JAVA的中文字符乱码问题一直很让人头疼。特别是在WEB应用中。网上的分析文章和解决方案都很多,但总是针对某些特定情况的。很多次遇到乱码问题后,经过极为辛苦的调试和搜索资料后终于解决,满以为自己已经掌握了对付这些字符乱码怪兽的诀窍。可当过段时间,换了个应用或换了个环境,又会碰到那讨厌的火星文,并再次无所适从。

首先要了解JAVA处理字符的原理。JAVA使用UNICODE来存储字符数据,处理字符时通常有三个步骤:

  • 按指定的字符编码形式,从源输入流中读取字符数据
  • 以UNICODE编码形式将字符数据存储在内存中
  • 按指定的字符编码形式,将字符数据编码并写入目的输出流中。
  • 所以JAVA处理字符时总是经过了两次编码转换,一次是从指定编码转换为UNICODE编码,一次是从UNICODE编码转换为指定编码。
    如果在读入时用错误的形式解码字符,则内存存储的是错误的UNICODE字符。而从最初文件中读出的字符数据,到最终在屏幕终端显示这些字符,期间经过了应用程序的多次转换。
    如果中间某次字符处理,用错误的编码方式解码了从输入流读取的字符数据,或用错误的编码方式将字符写入输出流,则下一个字符数据的接收者就会编解码出错,从而导致最终显示乱码。
    这一点,是我们分析字符编码问题以及解决问题的指导思想。

在JAVA文件中硬编码中文字符,在eclipse中运行,控制台输出了乱码

例如,我们在JAVA文件中写入以下代码:

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String text = "大家好";
System.out.println(text);

如果我们是在eclipse里编译运行,可能看到的结果是类似这样的乱码:��Һ�。那么,这是为什么呢? 我们先来看看整个字符的转换过程:

  • 在eclipse窗口中输入中文字符,并保存成UTF-8的JAVA文件。这里发生了多次字符编码转换。不过因为我们相信eclipse的正确性,所以我们不用分析其中的过程,只需要相信保存下的JAVA文件确实是UTF-8格式。
  • 在eclipse中编译运行此JAVA文件。这里有必要详细分析一下编译和运行时的字符编码转换。
    • 编译:我们用javac编译JAVA文件时,javac不会智能到猜出你所要编译的文件是什么编码类型的,所以它需要指定读取文件所用的编码类型。默认javac使用平台缺省的字符编码类型来解析JAVA文件。平台缺省编码是操作系统决定的,我们使用的是中文操作系统,语言区域设置通常都是中国大陆,所以平台缺省编码类型通常是GBK。这个编码类型我们可以在JAVA中使用System.getProperty(“file.encoding”)来查看。所以javac会默认使用GBK来解析JAVA文件。如果我们要改变javac所用的编码类型,就要加上-encoding参数,如javac -encoding utf-8 Test.java。
      这里要另外提一下的是eclipse使用的是内置的编译器,并不能添加参数,如果要为javac添加参数则建议使用ANT来编译。不过这并非出现乱码的原因,因为eclipse可以为每个JAVA文件设置字符编码类型,而内置编译器会根据此设置来编译JAVA文件。
    • 运行:编译后字符数据会以UNICODE格式存入字节码文件中。然后eclipse会调用java命令来运行此字节码文件。因为字节码中的字符总是UNICODE格式,所以java读取字节码文件并没有编码转换过程。虚拟机读取文件后,字符数据便以UNICODE格式存储在内存中了。
  • 调用System.out.println来输出字符。这里又发生了字符编码转换。
    System.out.println使用了PrintStream类来输出字符数据至控制台。PrintStream会使用平台缺省的编码方式来输出字符。我们的中文系统上缺省方式为GBK,所以内存中的UNICODE字符被转码成了GBK格式,并送到了操作系统的输出服务中。因为我们操作系统是中文系统,所以往终端显示设备上打印字符时使用的也是GBK编码。如果到这一步,我们的字符其实不再是GBK编码的话,终端就会显示出乱码。

那么,在eclipse运行带中文字符的JAVA文件,控制台显示了乱码,是在哪一步转换错误呢?

  • 保存JAVA文件成UTF-8后,如果再次打开你没有看到乱码,说明这步是正确的。
  • 用eclipse本身来编译运行JAVA文件,应该没有问题。
  • System.out.println会把内存中正确的UNICODE字符编码成GBK,然后发到eclipse的控制台去。等等,我们看到在Run Configuration对话框的Common标签里,控制台的字符编码被设置成了UTF-8!问题就在这里。System.out.println已经把字符编码成了GBK,而控制台仍然以UTF-8的格式读取字符,自然会出现乱码。

将控制台的字符编码设置为GBK,乱码问题解决。
(这里补充一点:eclipse的控制台编码是继承了workspace的设置的,通常控制台编码里没有GBK的选项而且不能输入。我们可以先在workspace的编码设置中输入GBK,然后在控制台的设置中就可以看到GBK的选项了,设置好后再把workspace的字符编码设置改回utf-8就是。)

JSP文件中硬编码中文字符,在浏览器上显示乱码。

我们用eclipse编写一个JSP页面,使用tomcat浏览这个页面时,整个页面的中文字符都是乱码。这是什么原因呢?
JSP页面从编写到在浏览器上浏览,总共有四次字符编解码:

  1. 以某种字符编码保存JSP文件
  2. Tomcat以指定编码来读取JSP文件并编译
  3. Tomcat向浏览器以指定编码来发送HTML内容
  4. 浏览器以指定编码解析HTML内容

这里的四次字符编解码,有一次发生错误最终显示的就会是乱码。我们依次来分析各次的字符编码是如何设置的。

保存JSP文件,这是在编辑器中设置的,比如eclipse中,设置文件字符类型为utf-8。
JSP文件开头的<%@ page language=”java” contentType=”text/html; charset=utf-8” pageEncoding=”utf-8”%>,其中pageEncoding用来告诉tomcat此文件所用的字符编码。这个编码应该与eclipse保存文件用的编码一致。Tomcat以此编码方式来读取JSP文件并编译。
page标签中的contentType用来设置tomcat往浏览器发送HTML内容所使用的编码。这个编码会在HTTP响应头中指定以通知浏览器。
浏览器根据HTTP响应头中指定的字符编码来解析HTML内容。如:

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HTTP/1.1 200 OK
Date: Mon, 01 Sep 2008 23:13:31 GMT
Server: Apache/2.2.4 (Win32) mod_jk/1.2.26
Vary: Host,Accept-Encoding
Set-Cookie: JAVA2000_STYLE_ID=1; Domain=www.java2000.net; Expires=Thu, 03-Nov-2011 09:00:10 GMT; Path=/
Content-Encoding: gzip
Transfer-Encoding: chunked
Content-Type: text/html;charset=UTF-8

另外,HTML中有个标签中也指定了charset。
不过这个字符编码只有在当网页保存在本地作为静态网页时有效,因为没有HTTP头,所以浏览器根据此标签来识别HTML内容的编码方式。

现在在JSP文件中硬编码出现乱码的机会比较小了,因为大家都用了如eclipse的编辑器,基本上可以自动保证这几个编码设置的正确性。
现在更多碰到的是在JSP文件中从其他数据源中读取中文字符所产生的乱码问题。

在JSP文件中读取字符文件并在页面中显示,中文字符显示为乱码。

比如,我们在JSP文件中使用以下代码:

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<%
BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("D://test.txt"));
String content = reader.readLine();
reader.close();
%>
<%=content%>

test.txt里保存的是中文字符,但在浏览器上看到的乱码。这是个经常见到的问题。我们继续用之前的方法一步步来分析输入和输出流:

  • test.txt是以某种编码方式保存中文字符,比如UTF-8。
  • BufferedReader直接读取test.txt的字节内容并以默认方式构造字符串。分析BufferedReader的代码,我们可以看到BufferedReader调用了FileReader的read方法,而FileReader又调用了FileInputStream的native的read方法。所谓native的方法,就是操作系统底层方法。那么我们操作系统是中文系统,所以FileInputStream默认用GBK方式读取文件。因为我们保存test.txt用的是UTF-8,所以在这里读取文件内容使用GBK是错误的编码。
  • <%=content%>其实就是out.print(content),这里又用到了HTTP的输出流JspWriter,于是字符串content又被以JSP的page标签中指定的UTF-8方式编码成字节数组被发送到浏览器端。
  • 浏览器以HTTP头中指定的方式解码字符,这时无论是用GBK还是UTF-8解码,显示的都是乱码。

可见,我们字符编码转换在第二步时出错了,UTF-8的字符串被当做GBK读入了内存中。

解决这个乱码问题有两种方法,一是把test.txt用GBK保存,则FileInputStream能正确读入中文字符;二是使用InputStreamReader来转换字符编码,如:

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InputStreamReader sr = new InputStreamReader(new FileInputStream("D://test.txt"),"utf-8");
BufferedReader reader = new BufferedReader(sr);

这样,JAVA就会用utf-8的方式来从文件中读取字符数据。
另外,我们可以通过在java命令后带上Dfile.encoding参数来指定虚拟机读取文件使用的默认字符编码,例如java -Dfile.encoding=utf-8 Test,这样,我们在JAVA代码里用System.getProperty(“file.encoding”)取到的值为utf-8。

JSP读取request.getParameter里的中文参数后,在页面显示为乱码。

在JAVA的WEB应用中,对request对象里的parameters的中文处理一直是常见也最难搞的一只大怪兽。经常是刚搞定了这边,那边又出了乱码。而导致这种复杂性的,主要是此过程中字符编解码次数非常多,而且无论是浏览器还是WEB服务器特别是TOMCAT总是不能给我们一个比较满意的支持。
首先我们来分析用GET方式上传参数的乱码情况。
例如我们在浏览器地址栏输入以下URL:

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http://localhost:8080/test/test.jsp?param =大家好

我们的JSP代码如此处理param这个参数:

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<% String text = request.getParameter("param");  %>
<%=text%>

而就这么简单的两句代码,我们很有可能在页面上看到这样的乱码:´ó¼ÒºÃ

网上对处理request.getParamter中的乱码有很多文章和方法,也都是正确的,只是方法太多让人一直不明白到底是为什么。这里给大家分析一下到底是怎么一回事。
首先,我们来看看与request对象有哪些相关的编码设置:

  1. JSP文件的字符编码
  2. 请求这个带参数URL的源页面的字符编码
  3. IE的高级设置中的选项“总以utf-8方式发送URL地址”
  4. TOMCAT的server.xml中配置URIEncoding
  5. 函数request.setCharacterEncoding()
  6. JS的encodeURIComponent函数与JAVA的URLDecoder类

这么多条相关编码设置,也难怪大家被搞得头晕了。

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以上表格里的现象,除了指名在IE7上,其他全是在IE6上测试的结果。
由这个表我们可以看到,IE的“总以utf-8方式发送URL地址”设置并不影响对parameter的解析,而从页面请求URL和从地址栏输入URL居然也有不同的表现。

根据这个表列出的现象,大家只要用smartSniff抓几个网络包,并稍稍调查一下TOMCAT的源代码,就可以得出以下结论:

  1. IE设置中的“总以utf-8方式发送URL地址”只对URL的PATH部分起作用,对查询字符串是不起作用的。也就是说,如果勾选了这个选项,那么类似http://localhost:8080/test/ 大家好.jsp?param=大家好这种URL,前一个“大家好”将被转化成utf-8形式,而后一个并没有变化。这里所说的utf-8形式,其实应该叫utf-8+escape形式,即%B4%F3%BC%D2%BA%C3这种形式。
    那么,查询字符串中的中文字符,到底是用什么编码传送到服务器的呢?答案是系统默认编码,即GBK。也就是说,在我们中文操作系统上,传送给WEB服务器的查询字符串,总是以GBK来编码的。
  2. 在页面中通过链接或location重定向或open新窗口的方式来请求一个URL,这个URL里面的中文字符是用什么编码的?答:是用该页面的编码类型。也就是说,如果我们从某个源JSP页面上的链接来访问http://localhost:8080/test/test.jsp?param =大家好这个URL,如果源JSP页面的编码是UTF-8,则大家好这几个字的编码就是UTF-8。
    而在地址栏上直接输入URL地址,或者从系统剪贴板粘贴到地址栏上,这个输入并非从页面中发起的,而是由操作系统发起的,所以这个编码只可能是系统的默认编码,与任何页面无关。我们还发现,在不同的浏览器上,用链接方式打开的页面,如果在地址栏上再敲个回车,显示的结果也会不同。IE上敲回车后显示不变化,而傲游上可能就会有乱码或乱码消失的变化。说明IE上敲回车,实际发送的是之前记忆下来的内存中的URL,而傲游上发送的从当前地址栏重新获取的URL。
  3. TOMCAT的URIEncoding如果不加以设置,则默认使用ISO-8859-1来解码URL,设置后便用设置了的编码方式来解码。这个解码同时包括PATH部分和查询字符串部分。可见,这个参数是对用GET方式传递的中文参数最关键的设置。不过,这个参数只对GET方式传递的参数有效,对POST的无效。分析TOMCAT的源代码我们可以看到,在请求一个页面时,TOMCAT会尝试构造一个Request对象,在这个对象里,会从Server.xml里读取URIEncoding的值,并赋值给Parameters类的queryStringEncoding变量,而这个变量将在解析request.getParameter中的GET参数时用来指导字符解码。
  4. request.setCharacterEncoding函数只对POST的参数有效,对GET的参数无效。且这个函数必须是在第一次调用request.getParameter之前使用。这是因为Parameters类有两个字符编码参数,一个是encoding,另一个是queryStringEncoding,而setCharacterEncoding设置的是encoding,这个是在解析POST的参数是才用到的。
    所以,这就导致了我们通常都要分开处理POST和GET的字符编码,用TOMCAT自带的filter只能处理POST的,另外要设置URIEncoding来设置GET的。这样很麻烦而且URIEncoding无法根据内容来动态区分编码,总还是一个问题。
    在调查TOMCAT的代码时发现了另一个在server.xml里的参数useBodyEncodingForURI,可以解决这个问题。这个参数设成true后,TOMCAT就会用request.setCharacterEncoding所设置的字符编码来同样解析GET参数了。这样,那个SetCharacterEncodingFilter就可以同时处理GET和POST参数了。

知道了以上知识后,我们再来分析一下前面表格中列出的几个典型现象。

第一条,请求源页面的编码为UTF-8,而TOMCAT的URIEncoding未指定,则TOMCAT用ISO8859-1方式来解码参数,所以从request中读出来后,内存中存储的为错误的UNICODE数据,导致之后到屏幕显示的所有转换全部出错。
第九条,请求源页面编码为GBK,而TOMCAT的URIEncoding也为GBK,TOMCAT用GBK方式去解码原本用GBK编码的字符,解码正确,内存中的UNICODE值正确,最终显示正确的中文。
第十三条,请求源页面编码为UTF-8,TOMCAT的URIEncoding也为UTF-8,而在IE6中最终显示的中文字符,如果是奇数个数,则最后一个会显示为乱码。这是为什么呢?
我的猜测是,这是因为IE6将URL地址发送时,对查询字符串是直接对UTF-8格式的字符使用GBK来编码,而不是对UNICODE的字符来用GBK编码,所以UTF-8的数据没有经过UNICODE而直接编码成了GBK。而到了TOMCAT这边,GBK的编码又被当成UTF-8做了解码。所以这个过程中经过了UTF-8转换成GBK,然后又从GBK转换成UTF-8的过程,而这种转换,恰好就会出现奇数个中文字符串的最后一位为乱码的现象。而在IE7中,估计把这种现象当做BUG已经被解决了,即在发送地址时会先转成UNICODE再编码成GBK。那么估计在IE7的浏览器+中文操作系统环境下,如果我们把TOMCAT的URIEncoding设置成GBK,无论JSP编码成什么格式,都不会出现乱码。这个没测试,请大家自己验证。
其他几条就不再做分析了,有兴趣的大家自己分析。

对URL做Encode和Decode

对于request参数的中文乱码问题,个人觉得最好的还是用URLEncode/URLDecode,因为如果你的WEB站点要支持国际化,最好就是保证从IE递送过来的参数永远是正确的UTF-8编码。

在IE端,我们可以用JS脚本来对参数编码:encodeURIComponent(),编码后中文字符便变成了%B4%F3%BC%D2%BA%C3这种形式。在JAVA端,可以用java.net.URLDecoder.decode来解码。不过这里要注意一个问题,就是TOMCAT会自动先对URL做一次decode,我们可以在TOMCAT的UDecoder类中看到这一点。不过TOMCAT并非使用了URLDecoder.decode,而是自己编写了一个decode函数。网上有些文章上介绍过一种处理乱码的方法便是在JS中对参数做两次encodeURIComponent,在JAVA中做一次decode,可以解决一些没有设置URIEncoding时发生的乱码问题。不过个人觉得如果弄懂了整个字符编码转换的过程,基本上是用不到这种方法的。

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不过个人至今仍然弄不明白的就是问号码的产生原因,问号码即所有字符几乎全部为问号的乱码。问号码的出现有多种情况。我目前能确认的当我们把中文字符强行以ISO8859-1编码写入文件后,字符的高位信息会丢失,从而再次从文件中读出字符时便全部变为问号符。而我在JAVA代码中用UTF-8的方式去读取GBK编码的字符,出来的也是问号码,而并非口字码,这是我百思不得其解的问题。


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