字符编码扫盲及escape, encodeURI 和 encodeURIComponent方法比较

字符编码:ASCII,Unicode和UTF-8

在正式说转码之前,先了解下字符编码。下面是阮一峰网络日志的一篇文章的摘抄。

1.ASCII码

在计算机内部,所有的信息都最终表示为一个二进制字符串。每一个二进制(bit)有0和1两种状态,一个字节由8个二进制位组成,所以共256(2^8)种状态。

ASCII码是定义了英文字符和二进制位之间关系的字符编码。ASCII码一共规定了128个字符的编码,比如空格是32(二进制00100000)。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7位,最前面一位统一规定为0;

2.非ASCII编码

英文用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。

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。

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。

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。

转码问题是一个经常让人头疼的问题,下面比较下escape(), encodeURI() 和 encodeURIComponent()三种方法的不同以及使用场景。

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(字符用两个字节或四个字节表示)和UTF-32(字符用四个字节表示),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(十六进制) | UTF-8编码方式(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

跟据上表,解读UTF-8编码非常简单。如果一个字节的第一位是0,则这个字节单独就是一个字符;如果第一位是1,则连续有多少个1,就表示当前字符占用多少个字节。

escape(), encodeURI() 和 encodeURIComponent()方法比较

escape()方法

escape方法返回一个Unicode格式的字符串。所有的空格、标点符号、特殊字符和其他非ASCII字符都会被替换为%xx格式的编码,其中xx是相应字符的16进制数字。比如,一个空格会被转码为”%20”。

该方法不会对 ASCII 字母和数字进行编码,也不会对下面这些 ASCII 标点符号进行编码: - _ . ! ~ * ‘ ( ) 。其他所有的字符都会被转义序列替换。

encodeURI()方法

encodeURI() 函数可把字符串作为 URI 进行编码。某些字符将被十六进制的转义序列进行替换。

该方法不会对 ASCII 字母和数字进行编码,也不会对这些 ASCII 标点符号进行编码: - _ . ! ~ * ‘ ( ) 。

该方法的目的是对 URI 进行完整的编码,因此对以下在 URI 中具有特殊含义的 ASCII 标点符号,encodeURI() 函数是不会进行转义的:;/?:@&=+$,#

注: decodeURI(undefined) === ‘undefined’; //true

encodeURIComponent()方法

encodeURIComponent() 函数 与 encodeURI() 函数的区别之处,前者假定它的参数是 URI 的一部分(比如协议、主机名、路径或查询字符串)。因此 encodeURIComponent() 函数将转义用于分隔 URI 各个部分的标点符号。

总结

通过对三个函数的分析,我们可以知道:escape()除了 ASCII 字母、数字和特定的符号外,对传进来的字符串全部进行转义编码,因此如果想对URL编码,最好不要使用此方法。而encodeURI() 用于编码整个URI,因为URI中的合法字符都不会被编码转换。encodeURIComponent方法在编码单个URIComponent(指请求参数)应当是最常用的,它可以讲参数中的中文、特殊字符进行转义,而不会影响整个URL。

参考资料

  1. 字符编码笔记:ASCII,Unicode和UTF-8
  2. Comparing escape(), encodeURI(), and encodeURIComponent()
  3. escape()、encodeURI()、encodeURIComponent()区别详解