前言

公司的移動端業(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，這樣可以減少移動端上行流量，減少用戶上傳等待時長，優(yōu)化用戶體驗。

插播一下，本文案例已整理成插件，已上傳 npm ，可通過 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，然而在實際輸出壓縮后結(jié)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。

所以本文將試圖解決如下問題：

• 弄清 Image 對象、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題。

轉(zhuǎn)化關(guān)系

在實際應(yīng)用中有可能使用的情境：大多時候我們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(zhuǎn)成 File（Blob） 對象，上傳到遠程圖片服務(wù)器；不妨有時候我們也需要將一個 base64 字符串壓縮之后再變?yōu)?nbsp;base64 字符串傳入到遠程數(shù)據(jù)庫或者再轉(zhuǎn)成 File（Blob） 對象。一般的，它們有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系： 

具體實現(xiàn)

下面將按照轉(zhuǎn)化關(guān)系圖中的轉(zhuǎn)化方法一一實現(xiàn)。

file2DataUrl(file, callback)

用戶通過頁面標簽 <input type="file" /> 上傳的本地圖片直接轉(zhuǎn)化 data URL 字符串形式。可以使用 FileReader 文件讀取構(gòu)造函數(shù)。FileReader 對象允許 Web 應(yīng)用程序異步讀取存儲在計算機上的文件（或原始數(shù)據(jù)緩沖區(qū)）的內(nèi)容，使用 File 或 Blob 對象指定要讀取的文件或數(shù)據(jù)。該實例方法 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)

若想將用戶通過本地上傳的圖片放入緩存并 img 標簽顯示出來，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 對象，引用保存在 File 和 Blob 中數(shù)據(jù)的 URL。使用對象 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); 
      URL.revokeObjectURL(url); 
    }; 
    image.src = url; 
  } else { 
    inputFile2DataUrl(file, function(dataUrl) { 
      image.onload = function() { 
        callback(image); 
      } 
      image.src = dataUrl; 
    }); 
  } 
} 

注意：要創(chuàng)建對象 URL，可以使用 window.URL.createObjectURL() 方法，并傳入 File 或 Blob 對象。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象 URL，內(nèi)存就不會釋放。要手工釋放內(nèi)存，可以把對象 URL 傳給 URL.revokeObjectURL()。

url2Image(url, callback)

通過圖片鏈接（url）獲取圖片 Image 對象，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：

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 X 軸坐標；
• sy 繪制選擇框左上角以 Image 為基準 Y 軸坐標；
• sWidth 繪制選擇框?qū)挾龋?/li>
• sHeight 繪制選擇框?qū)挾龋?/li>
• 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； 

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(zhì)量。

參數(shù)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(qū)間內(nèi)選擇圖片的質(zhì)量。如果超出取值范圍，將會使用默認值 0.92，其他參數(shù)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(zhuǎn)化為 Blob 對象。主要思路是：先將 data URL 數(shù)據(jù)（data） 部分提取出來，用 atob 對經(jīng)過 base64 編碼的字符串進行解碼，再轉(zhuǎn)化成 Unicode 編碼，存儲在Uint8Array（8位無符號整型數(shù)組，每個元素是一個字節(jié)） 類型數(shù)組，最終轉(zhuǎn)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}); 
} 

canvas2Blob(canvas, callback, quality, type)

HTMLCanvasElement 有 toBlob(callback, [type], [encoderOptions]) 方法創(chuàng)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(shù)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(shù)用于針對image/jpeg 格式的圖片進行輸出圖片的質(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 對象轉(zhuǎn)化成 data URL 數(shù)據(jù)，由于 FileReader 的實例 readAsDataURL 方法不僅支持讀取文件，還支持讀取 Blob 對象數(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 對象轉(zhuǎn)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(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 傳入文件對象，通過 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(xiàn)簡易圖片壓縮

在熟悉以上各種圖片轉(zhuǎn)化方法的具體實現(xiàn)，將它們封裝在一個公用對象 util 里，再結(jié)合壓縮轉(zhuǎn)化流程圖，這里我們可以簡單實現(xiàn)圖片壓縮了：
首先將上傳圖片轉(zhuǎn)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(diào)整，實現(xiàn)壓縮目的。 

/** 
 * 簡易圖片壓縮方法 
 * @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` 公用方法添加到實例的靜態(tài)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(diào)用和入?yún)ⅲ?nbsp;

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面展示 
      // SimpleImageCompressor.file2DataUrl(result, function (url) { 
      //   document.getElementById('output').src = url; 
      // }) 
 
      // 上傳到遠程服務(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 demo 太簡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發(fā)現(xiàn)還存在如下問題：

• 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(xiàn)“不減反增”現(xiàn)象；
• 有些情況，其他格式轉(zhuǎn)化成 png 格式也會出現(xiàn)“不減反增”現(xiàn)象；
• 大尺寸 png 格式圖片在一些手機上，壓縮后出現(xiàn)“黑屏”現(xiàn)象； 

改進版圖片壓縮

俗話說“羅馬不是一天建成的”，通過上述實驗，我們發(fā)現(xiàn)了很多不足，下面將逐條問題分析，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(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)置的高為為基準縮放，否則以寬為基準縮放。 

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(chuàng)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; 
} 

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，有時反而會造成自身質(zhì)量變得更大。

因為我們在“具體實現(xiàn)”中兩個有關(guān)壓縮關(guān)鍵 API：

• toBlob(callback, [type], [encoderOptions]) 參數(shù) encoderOptions 用于針對image/jpeg 格式的圖片進行輸出圖片的質(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 png 格式圖片有壓縮效果。

有個折衷的方案，我們可以設(shè)置一個閾值，如果 png 圖片的質(zhì)量小于這個值，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。當圖片質(zhì)量大于某個值時，我們壓縮成 jpeg 格式。 

// `png` 格式圖片大小超過 `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上，壓縮后出現(xiàn)“黑屏”現(xiàn)象；

由于各大瀏覽器對 Canvas 最大尺寸支持不同

如果圖片尺寸過大，在創(chuàng)建同尺寸畫布，再畫上圖片，就會出現(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，上述的意外問題被我們一一解決了，如需體驗改進版的圖片壓縮 demo 的小伙伴可以戳這里

總結(jié)

我們梳理了通過頁面標簽 <input type="file" /> 上傳本地圖片到圖片被壓縮整個過程，也覆蓋到了在實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。將改進版圖片壓縮整理成插件，已上傳 npm ，可通過 npm install js-image-compressor -D 安裝使用，可以從 github 下載。