字符,字節和編碼

   轉載於:哈哈的博客 2006-07-28 15:52:16
 
 

3. 幾種誤解,以及亂碼產生的原因和解決辦法

3.1 容易產生的誤解
  對編碼的誤解
誤解一 在將“字節串”轉化成“UNICODE 字符串”時,比如在讀取文本文件時,或者通過網絡傳輸文本時,容易將“字節串”簡單地作爲單字節字符串,採用每“一個字節”就是“一個字符”的方法進行轉化。

而實際上,在非英文的環境中,應該將“字節串”作爲 ANSI 字符串,採用適當的編碼來得到 UNICODE 字符串,有可能“多個字節”才能得到“一個字符”。

通常,一直在英文環境下做開發的程序員們,容易有這種誤解。
誤解二 在 DOS,Windows 98 等非 UNICODE 環境下,字符串都是以 ANSI 編碼的字節形式存在的。這種以字節形式存在的字符串,必須知道是哪種編碼才能被正確地使用。這使我們形成了一個慣性思維:“字符串的編碼”。

當 UNICODE 被支持後,Java 中的 String 是以字符的“序號”來存儲的,不是以“某種編碼的字節”來存儲的,因此已經不存在“字符串的編碼”這個概念了。只有在“字符串”與“字節串”轉化時,或者,將一個“字節串”當成一個 ANSI 字符串時,纔有編碼的概念。

不少的人都有這個誤解。
第一種誤解,往往是導致亂碼產生的原因。第二種誤解,往往導致本來容易糾正的亂碼問題變得更復雜。
 
 
3.2 常用的編碼簡介
簡單介紹一下常用的編碼規則,爲後邊的章節做一個準備。在這裏,我們根據編碼規則的特點,把所有的編碼分成三類:
分類 編碼標準 說明
單字節字符編碼 ISO-8859-1 最簡單的編碼規則,每一個字節直接作爲一個 UNICODE 字符。比如,[0xD6, 0xD0] 這兩個字節,通過 iso-8859-1 轉化爲字符串時,將直接得到 [0x00D6, 0x00D0] 兩個 UNICODE 字符,即 "中"。

反之,將 UNICODE 字符串通過 iso-8859-1 轉化爲字節串時,只能正常轉化 0~255 範圍的字符。
ANSI 編碼 GB2312,
BIG5,
Shift_JIS,
ISO-8859-2 ……
把 UNICODE 字符串通過 ANSI 編碼轉化爲“字節串”時,根據各自編碼的規定,一個 UNICODE 字符可能轉化成一個字節或多個字節。

反之,將字節串轉化成字符串時,也可能多個字節轉化成一個字符。比如,[0xD6, 0xD0] 這兩個字節,通過 GB2312 轉化爲字符串時,將得到 [0x4E2D] 一個字符,即 '中' 字。

“ANSI 編碼”的特點:
1. 這些“ANSI 編碼標準”都只能處理各自語言範圍之內的 UNICODE 字符。
2. “UNICODE 字符”與“轉換出來的字節”之間的關係是人爲規定的。
UNICODE 編碼 UTF-8,
UTF-16, UnicodeBig ……
與“ANSI 編碼”類似的,把字符串通過 UNICODE 編碼轉化成“字節串”時,一個 UNICODE 字符可能轉化成一個字節或多個字節。

與“ANSI 編碼”不同的是:
1. 這些“UNICODE 編碼”能夠處理所有的 UNICODE 字符。
2. “UNICODE 字符”與“轉換出來的字節”之間是可以通過計算得到的。
在這裏,我們可以看到,前面所講的“誤解一”,即採用每“一個字節”就是“一個字符”的轉化方法,實際上也就等同於採用 iso-8859-1 進行轉化。因此,我們常常使用 bytes = string.getBytes("iso-8859-1") 來進行逆向操作,得到原始的“字節串”。然後再使用正確的 ANSI 編碼,比如 string = new String(bytes, "GB2312"),來得到正確的“UNICODE 字符串”。
 
 
3.3 非 UNICODE 程序在不同語言環境間移植時的亂碼
非 UNICODE 程序中的字符串,都是以某種 ANSI 編碼形式存在的。如果程序運行時的語言環境與開發時的語言環境不同,將會導致 ANSI 字符串的顯示失敗。
比如,在日文環境下開發的非 UNICODE 的日文程序界面,拿到中文環境下運行時,界面上將顯示亂碼。如果這個日文程序界面改爲採用 UNICODE 來記錄字符串,那麼當在中文環境下運行時,界面上將可以顯示正常的日文。
由於客觀原因,有時候我們必須在中文操作系統下運行非 UNICODE 的日文軟件,這時我們可以採用一些工具,比如,南極星,AppLocale 等,暫時的模擬不同的語言環境。
 
 
3.4 網頁提交字符串
當頁面中的表單提交字符串時,首先把字符串按照當前頁面的編碼,轉化成字節串。然後再將每個字節轉化成 "%XX" 的格式提交到 Web 服務器。比如,一個編碼爲 GB2312 的頁面,提交 "中" 這個字符串時,提交給服務器的內容爲 "%D6%D0"。
在服務器端,Web 服務器把收到的 "%D6%D0" 轉化成 [0xD6, 0xD0] 兩個字節,然後再根據 GB2312 編碼規則得到 "中" 字。
在 Tomcat 服務器中,request.getParameter() 得到亂碼時,常常是因爲前面提到的“誤解一”造成的。默認情況下,當提交 "%D6%D0" 給 Tomcat 服務器時,request.getParameter() 將返回 [0x00D6, 0x00D0] 兩個 UNICODE 字符,而不是返回一個 "中" 字符。因此,我們需要使用 bytes = string.getBytes("iso-8859-1") 得到原始的字節串,再用 string = new String(bytes, "GB2312") 重新得到正確的字符串 "中"。
 
 
3.5 從數據庫讀取字符串
通過數據庫客戶端(比如 ODBC 或 JDBC)從數據庫服務器中讀取字符串時,客戶端需要從服務器獲知所使用的 ANSI 編碼。當數據庫服務器發送字節流給客戶端時,客戶端負責將字節流按照正確的編碼轉化成 UNICODE 字符串。
如果從數據庫讀取字符串時得到亂碼,而數據庫中存放的數據又是正確的,那麼往往還是因爲前面提到的“誤解一”造成的。解決的辦法還是通過 string = new String( string.getBytes("iso-8859-1"), "GB2312") 的方法,重新得到原始的字節串,再重新使用正確的編碼轉化成字符串。
 
 
3.6 電子郵件中的字符串
當一段 Text 或者 HTML 通過電子郵件傳送時,發送的內容首先通過一種指定的字符編碼轉化成“字節串”,然後再把“字節串”通過一種指定的傳輸編碼(Content-Transfer-Encoding)進行轉化得到另一串“字節串”。比如,打開一封電子郵件源代碼,可以看到類似的內容:
Content-Type: text/plain;
        charset="gb2312"
Content-Transfer-Encoding: base64

sbG+qcrQuqO17cf4yee74bGjz9W7+b3wudzA7dbQ0MQNCg0KvPKzxqO6uqO17cnnsaPW0NDEDQoNCg==
最常用的 Content-Transfer-Encoding 有 Base64 和 Quoted-Printable 兩種。在對二進制文件或者中文文本進行轉化時,Base64 得到的“字節串”比 Quoted-Printable 更短。在對英文文本進行轉化時,Quoted-Printable 得到的“字節串”比 Base64 更短。
郵件的標題,用了一種更簡短的格式來標註“字符編碼”和“傳輸編碼”。比如,標題內容爲 "中",則在郵件源代碼中表示爲:
// 正確的標題格式
Subject: =?GB2312?B?1tA=?=
其中,
  • 第一個“=?”與“?”中間的部分指定了字符編碼,在這個例子中指定的是 GB2312。
  • “?”與“?”中間的“B”代表 Base64。如果是“Q”則代表 Quoted-Printable。
  • 最後“?”與“?=”之間的部分,就是經過 GB2312 轉化成字節串,再經過 Base64 轉化後的標題內容。
如果“傳輸編碼”改爲 Quoted-Printable,同樣,如果標題內容爲 "中":
// 正確的標題格式
Subject: =?GB2312?Q?=D6=D0?=
如果閱讀郵件時出現亂碼,一般是因爲“字符編碼”或“傳輸編碼”指定有誤,或者是沒有指定。比如,有的發郵件組件在發送郵件時,標題 "中":
// 錯誤的標題格式
Subject: =?ISO-8859-1?Q?=D6=D0?=
這樣的表示,實際上是明確指明瞭標題爲 [0x00D6, 0x00D0],即 "中",而不是 "中"。
 
 

4. 幾種錯誤理解的糾正

誤解:“ISO-8859-1 是國際編碼?”
非也。iso-8859-1 只是單字節字符集中最簡單的一種,也就是“字節編號”與“UNICODE 字符編號”一致的那種編碼規則。當我們要把一個“字節串”轉化成“字符串”,而又不知道它是哪一種 ANSI 編碼時,先暫時地把“每一個字節”作爲“一個字符”進行轉化,不會造成信息丟失。然後再使用 bytes = string.getBytes("iso-8859-1") 的方法可恢復到原始的字節串。
誤解:“Java 中,怎樣知道某個字符串的內碼?”
Java 中,字符串類 java.lang.String 處理的是 UNICODE 字符串,不是 ANSI 字符串。我們只需要把字符串作爲“抽象的符號的串”來看待。因此不存在字符串的內碼的問題。
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