Java 字符集與編碼轉換完全指南：Charset、Encoder、Decoder 實戰

字符集基礎認知

計算機本質上只處理數字，字符集定義了數字到字符的映射規則。早期 ASCII 使用 7 位編碼（如 H=72），而 EBCDIC 則完全不同（H=200）。Java 採用 Unicode 作為內部表示，通過 java.nio.charset 包實現不同字符集間的雙向轉換。

核心三大類架構

• Charset：命名映射方案（如 "UTF-8", "US-ASCII"）
• CharsetDecoder：將字節序列解碼為字符序列（外部 → 內部）
• CharsetEncoder：將字符序列編碼為字節序列（內部 → 外部）

標準轉換流程

// 1. 獲取字符集實例
Charset utf8 = Charset.forName("UTF-8");

// 2. 創建編解碼器
CharsetDecoder decoder = utf8.newDecoder();
CharsetEncoder encoder = utf8.newEncoder();

// 3. 執行轉換
ByteBuffer byteBuf = ByteBuffer.wrap(new byte[] {72, 101, 108, 108, 111});
CharBuffer charBuf = decoder.decode(byteBuf);  // 字節 → 字符
ByteBuffer encoded = encoder.encode(charBuf);  // 字符 → 字節

平台必備字符集

每個 Java 實現必須支持：

完整示例：ASCII 轉 UTF-16LE

import java.nio.*;
import java.nio.charset.*;
import java.util.Arrays;

public class CharsetConversionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 列出所有可用字符集
        System.out.println("可用字符集: " + Charset.availableCharsets().keySet());
        
        // ASCII "Hello" 字節數組
        byte[] asciiBytes = {72, 101, 108, 108, 111};
        ByteBuffer src = ByteBuffer.wrap(asciiBytes);
        
        try {
            // 解碼為字符
            CharsetDecoder decoder = Charset.forName("US-ASCII").newDecoder();
            CharBuffer chars = decoder.decode(src);
            System.out.println("解碼結果: " + chars);  // Hello
            
            // 編碼為 UTF-16LE
            CharsetEncoder encoder = Charset.forName("UTF-16LE").newEncoder();
            ByteBuffer utf16 = encoder.encode(chars);
            
            // 輸出字節值
            byte[] result = utf16.array();
            for (int i = 0; i < result.length; i++) {
                System.out.printf("%d: %d%n", i, result[i]);
            }
        } catch (CharacterCodingException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

進階應用：IO 流集成

除手動編解碼外，可直接在流構造函數指定字符集：

// 自動處理編碼轉換
InputStreamReader reader = new InputStreamReader(inputStream, "GBK");
OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(outputStream, "UTF-8");

自定義字符集開發

若需支持非標準字符集，可實現 java.nio.charset.spi.CharsetProvider 並通過 SPI 機制註冊。