Java笔记：字符编码、字符集、InputStreamReader类以及OutputStreamWriter类详解

1 字符编码和字符集

1.1 字符编码

• 字符编码Character Encoding : 就是一套自然语言的字符与二进制数之间的对应规则。
• 编码：字符(能看懂的)–字节(看不懂的)
• 解码：字节(看不懂的)–>字符(能看懂的)
• 编码表/字符集：字符和计算机中二进制数的对应规则。

计算机中储存的信息都是用二进制数表示的，而我们在屏幕上看到的数字、英文、标点符号、汉字等字符是二进制数转换之后的结果。

按照某种规则，将字符存储到计算机中，称为编码 。反之，将存储在计算机中的二进制数按照某种规则解析显示出来，称为解码 。

比如说，按照A规则编码，同样按照A规则解码，那么就能显示正确的文本符号。反之，按照A规则编码，再按照B规则解码，就会导致乱码现象。

1.2 字符集

• 字符集 Charset：也叫编码表。是一个系统支持的所有字符的集合，包括各国家文字、标点符号、图形符号、数字等。
• 计算机要准确的存储和识别各种字符集符号，需要进行字符编码，一套字符集必然至少有一套字符编码。
• 常见字符集有ASCII字符集、GBK字符集、Unicode字符集等。
  
  可见，当指定了编码，它所对应的字符集自然就指定了，所以编码才是我们最终要关心的。

1.2.1 ASCII字符集

• ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码）是基于拉丁字母的一套电脑编码系统，用于显示现代英语，主要包括控制字符（回车键、退格、换行键等）和可显示字符（英文大小写字符、阿拉伯数字和西文符号）。
• 基本的ASCII字符集，使用7位（bits）表示一个字符，共128字符。
• ASCII的扩展字符集使用8位（bits）表示一个字符，共256字符，方便支持欧洲常用字符。

1.2.2 ISO-8859-1字符集

• 拉丁码表，别名Latin-1，用于显示欧洲使用的语言，包括荷兰、丹麦、德语、意大利语、西班牙语等。
• ISO-8859-1使用单字节编码，兼容ASCII编码。

1.2.3 GBxxx字符集

GB就是国标的意思，是为了显示中文而设计的一套字符集。

• GB2312：简体中文码表。一个小于127的字符的意义与原来相同。但两个大于127的字符连在一起时，就表示一个汉字，这样大约可以组合了包含7000多个简体汉字，此外数学符号、罗马希腊的字母、日文的假名们都编进去了，连在ASCII里本来就有的数字、标点、字母都统统重新编了两个字节长的编码，这就是常说的全角字符，而原来在127号以下的那些就叫半角字符了。
• GBK：最常用的中文码表。是在GB2312标准基础上的扩展规范，使用了双字节编码方案，共收录了21003个汉字，完全兼容GB2312标准，同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
• GB18030：最新的中文码表。收录汉字70244个，采用多字节编码，每个字可以由1个、2个或4个字节组成。支持中国国内少数民族的文字，同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。

1.2.4 Unicode字符集

Unicode编码系统为表达任意语言的任意字符而设计，是业界的一种标准，也称为统一码、标准万国码。

它最多使用4个字节的数字来表达每个字母、符号，或者文字。有三种编码方案，UTF-8、UTF-16和UTF-32。最为常用的是UTF-8编码。

UTF-8编码，可以用来表示Unicode标准中任何字符，它是电子邮件、网页及其他存储或传送文字的应用中，优先采用的编码。互联网工程工作小组（IETF）要求所有互联网协议都必须支持UTF-8编码。所以，我们开发Web应用，也要使用UTF-8编码。它使用一至四个字节为每个字符编码，编码规则：

1. 128个US-ASCII字符，只需一个字节编码。
2. 拉丁文等字符，需要二个字节编码。
3. 大部分常用字（含中文），使用三个字节编码。
4. 其他极少使用的Unicode辅助字符，使用四字节编码。

2 编码引出的问题

在IDEA中，使用FileReader 读取项目中的文本文件。由于IDEA的设置，都是默认的UTF-8编码，所以没有任何问题。但是，当读取Windows系统中创建的文本文件时，由于Windows系统的默认是GBK编码，就会出现乱码。

public class ReaderDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileReader fileReader = new FileReader("E:\\File_GBK.txt");
        int read;
        while ((read = fileReader.read()) != -1) {
            System.out.print((char)read);
        }
        fileReader.close();
    }
}
输出结果：
���

那么如何读取GBK编码的文件呢？

3 InputStreamReader类（字节流到字符流的桥梁）

转换流java.io.InputStreamReader，是Reader的子类，是从字节流到字符流的桥梁。它读取字节，并使用指定的字符集将其解码为字符。它的字符集可以由名称指定，也可以接受平台的默认字符集。

3.1 构造方法

• InputStreamReader(InputStream in): 创建一个使用默认字符集的字符流。
• InputStreamReader(InputStream in, String charsetName): 创建一个指定字符集的字符流。

构造举例，代码如下：

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt"));
InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt") , "GBK");

3.2 指定编码读取

public class ReaderDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
      	// 定义文件路径,文件为gbk编码
        String FileName = "E:\\file_gbk.txt";
      	// 创建流对象,默认UTF8编码
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName));
      	// 创建流对象,指定GBK编码
        InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName) , "GBK");
		// 定义变量,保存字符
        int read;
      	// 使用默认编码字符流读取,乱码
        while ((read = isr.read()) != -1) {
            System.out.print((char)read); // ��Һ�
        }
        isr.close();
      
      	// 使用指定编码字符流读取,正常解析
        while ((read = isr2.read()) != -1) {
            System.out.print((char)read);// 大家好
        }
        isr2.close();
    }
}

4 OutputStreamWriter类（字符流到字节流的桥梁）

转换流java.io.OutputStreamWriter ，是Writer的子类，是从字符流到字节流的桥梁。使用指定的字符集将字符编码为字节。它的字符集可以由名称指定，也可以接受平台的默认字符集。

4.1 构造方法

• OutputStreamWriter(OutputStream in): 创建一个使用默认字符集的字符流。
• OutputStreamWriter(OutputStream in, String charsetName): 创建一个指定字符集的字符流。

构造举例，代码如下：

OutputStreamWriter isr = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt"));
OutputStreamWriter isr2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt") , "GBK");

4.2 指定编码写出

public class OutputDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
      	// 定义文件路径
        String FileName = "E:\\out.txt";
      	// 创建流对象,默认UTF8编码
        OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName));
        // 写出数据
      	osw.write("你好"); // 保存为6个字节
        osw.close();
      	
		// 定义文件路径
		String FileName2 = "E:\\out2.txt";
     	// 创建流对象,指定GBK编码
        OutputStreamWriter osw2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName2),"GBK");
        // 写出数据
      	osw2.write("你好");// 保存为4个字节
        osw2.close();
    }
}

4.3 转换流理解图解

转换流是字节与字符间的桥梁：

5 练习：转换文件编码

将GBK编码的文本文件，转换为UTF-8编码的文本文件。

5.1 案例分析

1. 指定GBK编码的转换流，读取文本文件。
2. 使用UTF-8编码的转换流，写出文本文件。

5.2 案例实现

public class TransDemo {
   public static void main(String[] args) {      
    	// 1.定义文件路径
     	String srcFile = "file_gbk.txt";
        String destFile = "file_utf8.txt";
		// 2.创建流对象
    	// 2.1 转换输入流,指定GBK编码
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(srcFile) , "GBK");
    	// 2.2 转换输出流,默认utf8编码
        OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(destFile));
		// 3.读写数据
    	// 3.1 定义数组
        char[] cbuf = new char[1024];
    	// 3.2 定义长度
        int len;
    	// 3.3 循环读取
        while ((len = isr.read(cbuf))!=-1) {
            // 循环写出
          	osw.write(cbuf,0,len);
        }
    	// 4.释放资源
        osw.close();
        isr.close();
  	}
}