编码揭秘：解构字符%20背后的秘密与百分号编码艺术
提到这个 %20，想必大家都见过，熟悉一点编码的人，还会知道这玩意就是空格转换而来！ 那么我们一起破解， 如何编码而来？
前言
提到这个 %20，想必大家都见过，熟悉一点编码的人，还会知道这玩意就是空格转换而来！ 那么我们一起破解， 如何编码而来？
我们今天继续学习前端编码知识， 其他编码文章：
之后再补上
- UTF-16 编码
- UTF-8 编码
前端所需要的基本编码知识体系就基本形成。
更多前端基础进阶知识，可以
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Unicode基础知识
Unicode 只是一个字符集, 其为每个字符提供了一个编号，我们称之为码点。
Unicode 可以使用的编码有三种，分别是：
UFT-8：一种 变长的编码方案，使用 1~6 个字节来存储。
UTF-16：对于码点小于0xFFFF(65535)的字符，两个字节存储，反之采用 4个字节来存储。
UFT-32：一种 固定长度的编码方案，不管字符编号大小，始终使用 4 个字节来存储。
所以UTF-8个UTF-16都属于变长编码方案，而UTF-32属于固定长度编码方案。
固定长度编码方案优点当然是简单啊，缺点嘛，费空间， 这就是为嘛还要有UTF-16和UTF-8。
我们网络传输常用 UTF-8, 而javascript运行时的字符编码是 UTF-16.
%20怎么来的
我们看看，我们怎么样可以得到这个%20:
escape(" ") "%20"
encodeURI(" ") "%20"
encodeURIComponent(" ") "%20"
其是字符的16进制格式值， 是百分号编码，之后会细说。
怎么获得这个编码，写一个简单的方法你就懂了
function to16Format(ch){
return '%' + ch.codePointAt(0).toString(16)
}
to16Format(" ") // "%20"
虽然3个方法都能获得同样的值，
很少有人告诉你 esacpe是基于UTF-16，而另外两个是基于 UTF-8, 看个例子：
0-0xFF码点范围编码结果是一致的，
0xFF以上，结果就不一样了， 原理我们后面说。
escape("") //%20
encodeURI("") //%20
escape("人") // "%u4EBA"
encodeURI("人") // "%E4%BA%BA"
escape("𣑕") // %uD84D%uDC55
encodeURI("𣑕") // "%F0%A3%91%95"
小结一下：
- escape，encodeURI和encodeURIComponent 对空格编码
" "均能得到20% - escape进行的是UTF-16编码，后两者是UTF-8编码，只是码点
0xFF以下的编码结果一致罢了
当然，不是所有的字符都会被编码，接下来一起看哪些字符不会被编码。
哪些字符不会被编码
%20， 就不得不提到我们的常用编码的三对姊妹：
- escape (unescape)
已过时 - encodeURI (decodeURI)
- encodeURIComponent (decodeURIComponent)
我们先把A-Z a-z 0-9单独列出来，因为都是不会被编码的， 看看哪些字符不会被编码。
| 系列 | 保留字符 | 编码 |
|---|---|---|
| escape | @ * _ + - . / |
UTF-16 |
| encodeURI | - _ . ! ~ * ' ( ) ; , / ? : @ & = + $ # |
UTF-8 |
| encodeURIComponent | - _ . ! ~ * ' ( ) |
UTF-8 |
编码之 escape
简单来说，escape是生成新的由十六进制转义序列替换的字符串，作用是让它们在所有电脑上可读。
编码之后的效果是%XX或者%uXXXX这种形式。
当你需要对URL编码时，请使用 encodeURI 或者 encodeURIComponent。
划重点： 基于UTF-16进行编码
UTF-16字符编码，对于码点大于0xFFFF的字符，其编码结果是分高低位的， charCodeAt(0)可以获得高位， charCodeAt(1)可以获得低位。
escape之码点大于0xFFFF的字符
转义为两个%uXXXX
先直接看代码结果：
var ch = String.fromCodePoint(0x23455); // "𣑕"
escape(ch) // '%uD84D%uDC55' 码点大于 0xFFFF
unescape(escape(ch)) // "𣑕"
ch.charCodeAt(0).toString(16).toUpperCase(); // 高位
// 'D84D'
ch.charCodeAt(1).toString(16).toUpperCase(); // 低位
// 'DC55'
看着结论就知道了，和charCodeAt的逻辑处理一致。 都是返回UTF-16编码的高低位编码。
编码之 encodeURI
由于 URL 只能由标准 ASCII 字符组成，因此必须对其他特殊字符进行编码。它们将被代表 utf-8编码的一系列不同字符所取代。
encodeURI 和 encodeURIComponent 用于此目的。
划重点，encodeURI 和 encodeURIComponent 采用的是UTF-8编码。
先看看码点和UTF-8编码格式，以及需要的字节数。
| Unicode 码点范围（十六进制） | 十进制范围 | UTF-8 编码方式（二进制） | 字节数 |
|---|---|---|---|
0000 0000 ~ 0000 007F |
0 ~ 127 |
0xxxxxxx |
1 |
0000 0080 ~ 0000 07FF |
128 ~ 2047 |
110xxxxx 10xxxxxx |
2 |
0000 0800 ~ 0000 FFFF |
2048 ~ 65535 |
1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx |
3 |
0001 0000 ~ 0010 FFFF |
65536 ~ 1114111 |
11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx |
4 |
我们先看看 人 字：
- 获取其码点
4eba
var codePoint = "人".codePointAt(0).toString(16) // `4eba`
- 其位于
0000 0800 ~ 0000 FFFF, 格式为1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx, 需要三个字节 - encodeURI, 可以看到是三个
%XX
encodeURI("人") // %E4%BA%BA
这里我们省略了具体的编码过程， 具体的编码结果验证可以去 Convert UTF8 to Binary Bits - Online UTF8 Tools 验证
最终编码结果: 11100100 10111010 10111010
(0b11100100).toString(16).toUpperCase() // E4
(0b10111010).toString(16).toUpperCase() // BA
(0b10111010).toString(16).toUpperCase() // BA
encodeURI("人") // %E4%BA%BA => E4 BA BA
再推导一下𣑕字
- 码点是
0x23455 0001 0000 ~ 0010 FFFF之间，格式为11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx, 需四个字节- encodeURI, 其由四个
%XX组成
encodeURI("𣑕") // "%F0%A3%91%95"
编码之 encodeURIComponent
既然有encodeURI为嘛还要来一个encodeURIComponent呢？
其用于对地址后的 参数值进行编码, 我们通常称呼为queryString。
看个例子：
var param = "http://www.yyy.com"; //param为参数
param = encodeURIComponent(param);
var url = "http://www.xxxx.com?target=" + param;
同理下面的?之后的部分空 键=啊 哈&type=x，键值对均需要encodeURIComponent进行编码。
http://wwww.xxxyyy.com/哈 哈?空 键=啊 哈&type=x
其实吧，现代浏览器，默认都会自行进行编码，你不妨把上面的地址贴到浏览器:
application/x-www-form-urlencoded
对于 application/x-www-form-urlencoded (POST) 这种数据方式， 也是需要编码的。
其编码规则：
- 数据被编码成以
'&'分隔的键-值对, 同时以'='分隔键和值. - 非字母或数字的字符会被 percent-encoding
我们先一起看看 percent-encoding（百分号编码）。
percent-encoding
百分比编码(也有叫百分号编码的) 是一种拥有8位字符编码的编码机制，这些编码在URL的上下文中具有特定的含义。它有时被称为URL编码。编码由英文字母替换组成：“%” 后跟替换字符的ASCII的十六进制表示。
它广泛地应用于主统一资源标志符/统一资源定位符集(URI) ，其中包括 URL 和统一资源名(URN)。
它还用于准备应用 application/x-www-form-urlencoded 媒体类型的数据，这通常用于在 HTTP 请求中提交 HTML 表单数据。
URI所允许的字符分作保留与未保留。保留字符是那些具有特殊含义的字符，例如：斜线字符用于URL（或URI）不同部分的分界符；未保留字符没有这些特殊含义。百分号编码把保留字符表示为特殊字符序列。
保留字符
保留字符需要编码，其有： ':'，'/'，'?'，'#'，'['，']'，'@'，'!'，'$'，'&'，"'"，'('，')'，'*'，'+'，','，';'，'='，以及，'%' 本身， 以及一个空格 " "。
percent-encoding编码对照表请参见：percent-encoding | MDN
非保留字符
不需要被编码，直接使用就行。
- A-Z
- a-z
- 0-9
- _ . ~
特殊的字符 " "，
- 其在作为URL的时候，编码是转为
%20 - post提交（application/x-www-form-urlencoded）替换为
+
那么，我们这里直接使用 encodeURLComponent编码值和键，能行吗？
答案是不行：
百分比编码需要编码特殊字符的是 20个（加上 ' '）
: / ? # [ ] @ ! $ & ' ( ) * + , ; = %
encodeURLComponent不编码的字符是 9 个：
- _ . ! ~ * ' ( )
所以还需要额外编码为： ['!', "'", '(', ')', '*']， 怎么计算而得，参见下面代码：
var percentChars = [':', '/', '?', '#', '[', ']', '@', '!', '$', '&', "'", '(', ')', '*', '+', ',', ';', '=', '%', ' '];
var eURICChars = ['-', '_', '.', '!', '~', '*', "'", '(', ')'];
var notInPChars = percentChars.filter(c=> eURICChars.includes(c));
console.log("notInPChars:", notInPChars);
// notInPChars: (5) ['!', "'", '(', ')', '*']
所以，完整的编码应该如下：
function encodeValue(val)
{
var eVal = encodeURIComponent(val);
// 单独处理encodeURIComponent不编码的字符
eVal = eVal.replace(/\*/g, '%2A');
eVal = eVal.replace(/!/g, '%21');
eVal = eVal.replace(/\(/g, '%28');
eVal = eVal.replace(/\)/g, '%29');
eVal = eVal.replace(/'/g, '%27');
// 特殊处理空格字符
return eVal.replace(/\%20/g,'+');
}
Content-Disposition: attachment; filename
我们后台返回文件的时候，如果指定Content-Disposition: attachment并设定好filename， 客户端收到请求后是可以直接进行文件下载的。 问题就在于这个filename，其也是需要被编码的，我们了解一下即可：
参考MDN:
var fileName = 'my file(2).txt';
var header = "Content-Disposition: attachment; filename*=UTF-8''"
+ encodeRFC5987ValueChars(fileName);
console.log(header);
// 输出 "Content-Disposition: attachment; filename*=UTF-8''my%20file%282%29.txt"
function encodeRFC5987ValueChars (str) {
return encodeURIComponent(str).
// 注意，尽管 RFC3986 保留 "!"，但 RFC5987 并没有
// 所以我们并不需要过滤它
replace(/['()]/g, escape). // i.e., %27 %28 %29
replace(/\*/g, '%2A').
// 下面的并不是 RFC5987 中 URI 编码必须的
// 所以对于 |`^ 这3个字符我们可以稍稍提高一点可读性
replace(/%(?:7C|60|5E)/g, unescape);
}
其比 percent-encoding又还有些区别，注释里面写得很清楚。 我真想说，搞那么多协议不累吗？
看到注册，我们可以看到 RFC3986， RFC5987等协议，我们一起了解一下。
RFC3986 ，RFC1738 ，RFC5987
RFC3986， RFC1738是关于URI的编码规范，RFC5987是关于http协议文件头字段的规范。
-
RFC3986
2005年发布，现行标准。文档对URL的编解码问题做出了详细的建议，指出了哪些字符需要被编码才不会引起Url语义的转变，以及对为什么这些字符需要编码做出了相应的解释 -
RFC 1738
94年发布。同上。 -
RFC5987
Character Set and Language Encoding for Hypertext Transfer Protocol (HTTP) Header Field Parameters。 翻译： 超文本传输协议文件头字段参数的字符集和语言编码， 对http传输头部字符串编码的规范。
你会发现很多代码还会处理~符号，虽然RFC3986文档规定，对于波浪符号~，不需要进行Url编码，但是还是有很多老的网关或者传输代理。
兼容性好的代码，会兼容处理 RFC1738， 比如著名的qs库的 formats.js
window.btoa 和window.atob
window.btoa可以进字符进行base64编码, window.atob可以解码。
window.btoa("abcd") // "YWJjZA=="
window.atob("YWJjZA==") // "abcd"
但是其职能编码ASCII 字符串， 试试中文：
window.btoa("人")
// Uncaught DOMException: Failed to execute 'btoa' on 'Window':
// The string to be encoded contains characters outside of the Latin1 range.
怎么解决呢？
// ucs-2 string to base64 encoded ascii
function utoa(str) {
return window.btoa(unescape(encodeURIComponent(str)));
}
// base64 encoded ascii to ucs-2 string
function atou(str) {
return decodeURIComponent(escape(window.atob(str)));
}
验证一下, 完美。
utoa("人") //5Lq6
atou("5Lq6") //人
那么这是什么思路呢？？？
encodeURIComponent 将字符转为百分比utf-8字节存储为% XX 之后，unescape 将它们转换为 btoa 所要求的单个代码点。因此，btoa (unescape (encodeURIComponent (str)))都将文本编码为 utf-8字节，然后将其编码为 Base64。
虽然，你去掉中间的unescape和escape也可以正常使用，但是必须搭配使用啦。
但是，已经不是标准的utf-8转为Base64了。
自己玩：
window.btoa(encodeURIComponent("我是人a"))
// JUU2JTg4JTkxJUU2JTk4JUFGJUU0JUJBJUJBYQ==
decodeURIComponent(window.atob("JUU2JTg4JTkxJUU2JTk4JUFGJUU0JUJBJUJBYQ=="))
// 我是人a
标准base解码，已经得不到正确结果：
总结
%20是escape或者URL编码得到的结果，对应着空字符" "。 也可是说是百分号编码。- escape是把字符串转为十六进制转义序列，作用是让它们在所有电脑上可读。 已过时，现在也没啥用。
- encodeURI 是URL编码，不处理参数部分
- encodeURIComponent 也是URL编码
主要用于- url的参数部分
- post 数据类型为application/x-www-form-urlencoded
- 附件文件名 filename
- RFC3986 ，RFC1738 是URL编码协议
- RFC5987 是http传输头部字符串编码的规范
- window.btoa 和window.atob 默认只能处理ASCII码字符，在encodeURIComponent和escape的配合下，可以处理任意字符。
最后提一个问题：
百分号编码 和 escape, encodeURI, encodeURIComponent是什么关系?
写在最后
不忘初衷，有所得，而不为所累，如果你觉得不错，你的一赞一评就是我前行的最大动力。
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引用
escape (string)
encodeURI
encodeURIComponent
escape,encodeURI,encodeURIComponent有什么区别
percent-encoding | MDN
Percent-encoding | wikipedia
百分号编码 | 中文 维基
Converting to Base64 in JavaScript without Deprecated 'Escape' call
