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二维码的原理及应用
发布时间：2017-08-23 15:05:17编辑：牛冰峰的博客查看次数：9571
这篇文章，我试着从原理、实践以及进阶技巧三个方面，来讲讲二维码可能对任意互联网产品带来的益处。若能真正对哪怕一个用户带来便利，我也倍感荣幸。
一、二维码本质是什么？
如果你对这个问题了如指掌，那么请直接跳过。否则（尤其是非技术出身的产品经理）就一定要先知道，二维码到底是个什么东西？
一个普通的二维码
二维码(dimensional barcode，大家习惯称QR Code)是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的。
简单粗暴的解释就是：二维码它就是把一段纯文本用图形样式转换出来了，以便于快速扫描读出。
这样做的原因在于，如果我有一堆比较凌乱的文本（比如一个很长的URL、一些加密后的字符串、或者一个复杂的快递编号），想把他们快速输入电脑/手机里的话，靠人肉是非常痛苦而容易出错的。但经过二维码巧妙的编码后，就能用低廉的扫描枪，或者普通的手机摄像头快速扫描录入，大大节省了时间；而且转换成编码后，哪怕任意一个字母，也不可能出现识别错误。
二、现有产品都是如何利用二维码的？
我这里举几个最普遍的例子：
1. H5官网、App下载地址。这个真的不必介绍太多，就是直接把网站或App的URL，直接生成二维码，然后搬到WEB上或者线下进行推广。
2. 微信。二维码的推动，在国内最大的功臣就是微信，这也得益于各种电梯外卖传单广告会显眼标注的“微信扫一扫”。我们来看看微信的二维码长啥样：
牛冰峰的微信二维码
这个 ……二维码呐，它看起来都是这样对吧？但前面说过，“二维码它就是把一段纯文本用图形样式转换出来了”，所以我们随便找些工具扫描下（例如http://cli.im/deqr），上面的二维码对应的文本其实是这样的：http://weixin.qq.com/r/QeD64j-EGGJnrXuB97VT。
没错，微信名片的二维码，对应的是一个特殊的URL，仔细看应该能猜到：后面“QeD64j-EGGJnrXuB97VT”这部分内容，就是包含了一个用户ID的信息（并且是经过加密的）。微信在扫描到“http://weixin.qq.com/r/”开头的二维码时，就把后面“QeD64j-EGGJnrXuB97VT”部分解析，搜到这个用户。（至于为什么后面部分要加密，你猜咯？）
3. 微博。了解了微信，再来看看微博二维码：
@牛冰峰 的微博二维码
直接看二维码内容：http://weibo.cn/qr/userinfo?uid=1654762943，这个更好理解了吧？最后的UID就是微博用户的ID了。客户端扫描到“http://weibo.cn/qr/userinfo?”开头信息，就抓取后面UID，并把该用户主页展示给扫描者。（对了，相比微信，微博二维码里UID又是公开的，又是为什么呢？）
好了，我们常见二维码也可以说是两类，一类是一个单纯的URL，扫描就打开网页，或者直接下载APP；另一类是“设计过的”URL，只有用对应的APP扫描，才能跳转到正确的界面。
对于第二类二维码，除了微博微信，也还有很多。但他们在流程上几乎是一个原理：扫描内容 --> 解析后匹配是否有固定部分 --> 获取动态部分 --> 跳转到对应界面。
三、二维码进阶：User Agent（UA）的利用
现在我们做个实验，还是刚刚的微信二维码：
牛冰峰的微信二维码
我们也知道，它对应的文本信息（也算是个URL）为：http://weixin.qq.com/r/QeD64j-EGGJnrXuB97VT。
接下来，请你依次（尽可能）完成下面的操作：
1. 使用微信客户端扫描上面二维码，是什么结果？
2. 使用Android微博（或者UC/百度浏览器/我查查）扫描上面二维码，什么结果？
3. 使用iPhone微博（或者UC/百度浏览器/我查查）扫描上面二维码，什么结果？
4. 在电脑上打开http://weixin.qq.com/r/QeD64j-EGGJnrXuB97VT，什么结果？
5. 找一部非主流系统（例如Firefox、Ubuntu）手机扫描上面二维码，什么结果？
不管你是否尝试了，我先来说下结果：
1. 直接扫描到我的账号了，可以添加到通讯录
2. 直接跳转浏览器开始下载微信.apk安装包了
3. 直接弹出Appstore微信应用了
4. 地址栏很快跳转了下，然后转到微信官网了
5. 打开微信WAP官网了
So……明明是同一个URL啊，为毛它呈现出了5种截然不同的结果给我？
其实这里是微信利用User Agent信息，给你呈现了不同的结果而已。
User Agent简称UA，简而言之，就是你访问任何网站时，网站可通过你的UA得知你使用的操作系统、浏览器、浏览器内核等信息。这个信息最终是由你的浏览器传递给对方网站的（所以严格来讲你是可以修改的，看看你手机上第三方浏览器设置里的UA选项）。
上面的5个例子，除了第1个原理前面讲到了，后面4个，都是根据用户UA，判断是4个平台的用户，所以给他们各自跳转到了对应的地址，提供准确的服务（具体如何实现？那你得找开发蝈蝈了~反正你就跟他说我要这个功能呗）。
掌握了这个小知识，你就可以很灵活地针对潜在扫描用户做出不同对待了。最低级的利用是，我不希望以后还能看到这种下载宣传了：
很多很多产品在宣传时使用过两张二维码
上图这种奇葩形态，刨除技术因素“不懂”外，产品上也是反人类的：现在手机像素高、速度极快，很多时候扫描二维码还没等你对准就已经完成了。这种情况下，用户很有可能就“被”扫描到隔壁的一个了，那还下载个毛啊？
四、二维码利刃：URL参数组合
又牵扯到另一个大话题了，先看下面两个链接，还是微博二维码格式：
http://weibo.cn/qr/userinfo?uid=1654762943
http://weibo.cn/qr/userinfo?uid=1639127253
分别点开，明显就是两个用户的微博主页。这时候你很容易想到：我把后面的uid=xxx随便替换，就可以查看不同的用户主页了吧？
没错。这里在一个URL中跟在“?”后面的类似“uid=12345678”的东西，就叫参数。我们在浏览器访问http://weibo.cn/qr/userinfo?uid=1654762943的过程，实际上是浏览器找到了http://weibo.cn/qr/userinfo这个服务窗口，给它说：“嘿，接口同志！我取个信息，uid是1654762943。”userinfo这个服务窗口根据从海量数据里查到了uid=1654762943的信息，返回给浏览器。浏览器最后把整个信息展示给了用户。
继续举个例子，假如有这样一个URL：http://weibo.cn/register?name=bingfeng&sex=male&age=24，这里register是注册的意思。那如果在浏览器打开这个URL，过程就可以描述为：浏览器找到了http://weibo.cn/register这个注册专用服务台，给它说：“嘿，接口同志！我存个信息，它的名字是bingfeng，并且性别是男，哦对了，年龄是24岁。”register注册专用服务台拿走了这些信息，全部记录了下来，说“存好了你走吧”，浏览器回来给用户说：“存好了。”
上面讲了这么一大堆，就是为了说明一个原理：一旦涉及到动态产生大量二维码，就一定会用到URL参数。同一个参数值是不重复的，代表了特定的节点（某个用户、某篇文章等）。而产品就是通过扫描二维码后提取对应参数来实现查找的。例如微信二维码http://weixin.qq.com/r/QeD64j-EGGJnrXuB97VT它的参数就是QeD64j-EGGJnrXuB97VT，只是看起来和“?”不太一样而已。
二维码参数实例一：APP下载URL+设备ID参数
这是我2年前在新浪做的第一个产品，也是新浪首次试水硬件/物联网的产品：新浪气象站，主要功能是通过App随时随地查看家里室内外的气象数据。在使用之前，用户必须要用微博账号绑定买到的这台设备，而绑定的过程，毫无疑问需要用到二维码。
那么问题来了：
1. 用户首先需要安装“新浪气象站”APP；
2. 一般人看到二维码的第一反应是：先用微信扫扫看；
3. 我需要用户使用“新浪气象站”来扫描这个二维码完成绑定。
如何解决上面的问题呢？我们做了下面的二维码，并且印刷在了设备上：
你可以扫描下载此应用试试
这个二维码对应的文本是：http://cdapp.sina.cn/weatherstation/web/down?deviceid=AC000W000000587。接下来，你分别用iPhone、Android和电脑浏览器打开看看，是否和微信一样，直接下载App了呢？因为这个URL本来就是根据用户UA，返回了不同的下载地址。
当用户安装打开气象站APP以后，会提示扫描该二维码，此时其必然使用气象站内的扫描功能，而这时我们将扫描到的内容解析，只提取“deviceid=AC000W000000587”这个参数，成功完成了绑定。
二维码参数实例二：一个二维码，支持多个APP扫描使用
这个描述不够清楚，产品需求其实是：微博与厂商合作推出的智能空调，其首次使用依旧需要扫描二维码绑定。但该空调特色是，既支持微博私信控制，又支持独立APP操作。当然，微博和APP的二维码扫描也都要支持。
这种情况下有一个最大的限制：微博二维码，它的形式是死的，就只能是http://weibo.cn/qr/userinfo?uid=3869385534这样，否则微博客户端压根就不会处理。但在这个URL里，参数uid它只是对应的微博号，而如果我们空调APP要扫描，拿到了微博号是没用的，必须拿到设备号。于是，我们突发奇想，直接在原URL后又加了个参数deviceID：http://weibo.cn/qr/userinfo?uid=3869385534&deviceID=ABCD987456。
这里的deviceID=ABCD987456，我们称为无效参数。由于微博压根就不需要这个参数，所以当向微博请求时，它认为这个没用直接忽略掉。但是在我们独立APP里，就可以专门去提取deviceID这个参数，从而得到自己最需要的信息。
这样，利用添加无效URL参数，实现了一个二维码为N个互不相同的客户端服务的目的。
五、二维码FAQ：
Q：二维码一定都是URL内容吗？
A：当然不是。但在实际应用中，由于人们习惯用微信和浏览器扫描，URL是最自然的形态。并且很多二维码是为了推广APP，URL一扫就下，最方便不过了。
Q：我想在微信里也能实现扫描二维码后下载我的App（而不是被屏蔽），有办法吗？
A：有！你去找一找鲜城，看看怎么做的。
Q：二维码可能传播恶意病毒吗？
A：这是个被央视报道过很多次的话题，但可惜央视每次都是断章取义含糊其辞。二维码本质是字符串，所以唯一的可能就是这个字符串对应了一个Android平台的恶意程序，用户扫描后不做判断，直接安装并打开了这个应用，并且丝毫没察觉该应用与自己期望不一致。这就和过去几年淘宝购物时，随便点击来路不明的链接网银付款一个道理，你说二维码冤枉不？
Q：二维码防伪是什么？
A：理解成把过去防伪查询需要手动输入的串号，现在改自动输入。千万别因为很多产品印刷个小小的二维码就觉得“是正品”了。
Q：二维码都这么丑？
A：二维码算法具有一定兼容性，黑白块是最容易识别的，但其实完全可以做很多美化的。这在企业宣传设计上应该有很大的意义。参考让丑陋的二维码不再突兀，Visualead要让二维码“隐身”在品牌Logo之后
Q：为什么作者@牛冰峰 有“二维码情节”？
A：因为曾经看不下去国内对二维码的低效应用，一直想做一些事，可是一直没有真正行动起来。
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