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深入剖析JSP和Servlet对中文的处理过程-1(转)

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概述

世界上的各地区都有本地的语言。地区差异直接导致了语言环境的差异。在开发一个国际化程序的过程中，处理语言问题就显得很重要了。

这是一个世界范围内都存在的问题，所以，Java提供了世界性的解决方法。本文描述的方法是用于处理中文的，但是，推而广之，对于处理世界上其它国家和地区的语言同样适用。

汉字是双字节的。所谓双字节是指一个双字要占用两个BYTE的位置（即16位），分别称为高位和低位。中国规定的汉字编码为GB2312，这是强制性的，目前几乎所有的能处理中文的应用程序都支持GB2312。GB2312包括了一二级汉字和9区符号，高位从0xa1到0xfe，低位也是从0xa1到0xfe，其中，汉字的编码范围为0xb0a1到0xf7fe。

另外有一种编码，叫做GBK，但这是一份规范，不是强制的。GBK提供了20902个汉字，它兼容GB2312，编码范围为0x8140到0xfefe。GBK中的所有字符都可以一一映射到Unicode 2.0。

在不久的将来，中国会颁布另一种标准：GB18030-2000（GBK2K）。它收录了藏、蒙等少数民族的字型，从根本上解决了字位不足的问题。注意：它不再是定长的。其二字节部份与GBK兼容，四字节部分是扩充的字符、字形。它的首字节和第三字节从0x81到0xfe，二字节和第四字节从0x30到0x39。

本文不打算介绍Unicode，有兴趣的可以浏览“http://www.unicode.org/”查看更多的信息。Unicode有一个特性：它包括了世界上所有的字符字形。所以，各个地区的语言都可以建立与Unicode的映射关系，而Java正是利用了这一点以达到异种语言之间的转换。

在JDK中，与中文相关的编码有：

表1　JDK中与中文相关的编码列表

编码名称

说　　　　明

ASCII

7位，与ascii7相同

ISO8859-1

8-位，与 8859_1,ISO-8859-1,ISO_8859-1,latin1...等相同

GB2312-80

16位，与gb2312,gb2312-1980,EUC_CN,euccn,1381,Cp1381, 1383, Cp1383, ISO2022CN,ISO2022CN_GB...等相同

GBK

与MS936相同，注意：区分大小写

UTF8

与UTF-8相同

GB18030

与cp1392、1392相同，目前支持的JDK很少

在实际编程时，接触得比较多的是GB2312（GBK）和ISO8859-1。

 

为什么会有“?”号

 

上文说过，异种语言之间的转换是通过Unicode来完成的。假设有两种不同的语言A和B，转换的步骤为：先把A转化为Unicode，再把Unicode转化为B。

举例说明。有GB2312中有一个汉字“李”，其编码为“C0EE”，欲转化为ISO8859-1编码。步骤为：先把“李”字转化为Unicode，得到“674E”，再把“674E”转化为ISO8859-1字符。当然，这个映射不会成功，因为ISO8859-1中根本就没有与“674E”对应的字符。

当映射不成功时，问题就发生了！当从某语言向Unicode转化时，如果在某语言中没有该字符，得到的将是Unicode的代码“\uffffd”（“\u”表示是Unicode编码，）。而从Unicode向某语言转化时，如果某语言没有对应的字符，则得到的是“0x3f”（“?”）。这就是“?”的由来。

例如：把字符流buf =“0x80 0x40 0xb0 0xa1”进行new String(buf, "gb2312")操作，得到的结果是“\ufffd\u554a”，再println出来，得到的结果将是“?啊”，因为“0x80 0x40”是GBK中的字符，在GB2312中没有。

再如，把字符串String="\u00d6\u00ec\u00e9\u0046\u00bb\u00f9"进行new String (buf.getBytes("GBK"))操作，得到的结果是“3fa8aca8a6463fa8b4”，其中，“\u00d6”在“GBK”中没有对应的字符，得到“3f”，“\u00ec”对应着“a8ac”，“\u00e9”对应着“a8a6”，“0046”对应着“46”（因为这是ASCII字符），“\u00bb”没找到，得到“3f”，最后，“\u00f9”对应着“a8b4”。把这个字符串println一下，得到的结果是“?ìéF?ù”。看到没？这里并不全是问号，因为GBK与Unicode映射的内容中除了汉字外还有字符，本例就是最好的明证。

所以，在汉字转码时，如果发生错乱，得到的不一定都是问号噢！不过，错了终究是错了，50步和100步并没有质的差别。

或者会问：如果源字符集中有，而Unicode中没有，结果会如何？回答是不知道。因为我手头没有能做这个测试的源字符集。但有一点是肯定的，那就是源字符集不够规范。在Java中，如果发生这种情况，是会抛出异常的。

 

什么是UTF

 

UTF，是Unicode Text Format的缩写，意为Unicode文本格式。对于UTF，是这样定义的：

（1）如果Unicode的16位字符的头9位是0，则用一个字节表示，这个字节的首位是“0”，剩下的7位与原字符中的后7位相同，如“\u0034”（0000 0000 0011 0100），用“34” (0011 0100)表示；（与源Unicode字符是相同的）；

（2）如果Unicode的16位字符的头5位是0，则用2个字节表示，首字节是“110”开头，后面的5位与源字符中除去头5个零后的最高5位相同；第二个字节以“10”开头，后面的6位与源字符中的低6位相同。如“\u025d”（0000 0010 0101 1101），转化后为“c99d”（1100 1001 1001 1101）；

（3）如果不符合上述两个规则，则用三个字节表示。第一个字节以“1110”开头，后四位为源字符的高四位；第二个字节以“10”开头，后六位为源字符中间的六位；第三个字节以“10”开头，后六位为源字符的低六位；如“\u9da7”（1001 1101 1010 0111），转化为“e9b6a7”（1110 1001 1011 0110 1010 0111）；

可以这么描述JAVA程序中Unicode与UTF的关系，虽然不绝对：字符串在内存中运行时，表现为Unicode代码，而当要保存到文件或其它介质中去时，用的是UTF。这个转化过程是由writeUTF和readUTF来完成的。

 

好了，基础性的论述差不多了，下面进入正题。

 

先把这个问题想成是一个黑匣子。先看黑匣子的一级表示：

 input(charsetA)->process(Unicode)->output(charsetB)

简单，这就是一个IPO模型，即输入、处理和输出。同样的内容要经过“从charsetA到unicode再到charsetB”的转化。

再看二级表示：

   SourceFile(jsp,java)->class->output

 

在这个图中，可以看出，输入的是jsp和java源文件，在处理过程中，以Class文件为载体，然后输出。再细化到三级表示：

jsp->temp file->class->browser,os console,db

app,servlet->class->browser,os console,db

 

这个图就更明白了。Jsp文件先生成中间的Java文件，再生成Class。而Servlet和普通App则直接编译生成Class。然后，从Class再输出到浏览器、控制台或数据库等。

 

JSP：从源文件到Class的过程

 

Jsp的源文件是以“.jsp”结尾的文本文件。在本节中，将阐述JSP文件的解释和编译过程，并跟踪其中的中文变化。

1、JSP/Servlet引擎提供的JSP转换工具（jspc）搜索JSP文件中用<%@ page contentType ="text/html; charset=<Jsp-charset>"%>中指定的charset。如果在JSP文件中未指定<Jsp-charset>，则取JVM中的默认设置file.encoding，一般情况下，这个值是ISO8859-1；

2、jspc用相当于“javac –encoding <Jsp-charset>”的命令解释JSP文件中出现的所有字符，包括中文字符和ASCII字符，然后把这些字符转换成Unicode字符，再转化成UTF格式，存为JAVA文件。ASCII码字符转化为Unicode字符时只是简单地在前面加“00”，如“A”，转化为“\u0041”（不需要理由，Unicode的码表就是这么编的）。然后，经过到UTF的转换，又变回“41”了！这也就是可以使用普通文本编辑器查看由JSP生成的JAVA文件的原因；

3、引擎用相当于“javac –encoding UNICODE”的命令，把JAVA文件编译成CLASS文件；

先看一下这些过程中中文字符的转换情况。有如下源代码：

<%@ page contentType="text/html; charset=gb2312"%>

<html><body>

<%

  String a="中文";

  out.println(a);

%>

</body></html>

这段代码是在UltraEdit for Windows上编写的。保存后，“中文”两个字的16进制编码为“D6 D0 CE C4”（GB2312编码）。经查表，“中文”两字的Unicode编码为“\u4E2D\u6587”，用 UTF表示就是“E4 B8 AD E6 96 87”。打开引擎生成的由JSP文件转变而成的JAVA文件，发现其中的“中文”两个字确实被“E4 B8 AD E6 96 87”替代了，再查看由JAVA文件编译生成的CLASS文件，发现结果与JAVA文件中的完全一样。

再看JSP中指定的CharSet为ISO-8859-1的情况。

<%@ page contentType="text/html; charset=ISO-8859-1"%>

<html><body>

<%

  String a="中文";

  out.println(a);

%>

</body></html>

同样，该文件是用UltraEdit编写的，“中文”这两个字也是存为GB2312编码“D6 D0 CE C4”。先模拟一下生成的JAVA文件和CLASS文件的过程：jspc用ISO-8859-1来解释“中文”，并把它映射到Unicode。由于ISO-8859-1是8位的，且是拉丁语系，其映射规则就是在每个字节前加“00”，所以，映射后的Unicode编码应为“\u00D6\u00D0\u00CE\u00C4”，转化成UTF后应该是“C3 96 C3 90 C3 8E C3 84”。好，打开文件看一下，JAVA文件和CLASS文件中，“中文”果然都表示为“C3 96 C3 90 C3 8E C3 84”。

如果上述代码中不指定<Jsp-charset>，即把第一行写成“<%@ page contentType="text/html" %>”，JSPC会使用file.encoding的设置来解释JSP文件。在RedHat 6.2上，其处理结果与指定为ISO-8859-1是完全相同的。

到现在为止，已经解释了从JSP文件到CLASS文件的转变过程中中文字符的映射过程。一句话：从“JspCharSet到Unicode再到UTF”。下表总结了这个过程：

表2　“中文”从JSP到CLASS的转化过程

Jsp-CharSet

JSP文件中

JAVA文件中

CLASS文件中

GB2312

D6 D0 CE C4

(GB2312)

从\u4E2D\u6587(Unicode)到

E4 B8 AD E6 96 87 (UTF)

E4 B8 AD E6 96 87 (UTF)

ISO-8859-1

D6 D0 CE C4

(GB2312)

从\u00D6\u00D0\u00CE\u00C4 (Unicode)到C3 96 C3 90 C3 8E C3 84 (UTF)

C3 96 C3 90 C3 8E C3 84 (UTF)

无（默认＝file.encoding）

同ISO-8859-1

同ISO-8859-1

同ISO-8859-1

 

下节先讨论Servlet从JAVA文件到CLASS文件的转化过程，然后再解释从CLASS文件如何输出到客户端。之所以这样安排，是因为JSP和Servlet在输出时处理方法是一样的。

 

Servlet：从源文件到Class的过程

 

Servlet源文件是以“.java”结尾的文本文件。本节将讨论Servlet的编译过程并跟踪其中的中文变化。

用“javac”编译Servlet源文件。javac可以带“-encoding <Compile-charset>”参数，意思是“用< Compile-charset >中指定的编码来解释Serlvet源文件”。

源文件在编译时，用<Compile-charset>来解释所有字符，包括中文字符和ASCII字符。然后把字符常量转变成Unicode字符，最后，把Unicode转变成UTF。

在Servlet中，还有一个地方设置输出流的CharSet。通常在输出结果前，调用HttpServletResponse的setContentType方法来达到与在JSP中设置<Jsp-charset>一样的效果，称之为<Servlet-charset>。

注意，文中一共提到了三个变量：<Jsp-charset>、<Compile-charset>和<Servlet-charset>。其中，JSP文件只与<Jsp-charset>有关，而<Compile-charset>和<Servlet-charset>只与Servlet有关。

看下例：

import javax.servlet.*;

import javax.servlet.http.*;

 

class testServlet extends HttpServlet

{

       public void doGet(HttpServletRequest req,HttpServletResponse resp)

       throws ServletException,java.io.IOException

       {

              resp.setContentType("text/html; charset=GB2312");

              java.io.PrintWriter out=resp.getWriter();

              out.println("<html>");

              out.println("#中文#");

              out.println("</html>");

       }

}

该文件也是用UltraEdit for Windows编写的，其中的“中文”两个字保存为“D6 D0 CE C4”（GB2312编码）。

开始编译。下表是<Compile-charset>不同时，CLASS文件中“中文”两字的十六进制码。在编译过程中，<Servlet-charset>不起任何作用。<Servlet-charset>只对CLASS文件的输出产生影响，实际上是<Servlet-charset>和<Compile-charset>一起，达到与JSP文件中的<Jsp-charset>相同的效果，因为<Jsp-charset>对编译和CLASS文件的输出都会产生影响。

表3　“中文”从Servlet源文件到Class的转变过程

Compile-charset

Servlet源文件中

Class文件中

等效的Unicode码

GB2312

D6 D0 CE C4

(GB2312)

E4 B8 AD E6 96 87 (UTF)

\u4E2D\u6587 (在Unicode中＝“中文”)

ISO-8859-1

D6 D0 CE C4

(GB2312)

C3 96 C3 90 C3 8E C3 84 (UTF)

\u00D6 \u00D0 \u00CE \u00C4 (在D6 D0 CE C4前面各加了一个00)

无（默认）

D6 D0 CE C4

(GB2312)

同ISO-8859-1

同ISO-8859-1

 

普通Java程序的编译过程与Servlet完全一样。

 

CLASS文件中的中文表示法是不是昭然若揭了？OK，接下来看看CLASS又是怎样输出中文的呢？

 

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