者：wuwhs

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已獲原作者授權轉載

前言

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。

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。可以使用 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);      window.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 window.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：

/** * 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～