9. URL编码和解码

1.前言

当 URL 路径或者查询参数中，带有中文或者特殊字符的时候，就需要对 URL 进行编码（采用十六进制编码格式）。URL 编码的原则是使用安全字符去表示那些不安全的字符。

安全字符，指的是没有特殊用途或者特殊意义的字符。

2. URL基本组成

URL 是由一些简单的组件构成，比如协议、域名、端口号、路径和查询字符串等，示例如下：

http://www.biancheng.net/index?param=10

路径和查询字符串之间使用问号?隔开。上述示例的域名为 www.biancheng.net，路径为 index，查询字符串为 param=1。

URL 中规定了一些具有特殊意义的字符，常被用来分隔两个不同的 URL 组件，这些字符被称为保留字符。例如：

• 冒号：用于分隔协议和主机组件，斜杠用于分隔主机和路径
• ?：用于分隔路径和查询参数等。
• =用于表示查询参数中的键值对。
• &符号用于分隔查询多个键值对。

其余常用的保留字符有：/ . ... # @ $ + ; %

3. 哪些字符需要编码

URL 之所以需要编码，是因为 URL 中的某些字符会引起歧义，比如 URL 查询参数中包含了”&”或者”%”就会造成服务器解析错误；再比如，URL 的编码格式采用的是 ASCII 码而非 Unicode 格式，这表明 URL 中不允许包含任何非 ASCII 字符（比如中文），否则就会造成 URL 解析错误。

URL 编码协议规定（RFC3986 协议）：URL 中只允许使用 ASCII 字符集可以显示的字符，比如英文字母、数字、和- _ . ~ ! *这 6 个特殊字符。当在 URL 中使用不属于 ASCII 字符集的字符时，就要使用特殊的符号对该字符进行编码，比如空格需要用%20来表示。

除了无法显示的字符需要编码外，还需要对 URL 中的部分保留字符和不安全字符进行编码。下面列举了部分不安全字符：

[ ] < > " "  { } | \ ^ * · ‘ ’ 等

下面示例，查询字符串中包含一些特殊字符，这些特殊字符不需要编码：

http://www.biancheng.net/index?param=10!*&param1=20!-~_

下表对 URL 中部分保留字符和不安全字符进行了说明：

URL特殊字符编码

字符	含义	十六进制值编码
+	URL 中 + 号表示空格	%2B
空格	URL中的空格可以编码为 + 号或者 %20	%20
/	分隔目录和子目录	%2F
?	分隔实际的 URL 和参数	%3F
%	指定特殊字符	%25
#	表示书签	%23
&	URL 中指定的参数间的分隔符	%26
=	URL 中指定参数的值	%3D

下面简单总结一下，哪些字符需要编码，分为以下三种情况：

• ASCII 表中没有对应的可显示字符，例如，汉字。
• 不安全字符，包括：# ”% <> [] {} | \ ^ ` 。
• 部分保留字符，即 & / : ; = ? @ 。

4. Python实现编码与解码

Python 的标准库urllib.parse模块中提供了用来编码和解码的方法，分别是 urlencode() 与 unquote() 方法。

方法	说明
urlencode()	该方法实现了对 url 地址的编码操作
unquote()	该方法将编码后的 url 地址进行还原，被称为解码

1) 编码urlencode()

下面以百度搜索为例进行讲解。首先打开百度首页，在搜索框中输入“爬虫”，然后点击“百度一下”。当搜索结果显示后，此时地址栏的 URL 信息，如下所示：

https://www.baidu.com/s?wd=爬虫&rsv_spt=1&rsv_iqid=0xa3ca348c0001a2ab&issp=1&f=8&rsv_bp=1&rsv_idx=2&ie=ut

f-8&tn=baiduhome_pg&rsv_enter=1&rsv_dl=ib&rsv_sug3=8&rsv_sug1=7&rsv_sug7=101

可以看出 URL 中有很多的查询字符串，而第一个查询字符串就是“wd=爬虫”，其中 wd 表示查询字符串的键，而“爬虫”则代表您输入的值。

在网页地址栏中删除多余的查询字符串，最后显示的 URL 如下所示：

https://www.baidu.com/s?wd=爬虫

使用搜索修改后的 URL 进行搜索，依然会得到相同页面。因此可知“wd”参数是百度搜索的关键查询参数。下面编写爬虫程序对 “wd=爬虫”进行编码，如下所示：

#导入parse模块
from urllib import parse
#构建查询字符串字典
query_string = {
'wd' : '爬虫'
}
#调用parse模块的urlencode()进行编码
result = parse.urlencode(query_string)
#使用format函数格式化字符串，拼接url地址
url = 'http://www.baidu.com/s?{}'.format(result)
print(url)

输出结果，如下所示：

wd=%E7%88%AC%E8%99%AB
http://www.baidu.com/s?wd=%E7%88%AC%E8%99%AB

编码后的 URL 地址依然可以通过地网页址栏实现搜索功能。

除了使用 urlencode() 方法之外，也可以使用 quote(string) 方法实现编码，代码如下：

from urllib import parse
#注意url的书写格式，和 urlencode存在不同
url = 'http://www.baidu.com/s?wd={}'
word = input('请输入要搜索的内容:')
#quote()只能对字符串进行编码
query_string = parse.quote(word)
print(url.format(query_string))

输出结果如下：

输入：请输入要搜索的内容:编程帮www.biancheng.net
输出：http://www.baidu.com/s?wd=%E7%BC%96%E7%A8%8B%E5%B8%AEwww.biancheng.net

注意：quote() 只能对字符串编码，而 urlencode() 可以直接对查询字符串字典进行编码。因此在定义 URL 时，需要注意两者之间的差异。方法如下：

# urllib.parse
urllib.parse.urlencode({'key':'value'}) #字典
urllib.parse.quote(string) #字符串

2) 解码unquote(string)

解码是对编码后的 URL 进行还原的一种操作，示例代码如下：

from urllib import parse
string = '%E7%88%AC%E8%99%AB'
result = parse.unquote(string)
print(result)

输出结果：

爬虫

3) URL地址拼接方式

最后，给大家介绍三种拼接 URL 地址的方法。除了使用 format() 函数外，还可以使用字符串相加，以及字符串占位符，总结如下：

# 1、字符串相加
  baseurl = 'http://www.baidu.com/s?'
  params='wd=%E7%88%AC%E8%99%AB'
  url = baseurl + params
# 2、字符串格式化（占位符）
  params='wd=%E7%88%AC%E8%99%AB'
  url = 'http://www.baidu.com/s?%s'% params
# 3、format()方法
  url = 'http://www.baidu.com/s?{}'
  params='wd=%E7%88%AC%E8%99%AB'
  url = url.format(params)