一、URL含义

1、URL定义

URL 是Uniform Resource Locator 的缩写，统一资源定位符，对可以从互联网上得到的资源的位置和访问方法的一种简洁的表示，是互联网上标准资源的地址。互联网上的每个文件都有一个唯一的URL，它包含的信息指出文件的位置以及浏览器应该怎么处理它。基本URL包含模式（或称协议）、服务器名称（或IP地址）、路径和文件名、参数，如“协议：//授权/路径查询？参数”。

URL 与 URI
很多人会混淆这两个名词。
URL：(Uniform/Universal Resource Locator 的缩写，统一资源定位符)。
URI：(Uniform Resource Identifier 的缩写，统一资源标识符)。
对于URI, 具体的结构如下:

 foo://example.com:8042/over/there?name=ferret#nose

   \_/ \______________/ \________/\_________/ \__/

    |         |              |         |        |

  scheme     authority      path      query   fragment

URI 属于 URL 更低层次的抽象，一种字符串文本标准。URL 是 URI 的一个子集。
URI 表示请求服务器的路径，定义这么一个资源。而 URL 同时说明要如何访问这个资源（http://）。

URL 百度百科

2、URL字符编码表

1、URL 编码 - 从 %00 到 %ff
2、HTML特殊字符编码对照表

二、URL 编码

1、为什么要编码转义

推荐阅读：字符编码：ASCII、Unicode 和 UTF-8 的区别

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，不同的编码方式，解码出来就是乱码，造成数据传输和阅读的极大障碍。互联网的来临，必须要统一字符编码，Unicode（统一码、万国码、单一码）作为计算机科学领域里的一项业界标准应运而生。Unicode 是互联网统一的符号集，只规定了符号唯一的二进制代码值，却没有规定这个二进制代码应该如何存储。UTF-8是一种针对Unicode的可变长度字符编码，UTF-8用1到4个字节编码Unicode字符，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。
注意：UTF-8 是 Unicode 的实现方式之一。
如 中 字:
Unicode码值： \u4e2d
URL编码（UTF-8）： %e4%b8%ad

2、URL编码规则

Url编码通常也被称为百分号编码，编码方式非常简单，使用%百分号加上两位的字符——0123456789ABCDEF——代表一个字节的十六进制形式。Url编码默认使用的字符集是US-ASCII。例如a在US-ASCII码中对应的字节是0x61，那么Url编码之后得到的就是%61，我们在地址栏上输入 http://g.cn/search?q=%61%62%63 ，实际上就等同于在google上搜索abc了。又如@符号在ASCII字符集中对应的字节为0x40，经过Url编码之后得到的是%40。

对于非ASCII字符，需要使用ASCII字符集的超集进行编码得到相应的字节，然后对每个字节执行百分号编码。对于Unicode字符，RFC文档建议使用utf-8对其进行编码得到相应的字节，然后对每个字节执行百分号编码。如"中文"使用UTF-8字符集得到的字节为0xE4 0xB8 0xAD 0xE6 0x96 0x87，经过Url编码之后得到"%E4%B8%AD%E6%96%87"。

3、URL不需要编码的字符

HTTP URL 使用的RFC3986编码规范，RFC3986文档规定，URL中只允许包含以下四种：
1、英文字母（a-z A-Z）
2、数字（0-9）
3、-_.~ 4个特殊字符
4、所有保留字符，RFC3986中指定了以下字符为保留字符（英文字符）:
! * ' ( ) ; : @ & = + $ , / ? # [ ]
5、编码标记符号 %

URL 编码使用 "%" 其后跟随两位的十六进制数来替换非 ASCII 的字符，中文是三个编码组合。十六进制格式用于在浏览器和插件中显示非标准的字母和字符。

4、URL需要编码的字符

Url编码的原则就是使用安全的字符（没有特殊用途或者特殊意义的可打印字符）去表示那些不安全的字符。

4.1、非URL定义的字符

不能在 URL 中包含任何非 ASCII 字符，如中文字符、希腊文字符，拉丁文字符等。如果客户端浏览器和服务端浏览器支持的字符集不同的情况下，中文可能会造成乱码问题。

4.2、会引起歧义的保留字符

URL 拼接参数或路径设置时，拼接的普通字符串中含有保留字符，会引起歧义的情况。URL 参数字符串中使用 key=value 这样的键值对形式来传参，键值对之间以 & 符号分隔，如宝洁公司的简称为P&G，假设需要当做参数去传递，name=P&G&t=1450591802326，因为参数中多了一个&势必会造成接收 URL 的服务器解析错误，因此必须将引起歧义的 & 符号进行转义编码。

部分保留字符及其URL编码

如果需要在URL中用到特殊字符或中文字符，需要将这些特殊字符换成相应的十六进制的值。

三、iOS端URL具体编码处理

1、URL编码和解码是成对

URL编码和解码是一个可逆的过程，编码和解码的逻辑是翻转对应的。
成对有两层含义:
1、两个方法的逻辑对应。一个固定的编码方式，也对一个固定的逆向解码方式，反之亦然。
2、编码和解码的次数也要一一对应。

这四种种字符后，URL编码后的值还是它本身：
1、英文字母（a-z A-Z）
2、数字（0-9）
3、特殊字符（ -_.）
4、部分保留字符（英文字符）:
! * ' ( ) ; : @ & = + $ , / ?

说明：~ # [] 这四个字符是否被转码成百分号编码，因系统不同会有不同。

URL字符编码使用%百分号加上两位的字符——0123456789ABCDEF——代表一个字节的十六进制形式。因编码后的值含有 % 保留字符。再次编译% 会编译成 %25 。

例如： &
第一次URL编码后：%26
第二次URL编码后：%2526
第三次URL编码后：%252526

正常解码逻辑：
第一次URL解码后：%2526
第二次URL解码后：%26
第三次URL解码后：&

因此，URL编码和解码必须是成对出现的。

初始字符为 & 连续编码三次，连续解码两次，则得到 %26 。
初始字符为 &%26 编码一次：%26%2526 连续解码两次则得到 && 。

2、URL是怎么拆解的

我们看一个常见的接口请求示例：

image

3、在组装URL的什么阶段进行URL编码

我们看一个常见的接口请求示例：

image

绿色字体是保留字符，都有特殊的含义，是不应该是被编码的。
红色字体必须要要编译的部分。
黄色背景的字符串，不应该被编译。
若以上操作不正确，会影响整个URL的解析。

常见的拼接过程：
1、先拼接实际的请求地址 https://www.baidu.com/s/测@试?
2、再拼接参数字符串 wd=搜&索&timestamp=32424242423
3、将1、2合并凭借成一个网址字符串。
4、将网址字符串转为NSURL 实例。

分析

1、因 测@试 含有中文和保留字符@，需要在步骤1之前，先将 测@试 编码为 %e6%b5%8b%40%e8%af%95 ，再拼接到https://www.baidu.com/s/%e6%b5%8b%40%e8%af%95?
2、因 搜&索 含有中文和保留字符& ,& 会影响参数解析。需要先搜&索 编码为 %e6%90%9c%26%e7%b4%a2 ，再拼接到wd=%e6%90%9c%26%e7%b4%a2&timestamp=32424242423
3、因请求地址和参数列表已经编码过，拼接后的完整请求不应该再次编译。若再次编译 则会因含有 &times 编译为 x 。

小结

上面我们分别编码特殊字符后，最后拼接到一起。也有部分写法是拼接后再统一编码处理的。但因请求路径、请求参数中都可能含有保留字符&、=或中文等特殊字符，造成请求地址解析错误。建议在路径和参数拼接前对路径、参数名、参数值等先行统一编码处理，再行拼接。拼接好后不要再行编码，转为NSURL实例，发送请求。

4、可用的编码和解码API

URL编码是互联网的通用规范，各系统或平台都会提供封装好的API方法供开发者调用。
iOS端在生成NSURL实例

NSURL *url = [NSURL URLWithString:urlString];

特别要注意的是 urlString 中含有超出中文字符等非定URL限定字符时，创建的NSURL对象会失败，url返回为nil。

4.1、iOS 7之前的编码解码处理

4.1.1、方式一：stringByAddingPercentEscapesUsingEncoding

字符串URL编码实现

NSString *urlStr = @"你好0123456789abcxyzABCXYZ-_.~&!*'();:@&=+$,/?#[] %25";
NSString *encodingString = [urlStr stringByAddingPercentEscapesUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"url编码 = %@",encodingString);

注意：最后一个是空格符号，下面用黄色背景标记。
打印结果是

image

请求返回的数据格式是%E4%BD%A0%E5%A5%BD，需要进行UTF-8解码，对应方法是：

NSString *encodingString = @"%E4%BD%A0%E5%A5%BD0123456789abcxyzABCXYZ-_.~&!*'();:@&=+$,/?%23%5B%5D%25%20";
NSString *decodedStr = [encodingString stringByReplacingPercentEscapesUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"url解码 = %@",decodedStr);

打印结果是

image

通过上面的编码解码过程我们可以知道用

[urlStr stringByAddingPercentEscapesUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];

绿色字体的 0123456789abcxyzABCXYZ-_.~&!*'();:@&=+$,/? 这些字符不会被编译成%百分号编码，只有特别的 # 、[、]、% 、（空格）和中文字符会被编译。

小结

可通过第二章的4.2小节了解到，-_.~&!*'();:@&=+$,/?#[]%（最后一个是空格）这些特殊字符可能存在于网址请求的路径或参数表中，若不进行转义编码，容易在URL解析时，引起歧义，造成解析错误，找不到指定的资源，造成网络请求失败或错误。此方式只能用于处理URL编码规定字符集之外的字符且不含有以上特殊字符的编码处理。
该方式不适合处理URL的整体编译处理，可以局部编译不含特殊字符的URL部分，局限性太强，不建议在URL编码和解码时使用此方式，另外在iOS9之后苹果也废弃该方式。
另外，还有encodeBase64、decodeBase64方式，也是不能编译-_.~&!*'();:@&=+$,/?#[]%特殊字符，处理结果和方式一结果基本一致，就不再展开说明了。

4.1.2、方式二：CFURLCreateStringByAddingPercentEscapes

字符串URL编码实现

NSString *urlStr = @"你好0123456789abcxyzABCXYZ-_.~&!*'();:@&=+$,/?#[]% ";
//方式一编码对比
NSString *encodingStr = [urlStr stringByAddingPercentEscapesUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"url编码1-1 = %@",encodingStr);
//方式二编码定义空字符集
NSString *encodeStr = (NSString *)CFBridgingRelease(CFURLCreateStringByAddingPercentEscapes(kCFAllocatorDefault, (CFStringRef)urlStr, NULL, (CFStringRef)@"", kCFStringEncodingUTF8));
NSLog(@"url编码2-1 = %@",encodeStr);
//方式二编码定义 ABC-_~.!*'();:@&=+ $,/?%#[] 字符集
NSString *encodeStr2 = (NSString *)CFBridgingRelease(CFURLCreateStringByAddingPercentEscapes(kCFAllocatorDefault, (CFStringRef)urlStr, NULL, (CFStringRef)@"ABC-_~.!*'();:@&=+ $,/?%#[]", kCFStringEncodingUTF8));
NSLog(@"url编码2-2 = %@",encodeStr2);

注意：最后一个是空格符号，编码2-2强制编译了自定义字符集 ABC-_~.!*'();:@&=+ $,/?%#[]，对结果如下:

image

字符串URL解码实现

NSString *encodedString = @"%E4%BD%A0%E5%A5%BD0123456789abcxyz%41%42%43XYZ%2D%5F%2E%7E&%21%2A%27%28%29%3B%3A@&%3D%2B%24%2C%2F%3F%23%5B%5D%25%20";

NSString *decodedStr = (NSString *)CFBridgingRelease(CFURLCreateStringByReplacingPercentEscapesUsingEncoding(kCFAllocatorDefault,(CFStringRef)encodedString,CFSTR(""),kCFStringEncodingUTF8));
NSLog(@"url解码2-1 = %@",decodedStr);
    
NSString *decodedStr2 = (NSString *)CFBridgingRelease(CFURLCreateStringByReplacingPercentEscapesUsingEncoding(kCFAllocatorDefault,(CFStringRef)encodedString,CFSTR(";:@&"),kCFStringEncodingUTF8));
NSLog(@"url解码2-2 = %@",decodedStr);

打印结果是

image

通过以上数据可以看到，方式二在方式一编码的基础上，可对自定义的特殊字符集也进行编码处理，解决了方式一存在的问题。
解码2-2强制不解码自定义字符集 ABC-_~.!*'();:@&=+ $,/?%#[]，但依然有两个字符@ &比较特殊，排除在解码之外，具体暂不明原因。

iOS7之前，建议采用方式二，要确定自定义字符集能全面覆盖有可能存在歧义的字符。

该方式可以编译特殊字符，因此，不适合对URL的整体编译，只能先将各个URL部分编译后，再组装在一起。

4.2、iOS 7之后的编码解码处理

4.2.1、全新的方式：stringByAddingPercentEncodingWithAllowedCharacters

iOS9之后苹果建议 使用新方法
stringByAddingPercentEncodingWithAllowedCharacters，其实该方法iOS7之后都可以调用。

苹果对该方法的注解：将AllowedCharacters集中不包含的所有字符替换为百分比编码字符，返回从接收器生成的新字符串。utf-8编码用于确定正确的编码字符百分比。不能对整个URL字符串进行百分比编码。此方法用于对URL组件或子组件字符串进行百分比编码，而不是对整个URL字符串进行百分比编码。7位ascii范围之外的允许字符中的任何字符都将被忽略。

字符串URL编码实现

NSString *urlStr = @"你好0123456789abcxyzABCXYZ-_.~&!*'();:@&=+$,/?#[]% ";
//方式一编码对比
NSString *encodingString = [urlStr stringByAddingPercentEscapesUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"url编码1-1 = %@",encodingString);

//方式二自定义字符集 ABC-_~.!*'();:@&=+ $,/?%#[]  编码对比
NSString *encodeStr2 = (NSString *)CFBridgingRelease(CFURLCreateStringByAddingPercentEscapes(kCFAllocatorDefault, (CFStringRef)urlStr, NULL, (CFStringRef)@"ABC-_~.!*'();:=+ $,/?%#[]", kCFStringEncodingUTF8));
    NSLog(@"url编码2-2 = %@",encodeStr2);

//系统提供的枚举字符集，这些字符不需要  编译
NSString *encodeStr3 = [urlStr stringByAddingPercentEncodingWithAllowedCharacters:[NSCharacterSet URLQueryAllowedCharacterSet]];
NSLog(@"url编码3-1 = %@",encodeStr3);
    
//自定义字符不需要编译的字符集，为空字符集，将所有字符用百分号编码
NSCharacterSet *characterSet = [NSCharacterSet characterSetWithCharactersInString:@""];
NSString *encodeStr4 = [urlStr stringByAddingPercentEncodingWithAllowedCharacters:characterSet];
    NSLog(@"url编码3-2 = %@",encodeStr4);

打印结果是

image

网上常见的字符集枚举说明（供参考）:

URLFragmentAllowedCharacterSet  "#%<>[\]^`{|}
URLHostAllowedCharacterSet      "#%/<>?@\^`{|}
URLPasswordAllowedCharacterSet  "#%/:<>?@[\]^`{|}
URLPathAllowedCharacterSet      "#%;<>?[\]^`{|}
URLQueryAllowedCharacterSet     "#%<>[\]^`{|}
URLUserAllowedCharacterSet      "#%/:<>?@[\]^`

字符串URL解码实现

//上段代码的结果为encodeStr3入参
NSString *decodedStr3 = [encodeStr3 stringByRemovingPercentEncoding];
NSLog(@"url编码3-1 = %@",decodedStr3);
//上段代码的结果为encodeStr4入参
NSString *decodedStr4 = [encodeStr4 stringByRemovingPercentEncoding];
    NSLog(@"url编码3-2 = %@",decodedStr4);

打印结果是

image

解码接口统一，不需要入参等。

小结
我们知道url编码1-1和编码3-1，系统提供给我们的URL特定的编码方式，并不能满足我们正确编码解码下面这样的常见请求示例：

image

4.3、最优方案和封装处理

iOS7以下的版本可用4.1.2的方式微调即可。目前绝大部分APP都是适配在iOS7及以上的，我们以iOS7之后的方案为主。
创建一个 NSString+UTF_8 分类，定义两个方法实现如下：

/**
 对字符串的每个字符进行UTF-8编码
 
 @return 百分号编码后的字符串
 */
- (NSString *)URLUTF8EncodingString
{
    if (self.length == 0) {
        return self;
    }
    NSCharacterSet *characterSet = [NSCharacterSet characterSetWithCharactersInString:@""];
    NSString *encodeStr = [self stringByAddingPercentEncodingWithAllowedCharacters:characterSet];
    return encodeStr;
}

/**
 对字符串的每个字符进行彻底的 UTF-8 解码
 连续编码2次，需要连续解码2次，第三次继续解码时，则返回为空
 @return 百分号编码解码后的字符串
 */
- (NSString *)URLUTF8DecodingString
{
    if (self.length == 0) {
        return self;
    }
    if ([self stringByRemovingPercentEncoding] == nil
        || [self isEqualToString:[self stringByRemovingPercentEncoding]]) {
        return self;
    }
    NSString *decodedStr = [self stringByRemovingPercentEncoding];
    while ([decodedStr stringByRemovingPercentEncoding] != nil) {
        decodedStr = [decodedStr stringByRemovingPercentEncoding];
    }
    return decodedStr;
}

注意

URLUTF8EncodingString UTF-8编码可以无限制调用多次，stringByRemovingPercentEncoding方法的特殊性是字符串不是UTF-8编码格式，调用时返回为nil，因此解码时只需调用一次URLUTF8DecodingString即可将所有字符彻底UTF-8解码。

5、其他处理方法

可以将需要编码的参数表整体封装为NSDdata类型，使用post请求发送也是可以的。

四、总结

1、在URL组装拼接前对各个部分的可能会引起歧义的字符串进行全量UTF-8编码。
2、在需要解码的地方，需要先分拆字符串，再分段解码使用。
3、在需要将已组装的数据，进行重组时，需要先拆解，分别解码后再编码，最后再重组。
4、服务端会对请求进行UTF-8解码一次，请确保请求中的字符只进行一次UTF-8编码。

参考资料

1、HTML URL 编码参考手册
2、HTML URL 编码
3、在线url网址编码、解码
4、站长工具 之 URL编码解码
5、URL原理、URL编码、URL特殊字符

原创不易，转载请注明作者：择势勤