Unicode的编码和实现
UTF8并不算是一种电脑编码，而是一种储存和传送的格式，如前所述，每个Unicode/UCS字符都以 2或4个bytes来储存，看看以下的比较：
以"I am Chinese"为例
用ANSI储存：12 Bytes
用Unicode/UCS2储存：24 Bytes + 2 Bytes(header)
用UCS4储存：48 Bytes + 4 Bytes(header)
以"我是中国人"为例
用ANSI储存：10 Bytes
用Unicode/UCS2储存：10 Bytes + 2 Bytes(header)
用UCS4储存：20 Bytes + 4 Bytes(header)
由此可见直接以Unicode/UCS的原始形式来储存是一种极大的浪费，而且也不利于互联网的传输(中文稍为合算一点^_^)。
有见及此，Unicode/UCS的压缩形式－－UTF8出现了，套用官方网站的首句话『UTF-8 stands for Unicode Transformation Format-8. It is an octet (8-bit) lossless encoding of Unicode characters.』，由于UTF也适用于编码UCS，故亦可称为『UCS transformation formats (UTF)』
UTF8是以8bits即1Bytes为编码的最基本单位，当然也可以有基于16bits和32bits的形式，分别称为UTF16和UTF32，但目前用得不多，而UTF8则被广泛应用在文件储存和网络传输中。
编码原理
先看这个模板：
UCS-4 range (hex.) UTF-8 octet sequence (binary)
0000 0000-0000 007F 0xxxxxxx
0000 0080-0000 07FF 110xxxxx 10xxxxxx
0000 0800-0000 FFFF 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
0001 0000-001F FFFF 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
0020 0000-03FF FFFF 111110xx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
0400 0000-7FFF FFFF 1111110x 10xxxxxx ... 10xxxxxx
编码步骤：
1) 首先确定需要多少个8bits(octets)
2) 按照上述模板填充每个octets的高位bits
3) 把字符的bits填充至x中，字符顺序：低位→高位，UTF8顺序：最后一个octet的最末位x→第一个octet最高位x
4) 解码的原理一样。
实例：(留意每个bit的颜色，粗体字为模板内容)
UCS-4 UTF-8
HEX BIN Bytes BIN HEX Bytes
0000 000A 00001010 4 00001010 0A 1
0000 0099 10011001 4 11000010 10011001 C2 99 2
0000 8D99 10001101 10011001 4 11101000 10110110 10011001 E8 B6 99 3
不知大家看懂了没有，其实不懂也无所谓，反正又不用自己算，程式可以完全代劳。
以UTF8格式储存的文件档首标识为EF BB BF。
效率
从上述编码原理中得出的结论是：
1.每个英文字母、数字所占的空间为1 Byte；
2.泛欧语系、斯拉夫语字母占2 Bytes；
3.汉字占3 Bytes。
由此可见UTF8对英文来说是个非常诱人的方案，但对中文来说则不太合算，无论用ANSI还是 Unicode/UCS2来编码都只用2 Bytes，但用UTF8则需要3 Bytes。
以下是一些统计资料，显示用UTF8来储存文件每个字符所需的平均字节：
1.拉丁语系平均用1.1 Bytes；
2.希腊文、俄文、阿拉伯文和希伯莱文平均用1.7 Bytes；
3.其他大部份文字如中文、日文、韩文、Hindi(北印度语)用约3 Bytes；
4.用超过4 Bytes的都是些非常少用的文字符号。
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Unicode的编码和实现
大概来说，Unicode编码系统可分为编码方式和实现方式两个层次。
Unicode的编码方式与ISO 10646的通用字符集（Universal Character Set，UCS）概念相对应，目前实际应用的Unicode版本对应于UCS-2，使用16位的编码空间。也就是每个字符占用2个字节。这样理论上一共最多可以表示216即65536个字符。基本满足各种语言的使用。实际上目前版本的Unicode尚未填充满这16位编码，保留了大量空间作为特殊使用或将来扩展。
上述16位Unicode字符构成基本多文种平面（Basic Multilingual Plane，简称BMP）。最新（但未实际广泛使用）的Unicode版本定义了16个辅助平面，两者合起来至少需要占据21位的编码空间，比3字节略少。但事实上辅助平面字符仍然占用4字节编码空间，与UCS-4保持一致。未来版本会扩充到ISO 10646-1实现级别3，即涵盖UCS-4的所有字符。UCS-4是一个更大的尚未填充完全的31位字符集，加上恒为0的首位，共需占据32位，即4字节。理论上最多能表示231个字符，完全可以涵盖一切语言所用的符号。
BMP字符的Unicode编码表示为U+hhhh，其中每个h 代表一个十六进制数位。与UCS-2编码完全相同。对应的4字节UCS-4编码后两个字节一致，前两个字节的所有位均为0。
关于Unicode和ISO 10646及UCS的详细关系 ，请参看通用字符集。
Unicode的实现方式不同于编码方式。一个字符的Unicode编码是确定的。但是在实际传输过程中，由于不同系统平台的设计不一定一致，以及出于节省空间的目的，对Unicode编码的实现方式有所不同。Unicode的实现方式称为Unicode转换格式（Unicode Translation Format，简称为UTF）。
例如，如果一个仅包含基本7位ASCII字符的Unicode文件，如果每个字符都使用2字节的原Unicode编码传输，其第一字节的8位始终为0。这就造成了比较大的浪费。对于这种情况，可以使用UTF-8编码，这是一种变长编码，它将基本7位ASCII字符仍用7位编码表示，占用一个字节（首位补0）。而遇到与其他Unicode字符混合的情况，将按一定算法转换，每个字符使用1-3个字节编码，并利用首位为0或1进行识别。这样对以7位ASCII字符为主的西文文档就大大节省了编码长度（具体方案参见UTF-8）。类似的，对未来会出现的需要4个字节的辅助平面字符和其他UCS-4扩充字符，2字节编码的UTF-16也需要通过一定的算法进行转换。
再如，如果直接使用与Unicode编码一致（仅限于BMP字符）的UTF-16编码，由于每个字符占用了两个字节，在Macintosh (Mac)机和PC机上，对字节顺序的理解是不一致的。这时同一字节流可能会被解释为不同内容，如某字符为十六进制编码4E59，按两个字节拆分为4E和59，在Mac上读取时是从低字节开始，那么在Mac OS会认为此4E59编码为594E，找到的字符为“奎”，而在Windows上从高字节开始读取，则编码为U+4E59的字符为“乙”。就是说在Windows下以UTF-16编码保存一个字符“乙”，在Mac OS里打开会显示成“奎”。此类情况说明UTF-16的编码顺序若不加以人为定义就可能发生混淆，于是在UTF-16编码实现方式中使用了大端序（Big-Endian， 简写为UTF-16 BE）、小端序（Little-Endian，简写为UTF-16 LE）的概念，以及可附加的字节顺序记号解决方案，目前在PC机上的Windows系统和Linux系统对于UTF-16编码默认使用UTF-16 LE。（具体方案参见UTF-16）
此外Unicode的实现方式还包括UTF-7、Punycode、CESU-8、SCSU、UTF-32等，这些实现方式有些仅在一定的国家和地区使用，有些则属于未来的规划方式。目前通用的实现方式是UTF-16小尾序（LE）、UTF-16大尾序（BE）和UTF-8。在微软公司Windows XP操作系统附带的记事本（Notepad）中，“另存为”对话框可以选择的四种编码方式除去非Unicode编码的ANSI（对于英文系统即ASCII编码，中文系统则为GB2312或Big5编码） 外，其余三种为“Unicode”（对应UTF-16 LE）、“Unicode big endian”（对应UTF-16 BE）和“UTF-8”。
目前辅助平面的工作主要集中在第二和第三平面的中日韩统一表意文字中，因此包括GBK、GB18030、Big5等简体中文、繁体中文、日文、韩文以及越南喃字的各种编码与Unicode的协调性被重点关注。考虑到Unicode最终要涵盖所有的字符，从某种意义而言，这些编码方式也可视作Unicode的出现于其之前的既成事实的实现方式，如同ASCII及其扩展Latin-1一样，后两者的字符在16位Unicode编码空间中的编码第一字节各位全为0，第二字节编码与原编码完全一致。但上述东亚语言编码与Unicode编码的对应关系要复杂得多。