了解JS壓縮圖片，這一篇就夠了

作者：wuwhs

來(lái)源：SegmentFault 思否

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:,

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?/span>
• sHeight 繪制選擇框?qū)挾龋?/span>
• 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?/span>

? ? ? ? ? ? ? ?

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。

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：

? ? ? ? ? ? ? ?

// ...// 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;

到這里，上述的意外問(wèn)題被我們一一解決了，如需體驗(yàn)改進(jìn)版的圖片壓縮 demo 的小伙伴可以戳這里

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～