一、介绍 说到二维码，我相信大家每天都会用到，尤其是在手机支付的场景，使用频率极广。 实际上二维码在1994年的时候就已经诞生了，由 Denso 公司研制而成，只是那个时候使用范围还不是很大。 早期的二维码由于很容易通过技术方式进行伪造，因此很少有企业愿意去使用他，随着技术的不断迭代和更新，二维码的安全性更进一步得到了提升，从而使得更多的企业愿意使用这项新技术，例如当下的移动支付，还有微信互推，扫码出行等等，极大的方便了网民们的购物、社交和出行！ 在实际的业务开发过程中，二维码的使用场景开发也会经常出现在我们开发人员的面前，我们应该如何去处理呢，今天小编就带着大家一起深入的了解一下它的技术实现过程。 二、代码实践 在 Java 生态体系里面，操作二维码的开源项目很多，如 SwetakeQRCode、BarCode4j、Zxing 等等。 今天我们介绍下简单易用的 google 公司的 zxing，zxing 不仅使用方便，而且可以还操作条形码或者二维码等，不仅有 java 版本，还有 Android 版。 开源库地址：
- GitHub 开源地址：https://github.com/zxing/zxing
- zxing 二进制包下载地址：http://repo1.maven.org/maven2/com/google/zxing
- zxing Maven 仓库地址：https://mvnrepository.com/artifact/com.google.zxing
通过 Maven 仓库，我们可以很轻松的将其依赖包添加到自己的项目。 2.1、添加依赖包 开发中如果是非 web 应用则导入 core 包即可，如果是 web 应用，则 core 与 javase 一起导入。 <!-- 如果是非 web 应用则导入 core 包即可，如果是 web 应用，则 core 与 javase 一起导入。--> <dependency> <groupId>com.google.zxing</groupId> <artifactId>core</artifactId> <version>3.3.3</version> </dependency> <dependency> <groupId>com.google.zxing</groupId> <artifactId>javase</artifactId> <version>3.3.3</version> </dependency> 2.2、生成二维码 如何快速生成二维码呢？请看下面的测试代码！ import com.google.zxing.BarcodeFormat; import com.google.zxing.EncodeHintType; import com.google.zxing.MultiFormatWriter; import com.google.zxing.common.BitMatrix; import com.google.zxing.qrcode.decoder.ErrorCorrectionLevel; import javax.imageio.ImageIO; import javax.swing.filechooser.FileSystemView; import java.awt.image.BufferedImage; import java.io.File; import java.util.Date; import java.util.HashMap; import java.util.Map; /** * * 二维码、条形码工具类 */ public class QRCodeWriteUtil { /** * CODE_WIDTH：二维码宽度，单位像素 * CODE_HEIGHT：二维码高度，单位像素 * FRONT_COLOR：二维码前景色，0x000000 表示黑色 * BACKGROUND_COLOR：二维码背景色，0xFFFFFF 表示白色 * 演示用 16 进制表示，和前端页面 CSS 的取色是一样的，注意前后景颜色应该对比明显，如常见的黑白 */ private static final int CODE_WIDTH = 400; private static final int CODE_HEIGHT = 400; private static final int FRONT_COLOR = 0x000000; private static final int BACKGROUND_COLOR = 0xFFFFFF; /** * 生成二维码 并 保存为图片 * @param codeContent */ public static void createCodeToFile(String codeContent) { try { //获取系统目录 String filePathDir = FileSystemView.getFileSystemView().getHomeDirectory().getAbsolutePath(); //随机生成 png 格式图片 String fileName = new Date().getTime() ".png"; /**com.google.zxing.EncodeHintType：编码提示类型,枚举类型 * EncodeHintType.CHARACTER_SET：设置字符编码类型 * EncodeHintType.ERROR_CORRECTION：设置误差校正 * ErrorCorrectionLevel：误差校正等级，L = ~7% correction、M = ~15% correction、Q = ~25% correction、H = ~30% correction * 不设置时，默认为 L 等级，等级不一样，生成的图案不同，但扫描的结果是一样的 * EncodeHintType.MARGIN：设置二维码边距，单位像素，值越小，二维码距离四周越近 * */ Map<EncodeHintType, Object> hints = new HashMap(); hints.put(EncodeHintType.CHARACTER_SET, "UTF-8"); hints.put(EncodeHintType.ERROR_CORRECTION, ErrorCorrectionLevel.M); hints.put(EncodeHintType.MARGIN, 1); /** * MultiFormatWriter:多格式写入，这是一个工厂类，里面重载了两个 encode 方法，用于写入条形码或二维码 * encode(String contents,BarcodeFormat format,int width, int height,Map<EncodeHintType,?> hints) * contents:条形码/二维码内容 * format：编码类型，如 条形码，二维码 等 * width：码的宽度 * height：码的高度 * hints：码内容的编码类型 * BarcodeFormat：枚举该程序包已知的条形码格式，即创建何种码，如 1 维的条形码，2 维的二维码 等 * BitMatrix：位(比特)矩阵或叫2D矩阵，也就是需要的二维码 */ MultiFormatWriter multiFormatWriter = new MultiFormatWriter(); BitMatrix bitMatrix = multiFormatWriter.encode(codeContent, BarcodeFormat.QR_CODE, CODE_WIDTH, CODE_HEIGHT, hints); /**java.awt.image.BufferedImage：具有图像数据的可访问缓冲图像，实现了 RenderedImage 接口 * BitMatrix 的 get(int x, int y) 获取比特矩阵内容，指定位置有值，则返回true，将其设置为前景色，否则设置为背景色 * BufferedImage 的 setRGB(int x, int y, int rgb) 方法设置图像像素 * x：像素位置的横坐标，即列 * y：像素位置的纵坐标，即行 * rgb：像素的值，采用 16 进制,如 0xFFFFFF 白色 */ BufferedImage bufferedImage = new BufferedImage(CODE_WIDTH, CODE_HEIGHT, BufferedImage.TYPE_INT_BGR); for (int x = 0; x < CODE_WIDTH; x ) { for (int y = 0; y < CODE_HEIGHT; y ) { bufferedImage.setRGB(x, y, bitMatrix.get(x, y) ? FRONT_COLOR : BACKGROUND_COLOR); } } /**javax.imageio.ImageIO java 扩展的图像IO * write(RenderedImage im,String formatName,File output) * im：待写入的图像 * formatName：图像写入的格式 * output：写入的图像文件，文件不存在时会自动创建 * * 即将保存的二维码图片文件*/ File codeImgFile = new File(filePathDir, fileName); ImageIO.write(bufferedImage, "png", codeImgFile); System.out.println("二维码图片生成成功：" codeImgFile.getPath()); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } public static void main(String[] args) { String codeContent1 = "Hello World"; createCodeToFile(codeContent1); String codeContent2 = "https://www.baidu.com/"; createCodeToFile(codeContent2); } } 还是老规矩，我们先创建一个内容为Hello World的二维码，然后在创建一个内容为https://www.baidu.com/链接地址的二维码。 运行程序之后，输出内容如下： 二维码图片生成成功：/Users/Desktop/1632403131016.png 二维码图片生成成功：/Users/Desktop/1632403131233.png 打开图片内容！
用微信扫一扫，结果如下：
2.3、读取二维码 创建很容易，那么如何读取二维码内容呢？请看下面的测试代码： import com.google.zxing.*; import com.google.zxing.client.j2se.BufferedImageLuminanceSource; import com.google.zxing.common.HybridBinarizer; import javax.imageio.ImageIO; import java.awt.image.BufferedImage; import java.io.File; import java.io.IOException; import java.net.URL; import java.util.HashMap; import java.util.Map; /** * 二维码、条形码工具类 */ public class QRCodeReadUtil { /** * 解析二维码内容(文件) * @param file * @return * @throws IOException */ public static String parseQRCodeByFile(File file) throws IOException { BufferedImage bufferedImage = ImageIO.read(file); return parseQRCode(bufferedImage); } /** * 解析二维码内容(网络链接) * @param url * @return * @throws IOException */ public static String parseQRCodeByUrl(URL url) throws IOException { BufferedImage bufferedImage = ImageIO.read(url); return parseQRCode(bufferedImage); } private static String parseQRCode(BufferedImage bufferedImage){ try { /** * com.google.zxing.client.j2se.BufferedImageLuminanceSource：缓冲图像亮度源 * 将 java.awt.image.BufferedImage 转为 zxing 的 缓冲图像亮度源 * 关键就是下面这几句：HybridBinarizer 用于读取二维码图像数据，BinaryBitmap 二进制位图 */ LuminanceSource source = new BufferedImageLuminanceSource(bufferedImage); BinaryBitmap bitmap = new BinaryBitmap(new HybridBinarizer(source)); Map<DecodeHintType, Object> hints = new HashMap<>(); hints.put(DecodeHintType.CHARACTER_SET, "UTF-8"); /** * 如果图片不是二维码图片，则 decode 抛异常：com.google.zxing.NotFoundException * MultiFormatWriter 的 encode 用于对内容进行编码成 2D 矩阵 * MultiFormatReader 的 decode 用于读取二进制位图数据 */ Result result = new MultiFormatReader().decode(bitmap, hints); return result.getText(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); System.out.println("-----解析二维码内容失败-----"); } return null; } public static void main(String[] args) throws IOException { File localFile = new File("/Users/Desktop/1632403131016.png"); String content1 = parseQRCodeByFile(localFile); System.out.println(localFile " 二维码内容：" content1); URL url = new URL("http://cdn.pzblog.cn/1951b6c4b40fd81630903bf6f7037156.png"); String content2 = parseQRCodeByUrl(url); System.out.println(url " 二维码内容：" content2); } } 运行程序，输出内容如下： /Users/Desktop/1632403131016.png 二维码内容：Hello World http://cdn.pzblog.cn/1951b6c4b40fd81630903bf6f7037156.png 二维码内容：https://www.baidu.com/ 2.4、web 二维码交互展示 在实际的项目开发过程中，很多时候二维码都是根据参数实时输出到网页上进行显示的，它的实现原理类似验证码，例如下图，它们都是后台先生成内存图像BufferedImage，然后使用ImageIO.write写出来。
在线生成二维码的功能，其实也类似于此！ 前端关键代码如下： <img src="http://xxxx/projectDemo/qrCode" alt="验证码,点击刷新！" onclick="this.src=this.src '?temp=' Math.random();" class="content-code fl-r" /> 后端关键代码如下： @Controller public class SystemController { @GetMapping("qrCode") public void getQRCode(HttpServletResponse response) { String content = "Hello World"; try { /** * 调用工具类生成二维码并输出到输出流中 */ QRCodeWriteUtil.createCodeToOutputStream(content, response.getOutputStream()); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } 其中createCodeToOutputStream方法，源码如下： /** * 生成二维码 并 保存为图片 * @param codeContent */ public static void createCodeToOutputStream(String codeContent, OutputStream outputStream) { try { /**com.google.zxing.EncodeHintType：编码提示类型,枚举类型 * EncodeHintType.CHARACTER_SET：设置字符编码类型 * EncodeHintType.ERROR_CORRECTION：设置误差校正 * ErrorCorrectionLevel：误差校正等级，L = ~7% correction、M = ~15% correction、Q = ~25% correction、H = ~30% correction * 不设置时，默认为 L 等级，等级不一样，生成的图案不同，但扫描的结果是一样的 * EncodeHintType.MARGIN：设置二维码边距，单位像素，值越小，二维码距离四周越近 * */ Map<EncodeHintType, Object> hints = new HashMap(); hints.put(EncodeHintType.CHARACTER_SET, "UTF-8"); hints.put(EncodeHintType.ERROR_CORRECTION, ErrorCorrectionLevel.M); hints.put(EncodeHintType.MARGIN, 1); /** * MultiFormatWriter:多格式写入，这是一个工厂类，里面重载了两个 encode 方法，用于写入条形码或二维码 * encode(String contents,BarcodeFormat format,int width, int height,Map<EncodeHintType,?> hints) * contents:条形码/二维码内容 * format：编码类型，如 条形码，二维码 等 * width：码的宽度 * height：码的高度 * hints：码内容的编码类型 * BarcodeFormat：枚举该程序包已知的条形码格式，即创建何种码，如 1 维的条形码，2 维的二维码 等 * BitMatrix：位(比特)矩阵或叫2D矩阵，也就是需要的二维码 */ MultiFormatWriter multiFormatWriter = new MultiFormatWriter(); BitMatrix bitMatrix = multiFormatWriter.encode(codeContent, BarcodeFormat.QR_CODE, CODE_WIDTH, CODE_HEIGHT, hints); /**java.awt.image.BufferedImage：具有图像数据的可访问缓冲图像，实现了 RenderedImage 接口 * BitMatrix 的 get(int x, int y) 获取比特矩阵内容，指定位置有值，则返回true，将其设置为前景色，否则设置为背景色 * BufferedImage 的 setRGB(int x, int y, int rgb) 方法设置图像像素 * x：像素位置的横坐标，即列 * y：像素位置的纵坐标，即行 * rgb：像素的值，采用 16 进制,如 0xFFFFFF 白色 */ BufferedImage bufferedImage = new BufferedImage(CODE_WIDTH, CODE_HEIGHT, BufferedImage.TYPE_INT_BGR); for (int x = 0; x < CODE_WIDTH; x ) { for (int y = 0; y < CODE_HEIGHT; y ) { bufferedImage.setRGB(x, y, bitMatrix.get(x, y) ? FRONT_COLOR : BACKGROUND_COLOR); } } ImageIO.write(bufferedImage, "png", outputStream); System.out.println("二维码图片生成成功"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } 这种方式，如果是单体应用，其实没太大问题，在微服务开发的环境下有局限性。 因此我们还有另外一种玩法，那就是将生成的图片流转成base64的格式，然后返回给前端进行展示。 关键代码改造过程如下： //定义字节输出流，将bufferedImage写入 ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(); ImageIO.write(bufferedImage, "png", out); //将输出流转换成base64 String str64 = Base64.getEncoder().encodeToString(out.toByteArray()); 最后，把base64内容以json的形式返回给前端，进行展示！ 三、小结 本文主要围绕二维码的技术实现做了简单的介绍，其实关于二维码的故事，还远不止于此，在下期的文章中，我们还会继续介绍它。 鉴于笔者才疏学浅，难免会有理解不到位的地方，欢迎网友批评指出！ 四、参考 1、csdn - 蚩尤后裔- com.google.zxing 二维码生成与解析
