蔡学镛
许多人用 Java 处理到中文资料时，常会出现乱码。关于 Java 和中文兼容性的问题，实在让许多程序员为此伤透脑筋，相关的问题每隔几天就会出现在网络上。为了舒缓您紧蹙的眉头，我非凡写了这系列文章，解说 Java 牵涉到文字时的内部处理方式，供读者参考。读完本系列文章之后，不求甚解者可以治标，充分理解者可以治本。本文贵在原理解说，别光是囫囵吞枣。
快速解决之道
假如你目前正遭碰到 Java 和中文不兼容的问题，请你注重下面这几点，说不定问题能马上迎刃而解：
1. 检查操作系统设定：先检查你的操作系统，确定国籍语言资料是「Traditional Chinese（Taiwan）」。国籍语言资料的设定会影响 Java 编译器与JRE的判定。我之前就是因为国籍资料设定不正确，出了一堆 Java 和中文不兼容的怪事。
2. 更新 Java 环境版本：改用最新版的 JDK，新版本的 JDK 说不定已经解决你原有的问题。请注重：某些 Java IDE 所用的编译器和 JRE 是不兼容于中文的（我遇过这样的情形），你最好能把 Java IDE 的 JDK 指到新版的 JDK。另外，假如数据库取回的资料是乱码，换别套或者更新 JDBC 驱动程序试试看。
假如还是无法解决，请具体阅读下面各小节的内容，仔细推敲你的错误所在。
Unicode、UTF-16、UTF-8
Java 内部处理字符使用的字序方式是 Unicode，这是一种通行全球的编码方式。Unicode 因为必须将中、韩、日、英、法、阿拉伯……等许多国家所使用的文字都纳入，目前已经包含了六万多个字符，所以 Unicode 使用了 16 个位来为字符编码。因为 Unicode 使用了 16 位编码，所以每个字符都用 16 位来储存或传输是很自然的事，这种储存或传输的格式称为 UTF-16（是不是很像战斗机的名字）。假如你使用到的字符都是西方字符，那么你一定不会想用 UTF-16 的格式，因为体积比 8 位的 Latin-1（一种扩充 ASCII 的编码）多了一倍。所以 Unicode 另有一种储存或传输的格式，叫做 UTF-8。UTF-8 的格式在编码英文时，只需要 8 位，但是中文则是 24 位，所以中文字出现比例高的地方还是使用 UTF-16 比较节省空间。Java 的 Class File（也就是 bytecode）中有一字段叫做常数区（Constant Pool），一律使用 UTF-8 为字符编码。
关于 Unicode 的编码，请查阅「The Unicode Standard, Version 3.0」一书（Addison-Wesley 出版）；关于 UTF-8 编码，请查阅「Java I/O」一书的 399 页（O´Reilly 出版）。关于 Java Class File 的格式与 Constant Pool，请查阅「Java Virtual Machine」一书（O´Reilly出版）。
Unicode 与繁体中文编码的互转
虽然 Java 内部完整地使用 Unicode，但是你所使用的操作系统可不见得。以繁体中文版的 Windows 98 来说，预设的编码方式是 MS950，这是一种兼容于 Big 5的编码方式。字符串数据从 Windows 一送进 JRE，JRE 的转码系统马上先把字符串编码由 MS950 转成 Unicode，才能进行处理。字符串资料由 JRE 一送出给 Windows，JRE 的转码系统马上先将其由 Unicode 转成 MS950，操作系统才能处理。
想知道你的 JDK 或 JRE 会用什么样的编码方式来和操作系统沟通，请执行下面的 Java 程序：
public class ShowNativeEncoding {
public static void main(String[] args) {
String enc = System.getProperty("file.encoding");
System.out.println(enc);
}
}
假如执行结果不是下面的字符串之一，那么你的操作系统国籍语言设定可能就有问题了：
? Big5：这是繁体中文 de facto 标准。
? CNS11643：台湾的官方标准繁体中文编码。
? Cp937：繁体中文加上 6204 个使用者自定的字符
? Cp948：繁体中文版 IBM OS/2 用的编码方式。
? Cp964：繁体中文版 IBM AIX 用的编码方式。
? EUC_TW：台湾的加强版 Unicode。
? ISO2022CN：编码中文的一套标准。
? ISO2022CN_CNS：编码中文的一套标准，繁体版，袭自 CNS11643。
? MS950 或 Cp950：ASCII + Big5，用于台湾和香港的繁体中文 MS Windows操作系统。
? Unicode：有次序记号的 Unicode。次序记号占用两个 byte，假如其值是0xFEFF，表示使用 big-endian（由大到小）的次序为 Unicode 编码；假如其值是 0xFFFF，表示使用 little-endian（由小到大）的次序为 Unicode 编码。
? UnicodeBig：使用 big-endian（由大到小）的次序为 Unicode 编码。
? UnicodeLittle：使用 little-endian（由小到大）的次序为 Unicode 编码。
? UTF8：使用 UTF-8 为 Unicode 编码。
关于 Big 5 编码，请查阅「CJKV Information Processing」一书的附录 H（O´Reilly出版）。
编译时的注重事项
编译的时候，假如你不说明原始文件编码方式的话， javac 编译器在读进此原始程序文件，开始编译之前，会先去询问操作系统档案预设的编码方式为何。以繁体中文 Windows 98 来说，javac 会先询问 Windows 98，得知档案是用 MS950 的方式编码。然后就可以将档案由 MS950 转成 Unicode 编码方式，开始进行编译。
通常在编译阶段，会造成的错误有下列几种可能：
1. 假如操作系统的国籍资料设定错误，会造成 javac 编译器取得的编码信息是错的。
2. 较差劲的编译器可能没有主动询问操作系统的编码方式，而是采用编译器预设的编码方式。
3. 假如原始程序不是用编译当时操作系统预设的编码方式存盘的，也会造成错误。比方说，原始程序文件是台湾程序员写的，在繁体中文版的 Windows上以 MS950 编码存盘，再经由网络传送到泰国，在泰文版的 Windows 上编译（泰文版 Windows 预设的档案编码方式是 MS874）。
这种因为原始程序文件编码方式和编译器无法匹配所造成的问题，轻则编译成功但执行时文字出现乱码或出现 Error/Exception，重则无法成功编译。这时候，你需要主动透过「-encoding」选项来指定原始程序的编码方式，编译器会以你指定的编码为主，不会再去询问操作系统。下面的例子，我们告诉编译器「TaiwanClass.java」是以繁体中文版 Windows 的「MS950」编码的：
javac ?encoding MS950 TaiwanClass.java
假如你手上只有某 class 文件，没有原始程序文件，而且你确定其 constant pool 的UTF-8 字段编码错误，你有两种方式可以用来修正编码：
1. 先反编译，取得原始程序，再修改，编译。
2. 或者直接利用 bytecode 编辑软件，直接修改 class 文件。
I/O 转码
Java 现行的 IO 一律使用 Stream 的方式，相关的类别都放在 java.io 中。输出 binary 的资料使用 OutputStream 的子类别，输入 binary 的资料使用 InputStream 的子类别，输出文字的资料使用 Writer 的子类别，输入文字的资料使用 Reader 的子类别。
你可能会觉得很希奇：「有必要用不同的方式来处理文字和 binary 吗？文字资料不也是 binary 的一种？」没错，其实他们非常类似，最大的差异在于，InputStream/OutputStream 会原封不动地传送资料，但是 Reader/Writer 会将资料当作文字对待，所以 Reader/Writer 在「必要时」会把（文字）资料转码。什么时候才是所谓的「必要时」呢？
Java 的 Stream（包括 Reader 和 Writer）是可以互相串接的。当 Reader 的资料来源是另一个 Reader 时，不转码，当 Reader 的资料来源是一个 InputStream 时，就会转码。当 Writer 的资料去处是另一个 Writer 时，不转码，当 Writer 的资料去处是一个 OutputStream 时，就会转码。
由什么码转成什么码？这是可以指定的。因为转码只发生在 Reader/InputStream 的交界处与 Writer/OutputStream 的交界处，所以正是由 InputStreamReader 和 OutputStreamWriter 此二类别负责，下面两个 constructor 的第二个参数，正是用来指定转码的方式。
public InputStreamReader(InputStream in, String enc)
throws UnsupportedEncodingException;
public OutputStreamWriter(OutputStream out, String enc)
throws UnsupportedEncodingException;
InputStreamReader 负责将 enc 的编码方式转成 Unicode（因为资料是从「外部」送过来给「内部」的），OutputStreamWriter 负责将 Unicode 的编码方式转成 enc（因为资料要从「内部」送给「外部」）。JRE 内部当然都一定是用 Unicode 编码，而外部的编码就不一定，要看当时的环境为何。你可以透过 getEncoding() 的 method，来得知 InputStreamReader 与 OutputStreamWriter 的编码方式。
请注重：即使你没用到 InputStreamReader 与 OutputStreamWriter，只有用到其它的 Reader 和 Writer，但是这些 Reader 和 Writer 内部也很有可能（但非绝对）是直接或间接通到 InputStreamReader 与 OutputStreamWriter。比方说：FileReader 内部其实是透过一个 InputStreamReader 的中介来将资料从 FileInputStream 取过来的，此时 InputStreamReader 的转码方式是采用 OS 的文字编码（以繁体中文的 Windows 为例，就是「MS950」）转成 Unicode。
假如你清楚地知道你要读写的档案（或资料来源 / 去处）是采用某种编码方式，你也可以主动指定编码方式。但是，请记得抓取可能导致的 UnsupportedEncodingException，并务必处理之，不可对此例外置之不理，因为该 JRE 有可能没有附上此种编码表（也有可能你的编码名称给错）。
档案 I/O 转码
假如你是在泰文版的 Windows 上，想读取用 MS950 编码的繁体中文文字文件，你就必须主动指定编码，不可以直接用 FileReader，否则无法成功读取。方法如下：
FileInputStream fis = new FileInputStream(fileName);
InputStreamReader reader = new InputStreamReader(fis, "MS950");
然后，透过 Reader 读出来的就会是正确的中文。
网络 I/O 转码
假如你的网络程序采用 TCP，那么你可以透过 Socket 类别所提供的 getInputStream() 和 getOutputStream() 来得到 InputStream 和 OutputStream 对象。假如你是在泰文版的 Windows 上，想读取用 MS950 编码的繁体中文文字 TCP 网络串流，你可以用类似上面的技巧来转码。方法如下：
InputStream is = mySocket.getInputStream();
InputStreamReader reader = new InputStreamReader(is, "MS950");
假如你的网络程序采用 UDP，你必须把中文字符串转成（或转自）byte 数组。请看下一节「 字符串和 byte 数组的转码 」。
假如你的网络程序采用 RMI，那你完全不用为这部分的转码操心，字符串直接用 Unicode 在网络上传递给另一个 JRE，不需要转码。
保持刑案现场
假如你不知道你的 I/O 资料来源或去处是用何种编码方式，那么你最好不要用 Reader 和 Writer，而应该直接用 InputStream 和 OutputStream，因为与其被 Reader 和 Writer 胡乱编码之后造成信息遗失或错乱，不如保持资料的完整不变，留待以后进一步解读。
字符串和 byte 数组的转码
java.lang.String 类别是 Java 字符串对象的类别，Java 字符串对象既然是活在 JRE 内部，当然就一定是用 Unicode 编码。假如你需要将 String 对象和 byte 数组互转，你可以使用：
String(byte[] bytes, int offset, int length, String enc);
或
String(byte[] bytes, String enc);
来将用 enc 编码的 byte 数组，转成 Unicode 的 String 对象。你也可以使用 String 对象所提供的：
byte[] getBytes(String enc)
来将 String 对象转成 byte 数组。
另外，你也可以透过 ByteArrayInputStream 或 ByteArrayOutputStream 串接到 InputStreamReader 或 OutputStreamWriter，来达到转码的目的。
