【Web技术】696- 详解 JS 压缩图片-技术圈

作者：wuwhs

https://segmentfault.com/a/1190000023486410

前言

公司的移动端业务需要在用户上传图片是由前端压缩图片大小，再上传到服务器，这样可以减少移动端上行流量，减少用户上传等待时长，优化用户体验。

插播一下，本文案例已整理成插件，已上传 npm ，可通过 npm install js-image-compressor -D 安装使用，可以从 github 下载。

JavaScript 操作压缩图片原理不难，已有成熟 API，然而在实际输出压缩后结果却总有意外，有些图片竟会越压缩越大，加之终端（手机）类型众多，有些手机压缩图片甚至变黑。

所以本文将试图解决如下问题：

弄清 Image 对象、data URL、Canvas 和 File（Blob）之间的转化关系；

图片压缩关键技巧；

超大图片压缩黑屏问题。

转化关系

在实际应用中有可能使用的情境：

大多时候我们直接读取用户上传的 File 对象，读写到画布（canvas）上，利用 Canvas 的 API 进行压缩，完成压缩之后再转成 File（Blob）对象，上传到远程图片服务器；

不妨有时候我们也需要将一个 base64 字符串压缩之后再变为 base64 字符串传入到远程数据库或者再转成 File（Blob）对象。

一般的，它们有如下转化关系：

具体实现

下面将按照转化关系图中的转化方法一一实现。

file2DataUrl(file, callback)

用户通过页面标签上传的本地图片直接转化 data URL 字符串形式。可以使用 FileReader 文件读取构造函数。

FileReader 对象允许 Web 应用程序异步读取存储在计算机上的文件（或原始数据缓冲区）的内容，使用 File 或 Blob 对象指定要读取的文件或数据。

该实例方法 readAsDataURL 读取文件内容并转化成 base64 字符串。在读取完后，在实例属性 result 上可获取文件内容。

function file2DataUrl(file, callback) {  var reader = new FileReader();  reader.onload = function () {    callback(reader.result);  };  reader.readAsDataURL(file);}

Data URL 由四个部分组成：前缀（data:）、指示数据类型的 MIME 类型、如果非文本则为可选的 base64 标记、数据本身：

data:<mediatype>,<data>

比如一张 png 格式图片，转化为 base64 字符串形式：

data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAQAAAAEACAYAAABccqhmAAAgAElEQVR4XuxdB5g。

file2Image(file, callback)

若想将用户通过本地上传的图片放入缓存并 img 标签显示出来，除了可以利用以上方法转化成的 base64 字符串作为图片 src，还可以直接用 URL 对象，引用保存在 File 和 Blob 中数据的 URL。

使用对象 URL 的好处是可以不必把文件内容读取到 JavaScript 中而直接使用文件内容。

为此，只要在需要文件内容的地方提供对象 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：要创建对象 URL，可以使用 window.URL.createObjectURL() 方法，并传入 File 或 Blob 对象。

如果不再需要相应数据，最好释放它占用的内容。但只要有代码在引用对象 URL，内存就不会释放。要手工释放内存，可以把对象 URL 传给 window.revokeObjectURL()。

url2Image(url, callback)

通过图片链接（url）获取图片 Image 对象，由于图片加载是异步的，因此放到回调函数 callback 回传获取到的 Image 对象。

function url2Image(url, callback) {  var image = new Image();  image.src = url;  image.onload = function() {    callback(image);  }}

image2Canvas(image)

利用 drawImage() 方法将 Image 对象绘画在 Canvas 对象上。

drawImage 有三种语法形式：

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);

参数：

image 绘制到上下文的元素；

sx 绘制选择框左上角以 Image 为基准 X 轴坐标；

sy 绘制选择框左上角以 Image 为基准 Y 轴坐标；

sWidth 绘制选择框宽度；

sHeight 绘制选择框宽度；

dx Image 的左上角在目标 canvas 上 X 轴坐标；

dy Image 的左上角在目标 canvas 上 Y 轴坐标；

dWidth Image 在目标 canvas 上绘制的宽度；

dHeight Image 在目标 canvas 上绘制的高度；

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 对象有 toDataURL(type, encoderOptions) 方法，返回一个包含图片展示的 data URL 。同时可以指定输出格式和质量。

参数分别为：

type 图片格式，默认为 image/png；

encoderOptions 在指定图片格式为 image/jpeg 或 image/webp 的情况下，可以从 0 到 1 的区间内选择图片的质量。

如果超出取值范围，将会使用默认值 0.92，其他参数会被忽略。

function canvas2DataUrl(canvas, quality, type) {  return canvas.toDataURL(type || 'image/jpeg', quality || 0.8);}

dataUrl2Image(dataUrl, callback)

图片链接也可以是 base64 字符串，直接赋值给 Image 对象 src 即可。

function dataUrl2Image(dataUrl, callback) {  var image = new Image();  image.onload = function() {    callback(image);  };  image.src = dataUrl;}

dataUrl2Blob(dataUrl, type)

将 data URL 字符串转化为 Blob 对象。

主要思路是：先将 data URL 数据（data）部分提取出来，用 atob 对经过 base64 编码的字符串进行解码，再转化成 Unicode 编码，存储在Uint8Array（8位无符号整型数组，每个元素是一个字节）类型数组，最终转化成 Blob 对象。

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]) 方法创造 Blob 对象，用以展示 canvas 上的图片；

这个图片文件可以被缓存或保存到本地，由用户代理端自行决定。

第二个参数指定图片格式，如不特别指明，图片的类型默认为 image/png，分辨率为 96dpi。

第三个参数用于针对image/jpeg 格式的图片进行输出图片的质量设置。

function canvas2Blob(canvas, callback, quality, type){  canvas.toBlob(function(blob) {    callback(blob);  }, type || 'image/jpeg', quality || 0.8);}

为兼容低版本浏览器，作为 toBlob 的 polyfill 方案，可以用上面 data URL 生成 Blob 方法 dataUrl2Blob 作为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)

将 Blob 对象转化成 data URL 数据，由于 FileReader 的实例 readAsDataURL 方法不仅支持读取文件，还支持读取 Blob 对象数据，这里复用上面 file2DataUrl 方法即可：

function blob2DataUrl(blob, callback) {  file2DataUrl(blob, callback);}

blob2Image(blob, callback)

将 Blob 对象转化成 Image 对象，可通过 URL 对象引用文件，也支持引用 Blob 这样的类文件对象，同样，这里复用上面 file2Image 方法即可：

function blob2Image(blob, callback) {  file2Image(blob, callback);}

upload(url, file, callback)

上传图片（已压缩），可以使用 FormData 传入文件对象，通过 XHR 直接把文件上传到服务器。

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) {      // 上传成功      callback && callback(xhr.responseText);    } else {      throw new Error(xhr);    }  }  xhr.open('POST', url, true);  xhr.send(fd);}

也可以使用 FileReader 读取文件内容，转化成二进制上传

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);}

实现简易图片压缩

在熟悉以上各种图片转化方法的具体实现，将它们封装在一个公用对象 util 里，再结合压缩转化流程图，这里我们可以简单实现图片压缩了：

首先将上传图片转化成 Image 对象，再将写入到 Canvas 画布，最后由 Canvas 对象 API 对图片的大小和尺寸输出调整，实现压缩目的。

/** * 简易图片压缩方法 * @param {Object} options 相关参数 */(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); };
  /**   * 简易图片压缩构造函数   * @param {Object} options 相关参数   */  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('请上传图片文件!');      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)    })  }
  /**   * 压缩之前，读取图片之后钩子函数   */  _proto.beforeCompress = function beforeCompress() {    if (isFunc(this.options.beforeCompress)) {      this.options.beforeCompress(this.file);    }  }
  // 省略 `util` 公用方法定义  // ...
  // 将 `util` 公用方法添加到实例的静态属性上  for (key in util) {    if (util.hasOwnProperty(key)) {      SimpleImageCompressor[key] = util[key];    }  }})(window)

这个简易图片压缩方法调用和入参：

var fileEle = document.getElementById('file');
fileEle.addEventListener('change', function () {  file = this.files[0];
  var options = {    file: file,    quality: 0.6,    mimeType: 'image/jpeg',    // 压缩前回调    beforeCompress: function (result) {      console.log('压缩之前图片尺寸大小: ', result.size);      console.log('mime 类型: ', result.type);      // 将上传图片在页面预览      // SimpleImageCompressor.file2DataUrl(result, function (url) {      //   document.getElementById('origin').src = url;      // })    },    // 压缩成功回调    success: function (result) {      console.log('压缩之后图片尺寸大小: ', result.size);      console.log('mime 类型: ', result.type);      console.log('压缩率：', (result.size / file.size * 100).toFixed(2) + '%');
      // 生成压缩后图片在页面展示      // SimpleImageCompressor.file2DataUrl(result, function (url) {      //   document.getElementById('output').src = url;      // })
      // 上传到远程服务器      // SimpleImageCompressor.upload('/upload.png', result);    }  };
  new SimpleImageCompressor(options);}, false);

如果看到这里的客官不嫌弃这个 demo 太简单可以戳这里试试水。如果你有足够的耐心多传几种类型图片就会发现还存在如下问题：

压缩输出图片寸尺固定为原始图片尺寸大小，而实际可能需要控制输出图片尺寸，同时达到尺寸也被压缩目的；

png 格式图片同格式压缩，压缩率不高，还有可能出现“不减反增”现象；

有些情况，其他格式转化成 png 格式也会出现“不减反增”现象；

大尺寸 png 格式图片在一些手机上，压缩后出现“黑屏”现象；

改进版图片压缩

俗话说“罗马不是一天建成的”，通过上述实验，我们发现了很多不足，下面将逐条问题分析，寻求解决方案。

压缩输出图片寸尺固定为原始图片尺寸大小，而实际可能需要控制输出图片尺寸，同时达到尺寸也被压缩目的；

为了避免压缩图片变形，一般采用等比缩放，首先要计算出原始图片宽高比 aspectRatio，

用户设置的高乘以 aspectRatio，得出等比缩放后的宽，若比用户设置宽的小，则用户设置的高为为基准缩放，否则以宽为基准缩放。

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;}

输出图片的尺寸确定了，接下来就是按这个尺寸创建一个 Canvas 画布，将图片画上去。这里可以将上面提到的 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 格式图片同格式压缩，压缩率不高，还有可能出现“不减反增”现象

一般的，不建议将 png 格式图片压缩成自身格式，这样压缩率不理想，有时反而会造成自身质量变得更大。

因为我们在“具体实现”中两个有关压缩关键 API：

toBlob(callback, [type], [encoderOptions]) 参数 encoderOptions 用于针对image/jpeg 格式的图片进行输出图片的质量设置；

toDataURL(type, encoderOptions 参数encoderOptions 在指定图片格式为 image/jpeg 或 image/webp 的情况下，可以从 0 到 1 的区间内选择图片的质量。

均未对 png 格式图片有压缩效果。

有个折衷的方案，我们可以设置一个阈值，如果 png 图片的质量小于这个值，就还是压缩输出 png 格式，这样最差的输出结果不至于质量太大，

在此基础上，如果压缩后图片大小 “不减反增”，我们就兜底处理输出源图片给用户。当图片质量大于某个值时，我们压缩成 jpeg 格式。

// `png` 格式图片大小超过 `convertSize`, 转化成 `jpeg` 格式if (file.size > options.convertSize && options.mimeType === 'image/png') {  options.mimeType = 'image/jpeg';}// 省略一些代码// ...// 用户期待的输出宽高没有大于源图片的宽高情况下，输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 格式图片在一些手机上，压缩后出现“黑屏”现象

由于各大浏览器对 Canvas 最大尺寸支持不同

如果图片尺寸过大，在创建同尺寸画布，再画上图片，就会出现异常情况，即生成的画布没有图片像素，而画布本身默认给的背景色为黑色，这样就导致图片“黑屏”情况。

// ...// 限制最小和最大宽高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));
// ...// 覆盖默认填充颜色 (#000)var fillStyle = 'transparent';context.fillStyle = fillStyle;

这里可以通过控制输出图片最大宽高防止生成画布越界，并且用透明色覆盖默认黑色背景解决解决“黑屏”问题：

到这里，上述的意外问题被我们一一解决了。

总结

我们梳理了通过页面标签上传本地图片到图片被压缩整个过程，也覆盖到了在实际使用中还存在的一些意外情况，提供了相应的解决方案。

将改进版图片压缩整理成插件，已上传 npm ，可通过 npm install js-image-compressor -D 安装使用，可以从 github 下载。

整理匆忙，如有问题欢迎大家指正，完～