Java 藉助ImageMagic實現圖片編輯服務
Java 藉助ImageMagic實現圖片編輯服務
java原生對於圖片的編輯處理並無特別友好，並且問題也有很多，那麼做爲一個java後端，若是要提供圖片的編輯服務能夠怎麼辦？也得想辦法去支持業務需求，本片博文基於此進行展開php
I. 調研
首先最容易想到的就是目前是否是已經有了相關的開源庫，直接用不就很high了嘛，git上搜一下java
1. thumbnailator
差很少四年都沒有更新了，基於awt進行圖片的編輯處理，目前提供了基本的圖片編輯接口，開始用了一段時間，有幾個繞不夠去的坑，因此最後放棄了linux
使用姿式：c++
<dependency> <groupId>net.coobird</groupId> <artifactId>thumbnailator</artifactId> <version>0.4.8</version> </dependency>
一個使用case:git
BufferedImage originalImage = ImageIO.read(new File("original.jpg"));
BufferedImage thumbnail = Thumbnails.of(originalImage)
.size(200, 200)
.rotate(90)
.asBufferedImage();
問題說明：github
- jpg圖片編輯後，輸出圖片變紅的問題（詳情參考：兼容ImageIO讀取jpeg圖片變紅）
- 圖片精度丟失（對於精度要求較高的場景下，直接使用Jdk的BufferedImage會丟失精度）
上面兩個問題中，第二個精度丟失在某些對圖片質量有要求的場景下比較嚴重，若是業務場景沒那麼將就的話，用這個庫仍是能夠減小不少事情的，下面基於ImageMagic的接口設計，很大程度上參考了該工程的使用規範，由於使用起來（+閱讀）確實特別順暢web
2. simpleimage
阿里的開源庫，文檔極其欠缺，並且良久沒有人維護，沒有實際使用過，感受屬於玩票的性質（我的猜想是KPI爲導向下的產物）後端
若是想造輪子的話，參考它的源碼，某些圖片的處理方案仍是不錯的網絡
3. imagemagic + im4java
ImageMagic/GraphicMagic 是c++的圖象處理軟件，不少服務基於此來搭建圖片處理服務的hexo
- 優勢：穩定、性能高、支持接口多、開箱即用、靠譜
- 缺點：得提早配置環境，基本上改造不動，內部有問題也沒轍
這個方法也是下面的主要講述重點，放棄Thumbnailator選擇imagemagic的緣由以下：
- 支持更多的服務功能（比Thumbnailator多不少的接口）
- 沒有精度丟失問題
- 沒有圖片失真問題（顏色變化，alpha值變化問題）
II. 環境準備
首先得安裝ImageMagic環境，有很多的第三方依賴，下面提供linux和mac的安裝過程
1. linux安裝過程
# 依賴安裝 yum install libjpeg-devel yum install libpng-devel yum install libwebp-devel ## 也可使用源碼方式安裝 安裝jpeg 包 `wget ftp://223.202.54.10/pub/web/php/libjpeg-6b.tar.gz` 安裝webp 包 `wget http://www.imagemagick.org/download/delegates/libwebp-0.5.1.tar.gz` 安裝png 包 `wget http://www.imagemagick.org/download/delegates/libpng-1.6.24.tar.gz` ## 下載並安裝ImageMagic wget http://www.imagemagick.org/download/ImageMagick.tar.gz tar -zxvf ImageMagick.tar.gz cd ImageMagick-7.0.7-28 ./configure; sudo make; sudo make install
安裝完畢以後，進行測試
$ convert --version Version: ImageMagick 7.0.7-28 Q16 x86_64 2018-04-17 http://www.imagemagick.org Copyright: © 1999-2018 ImageMagick Studio LLC License: http://www.imagemagick.org/script/license.php Features: Cipher DPC HDRI OpenMP Delegates (built-in): fontconfig freetype jng jpeg lzma png webp x xml zlib
2. mac安裝過程
依賴安裝
sudo brew install jpeg sudo brew install libpng sudo brew install libwebp sudo brew install GraphicsMagick sudo brew install ImageMagick
源碼安裝方式與上面一致
3. 問題及修復
若是安裝完畢以後，可能會出現下面的問題
提示找不到png依賴:
- 安裝：一直找不到 png的依賴，查閱須要安裝 http://pkgconfig.freedesktop.org/releases/pkg-config-0.28.tar.gz
執行 convert 提示linux shared libraries 不包含某個庫
-
臨時方案：
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib:$LD_LIBRARY_PATH -
永久方案：
vi /etc/ld.so.conf 在這個文件里加入：/usr/local/lib 來指明共享庫的搜索位置 而後再執行/sbin/ldconf
4. 常見Convert命令
imagemagic的場景使用命令以下
裁圖
- convert test.jpg -crop 640x960+0+0 output.jpg
旋轉
- convert test.jpg -rotate 90 output.jpg
縮放
- convert test.jpg -resize 200x200 output.jpg
強制寬高縮放
- convert test.jpg -resize 200x200! output.jpg
縮略圖
- convert -thumbnail 200x300 test.jpg thumb.jpg
上下翻轉：
- convert -flip foo.png bar.png
左右翻轉：
- convert -flop foo.png bar.png
水印：
- composite -gravity northwest -dissolve 100 -geometry +0+0 water.png temp.jpg out.jpg
添加邊框 :
- convert -border 6x6 -bordercolor "#ffffff" test.jpg bord.jpg
去除邊框 :
- convert -thumbnail 200x300 test.jpg thumb.jpg
III. 接口設計與實現
java調用ImageMagic的方式有兩種，一個是基於命令行的，一種是基於JNI的，咱們選則im4java來操做imagemagic的接口（基於命令行的操做）
目標：
對外的使用姿式儘量如 Thumbnailtor，採用builder模式來設置參數，支持多種輸入輸出
1. im4java使用姿式
幾個簡單的case，演示下如何使用im4java實現圖片的操做
IMOperation op = new IMOperation();
// 裁剪
op.crop(operate.getWidth(), operate.getHeight(), operate.getX(), operate.getY());
// 旋轉
op.rotate(rotate);
// 壓縮
op.resize(operate.getWidth(), operate.getHeight());
op.quality(operate.getQuality().doubleValue()); // 精度
// 翻轉
op.flip();
// 鏡像
op.flop();
// 水印
op.geometry(operate.getWidth(), operate.getHeight(), operate.getX(), operate.getY()).composite();
// 邊框
op.border(operate.getWidth(), operate.getHeight()).bordercolor(operate.getColor());
// 原始命令方式添加
op.addRawArgs("-resize", "!100x200");
// 添加原始圖片地址
op.addImage(sourceFilename);
// 目標圖片地址
op.addImage(outputFilename);
/** 傳true到構造函數中,則表示使用GraphicMagic, 裁圖時,圖片大小會變 */
ConvertCmd convert = new ConvertCmd();
convert.run(op);
2. 使用姿式
在具體的設計接口以前，不妨先看一下最終的使用姿式，而後逆向的再看是如何設計的
private static final String localFile = "blogInfoV2.png";
/**
* 複合操做
*/
@Test
public void testOperate() {
BufferedImage img;
try {
img = ImgWrapper.of(localFile)
.board(10, 10, "red")
.flip()
.rotate(180)
.crop(0, 0, 1200, 500)
.asImg();
System.out.println("--- " + img);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
上面這個方法，演示了圖片的多個操做，首先是加個紅色邊框，而後翻轉，而後旋轉180°，再裁剪輸出圖片
因此這個封裝，確定是使用了Builder模式了，接下來看下配置參數
3. 接口設計
首先肯定目前支持的幾個方法：OperateType
其次就是相關的配置參數： Operate<T>
@Data
public static class Operate<T> {
/**
* 操做類型
*/
private OperateType operateType;
/**
* 裁剪寬; 縮放寬
*/
private Integer width;
/**
* 高
*/
private Integer height;
/**
* 裁剪時,起始 x
*/
private Integer x;
/**
* 裁剪時,起始y
*/
private Integer y;
/**
* 旋轉角度
*/
private Double rotate;
/**
* 按照總體的縮放參數, 1 表示不變, 和裁剪一塊兒使用
*/
private Double radio;
/**
* 圖片精度, 1 - 100
*/
private Integer quality;
/**
* 顏色 (添加邊框中的顏色; 去除圖片中某顏色)
*/
private String color;
/**
* 水印圖片, 能夠爲圖片名, uri, 或者inputstream
*/
private T water;
/**
* 水印圖片的類型
*/
private String waterImgType;
/**
* 強制按照給定的參數進行壓縮
*/
private boolean forceScale;
public boolean valid() {
switch (operateType) {
case CROP:
return width != null && height != null && x != null && y != null;
case SCALE:
return width != null || height != null || radio != null;
case ROTATE:
return rotate != null;
case WATER:
// 暫時不支持水印操做
return water != null;
case BOARD:
if (width == null) {
width = 3;
}
if (height == null) {
height = 3;
}
if (color == null) {
color = "#ffffff";
}
case FLIP:
case FLOP:
return true;
default:
return false;
}
}
/**
* 獲取水印圖片的路徑
*
* @return
*/
public String getWaterFilename() throws ImgOperateException {
try {
return FileWriteUtil.saveFile(water, waterImgType).getAbsFile();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}
public enum OperateType {
/**
* 裁剪
*/
CROP,
/**
* 縮放
*/
SCALE,
/**
* 旋轉
*/
ROTATE,
/**
* 水印
*/
WATER,
/**
* 上下翻轉
*/
FLIP,
/**
* 水平翻轉
*/
FLOP,
/**
* 添加邊框
*/
BOARD;
}
4. Builder實現
簡化使用成本，所以針對圖片裁剪、旋轉等接口，封裝了更友好的接口方式
public static class Builder<T> {
private T sourceFile;
/**
* 圖片類型 JPEG, PNG, GIF ...
* <p>
* 默認爲jpg圖片
*/
private String outputFormat = "jpg";
private List<Operate> operates = new ArrayList<>();
public Builder(T sourceFile) {
this.sourceFile = sourceFile;
}
private static Builder<String> ofString(String str) {
return new Builder<String>(ImgWrapper.class.getClassLoader().getResource(str).getFile());
}
private static Builder<URI> ofUrl(URI url) {
return new Builder<URI>(url);
}
private static Builder<InputStream> ofStream(InputStream stream) {
return new Builder<InputStream>(stream);
}
/**
* 設置輸出的文件格式
*
* @param format
* @return
*/
public Builder<T> setOutputFormat(String format) {
this.outputFormat = format;
return this;
}
private void updateOutputFormat(String originType) {
if (this.outputFormat != null || originType == null) {
return;
}
int index = originType.lastIndexOf(".");
if (index <= 0) {
return;
}
this.outputFormat = originType.substring(index + 1);
}
/**
* 縮放
*
* @param width
* @param height
* @return
*/
public Builder<T> scale(Integer width, Integer height, Integer quality) {
return scale(width, height, quality, false);
}
public Builder<T> scale(Integer width, Integer height, Integer quality, boolean forceScale) {
Operate operate = new Operate();
operate.setOperateType(OperateType.SCALE);
operate.setWidth(width);
operate.setHeight(height);
operate.setQuality(quality);
operate.setForceScale(forceScale);
operates.add(operate);
return this;
}
/**
* 按照比例進行縮放
*
* @param radio 1.0 表示不縮放, 0.5 縮放爲一半
* @return
*/
public Builder<T> scale(Double radio, Integer quality) {
Operate operate = new Operate();
operate.setOperateType(OperateType.SCALE);
operate.setRadio(radio);
operate.setQuality(quality);
operates.add(operate);
return this;
}
/**
* 裁剪
*
* @param x
* @param y
* @param width
* @param height
* @return
*/
public Builder<T> crop(int x, int y, int width, int height) {
Operate operate = new Operate();
operate.setOperateType(OperateType.CROP);
operate.setWidth(width);
operate.setHeight(height);
operate.setX(x);
operate.setY(y);
operates.add(operate);
return this;
}
/**
* 旋轉
*
* @param rotate
* @return
*/
public Builder<T> rotate(double rotate) {
Operate operate = new Operate();
operate.setOperateType(OperateType.ROTATE);
operate.setRotate(rotate);
operates.add(operate);
return this;
}
/**
* 上下翻轉
*
* @return
*/
public Builder<T> flip() {
Operate operate = new Operate();
operate.setOperateType(OperateType.FLIP);
operates.add(operate);
return this;
}
/**
* 左右翻轉,即鏡像
*
* @return
*/
public Builder<T> flop() {
Operate operate = new Operate();
operate.setOperateType(OperateType.FLOP);
operates.add(operate);
return this;
}
/**
* 添加邊框
*
* @param width 邊框的寬
* @param height 邊框的高
* @param color 邊框的填充色
* @return
*/
public Builder<T> board(Integer width, Integer height, String color) {
Operate args = new Operate();
args.setOperateType(OperateType.BOARD);
args.setWidth(width);
args.setHeight(height);
args.setColor(color);
operates.add(args);
return this;
}
/**
* 添加水印
*
* @param water 水印的源圖片 (默認爲png格式)
* @param x 添加到目標圖片的x座標
* @param y 添加到目標圖片的y座標
* @param <U>
* @return
*/
public <U> Builder<T> water(U water, int x, int y) {
return water(water, "png", x, y);
}
/**
* 添加水印
*
* @param water
* @param imgType 水印圖片的類型; 當傳入的爲inputStream時, 此參數纔有意義
* @param x
* @param y
* @param <U>
* @return
*/
public <U> Builder<T> water(U water, String imgType, int x, int y) {
Operate<U> operate = new Operate<>();
operate.setOperateType(OperateType.WATER);
operate.setX(x);
operate.setY(y);
operate.setWater(water);
operate.setWaterImgType(imgType);
operates.add(operate);
return this;
}
/**
* 執行圖片處理, 並保存文件爲: 源文件_out.jpg （類型由輸出的圖片類型決定）
*
* @return 保存的文件名
* @throws Exception
*/
public String toFile() throws Exception {
return toFile(null);
}
/**
* 執行圖片處理,並將結果保存爲指定文件名的file
*
* @param outputFilename 若爲null, 則輸出文件爲 源文件_out.jpg 這種格式
* @return
* @throws Exception
*/
public String toFile(String outputFilename) throws Exception {
if (CollectionUtils.isEmpty(operates)) {
throw new ImgOperateException("operates null!");
}
/**
* 獲取原始的圖片信息， 並構建輸出文件名
* 1. 遠程圖片，則保存到臨時目錄下
* 2. stream， 保存到臨時目錄下
* 3. 本地文件
*
* 輸出文件都放在臨時文件夾內，和原文件同名，加一個_out進行區分
**/
FileWriteUtil.FileInfo sourceFile = createFile();
if (outputFilename == null) {
outputFilename = FileWriteUtil.getTmpPath() + "/"
+ sourceFile.getFilename() + "_"
+ System.currentTimeMillis() + "_out." + outputFormat;
}
/** 執行圖片的操做 */
if (ImgBaseOperate.operate(operates, sourceFile.getAbsFile(), outputFilename)) {
return outputFilename;
} else {
return null;
}
}
/**
* 執行圖片操做,並輸出字節流
*
* @return
* @throws Exception
*/
public InputStream asStream() throws Exception {
if (CollectionUtils.isEmpty(operates)) {
throw new ImgOperateException("operate null!");
}
String outputFilename = this.toFile();
if (StringUtils.isBlank(outputFilename)) {
return null;
}
return new FileInputStream(new File(outputFilename));
}
public byte[] asBytes() throws Exception {
if (CollectionUtils.isEmpty(operates)) {
throw new ImgOperateException("operate null!");
}
String outputFilename = this.toFile();
if (StringUtils.isBlank(outputFilename)) {
return null;
}
return BytesTool.file2bytes(outputFilename);
}
public BufferedImage asImg() throws Exception {
if (CollectionUtils.isEmpty(operates)) {
throw new ImgOperateException("operate null!");
}
String outputFilename = this.toFile();
if (StringUtils.isBlank(outputFilename)) {
return null;
}
return ImageIO.read(new File(outputFilename));
}
private FileWriteUtil.FileInfo createFile() throws Exception {
if (this.sourceFile instanceof String) {
/** 生成的文件在源文件目錄下 */
updateOutputFormat((String) this.sourceFile);
} else if (this.sourceFile instanceof URI) {
/** 源文件和生成的文件都保存在臨時目錄下 */
String urlPath = ((URI) this.sourceFile).getPath();
updateOutputFormat(urlPath);
}
return FileWriteUtil.saveFile(this.sourceFile, outputFormat);
}
}
參數的設置相關的比較清晰，惟一須要注意的是輸出asFile()，這個裏面實現了一些有意思的東西
- 保存原圖片（將網絡/二進制的原圖，保存到本地）
- 生成臨時輸出文件
- 命令執行
上面前兩個，主要是藉助輔助工具 FileWriteUtil實現，與主題的關聯不大，可是內部東西仍是頗有意思的，推薦查看：
命令執行的封裝以下(就是解析Operate參數，翻譯成對應的IMOperation)
/**
* 執行圖片的複合操做
*
* @param operates
* @param sourceFilename 原始圖片名
* @param outputFilename 生成圖片名
* @return
* @throws ImgOperateException
*/
public static boolean operate(List<ImgWrapper.Builder.Operate> operates, String sourceFilename, String outputFilename) throws ImgOperateException {
try {
IMOperation op = new IMOperation();
boolean operateTag = false;
String waterFilename = null;
for (ImgWrapper.Builder.Operate operate : operates) {
if (!operate.valid()) {
continue;
}
if (operate.getOperateType() == ImgWrapper.Builder.OperateType.CROP) {
op.crop(operate.getWidth(), operate.getHeight(), operate.getX(), operate.getY());
// if (operate.getRadio() != null && Math.abs(operate.getRadio() - 1.0) > 0.005) {
// // 須要對圖片進行縮放
// op.resize((int) Math.ceil(operate.getWidth() * operate.getRadio()));
// }
operateTag = true;
} else if (operate.getOperateType() == ImgWrapper.Builder.OperateType.ROTATE) {
// fixme 180度旋轉後裁圖,會出現bug, 先這麼兼容
double rotate = operate.getRotate();
if (Math.abs((rotate % 360) - 180) <= 0.005) {
rotate += 0.01;
}
op.rotate(rotate);
operateTag = true;
} else if (operate.getOperateType() == ImgWrapper.Builder.OperateType.SCALE) {
if (operate.getRadio() == null) {
if (operate.isForceScale()) { // 強制根據給定的參數進行壓縮時
StringBuilder builder = new StringBuilder();
builder.append("!").append(operate.getWidth() == null ? "" : operate.getWidth()).append("x");
builder.append(operate.getHeight() == null ? "" : operate.getHeight());
op.addRawArgs("-resize", builder.toString());
} else {
op.resize(operate.getWidth(), operate.getHeight());
}
} else if(Math.abs(operate.getRadio() - 1) > 0.005) {
// 對圖片進行比例縮放
op.addRawArgs("-resize", "%" + (operate.getRadio() * 100));
}
if (operate.getQuality() != null && operate.getQuality() > 0) {
op.quality(operate.getQuality().doubleValue());
}
operateTag = true;
} else if (operate.getOperateType() == ImgWrapper.Builder.OperateType.FLIP) {
op.flip();
operateTag = true;
} else if (operate.getOperateType() == ImgWrapper.Builder.OperateType.FLOP) {
op.flop();
operateTag = true;
} else if (operate.getOperateType() == ImgWrapper.Builder.OperateType.WATER && waterFilename == null) {
// 當前只支持添加一次水印
op.geometry(operate.getWidth(), operate.getHeight(), operate.getX(), operate.getY())
.composite();
waterFilename = operate.getWaterFilename();
operateTag = true;
} else if (operate.getOperateType() == ImgWrapper.Builder.OperateType.BOARD) {
op.border(operate.getWidth(), operate.getHeight()).bordercolor(operate.getColor());
operateTag = true;
}
}
if (!operateTag) {
throw new ImgOperateException("operate illegal! operates: " + operates);
}
op.addImage(sourceFilename);
if (waterFilename != null) {
op.addImage(waterFilename);
}
op.addImage(outputFilename);
/** 傳true到構造函數中,則表示使用GraphicMagic, 裁圖時,圖片大小會變 */
ConvertCmd convert = new ConvertCmd();
convert.run(op);
} catch (IOException e) {
log.error("file read error!, e: {}", e);
return false;
} catch (InterruptedException e) {
log.error("interrupt exception! e: {}", e);
return false;
} catch (IM4JavaException e) {
log.error("im4java exception! e: {}", e);
return false;
}
return true;
}
5. 接口封裝
包裝一個對外使用的方式
public class ImgWrapper {
/**
* 根據本地圖片進行處理
*
* @param file
* @return
*/
public static Builder<String> of(String file) {
checkForNull(file, "Cannot specify null for input file.");
if (file.startsWith("http")) {
throw new IllegalArgumentException("file should not be URI resources! file: " + file);
}
return Builder.ofString(file);
}
public static Builder<URI> of(URI uri) {
checkForNull(uri, "Cannot specify null for input uri.");
return Builder.ofUrl(uri);
}
public static Builder<InputStream> of(InputStream inputStream) {
checkForNull(inputStream, "Cannot specify null for InputStream.");
return Builder.ofStream(inputStream);
}
private static void checkForNull(Object o, String message) {
if (o == null) {
throw new NullPointerException(message);
}
}
}
IV. 測試
上面基本上完成了整個接口的設計與實現，接下來就是接口測試了
給出幾個使用姿式演示，更多能夠查看：ImgWrapperTest
private static final String url = "http://a.hiphotos.baidu.com/image/pic/item/14ce36d3d539b6006a6cc5d0e550352ac65cb733.jpg";
private static final String localFile = "blogInfoV2.png";
@Test
public void testCutImg() {
try {
// 保存到本地
ImgWrapper.of(URI.create(url))
.crop(10, 20, 500, 500)
.toFile();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Test
public void testRotateImg() {
try {
InputStream stream = FileReadUtil.getStreamByFileName(localFile);
BufferedImage img = ImgWrapper.of(stream).rotate(90).asImg();
System.out.println("----" + img);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Test
public void testWater() {
BufferedImage img;
try {
img = ImgWrapper.of(URI.create(url))
.board(10, 10, "red")
.water(localFile, 100, 100)
.asImg();
System.out.println("--- " + img);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
V. 其餘
項目：
GitHub:
- 項目：Quick-Media
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Gitee:
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