瞭解URL編碼與解碼

通常如果一樣東西需要編碼，說明這樣東西並不適合傳輸。原因多種多樣，如Size過大，包含隱私數據，對於Url來說，之所以要進行編碼，是因爲Url中有些字符會引起歧義。
例如Url參數字符串中使用key=value鍵值對這樣的形式來傳參，鍵值對之間以&符號分隔，如/s?q=abc&ie=utf-8。如果你的value字符串中包含了=或者&，那麼勢必會造成接收Url的服務器解析錯誤，因此必須將引起歧義的&和=符號進行轉義，也就是對其進行編碼。
又如，Url的編碼格式採用的是ASCII碼，而不是Unicode，這也就是說你不能在Url中包含任何非ASCII字符，例如中文。否則如果客戶端瀏覽器和服務端瀏覽器支持的字符集不同的情況下，中文可能會造成問題。
Url編碼的原則就是使用安全的字符（沒有特殊用途或者特殊意義的可打印字符）去表示那些不安全的字符。
預備知識：URI是統一資源標識的意思，通常我們所說的Url只是URI的一種。典型Url的格式如上面所示。下面提到的Url編碼，實際上應該指的是URI編碼。
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foo://example.com:8042/over/there?name=ferret#nose
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   \_/ \______________/ \________/\_________/ \__/
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    |         |              |         |        |
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scheme     authority        path     query   fragment
哪些字符需要編碼
RFC3986文檔規定，Url中只允許包含英文字母（a-zA-Z）、數字（0-9）、-_.~4個特殊字符以及所有保留字符。RFC3986文檔對Url的編解碼問題做出了詳細的建議，指出了哪些字符需要被編碼纔不會引起Url語義的轉變，以及對爲什麼這些字符需要編碼做出了相應的解釋。
US-ASCII字符集中沒有對應的可打印字符：Url中只允許使用可打印字符。US-ASCII碼中的10-7F字節全都表示控制字符，這些字符都不能直接出現在Url中。同時，對於80-FF字節（ISO-8859-1），由於已經超出了US-ACII定義的字節範圍，因此也不可以放在Url中。
保留字符：Url可以劃分成若干個組件，協議、主機、路徑等。有一些字符（:/?#[]@）是用作分隔不同組件的。例如:冒號用於分隔協議和主機，/用於分隔主機和路徑，?用於分隔路徑和查詢參數，等等。還有一些字符（!$&'()*+,;=）用於在每個組件中起到分隔作用的，如=用於表示查詢參數中的鍵值對，&符號用於分隔查詢多個鍵值對。當組件中的普通數據包含這些特殊字符時，需要對其進行編碼。
RFC3986中指定了以下字符爲保留字符：!	*	'	(	)	;	:	@	&	=	+	$	,	/	?	#	[	]
不安全字符：還有一些字符，當他們直接放在Url中的時候，可能會引起解析程序的歧義。這些字符被視爲不安全字符，原因有很多。
空格：Url在傳輸的過程，或者用戶在排版的過程，或者文本處理程序在處理Url的過程，都有可能引入無關緊要的空格，或者將那些有意義的空格給去掉。
引號以及<>：引號和尖括號通常用於在普通文本中起到分隔Url的作用
#：通常用於表示書籤或者錨點
%：百分號本身用作對不安全字符進行編碼時使用的特殊字符，因此本身需要編碼
{}|\^[]`~：某一些網關或者傳輸代理會篡改這些字符
需要注意的是，對於Url中的合法字符，編碼和不編碼是等價的，但是對於上面提到的這些字符，如果不經過編碼，那麼它們有可能會造成Url語義的不同。因此對於Url而言，只有普通英文字符和數字，特殊字符$-_.+!*'()還有保留字符，才能出現在未經編碼的Url之中。其他字符均需要經過編碼之後才能出現在Url中。
但是由於歷史原因，目前尚存在一些不標準的編碼實現。例如對於~符號，雖然RFC3986文檔規定，對於波浪符號~，不需要進行Url編碼，但是還是有很多老的網關或者傳輸代理會。
如何對Url中的非法字符進行編碼
Url編碼通常也被稱爲百分號編碼（Url Encoding，also known as percent-encoding），是因爲它的編碼方式非常簡單，使用%百分號加上兩位的字符——0123456789ABCDEF——代表一個字節的十六進制形式。Url編碼默認使用的字符集是US-ASCII。例如a在US-ASCII碼中對應的字節是0x61，那麼Url編碼之後得到的就是%61，我們在地址欄上輸入http://g.cn/search?q=%61%62%63，實際上就等同於在google上搜索abc了。又如@符號在ASCII字符集中對應的字節爲0x40，經過Url編碼之後得到的是%40。
對於非ASCII字符，需要使用ASCII字符集的超集進行編碼得到相應的字節，然後對每個字節執行百分號編碼。對於Unicode字符，RFC文檔建議使用utf-8對其進行編碼得到相應的字節，然後對每個字節執行百分號編碼。如"中文"使用UTF-8字符集得到的字節爲0xE4 0xB8 0xAD 0xE6 0x96 0x87，經過Url編碼之後得到"%E4%B8%AD%E6%96%87"。
如果某個字節對應着ASCII字符集中的某個非保留字符，則此字節無需使用百分號表示。例如"Url編碼"，使用UTF-8編碼得到的字節是0x55 0x72 0x6C 0xE7 0xBC 0x96 0xE7 0xA0 0x81，由於前三個字節對應着ASCII中的非保留字符"Url"，因此這三個字節可以用非保留字符"Url"表示。最終的Url編碼可以簡化成"Url%E7%BC%96%E7%A0%81" ，當然，如果你用"%55%72%6C%E7%BC%96%E7%A0%81"也是可以的。
由於歷史的原因，有一些Url編碼實現並不完全遵循這樣的原則，下面會提到。
Javascript中的escape,encodeURI和encodeURIComponent的區別
Javascript中提供了3對函數用來對Url編碼以得到合法的Url，它們分別是escape / unescape,encodeURI / decodeURI和encodeURIComponent / decodeURIComponent。由於解碼和編碼的過程是可逆的，因此這裏只解釋編碼的過程。
這三個編碼的函數——escape，encodeURI，encodeURIComponent——都是用於將不安全不合法的Url字符轉換爲合法的Url字符表示，它們有以下幾個不同點。
安全字符不同：
下面列出了這三個函數的安全字符（即函數不會對這些字符進行編碼）
escape（69個）：*/@+-._0-9a-zA-Z
encodeURI（82個）：!#$&'()*+,/:;=?@-._~0-9a-zA-Z
encodeURIComponent（71個）：!'()*-._~0-9a-zA-Z
兼容性不同：escape函數是從Javascript1.0的時候就存在了，其他兩個函數是在Javascript1.5才引入的。但是由於Javascript1.5已經非常普及了，所以實際上使用encodeURI和encodeURIComponent並不會有什麼兼容性問題。
對Unicode字符的編碼方式不同：這三個函數對於ASCII字符的編碼方式相同，均是使用百分號+兩位十六進制字符來表示。但是對於Unicode字符，escape的編碼方式是%uxxxx，其中的xxxx是用來表示unicode字符的4位十六進制字符。這種方式已經被W3C廢棄了。但是在ECMA-262標準中仍然保留着escape的這種編碼語法。encodeURI和encodeURIComponent則使用UTF-8對非ASCII字符進行編碼，然後再進行百分號編碼。這是RFC推薦的。因此建議儘可能的使用這兩個函數替代escape進行編碼。
適用場合不同：encodeURI被用作對一個完整的URI進行編碼，而encodeURIComponent被用作對URI的一個組件進行編碼。從上面提到的安全字符範圍表格來看，我們會發現，encodeURIComponent編碼的字符範圍要比encodeURI的大。我們上面提到過，保留字符一般是用來分隔URI組件（一個URI可以被切割成多個組件，參考預備知識一節）或者子組件（如URI中查詢參數的分隔符），如:號用於分隔scheme和主機，?號用於分隔主機和路徑。由於encodeURI操縱的對象是一個完整的的URI，這些字符在URI中本來就有特殊用途，因此這些保留字符不會被encodeURI編碼，否則意義就變了。
組件內部有自己的數據表示格式，但是這些數據內部不能包含有分隔組件的保留字符，否則就會導致整個URI中組件的分隔混亂。因此對於單個組件使用encodeURIComponent，需要編碼的字符就更多了。
表單提交
當Html的表單被提交時，每個表單域都會被Url編碼之後纔在被髮送。由於歷史的原因，表單使用的Url編碼實現並不符合最新的標準。例如對於空格使用的編碼並不是%20，而是+號，如果表單使用的是Post方法提交的，我們可以在HTTP頭中看到有一個Content-Type的header，值爲application/x-www-form-urlencoded。大部分應用程序均能處理這種非標準實現的Url編碼，但是在客戶端Javascript中，並沒有一個函數能夠將+號解碼成空格，只能自己寫轉換函數。還有，對於非ASCII字符，使用的編碼字符集取決於當前文檔使用的字符集。例如我們在Html頭部加上
1
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=gb2312" />
這樣瀏覽器就會使用gb2312去渲染此文檔（注意，當HTML文檔中沒有設置此meta標籤，則瀏覽器會根據當前用戶喜好去自動選擇字符集，用戶也可以強制當前網站使用某個指定的字符集）。當提交表單時，Url編碼使用的字符集就是gb2312。
之前在使用Aptana（爲什麼專指aptana下面會提到）遇到一個很迷惑的問題，就是在使用encodeURI的時候，發現它編碼得到的結果和我想的很不一樣。下面是我的示例代碼：
01
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
02
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
03
    <head>
04
        <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=gb2312" />
05
    </head>
06
    <body>
07
        <script type="text/javascript">
08
            document.write(encodeURI("中文"));
09
        </script>
10
    </body>
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</html>
運行結果輸出%E6%B6%93%EE%85%9F%E6%9E%83。顯然這並不是使用UTF-8字符集進行Url編碼得到的結果（在Google上搜索"中文"，Url中顯示的是%E4%B8%AD%E6%96%87）。
所以我當時就很質疑，難道encodeURI還跟頁面編碼有關，但是我發現，正常情況下，如果你使用gb2312進行Url編碼也不會得到這個結果的纔是。後來終於被我發現，原來是頁面文件存儲使用的字符集和Meta標籤中指定的字符集不一致導致的問題。Aptana的編輯器默認情況下使用UTF-8字符集。也就是說這個文件實際存儲的時候使用的是UTF-8字符集。但是由於Meta標籤中指定了gb2312，這個時候，瀏覽器就會按照gb2312去解析這個文檔，那麼自然在"中文"這個字符串這裏就會出錯，因爲"中文"字符串用UTF-8編碼過後得到的字節是0xE4 0xB8 0xAD 0xE6 0x96 0x87，這6個字節又被瀏覽器拿gb2312去解碼，那麼就會得到另外三個漢字"涓枃"（GBK中一個漢字佔兩個字節），這三個漢字在傳入encodeURI函數之後得到的結果就是%E6%B6%93%EE%85%9F%E6%9E%83。因此，encodeURI使用的還是UTF-8，並不會受到頁面字符集的影響。
對於包含中文的Url的處理問題，不同瀏覽器有不同的表現。例如對於IE，如果你勾選了高級設置"總是以UTF-8發送Url"，那麼Url中的路徑部分的中文會使用UTF-8進行Url編碼之後發送給服務端，而查詢參數中的中文部分使用系統默認字符集進行Url編碼。爲了保證最大互操作性，建議所有放到Url中的組件全部顯式指定某個字符集進行Url編碼，而不依賴於瀏覽器的默認實現。
另外，很多HTTP監視工具或者瀏覽器地址欄等在顯示Url的時候會自動將Url進行一次解碼（使用UTF-8字符集），這就是爲什麼當你在Firefox中訪問Google搜索中文的時候，地址欄顯示的Url包含中文的緣故。但實際上發送給服務端的原始Url還是經過編碼的。你可以在地址欄上使用Javascript訪問location.href就可以看出來了。在研究Url編解碼的時候千萬別被這些假象給迷惑了。