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深入剖析JSP和Servlet对中文的处理

减小字体 增大字体 作者:admin  来源:www.hack50.com  发布时间:2012-1-22 7:22:39
世界上的各地区都有本地的语言。地区差异直接导致了语言环境的差异。在开发一个国际化程序的过程中,处理语言问题就显得很重要了。

  这是一个世界范围内都存在的问题,所以,Java提供了世界性的解决方法。本文描述的方法是用于处理中文的,但是,推而广之,对于处理世界上其它国家和地区的语言同样适用。

  汉字是双字节的。所谓双字节是指一个双字要占用两个BYTE的位置(即16位),分别称为高位和低位。中国规定的汉字编码为utf-8,这是强制性的,目前几乎所有的能处理中文的应用程序都支持utf-8。utf-8包括了一二级汉字和9区符号,高位从0xa1到0xfe,低位也是从0xa1到0xfe,其中,汉字的编码范围为0xb0a1到0xf7fe。

  另外有一种编码,叫做utf-8,但这是一份规范,不是强制的。utf-8提供了20902个汉字,它兼容utf-8,编码范围为0x8140到0xfefe。utf-8中的所有字符都可以一一映射到Unicode 2.0。

  在不久的将来,中国会颁布另一种标准:GB18030-2000(utf-82K)。它收录了藏、蒙等少数民族的字型,从根本上解决了字位不足的问题。注意:它不再是定长的。其二字节部份与utf-8兼容,四字节部分是扩充的字符、字形。它的首字节和第三字节从0x81到0xfe,二字节和第四字节从0x30到0x39。

  本文不打算介绍Unicode,有兴趣的可以浏览“http://www.unicode.org/”查看更多的信息。Unicode有一个特性:它包括了世界上所有的字符字形。所以,各个地区的语言都可以建立与Unicode的映射关系,而Java正是利用了这一点以达到异种语言之间的转换。

  在JDK中,与中文相关的编码有:

  表1 JDK中与中文相关的编码列表

编码名称说明
ASCII7位,与ascii7相同
ISO8859-18-位,与 8859_1,ISO-8859-1,ISO_8859-1,latin1...等相同
utf-8-8016位,与utf-8,utf-8-1980,EUC_CN,euccn,1381,Cp1381, 1383, Cp1383, ISO2022CN,ISO2022CN_GB...等相同
utf-8与MS936相同,注意:区分大小写
UTF8与UTF-8相同
GB18030与cp1392、1392相同,目前支持的JDK很少

  在实际编程时,接触得比较多的是utf-8(utf-8)和ISO8859-1。

  为什么会有“?”号

  上文说过,异种语言之间的转换是通过Unicode来完成的。假设有两种不同的语言A和B,转换的步骤为:先把A转化为Unicode,再把Unicode转化为B。

  举例说明。有utf-8中有一个汉字“李”,其编码为“C0EE”,欲转化为ISO8859-1编码。步骤为:先把“李”字转化为Unicode,得到“674E”,再把“674E”转化为ISO8859-1字符。当然,这个映射不会成功,因为ISO8859-1中根本就没有与“674E”对应的字符。

  当映射不成功时,问题就发生了!当从某语言向Unicode转化时,如果在某语言中没有该字符,得到的将是Unicode的代码“\uffffd”(“\u”表示是Unicode编码,)。而从Unicode向某语言转化时,如果某语言没有对应的字符,则得到的是“0x3f”(“?”)。这就是“?”的由来。

  例如:把字符流buf =“0x80 0x40 0xb0 0xa1”进行new String(buf, "utf-8")操作,得到的结果是“\ufffd\u554a”,再println出来,得到的结果将是“?啊”,因为“0x80 0x40”是utf-8中的字符,在utf-8中没有。

  再如,把字符串String="\u00d6\u00ec\u00e9\u0046\u00bb\u00f9"进行new String (buf.getBytes("utf-8"))操作,得到的结果是“3fa8aca8a6463fa8b4”,其中,“\u00d6”在“utf-8”中没有对应的字符,得到“3f”,“\u00ec”对应着“a8ac”,“\u00e9”对应着“a8a6”,“0046”对应着“46”(因为这是ASCII字符),“\u00bb”没找到,得到“3f”,最后,“\u00f9”对应着“a8b4”。把这个字符串println一下,得到的结果是“?ìéF?ù”。看到没?这里并不全是问号,因为utf-8与Unicode映射的内容中除了汉字外还有字符,本例就是最好的明证。

  所以,在汉字转码时,如果发生错乱,得到的不一定都是问号噢!不过,错了终究是错了,50步和100步并没有质的差别。

  或者会问:如果源字符集中有,而Unicode中没有,结果会如何?回答是不知道。因为我手头没有能做这个测试的源字符集。但有一点是肯定的,那就是源字符集不够规范。在Java中,如果发生这种情况,是会抛出异常的。
  什么是UTF

  UTF,是Unicode Text Format的缩写,意为Unicode文本格式。对于UTF,是这样定义的:

  (1)如果Unicode的16位字符的头9位是0,则用一个字节表示,这个字节的首位是“0”,剩下的7位与原字符中的后7位相同,如“\u0034”(0000 0000 0011 0100),用“34” (0011 0100)表示;(与源Unicode字符是相同的);

  (2)如果Unicode的16位字符的头5位是0,则用2个字节表示,首字节是“110”开头,后面的5位与源字符中除去头5个零后的最高5位相同;第二个字节以“10”开头,后面的6位与源字符中的低6位相同。如“\u025d”(0000 0010 0101 1101),转化后为“c99d”(1100 1001 1001 1101);

  (3)如果不符合上述两个规则,则用三个字节表示。第一个字节以“1110”开头,后四位为源字符的高四位;第二个字节以“10”开头,后六位为源字符中间的六位;第三个字节以“10”开头,后六位为源字符的低六位;如“\u9da7”(1001 1101 1010 0111),转化为“e9b6a7”(1110 1001 1011 0110 1010 0111);

  可以这么描述JAVA程序中Unicode与UTF的关系,虽然不绝对:字符串在内存中运行时,表现为Unicode代码,而当要保存到文件或其它介质中去时,用的是UTF。这个转化过程是由writeUTF和readUTF来完成的。

  好了,基础性的论述差不多了,下面进入正题。

  先把这个问题想成是一个黑匣子。先看黑匣子的一级表示:

input(charsetA)->process(Unicode)->output(charsetB)

  简单,这就是一个IPO模型,即输入、处理和输出。同样的内容要经过“从charsetA到unicode再到charsetB”的转化。

  再看二级表示:

SourceFile(jsp,java)->class->output

  在这个图中,可以看出,输入的是jsp和java源文件,在处理过程中,以Class文件为载体,然后输出。再细化到三级表示:

jsp->temp file->class->browser,os console,db

app,servlet->class->browser,os console,db

  这个图就更明白了。Jsp文件先生成中间的Java文件,再生成Class。而Servlet和普通App则直接编译生成Class。然后,从Class再输出到浏览器、控制台或数据库等。

  JSP:从源文件到Class的过程

  Jsp的源文件是以“.jsp”结尾的文本文件。在本节中,将阐述JSP文件的解释和编译过程,并跟踪其中的中文变化。

  1、JSP/Servlet引擎提供的JSP转换工具(jspc)搜索JSP文件中用<%@ page contentType ="text/html; charset=<Jsp-charset>"%>中指定的charset。如果在JSP文件中未指定<Jsp-charset>,则取JVM中的默认设置file.encoding,一般情况下,这个值是ISO8859-1;

  2、jspc用相当于“javac –encoding <Jsp-charset>”的命令解释JSP文件中出现的所有字符,包括中文字符和ASCII字符,然后把这些字符转换成Unicode字符,再转化成UTF格式,存为JAVA文件。ASCII码字符转化为Unicode字符时只是简单地在前面加“00”,如“A”,转化为“\u0041”(不需要理由,Unicode的码表就是这么编的)。然后,经过到UTF的转换,又变回“41”了!这也就是可以使用普通文本编辑器查看由JSP生成的JAVA文件的原因;

  3、引擎用相当于“javac –encoding UNICODE”的命令,把JAVA文件编译成CLASS文件;

  先看一下这些过程中中文字符的转换情况。有如下源代码:

<%@ page contentType="text/html; charset=utf-8"%>
<html><body>
<%
 String a="中文";
 out.println(a);
%>
</body></html>

  这段代码是在UltraEdit for Windows上编写的。保存后,“中文”两个字的16进制编码为“D6 D0 CE C4”(utf-8编码)。经查表,“中文”两字的Unicode编码为“\u4E2D\u6587”,用 UTF表示就是“E4 B8 AD E6 96 87”。打开引擎生成的由JSP文件转变而成的JAVA文件,发现其中的“中文”两个字确实被“E4 B8 AD E6 96 87”替代了,再查看由JAVA文件编译生成的CLASS文件,发现结果与JAVA文件中的完全一样。

  再看JSP中指定的CharSet为ISO-8859-1的情况。

<%@ page contentType="text/html; charset=ISO-8859-1"%>
<html><body>
<%
 String a="中文";
 out.println(a);
%>
</body></html>

  同样,该文件是用UltraEdit编写的,“中文”这两个字也是存为utf-8编码“D6 D0 CE C4”。先模拟一下生成的JAVA文件和CLASS文件的过程:jspc用ISO-8859-1来解释“中文”,并把它映射到Unicode。由于ISO-8859-1是8位的,且是拉丁语系,其映射规则就是在每个字节前加“00”,所以,映射后的Unicode编码应为“\u00D6\u00D0\u00CE\u00C4”,转化成UTF后应该是“C3 96 C3 90 C3 8E C3 84”。好,打开文件看一下,JAVA文件和CLASS文件中,“中文”果然都表示为“C3 96 C3 90 C3 8E C3 84”。

  如果上述代码中不指定<Jsp-charset>,即把第一行写成“<%@ page contentType="text/html" %>”,JSPC会使用file.encoding的设置来解释JSP文件。在RedHat 6.2上,其处理结果与指定为ISO-8859-1是完全相同的。

  到现在为止,已经解释了从JSP文件到CLASS文件的转变过程中中文字符的映射过程。一句话:从“JspCharSet到Unicode再到UTF”。下表总结了这个过程:

  表2 “中文”从JSP到CLASS的转化过程

Jsp-CharSetJSP文件中JAVA文件中CLASS文件中
utf-8D6 D0 CE C4(utf-8)从\u4E2D\u6587(Unicode)到E4 B8 AD E6 96 87 (UTF)E4 B8 AD E6 96 87 (UTF)
ISO-8859-1D6 D0 CE C4
(utf-8)
从\u00D6\u00D0\u00CE\u00C4 (Unicode)到C3 96 C3 90 C3 8E C3 84 (UTF)C3 96 C3 90 C3 8E C3 84 (UTF)
无(默认=file.encoding)同ISO-8859-1同ISO-8859-1同ISO-8859-1

  下节先讨论Servlet从JAVA文件到CLASS文件的转化过程,然后再解释从CLASS文件如何输出到客户端。之所以这样安排,是因为JSP和Servlet在输出时处理方法是一样的。
  Servlet:从源文件到Class的过程

  Servlet源文件是以“.java”结尾的文本文件。本节将讨论Servlet的编译过程并跟踪其中的中文变化。

  用“javac”编译Servlet源文件。javac可以带“-encoding <Compile-charset>”参数,意思是“用< Compile-charset >中指定的编码来解释Serlvet源文件”。

  源文件在编译时,用<Compile-charset>来解释所有字符,包括中文字符和ASCII字符。然后把字符常量转变成Unicode字符,最后,把Unicode转变成UTF。

  在Servlet中,还有一个地方设置输出流的CharSet。通常在输出结果前,调用HttpServletResponse的setContentType方法来达到与在JSP中设置<Jsp-charset>一样的效果,称之为<Servlet-charset>。

  注意,文中一共提到了三个变量:<Jsp-charset>、<Compile-charset>和<Servlet-charset>。其中,JSP文件只与<Jsp-charset>有关,而<Compile-charset>和<Servlet-charset>只与Servlet有关。

  看下例:

import javax.servlet.*;

import javax.servlet.http.*;

class testServlet extends HttpServlet
{
 public void doGet(HttpServletRequest req,HttpServletResponse resp)
 throws ServletException,java.io.IOException
 {
  resp.setContentType("text/html; charset=utf-8");
  java.io.PrintWriter out=resp.getWriter();
  out.println("<html>");
  out.println("#中文#");
  out.println("</html>");
 }
}

  该文件也是用UltraEdit for Windows编写的,其中的“中文”两个字保存为“D6 D0 CE C4”(utf-8编码)。

  开始编译。下表是<Compile-charset>不同时,CLASS文件中“中文”两字的十六进制码。在编译过程中,<Servlet-charset>不起任何作用。<Servlet-charset>只对CLASS文件的输出产生影响,实际上是<Servlet-charset>和<Compile-charset>一起,达到与JSP文件中的<Jsp-charset>相同的效果,因为<Jsp-charset>对编译和CLASS文件的输出都会产生影响。

  表3 “中文”从Servlet源文件到Class的转变过程

Compile-charsetServlet源文件中Class文件中等效的Unicode码
utf-8D6 D0 CE C4
(utf-8)
E4 B8 AD E6 96 87 (UTF)\u4E2D\u6587 (在Unicode中=“中文”)
ISO-8859-1D6 D0 CE C4
(utf-8)
C3 96 C3 90 C3 8E C3 84 (UTF)\u00D6 \u00D0 \u00CE \u00C4 (在D6 D0 CE C4前面各加了一个00)
无(默认)D6 D0 CE C4 (utf-8)同ISO-8859-1同ISO-8859-1



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