告別亂碼，針對GBK、UTF-8兩種編碼的智能URL解碼器的java實現

效果圖

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字符

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 字符是早於計算機而存在，從人類有文明那時起，人們就用一個個符號表明世間萬象。如ABC，如「1、2、三」。

字符集

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 字符集是全部字符的集合。

 

XXX字符集

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 給字符集中的每個字符套上一個序號後的字符集。常見的XXX字符集有ASCLL字符集、Unicode字符集等等，不一樣種字符集爲每一個字符編的序號不一樣，包含的字符數量也不一樣。

GBK、UTF-8

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 　　GBK、UTF-8是一種編碼編碼格式。固然，你也能夠說unicode是一種編碼格式，由於它的的確確爲每一個字符編了一個碼，沒錯，但是unicode的編碼徹底沒有規律，最多隻能把其當映射表用。

　　咱們知道，計算機只能識別1和0，假如計算機存儲中文字符「字」在硬盤，確定是存儲一串二進制串。

　　那麼問題來了，中文字符【字】在unicode字符集中的序號是23383，那麼直接把23383轉化成2進製爲101101101010111，而後存儲在計算機裏面，等須要的時候把101101101010111串拿出來，轉成23383，再根據unicode映射表，找到中文字符【字】不就好嗎？

　　答案是否認的，若是是這樣的話，那計算機怎麼知道多少個一、0才表明一個字符呢？因此咱們須要一種編碼格式，把23383編碼成有規律的一、0串，以便計算機讀取。

　　而GBK和UTF-8即是兩種不一樣的有規則的編碼格式。

　　例如：以UTF-8爲例子，假如咱們所在的環境使用的是unicode字符集，那麼「字」在unicode字符集中的序號是23383，轉成二進制是101101101010111，使用UTF-8爲其編碼，以一種特定的算法（下面會具體講這種算法），把101101101010111轉化成11100101 10101101 10010111三個字節的二進制串，再存儲到硬盤中，計算機在讀取的時候，假如咱們指定了讓計算機以UTF-8編碼格式讀取並解碼，計算機就會把這三個字節拿出來，倒着轉回去，就能獲得【字】這個中文字符了。

亂碼的根源：

假如咱們存儲的時候，使用GBK編碼格式編碼，存儲到硬盤，而從硬盤讀取出來後，在「倒着轉回去」這個步驟卻使用UTF-8編碼格式轉回去，算法不一樣，那麼就可能出現亂碼。

如何避免亂碼：

以什麼編碼格式存儲，就用什麼編碼格式解。

可是，假如用戶A使用GBK編碼對「字」進行編碼，而用戶B並不知情，也沒A的聯繫方式，跟A約定不了，沒法得知硬盤中的數據是以什麼編碼格式編碼的，怎麼辦呢？

解決亂碼的思路：

一、隨意使用一種編碼格式解碼，看解碼後的字符串是否亂碼，若是是亂碼，就用另外一種編碼格式解碼。但該方法可能誤判。

二、UTF-8編碼格式有必定的規律，咱們能夠經過正則表達式來驗證是不是通過UTF-8編碼後的。

 

JAVA自帶檢測亂碼

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1  boolean b = java.nio.charset.Charset.forName("GBK").newEncoder().canEncode(str);

 

當開始接觸這種方法時，原覺得java能幫咱們判斷亂碼，就能夠高枕無憂了，後來發現，該方法的成功率並不高。

但咱們能夠先用此方法作第一步檢測，若是判斷不出來，再使用第2種方法。

 

UTF-8的編碼規律

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 UTF-8形式的二進制，當一個字節時，兩個字節時，3、4、5、六個字節時，都有必定的格式：

1字節	0xxxxxxx
2字節	110xxxxx 10xxxxxx
3字節	1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
4字節	11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
5字節	111110xx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx
6字節	111111x0 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

很明顯，字節數不同的話，第一個字節是不一樣的，因此第一個字節可用用來表示該字符究竟佔用了多少個字節。

當計算機讀取到以0xxxxxxx開頭的字節，那麼就表明這個字節獨自就已經表示某個字符了，計算機將把這個字節單獨拿出來解碼。

當計算機讀取到以110xxxxx開頭的字節，那麼就表明兩個字節才能表示某個字符，計算機就把這個字節以及它後面的一個字節拿出來，表明一個字符進行解碼。

……

而除了第一個字節外，後面的字節都是統一的10xxxxxx格式。

有了上面的有規則的格式，按到理咱們就可使用正則表達式來檢測一個二進制串是不是UTF-8編碼後的串，但代碼中操做二進制並不方便，結合URL爲16進制的特色，咱們能夠用正則表達式判斷16進制的串。

 

如何構造正則表達式

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咱們先看看這種編碼格式前一個字節的範圍：

	二進制	十六進制
1字節	00000000~01111111	00~7f
2字節	11000000~11011111	c0~df
3字節	11100000~11101111	e0~df
4字節	11110000~11110111	f0~f7
5字節	11111000~11111011	f8~fb
6字節	11111100~11111101	fc~fd

以上的範圍可用計算機自行驗證：

後面格式相同的字節10xxxxxx的範圍：

10000000~10111111

80~bf

按照這種格式，UTF-8編碼格式最多可用用來表示一個1+5*6=31位的二進制串，共使用6個字節。

按照這種規律，咱們先練一下手，嘗試把「字」轉化爲UTF-8的十六進制：

java使用的字符集是unicode的，因此咱們以unicode爲例子。

一、找出「字」在unicdoe字符集中的序號：

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println((int)'字');
	}

結果爲：23383

2、把23383轉化二進制：　　

23383

101101101010111

可用看出，二進制共15位，按照UTF-8的編碼格式，得用3個字節來表示。

咱們把101101101010111從後往前分紅三組：101，101101，010111

填充到3字節的UTF-8編碼格式中爲：

1110xxxx  10xxxxxx  10xxxxxx

11100101 10101101 10010111

3、使用計算器把二進制轉化爲16進製爲：

OxE5  OxAD  Ox97

4、使用網上的工具驗證一下，結果吻合，說明這種規律是正確的。

 

 

上面已經介紹了UTF-8的規律，那麼咱們藉助強大的正則表達式，就能夠判斷一個URL串是通過什麼編碼格式編碼的了。

先把上面的表複製下來容易觀察：

	二進制	十六進制
1字節	00000000~01111111	00~7f
2字節	11000000~11011111	c0~df
3字節	11100000~11101111	e0~df
4字節	11110000~11110111	f0~f7
5字節	11111000~11111011	f8~fb
6字節	11111100~11111101	fc~fd

1字節時：[\\x00-\\x7f]---------------------------------1

2字節時：[\\xc0-\\xdf][\\x80-\\xbf]-------------------2

3字節時：[\\xe0-\\xef][\\x80-\\xbf]{2}--------------3

4字節時：[\\xf0-\\xf7][\\x80-\\xbf]{3}--------------4

5字節時：[\\xf8-\\xfb][\\x80-\\xbf]{4}--------------5

6字節時：[\\xfc-\\xfd][\\x80-\\xbf]{5}--------------6

使用或組合在一塊兒就是：^([\\x00-\\x7f]|[\\xc0-\\xdf][\\x80-\\xbf]|[\\xe0-\\xef][\\x80-\\xbf]{2}|[\\xf0-\\xf7][\\x80-\\xbf]{3}|[\\xf8-\\xfb][\\x80-\\xbf]{4}|[\\xfc-\\xfd][\\x80-\\xbf]{5})+$

判斷過程是這樣子的：例如【字】通過UTF-8編碼後，爲：%e5 %ad %97，共3個字節，符合第3字節的狀況，第一個字節e5在[\\xe0-\\xef]範圍內，後兩個字節ad和97都在[\\x80-\\xbf]範圍內。

因此咱們能夠說這個字符是通過UTF-8編碼的。咱們就可使用UTF-8編碼格式對其進行解碼了。

java代碼以下：

1     protected static final Pattern utf8Pattern = Pattern.compile("^([\\x00-\\x7f]|[\\xc0-\\xdf][\\x80-\\xbf]|[\\xe0-\\xef][\\x80-\\xbf]{2}|[\\xf0-\\xf7][\\x80-\\xbf]{3}|[\\xf8-\\xfb][\\x80-\\xbf]{4}|[\\xfc-\\xfd][\\x80-\\xbf]{5})+$");
2                 Matcher matcher = utf8Pattern.matcher(pureValue);
3                 if (matcher.matches()) {
4                     return "UTF-8";
5                 } else {
6                     return "GBK";
7                 }

 

缺陷

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 　　使用上面的方法，貌似沒什麼問題，不過GBK編碼後是以兩個兩個字節呈現的，而UTF-8也有兩個字節的狀況，因此當一個字符經GBK編碼後，轉化爲16進制，而恰好這個16進制的範圍落入UTF-8的兩個字節的範圍，那麼就會被誤判成UTF-8，從而致使解碼錯誤。那真的有可能會出現這種狀況嗎？

答案是會的，咱們查看下GBK簡體中文編碼表。

發現有一部分範圍落入了UTF-8的二進制範圍了。

從：

一直到：

即UTF-8十六進制中兩個字節的範圍[\\xc0-\\xdf][\\x80-\\xbf]，GBK都有。

例如上面表的第二個中文【愧】，愧的GBK十六進制是C0 A0，那麼徹底符合UTF-8正則表達式中二字節的[\\xc0-\\xdf][\\x80-\\xbf]這個判斷，因此會被誤認爲是UTF-8編碼。

注：該缺陷第一次看，是在下方「參考"的第一篇博客裏，嘗試了一下，的確有缺陷。 

 

嘗試修復缺陷

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根據下面"參考"的第一篇博客，修復的思路是把重複的區域都認爲是GBK編碼。

咱們截取正則表達式的前兩種狀況（一字節、二字節的狀況）來排除：^([\\x01-\\x7f]|[\\xc0-\\xdf][\\x80-\\xbf])+$

假如某個16進制串match該正則表達式，就認爲是GBK編碼的。

修改後的代碼爲：

 1     protected static final Pattern utf8Pattern = Pattern.compile("^([\\x01-\\x7f]|[\\xc0-\\xdf][\\x80-\\xbf]|[\\xe0-\\xef][\\x80-\\xbf]{2}|[\\xf0-\\xf7][\\x80-\\xbf]{3}|[\\xf8-\\xfb][\\x80-\\xbf]{4}|[\\xfc-\\xfd][\\x80-\\xbf]{5})+$");
 2     protected static final Pattern publicPattern = Pattern.compile("^([\\x01-\\x7f]|[\\xc0-\\xdf][\\x80-\\xbf])+$");
 3 Matcher publicMatcher = publicPattern.matcher(str);
 4                 if(publicMatcher.matches()) {
 5                     return "GBK";
 6                 }
 7                 
 8                 Matcher matcher = utf8Pattern.matcher(str);
 9                 if (matcher.matches()) {
10                     return "UTF-8";
11                 } else {
12                     return "GBK";
13                 }

 

又一缺陷

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 但這樣一來，本來是一個字節或兩字節，且是UTF-8編碼的，就會被誤判爲GBK。。。

可是，這總比被誤判成UTF-8好，由於咱們查看Unicode編碼表：

能夠發現，第一個中文是「一」，轉化爲UTF-8的話已經排到3個字節去了，因此2個字節內不會出現中文。

可是GBK中，中文是兩個字節的。

因此，採用上面的修復缺陷的方法，能夠保證中文不會亂碼。對於某些網站，只需保證中文不會亂碼便可，好比說國內的各類中文購物網站。這些網站中商品的標題通常都是中文的，用戶通常以中文搜索，咱們儘量保證中文不亂碼便可。

因此，該技術仍是有必定用處的。

 

參考

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一、http://www.cnblogs.com/chengmo/archive/2011/02/19/1958657.html

二、http://www.cnblogs.com/chengmo/archive/2010/10/30/1864004.html

三、unicode編碼表

四、GBK簡體中文表

 

若有錯誤的地方，歡迎指出。