查找适用于matplotlib的中文字体名称与实际文件名对应关系的方法

问题来源

如何在matplotlib中使用中文字体是老问题了，相关文章非常多。
前几天有人问我如何知道中文字体名称和实际文件的对应关系时，才想起来原来没思考过这个问题，只能让他记住字体与文件的对应关系或者去fonts目录查看。
难道真的就没有稍微自动化、智能化的查看支持matplotlib的字体名称与文件的对应关系的方法？

问题解决步骤

matplotlib与字体相关的模块是font_manager，观察源码font_manager.py可知：

1. matplotlib支持哪种类型的字体？

def get_fontext_synonyms(fontext):
    """
    Return a list of file extensions extensions that are synonyms for
    the given file extension *fileext*.
    """
    return {
   
   
        'afm': ['afm'],
        'otf': ['otf', 'ttc', 'ttf'],
        'ttc': ['otf', 'ttc', 'ttf'],
        'ttf': ['otf', 'ttc', 'ttf'],
    }[fontext]

由此可知matplotlib只支持ttf和afm字体。

• ‘ttf’: TrueType and OpenType fonts (.ttf, .ttc, .otf)
• ‘afm’: Adobe Font Metrics (.afm)

2. matplotlib如何查找系统字体？

findSystemFonts模块函数的作用是查找系统字体。
def findSystemFonts(fontpaths=None, fontext='ttf'): -->list
参数fontext默认值为'ttf'，另外还支持值'afm'。
参数fontpaths默认值是None。
对于fontpaths有两种种情况。

fontpaths为None

函数会判断操作系统，如果是Windows，调用函数win32InstalledFonts，如果不是Windows，调用函数get_fontconfig_fonts。

对于Windows，函数win32InstalledFonts到以下路径查找。

# OS Font paths
MSFolders = \
    r'Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Explorer\Shell Folders'
MSFontDirectories = [
    r'SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Fonts',
    r'SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Fonts']
MSUserFontDirectories = [
    str(Path.home() / 'AppData/Local/Microsoft/Windows/Fonts'),
    str(Path.home() / 'AppData/Roaming/Microsoft/Windows/Fonts'),
]

对于非Windows操作系统，函数get_fontconfig_fonts主要依托fontconfig包（即fc-list命令）查找字体，要求fontconfig>=2.7。

fontpaths不为None

当fontpaths不为None时，通过list_fonts()函数查找字体。
list_fonts()函数其实一个通用的按路径、扩展名递归遍历文件路径的函数。

def list_fonts(directory, extensions):
    """
    Return a list of all fonts matching any of the extensions, found
    recursively under the directory.
    """
    extensions = ["." + ext for ext in extensions]
    return [os.path.join(dirpath, filename)
            # os.walk ignores access errors, unlike Path.glob.
            for dirpath, _, filenames in os.walk(directory)
            for filename in filenames
            if Path(filename).suffix.lower() in extensions]

3.matplotlib如何查找matplotlib自带字体？

安装matplotlib时，会在site-packages\matplotlib\mpl-data\fonts目录放置一系列字体。

通过源码可知fonts目录下有'ttf', 'afm', 'pdfcorefonts'3个子目录。

paths = [cbook._get_data_path('fonts', subdir)
                 for subdir in ['ttf', 'afm', 'pdfcorefonts']]

In [1]: import matplotlib.cbook as cbook
In [2]: paths = [cbook._get_data_path('fonts', subdir)   for subdir in ['ttf', 'afm', 'pdfcorefonts']]
In [3]: paths
Out[4]:
[WindowsPath('c:/users/administrator/appdata/local/programs/python/python37/lib/site-packages/matplotlib/mpl-data/fonts/ttf'),
 WindowsPath('c:/users/administrator/appdata/local/programs/python/python37/lib/site-packages/matplotlib/mpl-data/fonts/afm'),
 WindowsPath('c:/users/administrator/appdata/local/programs/python/python37/lib/site-packages/matplotlib/mpl-data/fonts/pdfcorefonts')]

4.matplotlib如何生成字体列表？

FontManager类是matplotlib管理字体的重要类，是一个单例类。FontManager实例在构造后会创建一个ttf字体列表和一个afm字体列表，并会缓存他们的字体属性。
下面简单看看ttflist、afmlist列表的元素的属性。

In [1]: import matplotlib.font_manager as mf
In [2]: ttflist=mf.FontManager().ttflist
In [3]: vars(ttflist[0])
Out[3]:
{
   
   'fname': 'c:\\users\\administrator\\appdata\\local\\programs\\python\\python37\\lib\\site-packages\\matplotlib\\mpl-data\\fonts\\ttf\\DejaVuSansMono-BoldOblique.ttf',
 'name': 'DejaVu Sans Mono',
 'style': 'oblique',
 'variant': 'normal',
 'weight': 700,
 'stretch': 'normal',
 'size': 'scalable'}
In [4]: len(ttflist)
Out[4]: 252
In [5]: afmlist=mf.FontManager().afmlist
In [6]: vars(afmlist[0])
Out[6]:
{
   
   'fname': 'c:\\users\\administrator\\appdata\\local\\programs\\python\\python37\\lib\\site-packages\\matplotlib\\mpl-data\\fonts\\afm\\pagko8a.afm',
 'name': 'ITC Avant Garde Gothic',
 'style': 'italic',
 'variant': 'normal',
 'weight': 'book',
 'stretch': 'normal',
 'size': 'scalable'}
In [7]: len(afmlist)
Out[7]: 60

5.matplotlib的字体属性缓存在哪里？

前面了解到matplotlib会缓存字体属性那在什么位置呢？
根据源码可知，字体缓存的所在目录是.matplotlib，缓存文件是fontlist-v330.json（文件名与版本有关）。在某些老版本的matplotlib中字体缓存文件名是fontList.cache。

_fmcache = os.path.join(
    mpl.get_cachedir(), 'fontlist-v{}.json'.format(FontManager.__version__))

In [1]: import matplotlib
In [2]: matplotlib.get_cachedir()
Out[2]: 'C:\\Users\\Administrator\\.matplotlib'

6. 怎么知道哪些字体是中文字体？

虽然在前面已经知道matplotlib会把系统字体和自带字体信息存放在ttflist和afmlist中，但是在这些字体信息中也不容易确定哪些是中文字体。
通过资料查找有3种方法：

• 查看Windows的fonts系统目录中显示的字体名称和文件名属性。这种方法效率太低！

• 通过注册表项[HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Fonts]查看字体名和字体文件名称映射。这种方法一些系统字体仍然看不到汉字名称。
  

• 根据第1种方法想到了去查字体文件的元数据，Python相关的库有两个：fonttools，作者是老爹Guido的弟弟Just van Rossum；TTFQuery，基于fonttools的TTF包，只能查看TTF文件而且最后更新日期是2012年。

TTFQery项目地址https://pypi.org/project/TTFQuery/
源码中有些小问题，源码不算复杂，直接修改。

import sys
from fontTools.ttLib import TTFont
from fontTools.ttLib.ttCollection import TTCollection

UNICODE_ENCODINGS = {
   
   0: 'Unicode 1.0 semantics',
                     1: 'Unicode 1.1 semantics',
                     2: 'Unicode 1.1 semantics',
                     3: 'Unicode 2.0 and onwards semantics, Unicode BMP only (cmap subtable formats 0, 4, 6).',
                     4: 'Unicode 2.0 and onwards semantics, Unicode full repertoire (cmap subtable formats 0, 4, 6, 10, 12).',
                     5: 'Unicode Variation Sequences (cmap subtable format 14).',
                     6: 'Unicode Variation Sequences (cmap subtable format 14).'}


WINDOWS_ENCODINGS = {
   
   0: 'Symbol',
                     1: 'Unicode BMP(UCS-2)',
                     2: 'ShiftJIS',
                     3: 'PRC',
                     4: 'Big5',
                     5: 'Wansung',
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