前端js實現圖片壓縮功能

對于大尺寸圖片的上傳，在前端進行壓縮除了省流量外，最大的意義是極大的提高了用戶體驗。

這種體驗包括兩方面：

1. 由于上傳圖片尺寸比較小，因此上傳速度會比較快，交互會更加流暢，同時大大降低了網絡異常導致上傳失敗風險。
2. 最最重要的體驗改進點：省略了圖片的再加工成本。很多網站的圖片上傳功能都會對圖片的大小進行限制，尤其是頭像上傳，限制5M或者2M以內是非常常見的。然后現在的數碼設備拍攝功能都非常出眾，一張原始圖片超過2M幾乎是標配，此時如果用戶想把手機或相機中的某個得意圖片上傳作為自己的頭像，就會遇到因為圖片大小限制而不能上傳的窘境，不得不對圖片進行再處理，而這種體驗其實非常不好的。如果可以在前端進行壓縮，則理論上對圖片尺寸的限制是沒有必要的。

本文所講的圖片壓縮是基于移動端的實現，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。

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。

所以本文將試圖解決如下問題：

• 弄清?Image?對象、data URL、Canvas?和?File（Blob）之間的轉化關系；
• 圖片壓縮關鍵技巧；
• 超大圖片壓縮黑屏問題。

轉化關系

在實際應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，完成壓縮之后再轉成?File（Blob）?對象，上傳到遠程圖片服務器；不妨有時候我們也需要將一個?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。一般的，它們有如下轉化關系：

具體實現

下面將按照轉化關系圖中的轉化方法一一實現。

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?？梢允褂?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 讀取文件內容并轉化成 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。

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);
      URL.revokeObjectURL(url);
    };
    image.src = url;
  } else {
    inputFile2DataUrl(file, function(dataUrl) {
      image.onload = function() {
        callback(image);
      }
      image.src = dataUrl;
    });
  }
}

注意：要創建對象?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?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：

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：

• 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；

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});
}

canvas2Blob(canvas, callback, quality, type)

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。第三個參數用于針對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，這里我們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，讀取圖片之后鉤子函數
   */
  _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);

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現還存在如下問題：

• 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“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

俗話說“羅馬不是一天建成的”，通過上述實驗，我們發現了很多不足，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“不減反增”現象

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量變得更大。

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?用于針對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，我們可以設置一個閾值，如果?png?圖片的質量小于這個值，就還是壓縮輸出?png?格式，這樣最差的輸出結果不至于質量太大，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。當圖片質量大于某個值時，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“黑屏”現象；

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，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

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。整理匆忙，如有問題歡迎大家指正，完～

作者：wuwhs
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推薦閱讀：《JS 圖片壓縮的實現思路》