占用3个字节，多数占用4个字节。
• 向后兼容ASCII：在UTF-8中，ASCII字符依旧保持一个字节，确保了与旧系统的兼容性。
• 节省空间：对于英文字符而言，UTF-8相较于其他多字节编码方式，更加节省存储空间。

UTF-8MB4编码

        UTF-8编码以其广泛的兼容性和高效的存储方式在互联网世界中占据着重要地位。由于UTF-8编码最多支持3字节的长度，也就是 Unicode 中的基本多文本平面。然而，随着时间的推移，对于更丰富字符集的需求逐渐增加，尤其是在表情符号（Emoji）等特殊字符的普及下，标准的UTF-8编码开始显得有些力不从心。为了应对这一挑战，MySQL数据库在5.5.3版本中引入了utf8mb4编码，这是一种对UTF-8的扩展，专门设计来解决原有编码在表示特殊字符方面的局限性。

        "mb4"在utf8mb4编码中代表"most bytes 4"，即每个字符最多可以占用4个字节。这对于数据库中，这一特性使得utf8mb4能够支持更广泛的Unicode字符集，包括那些在现代社交媒体和通信应用中广泛使用的表情符号。例如，当你在使用小红书等社交平台时，那些丰富多彩的表情符号背后，可能就是utf8mb4编码在默默支持。

utf8mb4编码的特点可以概括为：

1. 扩展性：通过允许每个字符最多使用4个字节，utf8mb4编码能够包含更多的Unicode字符，从而支持更丰富的文本内容。

2. 兼容性：虽然它是UTF-8的扩展版本，但utf8mb4仍然保持了与标准UTF-8的良好兼容性，确保了数据的无缝传输和处理。

3. 实用性：在需要处理大量特殊字符，如表情符号、罕见语言字符等场景下，utf8mb4提供了一个有效的解决方案，使得数据库能够存储和检索这些复杂的字符。

随着互联网内容的日益丰富和多样化，utf8mb4编码的重要性也在不断提升，它为现代数据库系统提供了强大的支持，确保了数据的完整性和多样性。

UTF-8和UTF-8MB4的差异

在比较 UTF-8 和 UTF-8MB4 时，我们需要考虑存储空间、性能影响以及它们支持的字符范围。

存储空间：

• UTF-8 在 MySQL 中通常使用最多三个字节来存储一个字符，而 UTF-8MB4 使用最多四个字节。这意味着 UTF-8MB4 能够存储超出基本多文种平面（BMP）的字符，例如 Emoji 表情符号和其他辅助平面的字符。因此，如果数据库中需要存储这些特殊字符，使用 UTF-8MB4 是必要的，但这也会增加存储空间的使用  。

性能影响：

• 由于 UTF-8MB4 使用更多的字节来存储字符，它可能会对数据库的查询和索引性能产生一定影响，尤其是在需要处理大量文本数据时。此外，网络传输时，UTF-8MB4 编码的字符也会占用更多的带宽，这可能会导致传输速度略有下降。然而，在实际应用中，由于使用 UTF-8MB4 的字符并不多，对性能的影响通常很小 。

字符支持范围：

• UTF-8MB4 支持整个 Unicode 字符集，包括 BMP 和辅助平面的字符。这使得它能够存储几乎所有可见的语言字符，包括 Emoji 和其他特殊符号。而传统的 UTF-8（在 MySQL 中通常指的是 UTF-8MB3）只支持 BMP 中的字符，不支持辅助平面的字符  。

应用场景

        实际应用中，选择 UTF-8 还是 UTF-8MB4 应基于具体需求。如果应用需要支持 Emoji 或其他辅助平面的字符，或者预计未来会处理更多特殊字符，那么使用 UTF-8MB4 是更好的选择。如果应用主要处理基本的多语言文本，且对存储空间和性能有较高要求，那么 UTF-8 可能已经足够 。

        在定义数据库字段长度、规划数据存储空间和网络带宽时，应充分考虑 UTF-8MB4 可能带来的影响，并预留足够的空间。同时，为了确保数据的一致性和准确性，建议在应用程序、数据库连接和文件存储中统一使用 UTF-8MB4 编码 。