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web应用中文乱码问题的原因分析

简介: 为了让使用Java语言编写的程序能在各种语言的平台下运行,Java在其内部使用Unicode字符集来表示字符,这样就存在Unicode字符集和本地字符集进行转换的过程。当在Java中读取字符数据的时候,需要将本地字符集编码的数据转换为Unicode编码,而在输出字符数据的时候,则需要将Unicode编码转换为本地字符集编码。
为了让使用Java语言编写的程序能在各种语言的平台下运行,Java在其内部使用Unicode字符集来表示字符,这样就存在Unicode字符集和本地字符集进行转换的过程。当在Java中读取字符数据的时候,需要将本地字符集编码的数据转换为Unicode编码,而在输出字符数据的时候,则需要将Unicode编码转换为本地字符集编码。
例如,在中文系统下,从控制台读取一个字符“中”,实际上读取的是“中”的GBK编码0xD6D0,在Java语言中要将GBK编码转换为Unicode编码0x4E2D,此时,在内存中,字符“中”对应的数值就是0x4E2D,当我们向控制台输出字符时,Java语言将Unicode编码再转换为GBK编码,输出到控制台,中文系统再根据GBK字符集画出相应的字符。
从上述过程来看,读取和写入的过程是可逆的,那么理应不会出现中文乱码问题。然而,实际应用的情形,比上述过程要复杂得多。在Web应用中,通常都包括了浏览器、Web服务器、Web应用程序和数据库等部分,每一部分都有可能使用不同的字符集,从而导致字符数据在各种不同的字符集之间转换时,出现乱码的问题。
在Java语言中,不同字符集编码的转换,都是通过Unicode编码作为中介来完成的。例如,GBK编码的字符“中”要转换为ISO-8859-1(同ISO8859-1)编码,其过程如下:
(1)因为在Java中的字符,都是用Unicode来表示的,所以GBK编码的字符“中”要转换为Unicode表示:0xD6D0->0x4E2D。
(2)将字符“中”的Unicode编码转换为ISO-8859-1编码,因为Unicode编码0x4E2D在ISO-8859-1中没有对应的编码,于是得到0x3f,也就是字符“?”。
下面的代码演示了这一过程:
//GBK编码的字符“中”转换为Unicode编码表示
String str="中";
//将字符“中”的Unicode编码转换为ISO-8859-1编码
byte[] b=str.getBytes("ISO-8859-1");
 
for(int i=0;i<b.length;i++)
{
    //输出转换后的二进制代码。
    System.out.print(b[i]);
}
当从Unicode编码向某个字符集转换时,如果在该字符集中没有对应的编码,则得到0x3f(即问号字符?)。这就是为什么有时候我们输入的是中文,在输出时却变成了问号。
从其他字符集向Unicode编码转换时,如果这个二进制数在该字符集中没有标识任何的字符,则得到的结果是0xfffd。例如一个GBK的编码值0x8140,从GB2312向Unicode转换,然而由于0x8140不在GB2312字符集的编码范围(0xa1a1-0xfefe),当然也就没有对应任何的字符,所以转换后会得到0xfffd。下面的代码演示了这一过程。
//构造一个二进制数据。
byte[] buf={(byte)0x81,(byte)0x40,(byte)0xb0,(byte)0xa1};
//将二进制数据按照GB2312向Unicode编码转换。
String str=new String(buf,"GB2312");
       
for(int i=0;i<str.length();i++)
{
    //取出字符串中的每个Unicode编码的字符。
    char ch=str.charAt(i);
    //将该字符对应的Unicode编码以十六进制的形式输出。
    System.out.print(Integer.toHexString((int)ch));
    System.out.print("--");
    //输出该字符。
    System.out.println(ch);
}
在输出字符和字符串的时候,会从Unicode编码向中文系统默认的编码GBK转换,由于Unicode编码0xfffd在GBK字符集中没有对应的编码,于是得到0x3f,输出字符“?”。最后输出的结果如下:
fffd--?
40--@
554a--啊
从上述所知,由于存在着多种不同的字符集,在各种字符集之间进行转换,就有可能出现乱码,同样是中文字符集GB2312和GBK,由于编码范围的不同,某些字符在转换时也会出现乱码。
在一个使用了数据库的Web应用程序中,乱码可能会在多个环节产生。由于浏览器会根据本地系统默认的字符集来提交数据,而Web容器默认采用的是ISO-8859-1的编码方式解析POST数据,在浏览器提交中文数据后,Web容器会按照ISO-8859-1字符集来解码数据,在这一环节可能会导致乱码的产生。由于大多数数据库的JDBC驱动程序默认采用ISO-8859-1的编码方式在Java程序和数据库之间传递数据,我们的程序在向数据库中存储包含中文的数据时,JDBC驱动首先将程序内部的Unicode编码格式的数据转化为ISO-8859-1的格式,然后传递到数据库中,在这一环节可能会导致乱码的产生。目前流行的关系型数据库系统都支持数据库编码,也就是说在创建数据库时可以指定它自己的字符集设置,数据库的数据以指定的编码形式存储。当JDBC驱动向数据库中保存数据时,有可能还会发生字符集的转换。正是由于在Web应用程序运行过程中,输入的中文字符需要在不同的字符集之间来回转换,也就导致了中文乱码问题的频繁出现。
图17-1描述了在Web应用的请求响应过程中,发生的字符编码转换过程,其中浏览器是IE 6.0,Web容器的是Tomcat 6.0.16。
从图17-1描述的过程中可以看到,如果在Web应用程序中不指定任何的字符集,从浏览器端传来的中文字符,输出回浏览器时,可以正常显示(以简体中文的方式查看网页)。然而,事情并没有这么简单,在Servlet/JSP中,可能存在着直接写入的或从其他来源读取的中文字符,如果这些字符对应的Unicode码是从GB2312编码转换而来,那么以ISO-8859-1编码方式输出,这些字符将不能正常显示。所以对于中文的处理,应该在图17-1②和⑤的位置明确指定使用GB2312或GBK字符集。
 
图17-1  在Web请求响应过程中,中文字符编码的转换过程
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