【W(wǎng)eb技術(shù)】696- 詳解 JS 壓縮圖片
作者：wuwhs
https://segmentfault.com/a/1190000023486410
前 言
公司的移動(dòng)端業(yè)務(wù)需要在用戶上傳圖片是由前端壓縮圖片大小，再上傳到服務(wù)器，這樣可以減少移動(dòng)端上行流量，減少用戶上傳等待時(shí)長(zhǎng)，優(yōu)化用戶體驗(yàn)。
插播一下，本文案例已整理成插件，已上傳 npm ，可通過(guò) npm install js-image-compressor -D 安裝使用，可以從 github 下載。
JavaScript 操作壓縮圖片原理不難，已有成熟 API，然而在實(shí)際輸出壓縮后結(jié)果卻總有意外，有些圖片竟會(huì)越壓縮越大，加之終端（手機(jī)）類型眾多，有些手機(jī)壓縮圖片甚至變黑。
所以本文將試圖解決如下問(wèn)題：
弄清 Image 對(duì)象、data URL、Canvas 和 File（Blob）之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系；
圖片壓縮關(guān)鍵技巧；
超大圖片壓縮黑屏問(wèn)題。
轉(zhuǎn) 化 關(guān) 系
在實(shí)際應(yīng)用中有可能使用的情境：
大多時(shí)候我們直接讀取用戶上傳的 File 對(duì)象，讀寫到畫布（canvas）上，利用 Canvas 的 API 進(jìn)行壓縮，完成壓縮之后再轉(zhuǎn)成 File（Blob） 對(duì)象，上傳到遠(yuǎn)程圖片服務(wù)器；
不妨有時(shí)候我們也需要將一個(gè) base64 字符串壓縮之后再變?yōu)?base64 字符串傳入到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)或者再轉(zhuǎn)成 ?File（Blob） 對(duì)象。
一般的，它們有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系：
具 體 實(shí) 現(xiàn)
下面將按照轉(zhuǎn)化關(guān)系圖中的轉(zhuǎn)化方法一一實(shí)現(xiàn)。
file2DataUrl(file, callback)
用戶通過(guò)頁(yè)面標(biāo)簽 上傳的本地圖片直接轉(zhuǎn)化 data URL 字符串形式?？梢允褂?FileReader 文件讀取構(gòu)造函數(shù)。
FileReader 對(duì)象允許 Web 應(yīng)用程序異步讀取存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上的文件（或原始數(shù)據(jù)緩沖區(qū)）的內(nèi)容，使用 File 或 Blob 對(duì)象指定要讀取的文件或數(shù)據(jù)。
該實(shí)例方法 readAsDataURL 讀取文件內(nèi)容并轉(zhuǎn)化成 base64 字符串。在讀取完后，在實(shí)例屬性 result 上可獲取文件內(nèi)容。
function?file2DataUrl(file,?callback)?{var reader = new FileReader();reader.onload = function () {callback(reader.result);};reader.readAsDataURL(file);}
Data URL 由四個(gè)部分組成：前綴（data:）、指示數(shù)據(jù)類型的 MIME 類型、如果非文本則為可選的 base64 標(biāo)記、數(shù)據(jù)本身：
data:<mediatype>,<data>比如一張 png 格式圖片，轉(zhuǎn)化為 base64 字符串形式：
data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAQAAAAEACAYAAABccqhmAAAgAElEQVR4XuxdB5g。
file2Image(file, callback)
若想將用戶通過(guò)本地上傳的圖片放入緩存并 img 標(biāo)簽顯示出來(lái)，除了可以利用以上方法轉(zhuǎn)化成的 base64 字符串作為圖片 src，還可以直接用 URL 對(duì)象，引用保存在 File 和 Blob 中數(shù)據(jù)的 URL。
使用對(duì)象 URL 的好處是可以不必把文件內(nèi)容讀取到 JavaScript 中 而直接使用文件內(nèi)容。
為此，只要在需要文件內(nèi)容的地方提供對(duì)象 URL 即可。? ? ? ? ? ? ? ?
function?file2Image(file,?callback)?{var image = new Image();var URL = window.webkitURL || window.URL;if (URL) {var url = URL.createObjectURL(file);image.onload = function() {callback(image);window.revokeObjectURL(url);};image.src = url;} else {inputFile2DataUrl(file, function(dataUrl) {image.onload = function() {callback(image);}image.src = dataUrl;});}}
注意：要?jiǎng)?chuàng)建對(duì)象 URL，可以使用 window.URL.createObjectURL() 方法，并傳入 File 或 Blob 對(duì)象。
如果不再需要相應(yīng)數(shù)據(jù)，最好釋放它占用的內(nèi)容。但只要有代碼在引用對(duì)象 URL，內(nèi)存就不會(huì)釋放。要手工釋放內(nèi)存，可以把對(duì)象 URL 傳給 window.revokeObjectURL()。
url2Image(url, callback)
通過(guò)圖片鏈接（url）獲取圖片 Image 對(duì)象，由于圖片加載是異步的，因此放到回調(diào)函數(shù) callback 回傳獲取到的 Image 對(duì)象。? ? ? ? ? ? ? ?
function?url2Image(url,?callback)?{var image = new Image();image.src = url;image.onload = function() {callback(image);}}
image2Canvas(image)
利用 drawImage() 方法將 Image 對(duì)象繪畫在 Canvas 對(duì)象上。
drawImage 有三種語(yǔ)法形式：
void ctx.drawImage(image, dx, dy);
void ctx.drawImage(image, dx, dy, dWidth, dHeight);
void ctx.drawImage(image, sx, sy, sWidth, sHeight, dx, dy, dWidth, dHeight);
參數(shù)：
image 繪制到上下文的元素；
sx 繪制選擇框左上角以 Image 為基準(zhǔn) X 軸坐標(biāo)；
sy 繪制選擇框左上角以 Image 為基準(zhǔn) Y 軸坐標(biāo)；
sWidth 繪制選擇框?qū)挾龋?/p>
sHeight 繪制選擇框?qū)挾龋?/p>
dx Image 的左上角在目標(biāo) canvas 上 X 軸坐標(biāo)；
dy Image 的左上角在目標(biāo) canvas 上 Y 軸坐標(biāo)；
dWidth Image 在目標(biāo) canvas 上繪制的寬度；
dHeight Image 在目標(biāo) canvas 上繪制的高度；
function?image2Canvas(image)?{var canvas = document.createElement('canvas');var ctx = canvas.getContext('2d');canvas.width = image.naturalWidth;canvas.height = image.naturalHeight;ctx.drawImage(image, 0, 0, canvas.width, canvas.height);return canvas;}
canvas2DataUrl(canvas, quality, type)
HTMLCanvasElement 對(duì)象有 toDataURL(type, encoderOptions) 方法，返回一個(gè)包含圖片展示的 data URL 。同時(shí)可以指定輸出格式和質(zhì)量。
參數(shù)分別為：
type 圖片格式，默認(rèn)為 image/png；
encoderOptions 在指定圖片格式為 image/jpeg 或 image/webp 的情況下，可以從 0 到 1 的區(qū)間內(nèi)選擇圖片的質(zhì)量。
如果超出取值范圍，將會(huì)使用默認(rèn)值 0.92，其他參數(shù)會(huì)被忽略。
function?canvas2DataUrl(canvas,?quality,?type)?{return canvas.toDataURL(type || 'image/jpeg', quality || 0.8);}
dataUrl2Image(dataUrl, callback)
圖片鏈接也可以是 base64 字符串，直接賦值給 Image 對(duì)象 src 即可。? ?
function?dataUrl2Image(dataUrl,?callback)?{var image = new Image();image.onload = function() {callback(image);};image.src = dataUrl;}
dataUrl2Blob(dataUrl, type)
將 data URL 字符串轉(zhuǎn)化為 Blob 對(duì)象。
主要思路是：先將 data URL 數(shù)據(jù)（data） 部分提取出來(lái)，用 atob 對(duì)經(jīng)過(guò) base64 編碼的字符串進(jìn)行解碼，再轉(zhuǎn)化成 Unicode 編碼，存儲(chǔ)在Uint8Array（8位無(wú)符號(hào)整型數(shù)組，每個(gè)元素是一個(gè)字節(jié)） 類型數(shù)組，最終轉(zhuǎn)化成 Blob 對(duì)象。? ? ?
function?dataUrl2Blob(dataUrl,?type)?{var data = dataUrl.split(',')[1];var mimePattern = /^data:(.*?)(;base64)?,/;var mime = dataUrl.match(mimePattern)[1];var binStr = atob(data);var arr = new Uint8Array(len);for (var i = 0; i < len; i++) {arr[i] = binStr.charCodeAt(i);}return new Blob([arr], {type: type || mime});}
canvas2Blob(canvas, callback, quality, type)
HTMLCanvasElement 有 toBlob(callback, [type], [encoderOptions]) 方法創(chuàng)造 Blob 對(duì)象，用以展示 canvas 上的圖片；
這個(gè)圖片文件可以被緩存或保存到本地，由用戶代理端自行決定。
第二個(gè)參數(shù)指定圖片格式，如不特別指明，圖片的類型默認(rèn)為 image/png，分辨率為 96dpi。
第三個(gè)參數(shù)用于針對(duì)image/jpeg 格式的圖片進(jìn)行輸出圖片的質(zhì)量設(shè)置。? ? ?
function?canvas2Blob(canvas,?callback,?quality,?type){canvas.toBlob(function(blob) {callback(blob);}, type || 'image/jpeg', quality || 0.8);}
為兼容低版本瀏覽器，作為 toBlob 的 polyfill 方案，可以用上面 data URL 生成 Blob 方法 dataUrl2Blob 作為HTMLCanvasElement 原型方法。? ? ? ? ? ? ? ?
if?(!HTMLCanvasElement.prototype.toBlob)?{Object.defineProperty(HTMLCanvasElement.prototype, 'toBlob', {value: function (callback, type, quality) {let dataUrl = this.toDataURL(type, quality);callback(dataUrl2Blob(dataUrl));}});}
blob2DataUrl(blob, callback)
將 Blob 對(duì)象轉(zhuǎn)化成 data URL 數(shù)據(jù)，由于 FileReader 的實(shí)例 readAsDataURL 方法不僅支持讀取文件，還支持讀取 Blob 對(duì)象數(shù)據(jù)，這里復(fù)用上面 file2DataUrl 方法即可：? ? ? ??
function?blob2DataUrl(blob,?callback)?{file2DataUrl(blob, callback);}
blob2Image(blob, callback)
將 Blob 對(duì)象轉(zhuǎn)化成 Image 對(duì)象，可通過(guò) URL 對(duì)象引用文件，也支持引用 Blob 這樣的類文件對(duì)象，同樣，這里復(fù)用上面 file2Image 方法即可：? ? ? ? ? ? ? ?
function?blob2Image(blob,?callback)?{file2Image(blob, callback);}
upload(url, file, callback)
上傳圖片（已壓縮），可以使用 FormData 傳入文件對(duì)象，通過(guò) XHR 直接把文件上傳到服務(wù)器。? ? ? ? ? ? ??
function?upload(url,?file,?callback)?{var xhr = new XMLHttpRequest();var fd = new FormData();fd.append('file', file);xhr.onreadystatechange = function () {if (xhr.readyState === 4 && xhr.status === 200) {// 上傳成功callback && callback(xhr.responseText);} else {throw new Error(xhr);}}xhr.open('POST', url, true);xhr.send(fd);}
也可以使用 FileReader 讀取文件內(nèi)容，轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制上傳? ? ? ? ? ? ? ?
function?upload(url,?file)?{var reader = new FileReader();var xhr = new XMLHttpRequest();xhr.open('POST', url, true);xhr.overrideMimeType('text/plain; charset=x-user-defined-binary');reader.onload = function() {xhr.send(reader.result);};reader.readAsBinaryString(file);}
實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易圖片壓縮
在熟悉以上各種圖片轉(zhuǎn)化方法的具體實(shí)現(xiàn)，將它們封裝在一個(gè)公用對(duì)象 util 里，再結(jié)合壓縮轉(zhuǎn)化流程圖，這里我們可以簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)圖片壓縮了：
首先將上傳圖片轉(zhuǎn)化成 Image 對(duì)象，再將寫入到 Canvas 畫布，最后由 Canvas 對(duì)象 API 對(duì)圖片的大小和尺寸輸出調(diào)整，實(shí)現(xiàn)壓縮目的。??
/*** 簡(jiǎn)易圖片壓縮方法* @param {Object} options 相關(guān)參數(shù)*/(function (win) {var REGEXP_IMAGE_TYPE = /^image\//;var util = {};var defaultOptions = {file: null,quality: 0.8};var isFunc = function (fn) { return typeof fn === 'function'; };var isImageType = function (value) { return REGEXP_IMAGE_TYPE.test(value); };/*** 簡(jiǎn)易圖片壓縮構(gòu)造函數(shù)* @param {Object} options 相關(guān)參數(shù)*/function SimpleImageCompressor(options) {options = Object.assign({}, defaultOptions, options);this.options = options;this.file = options.file;this.init();}var _proto = SimpleImageCompressor.prototype;win.SimpleImageCompressor = SimpleImageCompressor;/*** 初始化*/_proto.init = function init() {var _this = this;var file = this.file;var options = this.options;if (!file || !isImageType(file.type)) {console.error('請(qǐng)上傳圖片文件!');return;}if (!isImageType(options.mimeType)) {options.mimeType = file.type;}util.file2Image(file, function (img) {var canvas = util.image2Canvas(img);file.width = img.naturalWidth;file.height = img.naturalHeight;_this.beforeCompress(file, canvas);util.canvas2Blob(canvas, function (blob) {blob.width = canvas.width;blob.height = canvas.height;options.success && options.success(blob);}, options.quality, options.mimeType)})}/*** 壓縮之前，讀取圖片之后鉤子函數(shù)*/_proto.beforeCompress = function beforeCompress() {if (isFunc(this.options.beforeCompress)) {this.options.beforeCompress(this.file);}}// 省略 `util` 公用方法定義// ...// 將 `util` 公用方法添加到實(shí)例的靜態(tài)屬性上for (key in util) {if (util.hasOwnProperty(key)) {SimpleImageCompressor[key] = util[key];}}})(window)
這個(gè)簡(jiǎn)易圖片壓縮方法調(diào)用和入?yún)ⅲ? ? ? ? ?
var?fileEle?=?document.getElementById('file');fileEle.addEventListener('change', function () {file = this.files[0];var options = {file: file,quality: 0.6,mimeType: 'image/jpeg',// 壓縮前回調(diào)beforeCompress: function (result) {console.log('壓縮之前圖片尺寸大小: ', result.size);console.log('mime 類型: ', result.type);// 將上傳圖片在頁(yè)面預(yù)覽// SimpleImageCompressor.file2DataUrl(result, function (url) {// document.getElementById('origin').src = url;// })},// 壓縮成功回調(diào)success: function (result) {console.log('壓縮之后圖片尺寸大小: ', result.size);console.log('mime 類型: ', result.type);console.log('壓縮率：', (result.size / file.size * 100).toFixed(2) + '%');// 生成壓縮后圖片在頁(yè)面展示// SimpleImageCompressor.file2DataUrl(result, function (url) {// document.getElementById('output').src = url;// })// 上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器// SimpleImageCompressor.upload('/upload.png', result);}};new SimpleImageCompressor(options);}, false);
如果看到這里的客官不嫌棄這個(gè) demo 太簡(jiǎn)單可以戳這里試試水。如果你有足夠的耐心多傳幾種類型圖片就會(huì)發(fā)現(xiàn)還存在如下問(wèn)題：
壓縮輸出圖片寸尺固定為原始圖片尺寸大小，而實(shí)際可能需要控制輸出圖片尺寸，同時(shí)達(dá)到尺寸也被壓縮目的；
png 格式圖片同格式壓縮，壓縮率不高，還有可能出現(xiàn)“不減反增”現(xiàn)象；
有些情況，其他格式轉(zhuǎn)化成 png 格式也會(huì)出現(xiàn)“不減反增”現(xiàn)象；
大尺寸 png 格式圖片在一些手機(jī)上，壓縮后出現(xiàn)“黑屏”現(xiàn)象；
改進(jìn)版圖片壓縮
俗話說(shuō)“羅馬不是一天建成的”，通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)了很多不足，下面將逐條問(wèn)題分析，尋求解決方案。
壓縮輸出圖片寸尺固定為原始圖片尺寸大小，而實(shí)際可能需要控制輸出圖片尺寸，同時(shí)達(dá)到尺寸也被壓縮目的；
為了避免壓縮圖片變形，一般采用等比縮放，首先要計(jì)算出原始圖片寬高比 aspectRatio，
用戶設(shè)置的高乘以 aspectRatio，得出等比縮放后的寬，若比用戶設(shè)置寬的小，則用戶設(shè)置的高為為基準(zhǔn)縮放，否則以寬為基準(zhǔn)縮放。? ?
var aspectRatio = naturalWidth / naturalHeight;var width = Math.max(options.width, 0) || naturalWidth;var height = Math.max(options.height, 0) || naturalHeight;if (height * aspectRatio > width) {height = width / aspectRatio;} else {width = height * aspectRatio;}
輸出圖片的尺寸確定了，接下來(lái)就是按這個(gè)尺寸創(chuàng)建一個(gè) Canvas 畫布，將圖片畫上去。這里可以將上面提到的 image2Canvas 方法稍微做一下改造：? ? ? ? ? ? ? ?
function?image2Canvas(image,?destWidth,?destHeight)?{var canvas = document.createElement('canvas');var ctx = canvas.getContext('2d');canvas.width = destWidth || image.naturalWidth;canvas.height = destHeight || image.naturalHeight;ctx.drawImage(image, 0, 0, canvas.width, canvas.height);return canvas;}
png 格式圖片同格式壓縮，壓縮率不高，還有可能出現(xiàn)“不減反增”現(xiàn)象
一般的，不建議將 png 格式圖片壓縮成自身格式，這樣壓縮率不理想，有時(shí)反而會(huì)造成自身質(zhì)量變得更大。
因?yàn)槲覀冊(cè)凇熬唧w實(shí)現(xiàn)”中兩個(gè)有關(guān)壓縮關(guān)鍵 API：
toBlob(callback, [type], [encoderOptions]) 參數(shù) encoderOptions 用于針對(duì)image/jpeg 格式的圖片進(jìn)行輸出圖片的質(zhì)量設(shè)置；
toDataURL(type, encoderOptions 參數(shù)encoderOptions 在指定圖片格式為 image/jpeg 或 image/webp 的情況下，可以從 0 到 1 的區(qū)間內(nèi)選擇圖片的質(zhì)量。
均未對(duì) png 格式圖片有壓縮效果。
有個(gè)折衷的方案，我們可以設(shè)置一個(gè)閾值，如果 png 圖片的質(zhì)量小于這個(gè)值，就還是壓縮輸出 png 格式，這樣最差的輸出結(jié)果不至于質(zhì)量太大，
在此基礎(chǔ)上，如果壓縮后圖片大小 “不減反增”，我們就兜底處理輸出源圖片給用戶。當(dāng)圖片質(zhì)量大于某個(gè)值時(shí)，我們壓縮成 jpeg 格式。? ? ? ? ? ? ? ?
//?`png`?格式圖片大小超過(guò)?`convertSize`,?轉(zhuǎn)化成?`jpeg`?格式if (file.size > options.convertSize && options.mimeType === 'image/png') {options.mimeType = 'image/jpeg';}// 省略一些代碼// ...// 用戶期待的輸出寬高沒(méi)有大于源圖片的寬高情況下，輸出文件大小大于源文件，返回源文件if (result.size > file.size && !(options.width > naturalWidth || options.height > naturalHeight)) {result = file;}
大尺寸 png 格式圖片在一些手機(jī)上，壓縮后出現(xiàn)“黑屏”現(xiàn)象
由于各大瀏覽器對(duì) Canvas 最大尺寸支持不同
如果圖片尺寸過(guò)大，在創(chuàng)建同尺寸畫布，再畫上圖片，就會(huì)出現(xiàn)異常情況，即生成的畫布沒(méi)有圖片像素，而畫布本身默認(rèn)給的背景色為黑色，這樣就導(dǎo)致圖片“黑屏”情況。
//?...// 限制最小和最大寬高var maxWidth = Math.max(options.maxWidth, 0) || Infinity;var maxHeight = Math.max(options.maxHeight, 0) || Infinity;var minWidth = Math.max(options.minWidth, 0) || 0;var minHeight = Math.max(options.minHeight, 0) || 0;if (maxWidth < Infinity && maxHeight < Infinity) {if (maxHeight * aspectRatio > maxWidth) {maxHeight = maxWidth / aspectRatio;} else {maxWidth = maxHeight * aspectRatio;}} else if (maxWidth < Infinity) {maxHeight = maxWidth / aspectRatio;} else if (maxHeight < Infinity) {maxWidth = maxHeight * aspectRatio;}if (minWidth > 0 && minHeight > 0) {if (minHeight * aspectRatio > minWidth) {minHeight = minWidth / aspectRatio;} else {minWidth = minHeight * aspectRatio;}} else if (minWidth > 0) {minHeight = minWidth / aspectRatio;} else if (minHeight > 0) {minWidth = minHeight * aspectRatio;}width = Math.floor(Math.min(Math.max(width, minWidth), maxWidth));height = Math.floor(Math.min(Math.max(height, minHeight), maxHeight));// ...// 覆蓋默認(rèn)填充顏色 (#000)var fillStyle = 'transparent';context.fillStyle = fillStyle;
這里可以通過(guò)控制輸出圖片最大寬高防止生成畫布越界，并且用透明色覆蓋默認(rèn)黑色背景解決解決“黑屏”問(wèn)題：? ? ? ? ? ? ? ?
到這里，上述的意外問(wèn)題被我們一一解決了。
總 結(jié)
我們梳理了通過(guò)頁(yè)面標(biāo)簽 上傳本地圖片到圖片被壓縮整個(gè)過(guò)程，也覆蓋到了在實(shí)際使用中還存在的一些意外情況，提供了相應(yīng)的解決方案。
將改進(jìn)版圖片壓縮整理成插件，已上傳 npm ，可通過(guò) npm install js-image-compressor -D 安裝使用，可以從 github 下載。
整理匆忙，如有問(wèn)題歡迎大家指正，完～