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JSP/Servlet 中的漢字編碼問題

JSP/Servlet 中的漢字編碼問題網(wǎng)上就 JSP/Servlet 中 DBCS 字符編碼問題有許多優(yōu)秀的文章和討論，本文對它們作一些整理，并結(jié)合 IBM WebSphere Application Server 3.5（WAS）的解決方法作一些說明，希望它不是多余的。
內(nèi)容：

問題的起源
??????-80，GBK，GB18030-2000 漢字字符集及 Encoding
中文轉(zhuǎn)碼時'?'、亂碼的由來
JSP/Servlet 漢字編碼問題及在 WAS 中的解決辦法
結(jié)束語
參考文章

1. 問題的起源

每個國家（或區(qū)域）都規(guī)定了計(jì)算機(jī)信息交換用的字符編碼集，如美國的擴(kuò)展 ASCII碼, 中國的 ??????-80，日本的 JIS 等，作為該國家/區(qū)域內(nèi)信息處理的基礎(chǔ)，有著統(tǒng)一編碼的重要作用。字符編碼集按長度分為 SBCS（單字節(jié)字符集），DBCS（雙字節(jié)字符集）兩大類。早期的軟件（尤其是操作系統(tǒng)），為了解決本地字符信息的計(jì)算機(jī)處理，出現(xiàn)了各種本地化版本（L10N），為了區(qū)分，引進(jìn)了 LANG, Codepage 等概念。但是由于各個本地字符集代碼范圍重疊，相互間信息交換困難；軟件各個本地化版本獨(dú)立維護(hù)成本較高。因此有必要將本地化工作中的共性抽取出來，作一致處理，將特別的本地化處理內(nèi)容降低到最少。這也就是所謂的國際化（I18N）。各種語言信息被進(jìn)一步規(guī)范為 Locale 信息。處理的底層字符集變成了幾乎包含了所有字形的 Unicode。

現(xiàn)在大部分具有國際化特征的軟件核心字符處理都是以 Unicode 為基礎(chǔ)的，在軟件運(yùn)行時根據(jù)當(dāng)時的 Locale/Lang/Codepage 設(shè)置確定相應(yīng)的本地字符編碼設(shè)置，并依此處理本地字符。在處理過程中需要實(shí)現(xiàn) Unicode 和本地字符集的相互轉(zhuǎn)換，甚或以 Unicode 為中間的兩個不同本地字符集的相互轉(zhuǎn)換。這種方式在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下被進(jìn)一步延伸，任何網(wǎng)絡(luò)兩端的字符信息也需要根據(jù)字符集的設(shè)置轉(zhuǎn)換成可接受的內(nèi)容。

Java 語言內(nèi)部是用 Unicode 表示字符的，遵守 Unicode V2.0。Java 程序無論是從/往文件系統(tǒng)以字符流讀/寫文件，還是往 URL 連接寫 HTML 信息，或從 URL 連接讀取參數(shù)值，都會有字符編碼的轉(zhuǎn)換。這樣做雖然增加了編程的復(fù)雜度，容易引起混淆，但卻是符合國際化的思想的。

從理論上來說，這些根據(jù)字符集設(shè)置而進(jìn)行的字符轉(zhuǎn)換不應(yīng)該產(chǎn)生太多問題。而事實(shí)是由于應(yīng)用程序的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境不同，Unicode 和各個本地字符集的補(bǔ)充、完善，以及系統(tǒng)或應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的不規(guī)范，轉(zhuǎn)碼時出現(xiàn)的問題時時困擾著程序員和用戶。

2. ??????-80，GBK，GB18030-2000 漢字字符集及 Encoding

其實(shí)解決 JAVA 程序中的漢字編碼問題的方法往往很簡單，但理解其背后的原因，定位問題，還需要了解現(xiàn)有的漢字編碼和編碼轉(zhuǎn)換。

??????-80 是在國內(nèi)計(jì)算機(jī)漢字信息技術(shù)發(fā)展初始階段制定的，其中包含了大部分常用的一、二級漢字，和 9 區(qū)的符號。該字符集是幾乎所有的中文系統(tǒng)和國際化的軟件都支持的中文字符集，這也是最基本的中文字符集。其編碼范圍是高位0xa1－0xfe，低位也是 0xa1-0xfe；漢字從 0xb0a1 開始，結(jié)束于 0xf7fe；

GBK 是 ??????-80 的擴(kuò)展，是向上兼容的。它包含了 20902 個漢字，其編碼范圍是 0x8140-0xfefe，剔除高位 0x80 的字位。其所有字符都可以一對一映射到 Unicode 2.0，也就是說 JAVA 實(shí)際上提供了 GBK 字符集的支持。這是現(xiàn)階段 Windows 和其它一些中文操作系統(tǒng)的缺省字符集，但并不是所有的國際化軟件都支持該字符集，感覺是他們并不完全知道 GBK 是怎么回事。值得注意的是它不是國家標(biāo)準(zhǔn)，而只是規(guī)范。隨著 GB18030-2000國標(biāo)的發(fā)布，它將在不久的將來完成它的歷史使命。

GB18030-2000(GBK2K) 在 GBK 的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展了漢字，增加了藏、蒙等少數(shù)民族的字形。GBK2K 從根本上解決了字位不夠，字形不足的問題。它有幾個特點(diǎn)，

它并沒有確定所有的字形，只是規(guī)定了編碼范圍，留待以后擴(kuò)充。
編碼是變長的，其二字節(jié)部分與 GBK 兼容；四字節(jié)部分是擴(kuò)充的字形、字位，其編碼范圍是首字節(jié) 0x81-0xfe、二字節(jié)0x30-0x39、三字節(jié) 0x81-0xfe、四字節(jié)0x30-0x39。
它的推廣是分階段的，首先要求實(shí)現(xiàn)的是能夠完全映射到 Unicode 3.0 標(biāo)準(zhǔn)的所有字形。
它是國家標(biāo)準(zhǔn)，是強(qiáng)制性的。
現(xiàn)在還沒有任何一個操作系統(tǒng)或軟件實(shí)現(xiàn)了 GBK2K 的支持，這是現(xiàn)階段和將來漢化的工作內(nèi)容。
Unicode 的介紹......就免了吧。

JAVA 支持的encoding中與中文編程相關(guān)的有：(有幾個在JDK文檔中未列出)

ASCII 7-bit, 同 ascii7
ISO8859-1 8-bit, 同 8859_1,ISO-8859-1,ISO_8859-1,latin1...
??????-80 同??????,??????-1980,EUC_CN,euccn,1381,Cp1381, 1383, Cp1383, ISO2022CN,ISO2022CN_GB......
GBK (注意大小寫),同MS936
UTF8 UTF-8
GB18030 (現(xiàn)在只有IBM JDK1.3.?有支持), 同Cp1392,1392

JAVA 語言采用Unicode處理字符. 但從另一個角度來說，在java程序中也可以采用非Unicode的轉(zhuǎn)碼，重要的是保證程序入口和出口的漢字信息不失真。如完全采用ISO-8859-1來處理漢字也能達(dá)到正確的結(jié)果。網(wǎng)絡(luò)上流行的許多解決方法，都屬于這種類型。為了不致引起混淆，本文不對這種方法作討論。

3. 中文轉(zhuǎn)碼時'?'、亂碼的由來

兩個方向轉(zhuǎn)換都有可能得到錯誤的結(jié)果：

Unicode-->Byte, 如果目標(biāo)代碼集不存在對應(yīng)的代碼，則得到的結(jié)果是0x3f.
如：
"\u00d6\u00ec\u00e9\u0046\u00bb\u00f9".getBytes("GBK") 的結(jié)果是 "?ìéF?ù", Hex 值是3fa8aca8a6463fa8b4.
仔細(xì)看一下上面的結(jié)果，你會發(fā)現(xiàn)\u00ec被轉(zhuǎn)換為0xa8ac, \u00e9被轉(zhuǎn)換為\xa8a6... 它的實(shí)際有效位變長了！這是因?yàn)??????符號區(qū)中的一些符號被映射到一些公共的符號編碼，由于這些符號出現(xiàn)在ISO-8859-1或其它一些SBCS字符集中，故它們在Unicode中編碼比較靠前，有一些其有效位只有8位，和漢字的編碼重疊(其實(shí)這種映射只是編碼的映射，在顯示時仔細(xì)不是一樣的。Unicode 中的符號是單字節(jié)寬，漢字中的符號是雙字節(jié)寬) . 在Unicode\u00a0--\u00ff 之間這樣的符號有20個。了解這個特征非常重要！由此就不難理解為什么JAVA編程中，漢字編碼的錯誤結(jié)果中常常會出現(xiàn)一些亂碼(其實(shí)是符號字符), 而不全是'?'字符, 就比如上面的例子。

Byte-->Unicode, 如果Byte標(biāo)識的字符在源代碼集不存在，則得到的結(jié)果是0xfffd.
如：
Byte ba[] = {(byte)0x81,(byte)0x40,(byte)0xb0,(byte)0xa1}; new String(ba,"??????");
結(jié)果是"?啊", hex 值是"\ufffd\u554a". 0x8140 是GBK字符，按??????轉(zhuǎn)換表沒有對應(yīng)的值，取\ufffd. (請注意：在顯示該uniCode時，因?yàn)闆]有對應(yīng)的本地字符，所以也適用上一種情況，顯示為一個"?".)

實(shí)際編程中，JSP/Servlet 程序得到錯誤的漢字信息，往往是這兩個過程的疊加，有時甚至是兩個過程疊加后反復(fù)作用的結(jié)果.

4. JSP/Servlet 漢字編碼問題及在 WAS 中的解決辦法

4.1 常見的 encoding 問題的現(xiàn)象
網(wǎng)上常出現(xiàn)的 JSP/Servlet encoding 問題一般都表現(xiàn)在 browser 或應(yīng)用程序端，如:
瀏覽器中看到的 Jsp/Servlet 頁面中的漢字怎么都成了 '?' ?
瀏覽器中看到的 Servlet 頁面中的漢字怎么都成了亂碼？
JAVA 應(yīng)用程序界面中的漢字怎么都成了方塊？
Jsp/Servlet 頁面無法顯示 GBK 漢字。
JSP 頁面中內(nèi)嵌在%...%>,%=...%>等Tag包含的 JAVA code 中的中文成了亂碼，但頁面的其它漢字是對的。
Jsp/Servlet 不能接收 form 提交的漢字。
JSP/Servlet 數(shù)據(jù)庫讀寫無法獲得正確的內(nèi)容。
隱藏在這些問題后面的是各種錯誤的字符轉(zhuǎn)換和處理（除第3個外，是因?yàn)?Java font 設(shè)置錯誤引起的）。解決類似的字符 encoding 問題，需要了解 Jsp/Servlet 的運(yùn)行過程，檢查可能出現(xiàn)問題的各個點(diǎn)。

4.2 JSP/Servlet web 編程時的 encoding 問題
運(yùn)行于Java 應(yīng)用服務(wù)器的 JSP/Servlet 為 Browser 提供 HTML 內(nèi)容，其過程如下圖所示：

其中有字符編碼轉(zhuǎn)換的地方有:

JSP 編譯。Java 應(yīng)用服務(wù)器將根據(jù) JVM 的 file.encoding 值讀取 JSP 源文件，編譯生成 JAVA 源文件，再根據(jù) file.encoding 值寫回文件系統(tǒng)。如果當(dāng)前系統(tǒng)語言支持 GBK，那么這時候不會出現(xiàn) encoding 問題。如果是英文的系統(tǒng)，如 LANG 是 en_US 的 Linux, AIX 或 Solaris，則要將 JVM 的 file.encoding 值置成 GBK 。系統(tǒng)語言如果是 ??????，則根據(jù)需要，確定要不要設(shè)置 file.encoding，將 file.encoding 設(shè)為 GBK 可以解決潛在的 GBK 字符亂碼問題

Java 需要被編譯為 .class 才能在 JVM 中執(zhí)行，這個過程存在與a.同樣的 file.encoding 問題。從這里開始 servlet 和 jsp 的運(yùn)行就類似了，只不過 Servlet 的編譯不是自動進(jìn)行的。對于JSP程序, 對產(chǎn)生的JAVA 中間文件的編譯是自動進(jìn)行的(在程序中直接調(diào)用sun.tools.javac.Main類). 因此如果在這一步出現(xiàn)問題的話, 也要檢查encoding和OS的語言環(huán)境，或者將內(nèi)嵌在JSP JAVA Code 中的靜態(tài)漢字轉(zhuǎn)為 Unicode, 要么靜態(tài)文本輸出不要放在 JAVA code 中。對于Servlet, javac 編譯時手工指定-encoding 參數(shù)就可以了。

Servlet 需要將 HTML 頁面內(nèi)容轉(zhuǎn)換為 browser 可接受的 encoding 內(nèi)容發(fā)送出去。依賴于各 JAVA App Server 的實(shí)現(xiàn)方式，有的將查詢 Browser 的 accept-charset 和 accept-language 參數(shù)或以其它猜的方式確定 encoding 值，有的則不管。因此采用固定encoding 也許是最好的解決方法。對于中文網(wǎng)頁，可在 JSP 或 Servlet 中設(shè)置 contentType="text/html; charset=??????"；如果頁面中有GBK字符，則設(shè)置為contentType="text/html; charset=GBK"，由于IE 和 Netscape對GBK的支持程度不一樣，作這種設(shè)置時需要測試一下。
因?yàn)?6位 JAVA char在網(wǎng)絡(luò)傳送時高8位會被丟棄，也為了確保Servlet頁面中的漢字（包括內(nèi)嵌的和servlet運(yùn)行過程中得到的）是期望的內(nèi)碼，可以用 PrintWriter out=res.getWriter() 取代 ServletOutputStream out=res.getOutputStream(). PrinterWriter 將根據(jù)contentType中指定的charset作轉(zhuǎn)換 (ContentType需在此之前指定！); 也可以用OutputStreamWriter封裝 ServletOutputStream 類并用write(String)輸出漢字字符串。
對于 JSP，JAVA Application Server 應(yīng)當(dāng)能夠確保在這個階段將嵌入的漢字正確傳送出去。

這是解釋 URL 字符 encoding 問題。如果通過 get/post 方式從 browser 返回的參數(shù)值中包含漢字信息， servlet 將無法得到正確的值。SUN的 J2SDK 中，HttpUtils.parseName 在解析參數(shù)時根本沒有考慮 browser 的語言設(shè)置，而是將得到的值按 byte 方式解析。這是網(wǎng)上討論得最多的 encoding 問題。因?yàn)檫@是設(shè)計(jì)缺陷，只能以 bin 方式重新解析得到的字符串；或者以 hack HttpUtils 類的方式解決。參考文章 2 均有介紹，不過最好將其中的中文 encoding ??????、 CP1381 都改為 GBK，否則遇到 GBK 漢字時，還是會有問題。
Servlet API 2.3 提供一個新的函數(shù) HttpServeletRequest.setCharacterEncoding 用于在調(diào)用 request.getParameter(“param_name”) 前指定應(yīng)用程序希望的 encoding，這將有助于徹底解決這個問題。
4.3 IBM Websphere Application Server 中的解決方法

WebSphere Application Server 對標(biāo)準(zhǔn)的 Servlet API 2.x 作了擴(kuò)展，提供較好的多語言支持。運(yùn)行在中文的操作系統(tǒng)中，可以不作任何設(shè)置就可以很好地處理漢字。下面的說明只是對WAS是運(yùn)行在英文的系統(tǒng)中，或者需要有GBK支持時有效。

上述c,d情況，WAS 都要查詢 Browser 的語言設(shè)置，在缺省狀況下， zh, zh-cn 等均被映射為 JAVA encoding CP1381（注意： CP1381 只是等同于 ?????? 的一個 codepage，沒有 GBK 支持）。這樣做我想是因?yàn)闊o法確認(rèn) Browser 運(yùn)行的操作系統(tǒng)是支持??????, 還是 GBK，所以取其小。但是實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)還是要求頁面中出現(xiàn) GBK 漢字，最著名的是朱總理名字中的“镕"(rong2 ，0xe946，\u9555)，所以有時還是需要將 Encoding/Charset 指定為 GBK。當(dāng)然 WAS 中變更缺省的 encoding 沒有上面說的那么麻煩，針對 a,b，參考文章 5，在 Application Server 的命令行參數(shù)中指定 -Dfile.encoding=GBK 即可；針對 d，在 Application Server 的命令行參數(shù)中指定-Ddefault.client.encoding=GBK。如果指定了-Ddefault.client.encoding=GBK，那么c情況下可以不再指定charset。

上面列出的問題中還有一個關(guān)于Tag%...%>,%=...%>中的 JAVA 代碼里包含的靜態(tài)文本未能正確顯示的問題，在WAS中的解決方法是除了設(shè)置正確的file.encoding, 還需要以相同方法設(shè)置-Duser.language=zh -Duser.region=CN。這與JAVA locale的設(shè)置有關(guān)。

4.4 數(shù)據(jù)庫讀寫時的 encoding 問題

JSP/Servlet 編程中經(jīng)常出現(xiàn) encoding 問題的另一個地方是讀寫數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。

流行的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都支持?jǐn)?shù)據(jù)庫 encoding，也就是說在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫時可以指定它自己的字符集設(shè)置，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以指定的編碼形式存儲。當(dāng)應(yīng)用程序訪問數(shù)據(jù)時，在入口和出口處都會有 encoding 轉(zhuǎn)換。對于中文數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫字符編碼的設(shè)置應(yīng)當(dāng)保證數(shù)據(jù)的完整性. ??????，GBK，UTF-8 等都是可選的數(shù)據(jù)庫 encoding；也可以選擇 ISO8859-1 (8-bit)，那么應(yīng)用程序在寫數(shù)據(jù)之前須將 16Bit 的一個漢字或 Unicode 拆分成兩個 8-bit 的字符，讀數(shù)據(jù)之后則需將兩個字節(jié)合并起來，同時還要判別其中的 SBCS 字符。沒有充分利用數(shù)據(jù)庫 encoding 的作用，反而增加了編程的復(fù)雜度，ISO8859-1不是推薦的數(shù)據(jù)庫 encoding。JSP/Servlet編程時，可以先用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的管理功能檢查其中的中文數(shù)據(jù)是否正確。

然后應(yīng)當(dāng)注意的是讀出來的數(shù)據(jù)的 encoding，JAVA 程序中一般得到的是 Unicode。寫數(shù)據(jù)時則相反。

4.5 定位問題時常用的技巧

定位中文encoding問題通常采用最笨的也是最有效的辦法——在你認(rèn)為有嫌疑的程序處理后打印字符串的內(nèi)碼。通過打印字符串的內(nèi)碼，你可以發(fā)現(xiàn)什么時候中文字符被轉(zhuǎn)換成Unicode，什么時候Unicode被轉(zhuǎn)回中文內(nèi)碼，什么時候一個中文字成了兩個 Unicode 字符，什么時候中文字符串被轉(zhuǎn)成了一串問號，什么時候中文字符串的高位被截掉了……

取用合適的樣本字符串也有助于區(qū)分問題的類型。如：”aa啊aa丂aa” 等中英相間、GB、GBK特征字符均有的字符串。一般來說，英文字符無論怎么轉(zhuǎn)換或處理，都不會失真（如果遇到了，可以嘗試著增加連續(xù)的英文字母長度）。

5. 結(jié)束語

其實(shí) JSP/Servlet 的中文encoding 并沒有想像的那么復(fù)雜，雖然定位和解決問題沒有定規(guī)，各種運(yùn)行環(huán)境也各不盡然，但后面的原理是一樣的。了解字符集的知識是解決字符問題的基礎(chǔ)。不過，隨著中文字符集的變化，不僅僅是 java 編程，中文信息處理中的問題還是會存在一段時間的。

6. 參考文章
Character Problem Review
Java 編程技術(shù)中漢字問題的分析及解決
GB18030
Setting language encoding in web applications: Websphere applications Server

標(biāo)簽：玉樹保定廣元北海潮州肇慶吳忠紹興

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JSP/Servlet 中的漢字編碼問題