关于java:原创经验分享一个小小emoji尽然牵扯出来这么多东西

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前言

之前也分享过很多工作中踩坑的教训：

  1. 一个线上问题的思考：Eureka 注册核心集群如何实现客户端申请负载及故障转移？
  2. 【原创】教训分享：一个 Content-Length 引发的血案(almost….)

明天再来分享工作中一个实在的案例：

商品评估列表页，显示每条用户的评估详情，为了爱护用户隐衷，要求显示用户昵称时只能显示第一位和最初一位，其余的用※代替。

例如输出：????????????，输入：????*????

看似一个平铺直叙的需要，我也没有太在意。服务端将用户的评论信息存储到 db 中，评估列表接口就是将数据库中该商品的评论信息展现进去，非凡解决下评论人的昵称就能够了。

然而！！ 测试同学发现用户昵称蕴含 emoji 表情 时就会出问题，切割的数据会有 问号显示！！

模仿的示例代码如下：

输入：

看到这个输入，我真的是一脸懵逼，这齐全不是我想要的后果呀！！！

这三个鱼可算是难倒我了，难道只能给测试说 emoji 太非凡 不予解决？而后 撒个娇 蒙混过关？

思考了好久，我还是决定要正视这个问题并解决掉它！(毕竟我还是那个不畏艰难的小机灵鬼????)

PS：本文很大水平是受到之前公司一位共事 unicode 分享的启发，在这里向我的这位老师致敬！上面的内容会一步步剖析这个问题的产生以及最终的解决方案。

概念常识

要解决这些问题，就必须要铺垫一些基础知识，大家等不及看解决方案 能够拉到文章最初的代码示例。

utf8mb4

个别咱们在数据库创立表时都会默认应用这种编码格局：

置信大家对这个编码格局都不生疏吧，当咱们想存储 emoji 数据到数据库中，那么数据库的格局就须要指定为 utf8mb4 了，要不然存储就会报错了。所以在很多公司的 db 标准 中，数据库默认编码必须为utf8mb4

然而大家有没有过这样的纳闷，为何 utf8 不行而 utf8mb4 就行？这外面到底有什么 弯弯道道？

这外面波及到 unicode 相干常识，咱们上面会提到，大家持续看。

在 mysql 5.5 之前，utf8 编码只反对 1-3 个字节，从 mysql 5.5 开始，可反对 4 个字节 UTF 编码utf8mb4，一个字符最多能有 4 字节，所以能反对更多的字符集。

这个表格中蕴含了所有的 emoji 以及它所对应的 unicode编码，同时也有对应的 utf-8编码的实现。

从图中也能够看出 emoji 表情用 utf-8 示意时会占用 4 个字节 ，这也就是为什么数据库用utf8 无奈存储 emoji 表情的起因了。

同样咱们也能够在 java 代码中看看 emoji 占用几个字节长度：

咱们也能够看到 String.getBytes()，默认是utf-8 编码的：

ASCII 码

下面介绍 utf8mb4 时有提过 unicode，介绍它之前咱们也须要先提一嘴咱们的老朋友：ASCII 码

ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息替换规范代码）是基于拉丁字母的一套电脑编码零碎。它次要用于显示古代英语。

这样咱们就能够应用一个字节来示意古代英文，看起来十分不错，局部数据对应关系如下：

但这个只能显示的代表拉丁文，这显然是远远不够的。

Unicode

不言而喻，计算机的倒退并不是只反对英文一种语言的，ASCII的局限在于只能显示 26 个 根本拉丁字母、阿拉伯数字和英式标点符号，因而只能用于显示古代美国英语。

这时如果能有一种蕴含了世界上所有的文字的字符集，每一个地区的文字都在这个字符集中有惟一的二进制示意，这样便不会呈现乱码问题了。所以 Unicode 也应运而生了。

概念

Unicode，中文又称万国码、国内码、对立码、繁多码，是计算机科学畛域里的一项业界规范。它对世界上大部分的文字零碎进行了整顿、编码，使得电脑能够用更为简略的形式来出现和解决文字。

立体

Unicode 首先抵赖了 ASCII 占用 0-127 整数资源的合法性，之后又一次占用了 128-65535 的整数资源，有了这么多的整数资源，咱们就能够把世界各种文字的每一种字符调配一个整数来示意了。

之后，Unicode 联盟发现 65536 个整数也不够调配的，于是就索性一次性又把之后的 16 个 65536 的数字即 65536-1114111 的整数资源给占了，而后把多占的 16 个 65536 的段别离命名为 16 个立体 ，加上原来的 0-65535 立体，Unicode 总共有 17 个立体。比方第 1 立体就是 65536-131072。当然，到目前为止，还只调配了 7 个立体 进来。

第 0 立体（Plane 0），是 Unicode 中的一个编码区段。编码从 U+0000 至U+FFFF，这个立体外面的字符是咱们最罕用到的。

65535 之后调配的字符大多数是 emoji 表情，比方 ???? 是 128570（uD83DuDE3A）

这里举荐一个在线的编码转换网站：http://ctf.ssleye.com/cencode…

示意范畴

Unicode示意范畴：U+0000 ~ U+10FFFF

  • 也就大略是：U+0000~U+110000(加上 1)，也就是 17 个 FFFF（65535）
  • 差不多 17*6w，大略有 100w 个码点能够用来映射字符
  • 精确的值是 1114,112，差不多 112w 个码点
  • 最新版本的 Unicode 含有 136,690 个字符，离 100w 还很远。
  • Unicode 官网示意目前的码点曾经够用，当前不再裁减

实现形式

Unicode的实现形式不同于编码方式。一个字符的 Unicode 编码是确定的。然而在理论传输过程中，因为不同零碎平台的设计不肯定统一，以及出于节俭空间的目标，对 Unicode 编码的实现形式有所不同。Unicode的实现形式称为 Unicode 转换格局（Unicode Transformation Format，简称为 UTF）。

对于被 Unicode 收录的字符其编码是惟一且确定的。然而 Unicode 的实现形式 (出于传输、存储、解决或向后兼容的思考) 却有不同的几种，其中最风行的是 UTF-8、UTF-16、UCS2、UCS4/UTF-32 等，细分的话还有 大小端 的区别。

对于咱们 Java 而言，能够从 char 占用 2 字节 来推断出应用的是 UTF-16 编码来存储

对于各种编码问题举荐一篇好文：深入分析 Java 中的中文编码问题

判断是否蕴含中文

下面大略理解了 Unicode 的含意及用处，那么理解这个玩意有什么理论作用呢？

咱们再来看一个小的需要，比方：如何判断一个字符串中蕴含中文？

置信大家也遇到过这种需要吧，个别咱们都会去百度一通，肯定都能找到一个判断是否蕴含中文的正则表达式，而后满心欢喜解决了问题。

凑巧咱们零碎中也有这么一个正则判断，是架构组的共事封装好的，一起来看下：

显然，这里是通过 Unicode 区间去判断的，有没有问题呢？

这里的区间是用的中日韩对立表意文字，然而这个是 1993 年的版本，蕴含了大部分咱们罕用的中文，共有 20902 个字，看到前面补充的版本，还增加了很多字，由此可想像咱们当初应用的判断形式必定会漏掉后增加的字：

咱们用 2000 年减少的中日韩对立表意文字扩大区 A 来举例测试一下：

这里加了很多生僻字，甚至都没有我意识的，咱们用第二排的数据来做一个验证：

看到这里是不是很诧异？并高呼你们这里写了一个bug，哈哈。

其实这里并不能说咱们的正则判断有bug，这个须要看咱们的需要是否精准到所有的生僻词都得辨认到。依据用户的应用习惯，输出这些生僻字的概率不是很高，所以这个正则并没有小伙伴反馈有问题。

解决 emoji 截取的问题

言归正传，咱们究竟还是要解决结尾提出的问题，如何正确的截取含有 emoji 的字符串？这里从 UTF-16 编码开始说起。

UTF-16

UTF-16 具体定义了 Unicode 字符在计算机中存取方法。UTF-16 用两个字节来示意 Unicode 转化格局，这个是定长的示意办法，不论什么字符都能够用两个字节示意，两个字节是 16 个 bit，所以叫 UTF-16。UTF-16 示意字符十分不便，每两个字节示意一个字符，这个在字符串操作时就大大简化了操作，这也是 Java 以 UTF-16 作为内存的字符存储格局的一个很重要的起因。

在根本多语言立体（码位范畴 U +0000-U+FFFF）内的码位 UTF-16 编码应用 1 个码元且其值与 Unicode 是相等的（不须要转换），这个就是咱们失常的汉字，比方在辅助立体（码位范畴 U +10000-U+10FFFF）内的码位在 UTF-16 中被编码为一对 16bit 的码元（即 32bit,4 字节），称作 代理对 (surrogate pair)。组成代理对的两个码元前一个称为 前导代理 (lead surrogates) 范畴为0xD800-0xDBFF，后一个称为 后尾代理(trail surrogates) 范畴为0xDC00-0xDFFF

surrogate

下面有提到 surrogate，surrogate 是代理的意思，这个概念不是来自 Java 语言，而是来自 Unicode 编码方式之一 UTF-16。具体请见：UTF-16

简而言之，Java 语言外部的字符信息是应用 UTF-16 编码。因为 char 这个类型是 16-bit 的。它能够有65536 种取值，即 65536 个编号，每个编号能够代表 1 种字符。然而，Unicode 蕴含的字符曾经远远超过 65536 个。那么编号大于 65536 的，还要用 16-bit 编码，该怎么办？于是 Unicode 规范制订组想出的方法就是，从这65536 个编号里，拿出 2048 个，规定它们是 「Surrogates」，让它们两个为一组，来代表编号大于65536 的那些字符。

更具体地，编号为 U+D800 至 U+DBFF 的规定为 「High Surrogates」，共1024 个。编号为 U+DC00 至 U+DFFF 的规定为 「Low Surrogates」，也是1024 个。它们两两组合呈现，就又能够多示意 1048576 种字符。

emoji 截取异样起因

下面都是一些概念性的常识，如果硬看的确容易懵，咱们还是回过头看一下吧，从代码动手：

咱们能够把 emoji 分离出来，如下：

???? -> uD83DuDC33

???? -> uD83DuDC33

???? -> uD83DuDC20

emoji必定是大于 65536 的，所以这里就用 「High Surrogates」 和「Low Surrogates」两两组合的形式来出现的。

由下面的 UTF-16 编码常识能够推断出，咱们的 emoji 表情截取一个 char 后呈现乱码的起因，是因为它是属于 UTF-16 编码辅助立体内的代理对，而咱们如果截取时将代理对拆离开 就会出现异常的问题。

对于这种状况，咱们能够通过 Character 类的静态方法 isHighSurrogate 和isLowSurrogate来判断，单个 emoji 的组合就是 高位 + 低位，所以对于辅助立体内的代理对，做到整个移除或保留即可。

isHighSurrogate办法的源码如下：

public static final char MIN_HIGH_SURROGATE = '\uD800';

public static final char MAX_HIGH_SURROGATE = '\uDBFF';

public static boolean isHighSurrogate(char ch) {return ch >= MIN_HIGH_SURROGATE && ch < (MAX_HIGH_SURROGATE + 1);
}

这个判断其实就是下面说的 「High Surrogates」 的断定形式，咱们能够转换一下：

U+D800 <= ch <= U+DBFF

同理，isLowSurrogate办法的断定形式也是一样的：

U+DC00 <= ch <= U+DFFF

问题解决

还是先运行一下代码，看看成果：

具体实现代码如下：

public static void main(String[] args) {
    // 用户昵称为：????????????，失常后果应该为：????***????
    String context = "\uD83D\uDC33\uD83D\uDC33\uD83D\uDC20";
    int realNameLength = realStringLength(context);
    String namePrefix = subString(context, 1, 0);
    String nameSuffix = subString(context, realNameLength - 1, 1);
    context = String.format("%s%s%s", namePrefix, "***", nameSuffix);
    System.out.println(context);
}

/**
 * 蕴含 emoji 表情的 subString 办法
 *
 * @param str 原有的 str
 * @param len str 长度
 * @param type type = 0 代表 prefix，其余代表 suffix
 */
private static String subString(String str, int len, int type) {if (len < 0) {return str;}

    int count = 0;
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) {if (count == len) {
            // type = 0 代表 prefix，其余代表 suffix
            if (type == 0) {return str.substring(0, i);
            }
            return str.substring(i);
        }

        char c = str.charAt(i);
        if (Character.isHighSurrogate(c) || Character.isLowSurrogate(c)) {i++;}
        count++;
    }

    return str;
}


/**
 * 蕴含 emoji 表情的字符串理论长度
 *
 * @param str 原有 str
 * @return str 理论长度
 */
private static int realStringLength(String str) {
    int count = 0;
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) {char c = str.charAt(i);
        if (Character.isHighSurrogate(c) || Character.isLowSurrogate(c)) {i++;}
        count++;
    }

    return count;
}

彩蛋：认领属于你的 emoji

emoji远远不止于此，unicode旗下还能够反对对 emoji 进行捐献的，当然这个 emoji 会以捐赠者的名义去命名的。如下是现有的捐献列表：

看到第一个就是 elastic.co 捐献的，而且点击链接能够间接进入他们官网。第二个捐献列表中还有一个是我共事捐献的，哈哈，很有意思。

如果想本人捐献也能够间接进入到 [emoji 捐献网站](https://www.unicode.org/conso…
) 去填写个人信息，一共有三个档位，捐献后这个列表就会显示由你定义的 emoji 信息了，几乎太酷了????：

总结

一个小小的 emoji 真是学识无穷，因为篇幅的问题我这里还省略了很多货色，比方 UTF-8 和UTF-16两种编码模式并没有深刻解说，这外面又会牵扯到很多内容。

我心愿这篇文章可能做到一个 抛砖引玉 的作用，激发小伙伴们一起去探索更多的神秘。

参考

  1. 维基百科 Unicode：https://zh.wikipedia.org/wiki…
  2. 维基百科 Unicode 字符立体映射：https://zh.wikipedia.org/wiki…
  3. 不要小看小小的 emoji 表情：https://juejin.im/post/684490…
  4. 谈谈字符编码：Unicode、UTF-8 和 char[]：https://luan.ma/post/characte…
  5. 字符截断引发的 emoji 表情乱码问题：https://superxlcr.github.io/2…
  6. emoji 捐献列表：https://www.unicode.org/conso…

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正文完
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发表至： java
2020-10-09
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