一次单据图片处理的优化实践 | 京东物流技术团队

1 引言

日常开发中接到这样的需求，上游系统请求获取一张A4单据用于仓库打印及展示，要求PNG图片格式，但是我们内部得到的单据格式为PDF，需要提取PDF文档的元素并生成一张PNG图片。目前已经有不少开源工具实现了这一功能，我们找了网上使用比较多的Apache PDFBox库来实现功能，如下

// Step 1
PDDocument document = PDDocument.load(content);
PDFRenderer pdfRenderer = new PDFRenderer(document);
// 获取第1页PDF文档
OutputStream os = new ByteArrayOutputStream()
// Step 2
// 为了保证图片的清晰，这里采用600DPI
BufferedImage image = pdfRenderer.renderImageWithDPI(0, 600);
// Step 3
ImageIO.write(image, "PNG", os);

实际测试时，明显感觉到卡顿，当一次请求的单据数目较多时尤其严重。

经统计，各步骤本机单次运行耗时如下：

pdf 初始化（Step 1）：2ms
文档提取及图片绘制（Step 2）：520ms
图片编码 (Step 3)：3823ms

我们发现，最后一句代码耗时接近4秒，拖累了整体性能。我们要如何优化这样一个问题呢？

2 BufferedImage介绍

在讨论优化问题之前，首先要搞清楚待优化的代码是做什么的。如上代码中，使用renderImageWithDPI方法，将文档元素绘制为BufferedImage对象。

根据描述，BufferedImage用来描述一张图片，其内部保存了图片的颜色模型（ColorModel）及像素数据（Raster）。这里简单解释就是，内部的Raster实现类中，以某种数据结构（如Byte数组）表示图片的所有像素数据，而ColorModel实现类，则提供了将每个像素的数据，转换为对应RGB颜色的方式。

BufferedImage的构造函数中，可以传入图片类型来决定使用哪一种ColorModel和Raster。引言的示例中，PDFRender源码中默认生成的图片类型为 TYPE_INT_RGB，这种类型表示，每一个像素使用R、G、B三条数据表示，每条数据使用单字节（0~255）表示。

public BufferedImage(int width, int height, int imageType)

需要注意的是，BufferedImage并不表示某一张具体的位图，而是通过描述每个像素的数据，抽象地表达一张图片，因此，它可以在内存中通过操作像素数据，直接改变对应图片。而通过ImageIO.write方法，可以将BufferedImage编码为具体格式的图片数据流。此方法会根据formatName选择该文件格式的编码器，来对BufferedImage内部的像素数据进行编码。

public static boolean write(RenderedImage im, String formatName, OutputStream output) throws IOException

以下代码为BufferedImage的简单应用

将一个GIF图片读取到BufferedImage中，在坐标（10，10）位置打出ABC三个字符，并重新编码成PNG图片

BufferedImage image = ImageIO.read(new File("exmaple.gif"));
image.getGraphics().drawString("ABC", 10, 10);
ImageIO.write(image, "PNG", new FileOutputStream("result.png"));

下面这段代码展示了另一类型的例子，它将图片中所有的红色像素点重置成黑色像素点

BufferedImage image = ImageIO.read(new File("example.gif"));
for(int i = 0 ; i < imag