JAVA字符编码系列

这两天抽时间又总结/整理了一下各种编码的实际编码方式，和在Java应用中的使用情况，在这里记录下来以便日后参考。
为了构成一个完整的对文字编码的认识和深入把握，以便处理在Java开发过程中遇到的各种问题，特别是乱码问题，我觉得组成一个系列来描述和分析更好一些，包括三篇文章：
第一篇：JAVA字符编码系列一：Unicode,GBK,GB2312,UTF-8概念基础
第二篇：JAVA字符编码系列二：Unicode,ISO-8859,GBK,UTF-8编码及相互转换
第三篇：JAVA字符编码系列三：Java应用中的编码问题

第一篇：JAVA字符编码系列一：Unicode,GBK,GB2312,UTF-8概念基础
本部分采用重用，转载一篇文章来完成这部分的目标。
来源：holen'blog   对字符编码与Unicode,ISO 10646,UCS,UTF8,UTF16,GBK,GB2312的理解
地址：http://blog.donews.com/holen/archive/2004/11/30/188182.aspx

Unicode:

unicode.org制定的编码机制, 要将全世界常用文字都函括进去.
在1.0中是16位编码, 由U+0000到U+FFFF. 每个2byte码对应一个字符; 在2.0开始抛弃了16位限制, 原来的16位作为基本位平面, 另外增加了16个位平面, 相当于20位编码, 编码范围0到0x10FFFF.

UCS:

ISO制定的ISO10646标准所定义的 Universal Character Set, 采用4byte编码.

Unicode与UCS的关系:

ISO与unicode.org是两个不同的组织, 因此最初制定了不同的标准; 但自从unicode2.0开始, unicode采用了与ISO 10646-1相同的字库和字码, ISO也承诺ISO10646将不会给超出0x10FFFF的UCS-4编码赋值, 使得两者保持一致.

UCS的编码方式:


UCS-2, 与unicode的2byte编码基本一样.

UCS-4, 4byte编码, 目前是在UCS-2前加上2个全零的byte.

UTF: Unicode/UCS Transformation Format

UTF-8, 8bit编码, ASCII不作变换, 其他字符做变长编码, 每个字符1-3 byte. 通常作为外码. 有以下优点:
* 与CPU字节顺序无关, 可以在不同平台之间交流
* 容错能力高, 任何一个字节损坏后, 最多只会导致一个编码码位损失, 不会链锁错误(如GB码错一个字节就会整行乱码)

UTF-16, 16bit编码, 是变长码, 大致相当于20位编码, 值在0到0x10FFFF之间, 基本上就是unicode编码的实现. 它是变长码, 与CPU字序有关, 但因为最省空间, 常作为网络传输的外码.
UTF-16是unicode的preferred encoding.

UTF-32, 仅使用了unicode范围(0到0x10FFFF)的32位编码, 相当于UCS-4的子集.

UTF与unicode的关系:

Unicode是一个字符集, 可以看作为内码.
而UTF是一种编码方式, 它的出现是因为unicode不适宜在某些场合直接传输和处理. UTF-16直接就是unicode编码, 没有变换, 但它包含了0x00在编码内, 头256字节码的第一个byte都是0x00, 在操作系统(C语言)中有特殊意义, 会引起问题. 采用UTF-8编码对unicode的直接编码作些变换可以避免这问题, 并带来一些优点.

中国国标编码:

GB 13000: 完全等同于ISO 10646-1/Unicode 2.1, 今后也将随ISO 10646/Unicode的标准更改而同步更改.

GBK: 对GB2312的扩充, 以容纳GB2312字符集范围以外的Unicode 2.1的统一汉字部分, 并且增加了部分unicode中没有的字符.

GB 18030-2000: 基于GB 13000, 作为Unicode 3.0的GBK扩展版本, 覆盖了所有unicode编码, 地位等同于UTF-8, UTF-16, 是一种unicode编码形式. 变长编码, 用单字节/双字节/4字节对字符编码. GB18030向下兼容GB2312/GBK.
GB 18030是中国所有非手持/嵌入式计算机系统的强制实施标准.

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什么是 UCS 和 ISO 10646?
国际标准 ISO 10646 定义了 通用字符集 (Universal Character Set, UCS). UCS 是所有其他字符集标准的一个超集. 它保证与其他字符集是双向兼容的. 就是说, 如果你将任何文本字符串翻译到 UCS格式, 然后再翻译回原编码, 你不会丢失任何信息.

UCS 包含了用于表达所有已知语言的字符. 不仅包括拉丁语,希腊语, 斯拉夫语,希伯来语,阿拉伯语,亚美尼亚语和乔治亚语的描述, 还包括中文, 日文和韩文这样的象形文字, 以及 平假名, 片假名, 孟加拉语, 旁遮普语果鲁穆奇字符(Gurmukhi), 泰米尔语, 印.埃纳德语(Kannada), Malayalam, 泰国语, 老挝语, 汉语拼音(Bopomofo), Hangul, Devangari, Gujarati, Oriya, Telugu 以及其他数也数不清的语. 对于还没有加入的语言, 由于正在研究怎样在计算机中最好地编码它们, 因而最终它们都将被加入. 这些语言包括 Tibetian, 高棉语, Runic(古代北欧文字), 埃塞俄比亚语, 其他象形文字, 以及各种各样的印-欧语系的语言, 还包括挑选出来的艺术语言比如 Tengwar, Cirth 和 克林贡语(Klingon). UCS 还包括大量的图形的, 印刷用的, 数学用的和科学用的符号, 包括所有由 TeX, Postscript, MS-DOS，MS-Windows, Macintosh, OCR 字体, 以及许多其他字处理和出版系统提供的字符.

ISO 10646 定义了一个 31 位的字符集. 然而, 在这巨大的编码空间中, 迄今为止只分配了前 65534 个码位 (0x0000 到 0xFFFD). 这个 UCS 的 16位子集称为 基本多语言面 (Basic Multilingual Plane, BMP). 将被编码在 16 位 BMP 以外的字符都属于非常特殊的字符(比如象形文字), 且只有专家在历史和科学领域里才会用到它们. 按当前的计划, 将来也许再也不会有字符被分配到从 0x000000 到 0x10FFFF 这个覆盖了超过 100 万个潜在的未来字符的 21 位的编码空间以外去了. ISO 10646-1 标准第一次发表于 1993 年, 定义了字符集与 BMP 中内容的架构. 定义 BMP 以外的字符编码的第二部分 ISO 10646-2 正在准备中, 但也许要过好几年才能完成. 新的字符仍源源不断地加入到 BMP 中, 但已经存在的字符是稳定的且不会再改变了.

UCS 不仅给每个字符分配一个代码, 而且赋予了一个正式的名字. 表示一个 UCS 或 Unicode 值的十六进制数, 通常在前面加上 "U+", 就象 U+0041 代表字符"拉丁大写字母A". UCS 字符 U+0000 到 U+007F 与 US-ASCII(ISO 646) 是一致的, U+0000 到 U+00FF 与 ISO 8859-1(Latin-1) 也是一致的. 从 U+E000 到 U+F8FF, 已经 BMP 以外的大范围的编码是为私用保留的.

什么是组合字符?
UCS里有些编码点分配给了 组合字符.它们类似于打字机上的无间隔重音键. 单个的组合字符不是一个完整的字符. 它是一个类似于重音符或其他指示标记, 加在前一个字符后面. 因而, 重音符可以加在任何字符后面. 那些最重要的被加重的字符, 就象普通语言的正字法(orthographies of common languages)里用到的那种, 在 UCS 里都有自己的位置, 以确保同老的字符集的向后兼容性. 既有自己的编码位置, 又可以表示为一个普通字符跟随一个组合字符的被加重字符, 被称为 预作字符(precomposed characters). UCS 里的预作字符是为了同没有预作字符的旧编码, 比如 ISO 8859, 保持向后兼容性而设的. 组合字符机制允许在任何字符后加上重音符或其他指示标记, 这在科学符号中特别有用, 比如数学方程式和国际音标字母, 可能会需要在一个基本字符后组合上一个或多个指示标记.

组合字符跟随着被修饰的字符. 比如, 德语中的元音变音字符 ("拉丁大写字母A 加上分音符"), 既可以表示为 UCS 码 U+00C4 的预作字符, 也可以表示成一个普通 "拉丁大写字母A" 跟着一个"组合分音符":U+0041 U+0308 这样的组合. 当需要堆叠多个重音符, 或在一个基本字符的上面和下面都要加上组合标记时, 可以使用多个组合字符. 比如在泰国文中, 一个基本字符最多可加上两个组合字符.

什么是 UCS 实现级别?
不是所有的系统都需要支持象组合字符这样的 UCS 里所有的先进机制. 因此 ISO 10646 指定了下列三种实现级别:

级别1
不支持组合字符和 Hangul Jamo 字符 (一种特别的, 更加复杂的韩国文的编码, 使用两个或三个子字符来编码一个韩文音节)
级别2
类似于级别1, 但在某些文字中, 允许一列固定的组合字符 (例如, 希伯来文, 阿拉伯文, Devangari, 孟加拉语, 果鲁穆奇语, Gujarati, Oriya, 泰米尔语, Telugo, 印.埃纳德语, Malayalam, 泰国语和老挝语). 如果没有这最起码的几个组合字符, UCS 就不能完整地表达这些语言.
级别3
支持所有的 UCS 字符, 例如数学家可以在任意一个字符上加上一个 tilde(颚化符号,西班牙语字母上面的～)或一个箭头(或两者都加).
什么是 Unicode?
历史上, 有两个独立的, 创立单一字符集的尝试. 一个是国际标准化组织(ISO)的 ISO 10646 项目, 另一个是由(一开始大多是美国的)多语言软件制造商组成的协会组织的 Unicode 项目. 幸运的是, 1991年前后, 两个项目的参与者都认识到, 世界不需要两个不同的单一字符集. 它们合并双方的工作成果, 并为创立一个单一编码表而协同工作. 两个项目仍都存在并独立地公布各自的标准, 但 Unicode 协会和 ISO/IEC JTC1/SC2 都同意保持 Unicode 和 ISO 10646 标准的码表兼容, 并紧密地共同调整任何未来的扩展.

那么 Unicode 和 ISO 10646 不同在什么地方?
Unicode 协会公布的 Unicode 标准 严密地包含了 ISO 10646-1 实现级别3的基本多语言面. 在两个标准里所有的字符都在相同的位置并且有相同的名字.

Unicode 标准额外定义了许多与字符有关的语义符号学, 一般而言是对于实现高质量的印刷出版系统的更好的参考. Unicode 详细说明了绘制某些语言(比如阿拉伯语)表达形式的算法, 处理双向文字(比如拉丁与希伯来文混合文字)的算法和 排序与字符串比较 所需的算法, 以及其他许多东西.

另一方面, ISO 10646 标准, 就象广为人知的 ISO 8859 标准一样, 只不过是一个简单的字符集表. 它指定了一些与标准有关的术语, 定义了一些编码的别名, 并包括了规范说明, 指定了怎样使用 UCS 连接其他 ISO 标准的实现, 比如 ISO 6429 和 ISO 2022. 还有一些与 ISO 紧密相关的, 比如 ISO 14651 是关于 UCS 字符串排序的.

考虑到 Unicode 标准有一个易记的名字, 且在任何好的书店里的 Addison-Wesley 里有, 只花费 ISO 版本的一小部分, 且包括更多的辅助信息, 因而它成为使用广泛得多的参考也就不足为奇了. 然而, 一般认为, 用于打印 ISO 10646-1 标准的字体在某些方面的质量要高于用于打印 Unicode 2.0的. 专业字体设计者总是被建议说要两个标准都实现, 但一些提供的样例字形有显著的区别. ISO 10646-1 标准同样使用四种不同的风格变体来显示表意文字如中文, 日文和韩文 (CJK), 而 Unicode 2.0 的表里只有中文的变体. 这导致了普遍的认为 Unicode 对日本用户来说是不可接收的传说, 尽管是错误的.

什么是 UTF-8?
首先 UCS 和 Unicode 只是分配整数给字符的编码表. 现在存在好几种将一串字符表示为一串字节的方法. 最显而易见的两种方法是将 Unicode 文本存储为 2 个 或 4 个字节序列的串. 这两种方法的正式名称分别为 UCS-2 和 UCS-4. 除非另外指定, 否则大多数的字节都是这样的(Bigendian convention). 将一个 ASCII 或 Latin-1 的文件转换成 UCS-2 只需简单地在每个 ASCII 字节前插入 0x00. 如果要转换成 UCS-4, 则必须在每个 ASCII 字节前插入三个 0x00.

在 Unix 下使用 UCS-2 (或 UCS-4) 会导致非常严重的问题. 用这些编码的字符串会包含一些特殊的字符, 比如 '/0' 或 '/', 它们在 文件名和其他 C 库函数参数里都有特别的含义. 另外, 大多数使用 ASCII 文件的 UNIX 下的工具, 如果不进行重大修改是无法读取 16 位的字符的. 基于这些原因, 在文件名, 文本文件, 环境变量等地方, UCS-2 不适合作为 Unicode 的外部编码.

在 ISO 10646-1 Annex R 和 RFC 2279 里定义的 UTF-8 编码没有这些问题. 它是在 Unix 风格的操作系统下使用 Unicode 的明显的方法.

UTF-8 有一下特性:

UCS 字符 U+0000 到 U+007F (ASCII) 被编码为字节 0x00 到 0x7F (ASCII 兼容). 这意味着只包含 7 位 ASCII 字符的文件在 ASCII 和 UTF-8 两种编码方式下是一样的.
所有 >U+007F 的 UCS 字符被编码为一个多个字节的串, 每个字节都有标记位集. 因此, ASCII 字节 (0x00-0x7F) 不可能作为任何其他字符的一部分.
表示非 ASCII 字符的多字节串的第一个字节总是在 0xC0 到 0xFD 的范围里, 并指出这个字符包含多少个字节. 多字节串的其余字节都在 0x80 到 0xBF 范围里. 这使得重新同步非常容易, 并使编码无国界, 且很少受丢失字节的影响.
可以编入所有可能的 231个 UCS 代码
UTF-8 编码字符理论上可以最多到 6 个字节长, 然而 16 位 BMP 字符最多只用到 3 字节长.
Bigendian UCS-4 字节串的排列顺序是预定的.
字节 0xFE 和 0xFF 在 UTF-8 编码中从未用到.
下列字节串用来表示一个字符. 用到哪个串取决于该字符在 Unicode 中的序号.

U-00000000 - U-0000007F:  0xxxxxxx 
U-00000080 - U-000007FF:  110xxxxx 10xxxxxx 
U-00000800 - U-0000FFFF:  1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 
U-00010000 - U-001FFFFF:  11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 
U-00200000 - U-03FFFFFF:  111110xx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 
U-04000000 - U-7FFFFFFF:  1111110x 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 

xxx 的位置由字符编码数的二进制表示的位填入. 越靠右的 x 具有越少的特殊意义. 只用最短的那个足够表达一个字符编码数的多字节串. 注意在多字节串中, 第一个字节的开头"1"的数目就是整个串中字节的数目.

例如: Unicode 字符 U+00A9 = 1010 1001 (版权符号) 在 UTF-8 里的编码为:

11000010 10101001 = 0xC2 0xA9

而字符 U+2260 = 0010 0010 0110 0000 (不等于) 编码为:

11100010 10001001 10100000 = 0xE2 0x89 0xA0

这种编码的官方名字拼写为 UTF-8, 其中 UTF 代表 UCS Transformation Format. 请勿在任何文档中用其他名字 (比如 utf8 或 UTF_8) 来表示 UTF-8, 当然除非你指的是一个变量名而不是这种编码本身.

什么编程语言支持 Unicode?
在大约 1993 年之后开发的大多数现代编程语言都有一个特别的数据类型, 叫做 Unicode/ISO 10646-1 字符. 在 Ada95 中叫 Wide_Character, 在 Java 中叫 char.

ISO C 也详细说明了处理多字节编码和宽字符 (wide characters) 的机制, 1994 年 9 月 Amendment 1 to ISO C 发表时又加入了更多. 这些机制主要是为各类东亚编码而设计的, 它们比处理 UCS 所需的要健壮得多. UTF-8 是 ISO C 标准调用多字节字符串的编码的一个例子, wchar_t 类型可以用来存放 Unicode 字符.





第二篇：JAVA字符编码系列二：Unicode,ISO-8859-1,GBK,UTF-8编码及相互转换

１、函数介绍
在Java中，字符串用统一的Unicode编码，每个字符占用两个字节，与编码有关的两个主要函数为：
１）将字符串用指定的编码集合解析成字节数组，完成Unicode－〉charsetName转换
public byte[] getBytes(String charsetName) throws UnsupportedEncodingException　

２）将字节数组以指定的编码集合构造成字符串，完成charsetName－〉Unicode转换
public String(byte[] bytes, String charsetName) throws UnsupportedEncodingException

２、Unicode与各编码之间的直接转换
下面以对中文字符串”ａ中文”的编码转换为例，来了解各种编码之间的转换
１）Unicode和GBK
测试结果如下，每个汉字转换为两个字节，且是可逆的，即通过字节可以转换回字符串
String－GBK〉ByteArray：/u0061/u4E2D/u6587（a中文）－〉0x61 0xD6 0xD0 0xCE 0xC4
ByteArray－GBK〉String：0x61 0xD6 0xD0 0xCE 0xC4－〉/u0061/u4E2D/u6587（a中文）

２）Unicode和UTF-8
测试结果如下，每个汉字转换为三个字节，且是可逆的，即通过字节可以转换回字符串
String－UTF-8〉ByteArray：/u0061/u4E2D/u6587（a中文）－〉0x61 0xE4 0xB8 0xAD 0xE6%0x96 0x87
ByteArray－UTF-8〉String：0x61 0xE4 0xB8 0xAD 0xE6%0x96 0x87－〉/u0061/u4E2D/u6587（a中文）
３）Unicode和ISO-8859-1
测试结果如下，当存在汉字时转换失败，非可逆，即通过字节不能再转换回字符串
String－ISO-8859-1〉ByteArray：/u0061/u4E2D/u6587（a中文）－〉0x61 0x3F 0x3F
ByteArray－ISO-8859-1〉String：0x61 0x3F 0x3F－〉/u0061/u003F/u003F（a??）
３、Unicode与各编码之间的交叉转换
在上面直接转换中，由字符串（Unicode）生成的字节数组，在构造回字符串时，使用的是正确的编码集合，如果使用的不是正确的编码集合会怎样呢？会正确构造吗？如果不能正确构造能有办法恢复吗？会信息丢失吗？

下面我们就来看看这种情况，这部分可以说明在某些情况下虽然我们最终正确显示了结果，但其间仍然进行了不正确的转换。

１）能够正确显示的中间不正确转换
我们知道String－GBK〉ByteArray－GBK〉String是正确的，但如果我们采用String－GBK〉ByteArray－ISO-8859-1〉String呢？通过测试结果如下：
String－GBK〉ByteArray－ISO-8859-1〉String：/u0061/u4E2D/u6587（a中文）－〉0x61 0xD6 0xD0 0xCE 0xC4－〉/u0061/u00D6/u00D0/u00CE/u00C4（a????）

这时我们得到的字符串为？乱码“a????”，但是通过继续转换我们仍然可以复原回正确的字符串“a中文”，过程如下：
String－GBK〉ByteArray－ISO-8859-1〉String－ISO-8859-1〉ByteArray－GBK〉String
对应：/u0061/u4E2D/u6587（a中文）－〉0x61 0xD6 0xD0 0xCE 0xC4－〉/u0061/u00D6/u00D0/u00CE/u00C4（a????）－〉0x61 0xD6 0xD0 0xCE 0xC4－〉/u0061/u4E2D/u6587（a中文）

也就是我们在首次构造字符串时，我们用了错误的编码集合得到了错误的乱码，但是我们通过错上加错，再用错误的编码集合获取字节数组，然后再用正确的编码集合构造，就又恢复了正确的字符串。这时就属于是“能够正确显示的中间不正确转换”。在Jsp页面提交数据处理时常常发生这种情况。

此外能够正确显示的中间不正确转换还有：
String－UTF-8〉ByteArray－ISO-8859-1〉String－ISO-8859-1〉ByteArray－UTF-8〉String
和
String－UTF-8〉ByteArray－GBK〉String－GBK〉ByteArray－UTF-8〉String
对应：/u0061/u4E2D/u6587（a中文）－〉0x61 0xE4 0xB8 0xAD 0xE6%0x96 0x87－〉/u0061/u6D93/uE15F/u6783（a涓枃）－〉0x61 0xE4 0xB8 0xAD 0xE6%0x96 0x87－〉/u0061/u4E2D/u6587（a中文）

４、编码过程中错误诊断参考
１）一个汉字对应一个问号
在通过ISO-8859-1从字符串获取字节数组时，由于一个Unicode转换成一个byte，当遇到不认识的Unicode时，转换为0x3F，这样无论用哪种编码构造时都会产生一个？乱码。
２）一个汉字对应两个问号
在通过GBK从字符串获取字节数组时，由于一个Unicode转换成两个byte，如果此时用ISO-8859-1或用UTF-8构造字符串就会出现两个问号。
若是通过ISO-8859-1构造可以再通过上面所说的错上加错恢复（即再通过从ISO-8859-1解析，用GBK构造）；
若是通过UTF-8构造则会产生Unicode字符”/uFFFD”，不能恢复，若再通过String－UTF-8〉ByteArray－GBK〉String，则会出现杂码，如a锟斤拷锟斤拷
３）一个汉字对应三个问号
在通过UTF-8从字符串获取字节数组时，由于一个Unicode转换成三个byte，如果此时用ISO-8859-1构造字符串就会出现三个问号；用GBK构造字符串就会出现杂码，如a涓枃。

第三篇：JAVA字符编码系列三：Java应用中的编码问题
这部分采用重用机制，引用一篇文章来完整本部分目标。
来源：  Eceel东西在线 问题研究--字符集编码
地址：http://china.eceel.com/article/study_for_character_encoding_java.htm

1. 概述

本文主要包括以下几个方面：编码基本知识，java，系统软件，url，工具软件等。

在下面的描述中，将以"中文"两个字为例，经查表可以知道其GB2312编码是"d6d0 cec4"，Unicode编码为"4e2d 6587"，UTF编码就是"e4b8ad e69687"。注意，这两个字没有iso8859-1编码，但可以用iso8859-1编码来"表示"。

2. 编码基本知识

最早的编码是iso8859-1，和ascii编码相似。但为了方便表示各种各样的语言，逐渐出现了很多标准编码，重要的有如下几个。

2.1. iso8859-1

属于单字节编码，最多能表示的字符范围是0-255，应用于英文系列。比如，字母'a'的编码为0x61=97。

很明显，iso8859-1编码表示的字符范围很窄，无法表示中文字符。但是，由于是单字节编码，和计算机最基础的表示单位一致，所以很多时候，仍旧使用iso8859-1编码来表示。而且在很多协议上，默认使用该编码。比如，虽然"中文"两个字不存在iso8859-1编码，以gb2312编码为例，应该是"d6d0 cec4"两个字符，使用iso8859-1编码的时候则将它拆开为4个字节来表示："d6 d0 ce c4"（事实上，在进行存储的时候，也是以字节为单位处理的）。而如果是UTF编码，则是6个字节"e4 b8 ad e6 96 87"。很明显，这种表示方法还需要以另一种编码为基础。

2.2. GB2312/GBK

这就是汉子的国标码，专门用来表示汉字，是双字节编码，而英文字母和iso8859-1一致（兼容iso8859-1编码）。其中gbk编码能够用来同时表示繁体字和简体字，而gb2312只能表示简体字，gbk是兼容gb2312编码的。

2.3. unicode

这是最统一的编码，可以用来表示所有语言的字符，而且是定长双字节（也有四字节的）编码，包括英文字母在内。所以可以说它是不兼容iso8859-1编码的，也不兼容任何编码。不过，相对于iso8859-1编码来说，uniocode编码只是在前面增加了一个0字节，比如字母'a'为"00 61"。

需要说明的是，定长编码便于计算机处理（注意GB2312/GBK不是定长编码），而unicode又可以用来表示所有字符，所以在很多软件内部是使用unicode编码来处理的，比如java。

2.4. UTF

考虑到unicode编码不兼容iso8859-1编码，而且容易占用更多的空间：因为对于英文字母，unicode也需要两个字节来表示。所以unicode不便于传输和存储。因此而产生了utf编码，utf编码兼容iso8859-1编码，同时也可以用来表示所有语言的字符，不过，utf编码是不定长编码，每一个字符的长度从1-6个字节不等。另外，utf编码自带简单的校验功能。一般来讲，英文字母都是用一个字节表示，而汉字使用三个字节。

注意，虽然说utf是为了使用更少的空间而使用的，但那只是相对于unicode编码来说，如果已经知道是汉字，则使用GB2312/GBK无疑是最节省的。不过另一方面，值得说明的是，虽然utf编码对汉字使用3个字节，但即使对于汉字网页，utf编码也会比unicode编码节省，因为网页中包含了很多的英文字符。

3. java对字符的处理

在java应用软件中，会有多处涉及到字符集编码，有些地方需要进行正确的设置，有些地方需要进行一定程度的处理。

3.1. getBytes(charset)

这是java字符串处理的一个标准函数，其作用是将字符串所表示的字符按照charset编码，并以字节方式表示。注意字符串在java内存中总是按unicode编码存储的。比如"中文"，正常情况下（即没有错误的时候）存储为"4e2d 6587"，如果charset为"gbk"，则被编码为"d6d0 cec4"，然后返回字节"d6 d0 ce c4"。如果charset为"utf8"则最后是"e4 b8 ad e6 96 87"。如果是"iso8859-1"，则由于无法编码，最后返回 "3f 3f"（两个问号）。

3.2. new String(charset)

这是java字符串处理的另一个标准函数，和上一个函数的作用相反，将字节数组按照charset编码进行组合识别，最后转换为unicode存储。参考上述getBytes的例子，"gbk" 和"utf8"都可以得出正确的结果"4e2d 6587"，但iso8859-1最后变成了"003f 003f"（两个问号）。

因为utf8可以用来表示/编码所有字符，所以new String( str.getBytes( "utf8" ), "utf8" ) === str，即完全可逆。

3.3. setCharacterEncoding()

该函数用来设置http请求或者相应的编码。

对于request，是指提交内容的编码，指定后可以通过getParameter()则直接获得正确的字符串，如果不指定，则默认使用iso8859-1编码，需要进一步处理。参见下述"表单输入"。值得注意的是在执行setCharacterEncoding()之前，不能执行任何getParameter()。java doc上说明：This method must be called prior to reading request parameters or reading input using getReader()。而且，该指定只对POST方法有效，对GET方法无效。分析原因，应该是在执行第一个getParameter()的时候，java将会按照编码分析所有的提交内容，而后续的getParameter()不再进行分析，所以setCharacterEncoding()无效。而对于GET方法提交表单是，提交的内容在URL中，一开始就已经按照编码分析所有的提交内容，setCharacterEncoding()自然就无效。

对于response，则是指定输出内容的编码，同时，该设置会传递给浏览器，告诉浏览器输出内容所采用的编码。

3.4. 处理过程

下面分析两个有代表性的例子，说明java对编码有关问题的处理方法。

3.4.1. 表单输入

User input  *(gbk:d6d0 cec4)  browser  *(gbk:d6d0 cec4)  web server  iso8859-1(00d6 00d 000ce 00c4)  class，需要在class中进行处理：getbytes("iso8859-1")为d6 d0 ce c4，new String("gbk")为d6d0 cec4，内存中以unicode编码则为4e2d 6587。

l 用户输入的编码方式和页面指定的编码有关，也和用户的操作系统有关，所以是不确定的，上例以gbk为例。

l 从browser到web server，可以在表单中指定提交内容时使用的字符集，否则会使用页面指定的编码。而如果在url中直接用?的方式输入参数，则其编码往往是操作系统本身的编码，因为这时和页面无关。上述仍旧以gbk编码为例。

l Web server接收到的是字节流，默认时（getParameter）会以iso8859-1编码处理之，结果是不正确的，所以需要进行处理。但如果预先设置了编码（通过request. setCharacterEncoding ()），则能够直接获取到正确的结果。

l 在页面中指定编码是个好习惯，否则可能失去控制，无法指定正确的编码。

3.4.2. 文件编译

假设文件是gbk编码保存的，而编译有两种编码选择：gbk或者iso8859-1，前者是中文windows的默认编码，后者是linux的默认编码，当然也可以在编译时指定编码。

Jsp  *(gbk:d6d0 cec4)  java file  *(gbk:d6d0 cec4)  compiler read  uincode(gbk: 4e2d 6587; iso8859-1: 00d6 00d 000ce 00c4)  compiler write  utf(gbk: e4b8ad e69687; iso8859-1: *)  compiled file  unicode(gbk: 4e2d 6587; iso8859-1: 00d6 00d 000ce 00c4)  class。所以用gbk编码保存，而用iso8859-1编译的结果是不正确的。

class  unicode(4e2d 6587)  system.out / jsp.out  gbk(d6d0 cec4)  os console / browser。

l 文件可以以多种编码方式保存，中文windows下，默认为ansi/gbk。

l 编译器读取文件时，需要得到文件的编码，如果未指定，则使用系统默认编码。一般class文件，是以系统默认编码保存的，所以编译不会出问题，但对于jsp文件，如果在中文windows下编辑保存，而部署在英文linux下运行/编译，则会出现问题。所以需要在jsp文件中用pageEncoding指定编码。

l Java编译的时候会转换成统一的unicode编码处理，最后保存的时候再转换为utf编码。

l 当系统输出字符的时候，会按指定编码输出，对于中文windows下，System.out将使用gbk编码，而对于response（浏览器），则使用jsp文件头指定的contentType，或者可以直接为response指定编码。同时，会告诉browser网页的编码。如果未指定，则会使用iso8859-1编码。对于中文，应该为browser指定输出字符串的编码。

l browser显示网页的时候，首先使用response中指定的编码（jsp文件头指定的contentType最终也反映在response上），如果未指定，则会使用网页中meta项指定中的contentType。

3.5. 几处设置

对于web应用程序，和编码有关的设置或者函数如下。

3.5.1. jsp编译

指定文件的存储编码，很明显，该设置应该置于文件的开头。例如：<%@page pageEncoding="GBK"%>。另外，对于一般class文件，可以在编译的时候指定编码。

3.5.2. jsp输出

指定文件输出到browser是使用的编码，该设置也应该置于文件的开头。例如：<%@ page contentType="text/html; charset= GBK" %>。该设置和response.setCharacterEncoding("GBK")等效。

3.5.3. meta设置

指定网页使用的编码，该设置对静态网页尤其有作用。因为静态网页无法采用jsp的设置，而且也无法执行response.setCharacterEncoding()。例如：<META http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=GBK" />

如果同时采用了jsp输出和meta设置两种编码指定方式，则jsp指定的优先。因为jsp指定的直接体现在response中。

需要注意的是，apache有一个设置可以给无编码指定的网页指定编码，该指定等同于jsp的编码指定方式，所以会覆盖静态网页中的meta指定。所以有人建议关闭该设置。

3.5.4. form设置

当浏览器提交表单的时候，可以指定相应的编码。例如：<form accept-charset= "gb2312">。一般不必不使用该设置，浏览器会直接使用网页的编码。

4. 系统软件

下面讨论几个相关的系统软件。

4.1. mysql数据库

很明显，要支持多语言，应该将数据库的编码设置成utf或者unicode，而utf更适合与存储。但是，如果中文数据中包含的英文字母很少，其实unicode更为适合。

数据库的编码可以通过mysql的配置文件设置，例如default-character-set=utf8。还可以在数据库链接URL中设置，例如： useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8。注意这两者应该保持一致，在新的sql版本里，在数据库链接URL里可以不进行设置，但也不能是错误的设置。

4.2. apache

appache和编码有关的配置在httpd.conf中，例如AddDefaultCharset UTF-8。如前所述，该功能会将所有静态页面的编码设置为UTF-8，最好关闭该功能。

另外，apache还有单独的模块来处理网页响应头，其中也可能对编码进行设置。

4.3. linux默认编码

这里所说的linux默认编码，是指运行时的环境变量。两个重要的环境变量是LC_ALL和LANG，默认编码会影响到java URLEncode的行为，下面有描述。

建议都设置为"zh_CN.UTF-8"。

4.4. 其它

为了支持中文文件名，linux在加载磁盘时应该指定字符集，例如：mount /dev/hda5 /mnt/hda5/ -t ntfs -o iocharset=gb2312。

另外，如前所述，使用GET方法提交的信息不支持request.setCharacterEncoding()，但可以通过tomcat的配置文件指定字符集，在tomcat的server.xml文件中，形如：<Connector ... URIEncoding="GBK"/>。这种方法将统一设置所有请求，而不能针对具体页面进行设置，也不一定和browser使用的编码相同，所以有时候并不是所期望的。

5. URL地址

URL地址中含有中文字符是很麻烦的，前面描述过使用GET方法提交表单的情况，使用GET方法时，参数就是包含在URL中。

5.1. URL编码

对于URL中的一些特殊字符，浏览器会自动进行编码。这些字符除了"/?&"等外，还包括unicode字符，比如汉子。这时的编码比较特殊。

IE有一个选项"总是使用UTF-8发送URL"，当该选项有效时，IE将会对特殊字符进行UTF-8编码，同时进行URL编码。如果改选项无效，则使用默认编码"GBK"，并且不进行URL编码。但是，对于URL后面的参数，则总是不进行编码，相当于UTF-8选项无效。比如"中文.html?a=中文"，当UTF-8选项有效时，将发送链接"%e4%b8%ad%e6%96%87.html?a=/x4e/x2d/x65/x87"；而UTF-8选项无效时，将发送链接"/x4e/x2d/x65/x87.html?a=/x4e/x2d/x65/x87"。注意后者前面的"中文"两个字只有4个字节，而前者却有18个字节，这主要时URL编码的原因。

当web server（tomcat）接收到该链接时，将会进行URL解码，即去掉"%"，同时按照ISO8859-1编码（上面已经描述，可以使用URLEncoding来设置成其它编码）识别。上述例子的结果分别是"/ue4/ub8/uad/ue6/u96/u87.html?a=/u4e/u2d/u65/u87"和"/u4e/u2d/u65/u87.html?a=/u4e/u2d/u65/u87"，注意前者前面的"中文"两个字恢复成了6个字符。这里用"/u"，表示是unicode。

所以，由于客户端设置的不同，相同的链接，在服务器上得到了不同结果。这个问题不少人都遇到，却没有很好的解决办法。所以有的网站会建议用户尝试关闭UTF-8选项。不过，下面会描述一个更好的处理办法。

5.2. rewrite

熟悉的人都知道，apache有一个功能强大的rewrite模块，这里不描述其功能。需要说明的是该模块会自动将URL解码（去除%），即完成上述web server（tomcat）的部分功能。有相关文档介绍说可以使用[NE]参数来关闭该功能，但我试验并未成功，可能是因为版本（我使用的是apache 2.0.54）问题。另外，当参数中含有"?& "等符号的时候，该功能将导致系统得不到正常结果。

rewrite本身似乎完全是采用字节处理的方式，而不考虑字符串的编码，所以不会带来编码问题。

5.3. URLEncode.encode()

这是Java本身提供对的URL编码函数，完成的工作和上述UTF-8选项有效时浏览器所做的工作相似。值得说明的是，java已经不赞成不指定编码来使用该方法（deprecated）。应该在使用的时候增加编码指定。

当不指定编码的时候，该方法使用系统默认编码，这会导致软件运行结果得不确定。比如对于"中文"，当系统默认编码为"gb2312"时，结果是"%4e%2d%65%87"，而默认编码为"UTF-8"，结果却是"%e4%b8%ad%e6%96%87"，后续程序将难以处理。另外，这儿说的系统默认编码是由运行tomcat时的环境变量LC_ALL和LANG等决定的，曾经出现过tomcat重启后就出现乱码的问题，最后才郁闷的发现是因为修改修改了这两个环境变量。

建议统一指定为"UTF-8"编码，可能需要修改相应的程序。

6. 其它

下面描述一些和编码有关的其他问题。

6.1. SecureCRT

除了浏览器和控制台与编码有关外，一些客户端也很有关系。比如在使用SecureCRT连接linux时，应该让SecureCRT的显示编码（不同的session，可以有不同的编码设置）和linux的编码环境变量保持一致。否则看到的一些帮助信息，就可能是乱码。

另外，mysql有自己的编码设置，也应该保持和SecureCRT的显示编码一致。否则通过SecureCRT执行sql语句的时候，可能无法处理中文字符，查询结果也会出现乱码。

对于Utf-8文件，很多编辑器（比如记事本）会在文件开头增加三个不可见的标志字节，如果作为mysql的输入文件，则必须要去掉这三个字符。（用linux的vi保存可以去掉这三个字符）。一个有趣的现象是，在中文windows下，创建一个新txt文件，用记事本打开，输入"连通"两个字，保存，再打开，你会发现两个字没了，只留下一个小黑点。

6.2. 过滤器

如果需要统一设置编码，则通过filter进行设置是个不错的选择。在filter class中，可以统一为需要的请求或者回应设置编码。参加上述setCharacterEncoding()。这个类apache已经给出了可以直接使用的例子SetCharacterEncodingFilter。

6.3. POST和GET

很明显，以POST提交信息时，URL有更好的可读性，而且可以方便的使用setCharacterEncoding()来处理字符集问题。但GET方法形成的URL能够更容易表达网页的实际内容，也能够用于收藏。

从统一的角度考虑问题，建议采用GET方法，这要求在程序中获得参数是进行特殊处理，而无法使用setCharacterEncoding()的便利，如果不考虑rewrite，就不存在IE的UTF-8问题，可以考虑通过设置URIEncoding来方便获取URL中的参数。

6.4. 简繁体编码转换

GBK同时包含简体和繁体编码，也就是说同一个字，由于编码不同，在GBK编码下属于两个字。有时候，为了正确取得完整的结果，应该将繁体和简体进行统一。可以考虑将UTF、GBK中的所有繁体字，转换为相应的简体字，BIG5编码的数据，也应该转化成相应的简体字。当然，仍旧以UTF编码存储。

例如，对于"语言 語言"，用UTF表示为"/xE8/xAF/xAD/xE8/xA8/x80 /xE8/xAA/x9E/xE8/xA8/x80"，进行简繁体编码转换后应该是两个相同的 "/xE8/xAF/xAD/xE8/xA8/x80>"。