关于URL编码的一些结论

转载自：http://www.ruanyifeng.com/blog/2010/02/url_encoding.html与http://www.ruanyifeng.com/blog/2007/10/ascii_unicode_and_utf-8.html

一、问题的由来

URL就是网址，只要上网，就一定会用到。

一般来说，URL只能使用英文字母、阿拉伯数字和某些标点符号，不能使用其他文字和符号。比如，世界上有英文字母的网址 “http://www.abc.com”，但是没有希腊字母的网址“http://www.aβγ.com”（读作阿尔法-贝塔-伽玛.com）。这是 因为网络标准RFC 1738 做了硬性规定：

"...Only alphanumerics [0-9a-zA-Z], the special characters "$-_.+!*'()," [not including the quotes - ed], and reserved characters used for their reserved purposes may be used unencoded within a URL."

“只有字母和数字[0-9a-zA-Z]、一些特殊符号“$-_.+!*'(),”[不包括双引号]、以及某些保留字，才可以不经过编码直接用于 URL。”

这意味着，如果URL中有汉字，就必须编码后使用。但是麻烦的是，RFC 1738没有规定具体的编码方法，而是交给应用程序（浏览器）自己决定。这导致“URL编码”成为了一个混乱的领域。

下面就让我们看看，“URL编码”到底有多混乱。我会依次分析四种不同的情况，在每一种情况中，浏览器的URL编码方法都不一样。把它们的差异解释 清楚之后，我再说如何用Javascript找到一个统一的编码方法。

二、情况1：网址路径中包含汉字

打开IE（我用的是8.0版），输入网址“http://zh.wikipedia.org/wiki/春节 ”。 注意，“春节”这两个字此时是网址路径的一部分。

查看HTTP请求的头信息，会发现IE实际查询的网址是“http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%98%A5%E8%8A%82 ”。 也就是说，IE自动将“春节”编码成了“%E6%98%A5%E8%8A%82”。

我们知道，“春”和“节”的utf-8编码分别是“E6 98 A5”和“E8 8A 82”，因此，“%E6%98%A5%E8%8A%82”就是按照顺序，在每个字节前加上%而得到的。（具体的转码方法，请参考我写的《字符编码笔记》 。）

在Firefox中测试，也得到了同样的结果。所以，结论1就是，网址路径的编码，用的是utf-8编码。

三、情况2：查询字符串包含汉字

在IE中输入网址“http://www.baidu.com/s?wd=春节 ”。注意，“春节”这两个字此时 属于查询字符串，不属于网址路径，不要与情况1混淆。

查看HTTP请求的头信息，会发现IE将“春节”转化成了一个乱码。

切换到十六进制方式，才能清楚地看到，“春节”被转成了“B4 BA BD DA”。

我们知道，“春”和“节”的GB2312编码（我的操作系统“Windows XP”中文版的默认编码）分别是“B4 BA”和“BD DA”。因此，IE实际上就是将查询字符串，以GB2312编码的格式发送出去。

Firefox的处理方法，略有不同。它发送的HTTP Head是“wd=%B4%BA%BD%DA”。也就是说，同样采用GB2312编码，但是在每个字节前加上了%。

所以，结论2就是，查询字符串的编码，用的是操作系统的默认编码。

四、情况3：Get方法生成的URL包含汉字

前面说的是直接输入网址的情况，但是更常见的情况是，在已打开的网页上，直接用Get或Post方法发出HTTP请求。

根据台湾中兴大学吕瑞麟老师的试验 ，这时的编码方法由网页的编码决定，也就是由HTML源码中字符集的设定决定。

　　<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html;charset=xxxx">

如果上面这一行最后的charset是UTF-8，则URL就以UTF-8编码；如果是GB2312，URL就以GB2312编码。

举例来说，百度是GB2312编码，Google是UTF-8编码。因此，从它们的搜索框中搜索同一个词“春节”，生成的查询字符串是不一样的。

百度生成的是%B4%BA%BD%DA，这是GB2312编码。

Google生成的是%E6%98%A5%E8%8A%82，这是UTF-8编码。

所以，结论3就是，GET和POST方法的编码，用的是网页的编码。

五、情况4：Ajax调用的URL包含汉字

前面三种情况都是由浏览器发出HTTP请求，最后一种情况则是由Javascript生成HTTP请求，也就是Ajax调用。还是根据吕瑞麟老师的 文章，在这种情况下，IE和Firefox的处理方式完全不一样。

举例来说，有这样两行代码：

　　url = url + "?q=" +document.myform.elements[0].value; // 假定用户在表单中提交的值是“春节”这两个字

　　http_request.open('GET', url, true);

那么，无论网页使用什么字符集，IE传送给服务器的总是“q=%B4%BA%BD%DA”，而Firefox传送给服务器的总是“q=%E6%98 %A5%E8%8A%82”。也就是说，在Ajax调用中，IE总是采用GB2312编码（操作系统的默认编码），而Firefox总是 采用utf-8编码。这就是我们的结论4。

六、Javascript函数：escape()

好了，到此为止，四种情况都说完了。

假定前面你都看懂了，那么此时你应该会感到很头痛。因为，实在太混乱了。不同的操作系统、不同的浏览器、不同的网页字符集，将导致完全不同的编码结 果。如果程序员要把每一种结果都考虑进去，是不是太恐怖了？有没有办法，能够保证客户端只用一种编码方法向服务器发出请求？

回答是有的，就是使用Javascript先对URL编码，然后再向服务器提交，不要给浏览器插手的机会。因为Javascript的输出总是一致 的，所以就保证了服务器得到的数据是格式统一的。

Javascript语言用于编码的函数，一共有三个，最古老的一个就是escape()。虽然这个函数现在已经不提倡使用了，但是由于历史原因， 很多地方还在使用它，所以有必要先从它讲起。

实际上，escape()不能直接用于URL编码，它的真正作用是返回一个字符的Unicode编码值。比如“春节”的返回结果 是%u6625%u8282，也就是说在Unicode字符集中，“春”是第6625个（十六进制）字符，“节”是第8282个（十六进制）字符。

它的具体规则是，除了ASCII字母、数字、标点符号“@ * _ + - . /”以外，对其他所有字符进行编码。在/u0000到/u00ff之间的符号被转成%xx的形式，其余符号被转成%uxxxx的形式。对应的解码函数是 unescape()。

所以，“Hello World”的escape()编码就是“Hello%20World”。因为空格的Unicode值是20（十六进制）。

还有两个地方需要注意。

首先，无论网页的原始编码是什么，一旦被Javascript编码，就都变为unicode字符。也就是说，Javascipt函数的输入和输出， 默认都是Unicode字符。这一点对下面两个函数也适用。

其次，escape()不对“+”编码。但是我们知道，网页在提交表单的时候，如果有空格，则会被转化为+字符。服务器处理数据的时候，会把+号处 理成空格。所以，使用的时候要小心。

七、Javascript函数：encodeURI()

encodeURI()是Javascript中真正用来对URL编码的函数。

它着眼于对整个URL进行编码，因此除了常见的符号以外，对其他一些在网址中有特殊含义的符号“; / ? : @ & = + $ , #”，也不进行编码。编码后，它输出符号的utf-8形式，并且在每个字节前加上%。

它对应的解码函数是decodeURI()。

需要注意的是，它不对单引号'编码。

八、Javascript函数：encodeURIComponent()

最后一个Javascript编码函数是encodeURIComponent()。与encodeURI()的区别是，它用于对URL的组成部分 进行个别编码，而不用于对整个URL进行编码。

因此，“; / ? : @ & = + $ , #”，这些在encodeURI()中不被编码的符号，在encodeURIComponent()中统统会被编码。至于具体的编码方法，两者是一样。

它对应的解码函数是decodeURIComponent()。

PS1 ：

网页里的form编码其实不完全取决于网页编码，form标记中有一个accept-charset属性，在非ie浏览器种，如果将其赋值(比如 accept-charset="UTF-8")，则表单会按照这个值表示的编码方式进行提交。
在ie下，我的兼容解决办法是：
form1.onsubmit=function(){
document.charset=this.getAttribute('accept-charset');
}

PS2 ：字符编码笔记：ASCII，Unicode和 UTF-8

1. ASCII码

我们知道，在计算机内部，所有的信息最终都表示为一个二进制的字符串。每一个二进制位（bit）有0和1两种状态，因此八个二进制位就可以组合出 256种状态，这被称为一个字节（byte）。也就是说，一个字节一共可以用来表示256种不同的状态，每一个状态对应一个符号，就是256个符号，从 0000000到11111111。

上个世纪60年代，美国制定了一套字符编码，对英语字符与二进制位之间的关系，做了统一规定。这被称为ASCII码，一直沿用至今。

ASCII码一共规定了128个字符的编码，比如空格“SPACE”是32（二进制00100000），大写的字母A是65（二进制 01000001）。这128个符号（包括32个不能打印出来的控制符号），只占用了一个字节的后面7位，最前面的1位统一规定为0。

2、非ASCII编码

英语用128个符号编码就够了，但是用来表示其他语言，128个符号是不够的。比如，在法语中，字母上方有注音符号，它就无法用ASCII码表示。 于是，一些欧洲国家就决定，利用字节中闲置的最高位编入新的符号。比如，法语中的é的编码为130（二进制10000010）。这样一来，这些欧洲国家使 用的编码体系，可以表示最多256个符号。

但是，这里又出现了新的问题。不同的国家有不同的字母，因此，哪怕它们都使用256个符号的编码方式，代表的字母却不一样。比如，130在法语编码 中代表了é，在希伯来语编码中却代表了字母Gimel (ג)，在俄语编码中又会代表另一个符号。但是不管怎样，所有这些编码方式中，0—127表示的符号是一样的，不一样的只是128—255的这一段。

至于亚洲国家的文字，使用的符号就更多了，汉字就多达10万左右。一个字节只能表示256种符号，肯定是不够的，就必须使用多个字节表达一个符号。 比如，简体中文常见的编码方式是GB2312，使用两个字节表示一个汉字，所以理论上最多可以表示256x256=65536个符号。

中文编码的问题需要专文讨论，这篇笔记不涉及。这里只指出，虽然都是用多个字节表示一个符号，但是GB类的汉字编码与后文的Unicode和 UTF-8是毫无关系的。

3.Unicode

正如上一节所说，世界上存在着多种编码方式，同一个二进制数字可以被解释成不同的符号。因此，要想打开一个文本文件，就必须知道它的编码方式，否则 用错误的编码方式解读，就会出现乱码。为什么电子邮件常常出现乱码？就是因为发信人和收信人使用的编码方式不一样。

可以想象，如果有一种编码，将世界上所有的符号都纳入其中。每一个符号都给予一个独一无二的编码，那么乱码问题就会消失。这就是Unicode，就 像它的名字都表示的，这是一种所有符号的编码。

Unicode当然是一个很大的集合，现在的规模可以容纳100多万个符号。每个符号的编码都不一样，比如，U+0639表示阿拉伯字母 Ain，U+0041表示英语的大写字母A，U+4E25表示汉字“严”。具体的符号对应表，可以查询unicode.org ，或者专门的汉字对应表 。

4. Unicode的问题

需要注意的是，Unicode只是一个符号集，它只规定了符号的二进制代码，却没有规定这个二进制代码应该如何存储。

比如，汉字“严”的unicode是十六进制数4E25，转换成二进制数足足有15位（100111000100101），也就是说这个符号的表示 至少需要2个字节。表示其他更大的符号，可能需要3个字节或者4个字节，甚至更多。

这里就有两个严重的问题，第一个问题是，如何才能区别unicode和ascii？计算机怎么知道三个字节表示一个符号，而不是分别表示三个符号 呢？第二个问题是，我们已经知道，英文字母只用一个字节表示就够了，如果unicode统一规定，每个符号用三个或四个字节表示，那么每个英文字母前都必 然有二到三个字节是0，这对于存储来说是极大的浪费，文本文件的大小会因此大出二三倍，这是无法接受的。

它们造成的结果是：1）出现了unicode的多种存储方式，也就是说有许多种不同的二进制格式，可以用来表示unicode。2）unicode 在很长一段时间内无法推广，直到互联网的出现。

5.UTF-8

互联网的普及，强烈要求出现一种统一的编码方式。UTF-8就是在互联网上使用最广的一种unicode的实现方式。其他实现方式还包括UTF- 16和UTF-32，不过在互联网上基本不用。重复一遍，这里的关系是，UTF-8是Unicode的实现方式之一。

UTF-8最大的一个特点，就是它是一种变长的编码方式。它可以使用1~4个字节表示一个符号，根据不同的符号而变化字节长度。

UTF-8的编码规则很简单，只有二条：

1）对于单字节的符号，字节的第一位设为0，后面7位为这个符号的unicode码。因此对于英语字母，UTF-8编码和ASCII码是相同的。

2）对于n字节的符号（n>1），第一个字节的前n位都设为1，第n+1位设为0，后面字节的前两位一律设为10。剩下的没有提及的二进制 位，全部为这个符号的unicode码。

下表总结了编码规则，字母x表示可用编码的位。

Unicode符号范围 | UTF-8编码方式
(十六进制) | （二进制）
--------------------+---------------------------------------------
0000 0000-0000 007F | 0xxxxxxx
0000 0080-0000 07FF | 110xxxxx 10xxxxxx
0000 0800-0000 FFFF | 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
0001 0000-0010 FFFF | 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

下面，还是以汉字“严”为例，演示如何实现UTF-8编码。

已知“严”的unicode是4E25（100111000100101），根据上表，可以发现4E25处在第三行的范围内（0000 0800-0000 FFFF），因此“严”的UTF-8编码需要三个字节，即格式是“1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx”。然后，从“严”的最后一个二进制位开始，依次从后向前填入格式中的x，多出的位补0。这样就得到了，“严”的UTF-8编码是 “11100100 10111000 10100101”，转换成十六进制就是E4B8A5。

6. Unicode与UTF-8之间的转换

通过上一节的例子，可以看到“严”的Unicode码是4E25，UTF-8编码是E4B8A5，两者是不一样的。它们之间的转换可以通过程序实 现。

在Windows平台下，有一个最简单的转化方法，就是使用内置的记事本小程序Notepad.exe。打开文件后，点击“文件”菜单中的“另存 为”命令，会跳出一个对话框，在最底部有一个“编码”的下拉条。

里面有四个选项：ANSI，Unicode，Unicode big endian 和 UTF-8。

1）ANSI是默认的编码方式。对于英文文件是ASCII编码，对于简体中文文件是GB2312编码（只针对Windows简体中文版，如果是繁体 中文版会采用Big5码）。

2）Unicode编码指的是UCS-2编码方式，即直接用两个字节存入字符的Unicode码。这个选项用的little endian格式。

3）Unicode big endian编码与上一个选项相对应。我在下一节会解释little endian和big endian的涵义。

4）UTF-8编码，也就是上一节谈到的编码方法。

选择完”编码方式“后，点击”保存“按钮，文件的编码方式就立刻转换好了。

7. Little endian和Big endian

上一节已经提到，Unicode码可以采用UCS-2格式直接存储。以汉字”严“为例，Unicode码是4E25，需要用两个字节存储，一个字节 是4E，另一个字节是25。存储的时候，4E在前，25在后，就是Big endian方式；25在前，4E在后，就是Little endian方式。

这两个古怪的名称来自英国作家斯威夫特的《格列佛游记》。在该书中，小人国里爆发了内战，战争起因是人们争论，吃鸡蛋时究竟是从大头(Big- Endian)敲开还是从小头(Little-Endian)敲开。为了这件事情，前后爆发了六次战争，一个皇帝送了命，另一个皇帝丢了王位。

因此，第一个字节在前，就是”大头方式“（Big endian），第二个字节在前就是”小头方式“（Little endian）。

那么很自然的，就会出现一个问题：计算机怎么知道某一个文件到底采用哪一种方式编码？

Unicode规范中定义，每一个文件的最前面分别加入一个表示编码顺序的字符，这个字符的名字叫做”零宽度非换行空格“（ZERO WIDTH NO-BREAK SPACE），用FEFF表示。这正好是两个字节，而且FF比FE大1。

如果一个文本文件的头两个字节是FE FF，就表示该文件采用大头方式；如果头两个字节是FF FE，就表示该文件采用小头方式。

8. 实例

下面，举一个实例。

打开”记事本“程序Notepad.exe，新建一个文本文件，内容就是一个”严“字，依次采用ANSI，Unicode，Unicode big endian 和 UTF-8编码方式保存。

然后，用文本编辑软件UltraEdit中 的”十六进制功能“，观察该文件的内部编码方式。

1）ANSI：文件的编码就是两个字节“D1 CF”，这正是“严”的GB2312编码，这也暗示GB2312是采用大头方式存储的。

2）Unicode：编码是四个字节“FF FE 25 4E”，其中“FF FE”表明是小头方式存储，真正的编码是4E25。

3）Unicode big endian：编码是四个字节“FE FF 4E 25”，其中“FE FF”表明是大头方式存储。

4）UTF-8：编码是六个字节“EF BB BF E4 B8 A5”，前三个字节“EF BB BF”表示这是UTF-8编码，后三个“E4B8A5”就是“严”的具体编码，它的存储顺序与编码顺序是一致的。

9. 延伸阅读

* The Absolute Minimum Every Software Developer Absolutely, Positively Must Know About Unicode and Character Sets （关于 字符集的最基本知识）

* 谈谈Unicode编码

* RFC3629：UTF- 8, a transformation format of ISO 10646 （如果实现UTF-8的规定）