前言
前幾天和一個朋友聊天的時候，聊到說他們公司的移動端業務需要在用戶上傳圖片是由前端壓縮圖片大小，再上傳到服務器，這樣可以減少移動端上行流量，減少用戶上傳等待時長，優化用戶體驗
然后想了想好像我們公司的圖片上傳接口並沒有做大小限制，那豈不是我們產品的上傳頭像等地方就會存在這個問題，上傳大一點的圖片等時候處於持續等待，基此去了解一下前端壓縮是怎么搞的，后續加入到我們自己的項目里面去
關系與轉化
JavaScript 操作壓縮圖片原理不難，已有成熟 API，然而在實際輸出壓縮后結果卻總有意外，有些圖片竟會越壓縮越大，加之終端（手機）類型眾多，有些手機壓縮圖片甚至變黑
在實際應用中有可能使用的情境基本也就如下兩種
-
直接讀取用戶上傳的 File 對象，讀寫到畫布（canvas）上，利用 Canvas 的 API 進行壓縮，完成壓縮之后再轉成 File（Blob） 對象，上傳到遠程圖片服務器
-
將一個 base64 字符串壓縮之后再變為 base64 字符串傳入到遠程數據庫或者再轉成 File（Blob） 對象
所以只需要弄清 Image 對象、data URL、Canvas 和 File（Blob）之間的關系與轉化，也就可以輕松掌握壓縮技巧
當然，兩者之間的轉化方法需要自己封裝一下，后續會逐一介紹到
接下來將按照轉化關系圖中的轉化方法逐一實現
file2DataUrl(file, callback)
用戶通過頁面標簽 <input type="file" /> 上傳的本地圖片直接轉化 data URL 字符串形式。可以使用 FileReader 文件讀取構造函數。FileReader 對象允許 Web 應用程序異步讀取存儲在計算機上的文件（或原始數據緩沖區）的內容，使用 File 或 Blob 對象指定要讀取的文件或數據。該實例方法 readAsDataURL 讀取文件內容並轉化成 base64 字符串。在讀取完后，在實例屬性 result 上可獲取文件內容
function file2DataUrl(file, callback) {
var reader = new FileReader();
reader.onload = function () {
callback(reader.result);
};
reader.readAsDataURL(file);
}
Data URL 由四個部分組成：前綴（data:）、指示數據類型的 MIME 類型、如果非文本則為可選的 base64 標記、數據本身
data:<mediatype>,<data>
比如一張 png 格式圖片，轉化為 base64 字符串形式
data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAQAAAAEACAYAAABccqhmAAAgAElEQVR4XuxdB5g
若想將用戶通過本地上傳的圖片放入緩存並 img 標簽顯示出來，除了可以利用以上方法轉化成的 base64 字符串作為圖片 src，還可以直接用 URL 對象，引用保存在 File 和 Blob 中數據的 URL。使用對象 URL 的好處是可以不必把文件內容讀取到 JavaScript 中 而直接使用文件內容。為此，只要在需要文件內容的地方提供對象 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;
});
}
}
需要注意的是，要創建對象 URL，可以使用 window.URL.createObjectURL() 方法，並傳入 File 或 Blob 對象。如果不再需要相應數據，最好釋放它占用的內容。但只要有代碼在引用對象 URL，內存就不會釋放。要手工釋放內存，可以把對象 URL 傳給 window.revokeObjectURL()
url2Image(url, callback)
通過圖片鏈接（url）獲取圖片 Image 對象，由於圖片加載是異步的，因此放到回調函數 callback 回傳獲取到的 Image 對象
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 對象繪畫在 Canvas 對象上
drawImage 有三種語法形式
/** * image 繪制到上下文的元素； * sx 繪制選擇框左上角以 Image 為基准 X 軸坐標； * sy 繪制選擇框左上角以 Image 為基准 Y 軸坐標； * sWidth 繪制選擇框寬度； * sHeight 繪制選擇框寬度； * dx Image 的左上角在目標 canvas 上 X 軸坐標； * dy Image 的左上角在目標 canvas 上 Y 軸坐標； * dWidth Image 在目標 canvas 上繪制的寬度； * dHeight Image 在目標 canvas 上繪制的高度； */ 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)
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 對象有 toDataURL(type, encoderOptions) 方法，返回一個包含圖片展示的 data URL 。同時可以指定輸出格式和質量
參數分別為
- type 圖片格式，默認為 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 的區間內選擇圖片的質量。如果超出取值范圍，將會使用默認值 0.92，其他參數會被忽略
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 字符串轉化為 Blob 對象。主要思路是：先將 data URL 數據（data） 部分提取出來，用 atob 對經過 base64 編碼的字符串進行解碼，再轉化成 Unicode 編碼，存儲在Uint8Array（8位無符號整型數組，每個元素是一個字節） 類型數組，最終轉化成 Blob 對象
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});
}
HTMLCanvasElement 有 toBlob(callback, [type], [encoderOptions]) 方法創造 Blob 對象，用以展示 canvas 上的圖片；這個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。第二個參數指定圖片格式，如不特別指明，圖片的類型默認為 image/png，分辨率為 96dpi。第三個參數用於針對image/jpeg 格式的圖片進行輸出圖片的質量設置
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 對象轉化成 data URL 數據，由於 FileReader 的實例 readAsDataURL 方法不僅支持讀取文件，還支持讀取 Blob 對象數據，這里復用上面 file2DataUrl 方法即可
function blob2DataUrl(blob, callback) {
file2DataUrl(blob, callback);
}
blob2Image(blob, callback)
將 Blob 對象轉化成 Image 對象，可通過 URL 對象引用文件，也支持引用 Blob 這樣的類文件對象，同樣，這里復用上面 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 傳入文件對象，通過 XHR 直接把文件上傳到服務器
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 讀取文件內容，轉化成二進制上傳
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);
}
實現簡易圖片壓縮
在熟悉以上各種圖片轉化方法的具體實現，將它們封裝在一個公用對象 util 里，再結合壓縮轉化流程圖，就可以簡單實現圖片壓縮了
首先將上傳圖片轉化成 Image 對象，再將寫入到 Canvas 畫布，最后由 Canvas 對象 API 對圖片的大小和尺寸輸出調整，實現壓縮目的
/**
* 簡易圖片壓縮方法
* @param {Object} options 相關參數
*/
(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); };
/**
* 簡易圖片壓縮構造函數
* @param {Object} options 相關參數
*/
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，讀取圖片之后鈎子函數
*/
_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` 公用方法添加到實例的靜態屬性上
for (key in util) {
if (util.hasOwnProperty(key)) {
SimpleImageCompressor[key] = util[key];
}
}
})(window)
這個簡易圖片壓縮方法調用和入參
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
beforeCompress: function (result) {
console.log('壓縮之前圖片尺寸大小: ', result.size);
console.log('mime 類型: ', result.type);
// 將上傳圖片在頁面預覽
// SimpleImageCompressor.file2DataUrl(result, function (url) {
// document.getElementById('origin').src = url;
// })
},
// 壓縮成功回調
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面展示
// SimpleImageCompressor.file2DataUrl(result, function (url) {
// document.getElementById('output').src = url;
// })
// 上傳到遠程服務器
// SimpleImageCompressor.upload('/upload.png', result);
}
};
new SimpleImageCompressor(options);
}, false)
-
壓縮輸出圖片寸尺固定為原始圖片尺寸大小，而實際可能需要控制輸出圖片尺寸，同時達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“不減反增”現象
-
有些情況，其他格式轉化成 png 格式也會出現“不減反增”現象
-
大尺寸 png 格式圖片在一些手機上，壓縮后出現“黑屏”現象
改進版圖片壓縮
壓縮輸出圖片寸尺固定為原始圖片尺寸大小，而實際可能需要控制輸出圖片尺寸，同時達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，首先要計算出原始圖片寬高比 aspectRatio，用戶設置的高乘以 aspectRatio，得出等比縮放后的寬，若比用戶設置寬的小，則用戶設置的高為為基准縮放，否則以寬為基准縮放
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，接下來就是按這個尺寸創建一個 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;
}
因為我們在“具體實現”中兩個有關壓縮關鍵 API
-
toBlob(callback, [type], [encoderOptions]) 參數 encoderOptions 用於針對image/jpeg 格式的圖片進行輸出圖片的質量設置；
-
toDataURL(type, encoderOptions 參數encoderOptions 在指定圖片格式為 image/jpeg 或 image/webp 的情況下，可以從 0 到 1 的區間內選擇圖片的質量
均未對 png 格式圖片有壓縮效果
有個折衷的方案，可以設置一個閾值，如果 png 圖片的質量小於這個值，就還是壓縮輸出 png 格式，這樣最差的輸出結果不至於質量太大，在此基礎上，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。當圖片質量大於某個值時，我們壓縮成 jpeg 格式
// `png` 格式圖片大小超過 `convertSize`, 轉化成 `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有大於源圖片的寬高情況下，輸出文件大小大於源文件，返回源文件
if (result.size > file.size && !(options.width > naturalWidth || options.height > naturalHeight)) {
result = file;
}
解決：大尺寸 png 格式圖片在一些手機上，壓縮后出現“黑屏”現象
由於各大瀏覽器對 Canvas 最大尺寸支持不同
如果圖片尺寸過大，在創建同尺寸畫布，再畫上圖片，就會出現異常情況，即生成的畫布沒有圖片像素，而畫布本身默認給的背景色為黑色，這樣就導致圖片“黑屏”情況
這里可以通過控制輸出圖片最大寬高防止生成畫布越界，並且用透明色覆蓋默認黑色背景解決解決“黑屏”問題
// ...
// 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));
// ...
// 覆蓋默認填充顏色 (#000)
var fillStyle = 'transparent';
context.fillStyle = fillStyle;
到這里，上述的問題被都一一解決了