Java 读写图像

Java中进行图像I/O（即读图片和写图片，不涉及到复杂图像处理）有三个方法：
1. Java Image I/O API，支持常见图片，从Java 2 version 1.4.0开始就内置了。
主页：http://java.sun.com/javase/6/docs/technotes/guides/imageio/index.html
2. JAI 中的 Image I/O Tools，支持更多图片类型，例如JPEG-LS, JPEG2000, 和 TIFF。
主页：https://jai-imageio.dev.java.net/。JAI 是一个关于图像处理的框架，很庞大，
其中仅仅jai-imageio是关于图像I/O的，其他的可以不看。
3. JAI的com.sun.media.jai.codec 也有一定的图像解码能力

当然，还有众多的java开源工具包可以读写图像，例如JIMI, JMagic等，但JDK目前本身能
够读写图片，就用JDK的，开发和部署方便，不需要额外下载jar包。

由于JAI是Java新加入的，很多组件不是正式规范，JDK不自带，因此开发和部署需要额外
安装，安装文件在官网https://jai.dev.java.net/下载得到。

如果你仅仅想读取常见格式的图片，不需要用JAI这么高级这么庞大的东西，
用Java Image I/O API即可。

下面重点介绍 Java Image I/O API。

Java Image I/O API 主要在 javax.imageio 下面。JDK已经内置了常见图片格式的插件，
但它提供了插件体系结构，第三方也可以开发插件支持其他图片格式。

下面这段代码可以展示，JDK内置支持的图片格式。
import javax.imageio.*;
import java.util.Arrays;

public class HelloWorld {
public static void main(String args[]) {
String readFormats[] = ImageIO.getReaderFormatNames();
String writeFormats[] = ImageIO.getWriterFormatNames();
System.out.println(“Readers:  ” + Arrays.asList(readFormats));
System.out.println(“Writers:  ” + Arrays.asList(writeFormats));
}
}

主页上有一个文档，Java Image I/O API Guide，很通俗易懂，可以让你快速上手。以下
内容主要来自这个文档的第3章。

第3章 编写图像I/O程序
3.1 读写图片
javax.imageio.ImageIO类提供了一组静态方法进行最简单的图像I/O操作。
读取一个标准格式(GIF, PNG, or JPEG)的图片很简单：
File f = new File(“c:\images\myimage.gif”);
BufferedImage bi = ImageIO.read(f);

Java Image I/O API 会自动探测图片的格式并调用对应的插件进行解码，当安装了一个新
插件，新的格式会被自动理解，程序代码不需要改变。

写图片同样简单：
BufferedImage bi;
File f = new File(“c:\images\myimage.png”);
ImageIO.write(im, “png”, f);

3.2 更进一步
上一节谈到的方法对于简单程序已经足够了。不过，Java Image I/O API 提供了为编写复
杂程序的能力。为了利用API的高级特性，应用程序应当直接使用类ImageReader 和
ImageWriter。

3.3 ImageReader 类
与其用ImageIO类来进行所有的解码操作，不如用ImageIO类去得到一个ImageReader对象，
再用这个对象去进行读操作：
Iterator readers = ImageIO.getImageReadersByFormatName(“gif”);
ImageReader reader = (ImageReader)readers.next();

ImageReader对象也可以基于文件内容、文件后缀或MIME类型获得。这个用于查找和初始
化ImageReader对象的机制用到了javax.imageio.spi.ImageReaderSpi类，它可以在不用初
始化插件的情况下获得插件的信息。”service provider interfaces” (SPIs)将会在下一
章详细讨论。一旦获得了一个ImageReader对象，必须给它是指一个输入源。大部分
ImageReader对象可以从ImageInputStream类输入源读取数据，ImageInputStream是Image
I/O API定义的专用输入源。

获得一个ImageInputStream 是简单的。给定一个File或InputStream，一个
ImageInputStream对象可以通过调用如下函数产生：
Object source; // File or InputStream
ImageInputStream iis = ImageIO.createImageInputStream(source);

一旦有了输入源，可以把它与一个ImageReader对象关联起来：
reader.setInput(iis, true);

如果输入源文件包含多张图片，而程序不保证按顺序读取时，第二个参数应该设置为
false。对于那些只允许存储一张图片的文件格式，永远传递true是合理的。

当ImageReader对象有了输入源后，我们就可以获取图片信息而不用把整张图片数据都读入
内存。例如，调用reader.getImageWidth(0)可以让我们获得文件中第一张图片的宽度。一
个好的插件会试图解码文件的必要部分，去获得图片的宽度，而不用读取任何一个像素。

为读取图片，可以调用reader.read(imageIndex), imageIndex是文件（当包含多张图片时）
中图片的索引。这与上一节调用ImageIO.read()产生的结果相同。

3.3.1 ImageReadParam
如果需要更多的控制，可以向read()方法传递一个ImageReadParam类型的参数。一个
ImageReadParam对象可以让程序更好的利用内存。它不仅允许指定一个感兴趣的区域，还
可以指定一个抽样因子，用于向下采样。

例如，为了只解码图片的左上角的1/4，程序可以先获取一个合适的ImageReadParam对象：
ImageReadParam param = reader.getDefaultReadParam();

接下来，指定图片区域：
import java.awt.Rectangle;
int imageIndex = 0;
int half_width = reader.getImageWidth(imageIndex)/2;
int half_height = reader.getImageHeight(imageIndex)/2;
Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, half_width, half_height);
param.setSourceRegion(rect);

最后，读取图片：
BufferedImage bi = reader.read(imageIndex, param);

结果是一张新图片，宽和高都只有原图片的一半。

另一个例子，为了读取每三个像素中的一个，产生一个原图片1/9大小的图片，可以用
ImageReadParam指定抽样因子：
param = reader.getDefaultImageParam();
param.setSourceSubsampling(3, 3, 0, 0);
BufferedImage bi3 = reader.read(0, param);

3.3.2 IIOParamController
插件有时会提供一个IIOParamController类，这是可选的。略。

3.3.3 读多图片文件
ImageReader 中所有与图片打交道的方法都有一个imageIndex 参数，这个参数用于读取多
图片文件中的一张。

ImageReader.getNumImages()返回多图片文件中的图片个数。这个方法有一个boolean参数，
allowSearch。有的图片格式，典型的GIF，没有提供任何获取文件中的图片个数方法，除
非读取整个进行解析。这样代价很高，因此设置allowSearch为false可以让方法直接返回
-1，而不是实际的图片个数。如果此参数是true，则该方法总会返回文件中实际的图片个
数。

即使在不知道文件中图片个数的情况下，仍可以调用read(imageIndex); 如果索引值过大，
该方法会抛出IndexOutOfBoundsException异常。因此，程序可以递增索引去获取图片，
直到异常。

3.3.4 读缩略图
有的图片格式允许一个（或多个）小的预览图，与主图片一起存储在文件中。这些
“缩略图”对于快速识别图片很有用，不用解码整个图片。

程序可以调用如下代码，探测一张图片有多少张缩略图：
reader.getNumThumbnails(imageIndex);

如果存在缩略图，可以调用如下代码获取：
int thumbailIndex = 0;
BufferedImage bi;
bi = reader.readThumbnail(imageIndex, thumbnailIndex);

3.4 ImageWriter 类
就像我们可以用ImageIO 的一个方法获取某种图片格式的ImageReader对象一样，我们也可
以获取ImageWriter对象：
Iterator writers = ImageIO.getImageWritersByFormatName(“png”);
ImageWriter writer = (ImageWriter)writers.next();

一旦获取了一个ImageWriter对象，必须给它设置一个输出源ImageOutputStream。
File f = new File(“c:\images\myimage.png”);
ImageOutputStream ios = ImageIO.createImageOutputStream(f);
writer.setOutput(ios);

最后，可以把图片写入到输出源：
BufferedImage bi;
writer.write(bi);

3.4.1 写多图片文件
IIOImage类用于存储图片，缩略图或元信息的引用。下一节将讨论Metadata，目前，我们
简单地给Metadata相关参数传递null。
ImageWriter 类有一个方法write()，用于从IIOImage创建一个新文件，还有一个方法
writeInsert()，用于向一个已存在文件添加一个IIOImage对象。通过调用这两者，可以创
建一个多图片文件：
BufferedImage first_bi, second_bi;
IIOImage first_IIOImage = new IIOImage(first_bi, null, null);
IIOImage second_IIOImage = new IIOImage(second_bi, null, null);
writer.write(null, first_IIOImage, null);
if (writer.canInsertImage(1)) {
writer.writeInsert(1, second_IIOImage, null);
} else {
System.err.println(“Writer can’t append a second image!”);
}

3.5  处理 Metadata
所有与像素无关的信息，都属于在Metadata。javax.imageio.metadata 包含了用于访问
Metadata的类和接口。

Image I/O API 将stream metadata 和image metadata区别对待。stream metadata与一个
文件中存储了多张图片有关，image metadata只与单个图片有关。如果一个文件只包含一张
图片，那么就只存在image metadata。

可以通过调用ImageReader.getStreamMetadata 和 getImageMetadata(int imageIndex)来
获取metadata。这些方法会返回一个实现了IIOMetadata接口的对象，该对象会被向上转化
为ImageReader类型，

3.6 编码转换
略

3.7 事件监听
略