如何在不导致 OOM 错误的情况下转换和写入大图像？

Question

我将图像以 ImageIcons 的形式存储在数据库中，我想将这些图像提供给我们的网页，但是对于大图像，我会出现内存不足的异常。

这是我目前的做法，

[编辑]我扩展了我的 ImageUtilities 以提供一个非透明的 BufferedImage 来简化代码，

BufferedImage rgbbi = ImageUtilities.toBufferedImage(icon.getImage());

ServletOutputStream out = null;
try {
    // Get the Servlets output stream.
    out = responseSupplier.get().getOutputStream();

    // write image to our piped stream
    ImageIO.write(rgbbi, "jpg", out);

} catch (IOException e1) {
    logger.severe("Exception writing image: " + e1.getMessage());
} finally {
    try {
        out.close();
    } catch (IOException e) {
        logger.info("Error closing output stream, " + e.getMessage());
    }
}

抛出的异常如下，

Exception in thread "Image Fetcher 0" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.awt.image.DataBufferInt.<init>(DataBufferInt.java:41)
    at java.awt.image.Raster.createPackedRaster(Raster.java:458)
    at java.awt.image.DirectColorModel.createCompatibleWritableRaster(DirectColorModel.java:1015)
    at sun.awt.image.ImageRepresentation.createBufferedImage(ImageRepresentation.java:230)
    at sun.awt.image.ImageRepresentation.setPixels(ImageRepresentation.java:484)
    at sun.awt.image.ImageDecoder.setPixels(ImageDecoder.java:120)
    at sun.awt.image.JPEGImageDecoder.sendPixels(JPEGImageDecoder.java:97)
at sun.awt.image.JPEGImageDecoder.readImage(Native Method)
at sun.awt.image.JPEGImageDecoder.produceImage(JPEGImageDecoder.java:119)
at sun.awt.image.InputStreamImageSource.doFetch(InputStreamImageSource.java:246)
at sun.awt.image.ImageFetcher.fetchloop(ImageFetcher.java:172)
at sun.awt.image.ImageFetcher.run(ImageFetcher.java:136)
Exception in thread "Image Fetcher 0" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Exception in thread "Image Fetcher 0" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Exception in thread "Image Fetcher 0" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
...

有没有办法可以重写它以流式传输ImageIO.write 的输出并以某种方式限制其缓冲区大小？

[编辑] 我也不能只增加堆大小，我需要提供的图像在 10000x7000 像素的范围内，作为一个字节数组，计算出 (10000px x 7000px x 24bits)280MB。我认为为 servlet 中的图像转换分配的堆大小不合理。

示例图片Large

Answer 1

正如 cmets 中所指出的，将 10000x7000 图像以 ImageIcon 的形式存储在数据库中，并通过 servlet 为它们提供服务，这听起来像是糟糕的设计。 尽管如此，我还是指出了这个PNGJ 库（免责声明：我编写了它），它允许您逐行按顺序读取/写入PNG 图像。当然，这仅在您以该格式存储大图像时才有用。

Answer 2

我假设您的屏幕上没有足够的像素来显示完整的图像。由于您似乎需要在 RAM 中显示它的未压缩版本，因此您将需要与图像大小所暗示的一样多的堆。话虽如此，还有很多更好的方法。

我的学士论文是关于有效地同时显示多个高达 40000x40000 像素的大图像。我们最终实现了具有多级缓存的 LOD。这意味着图像被调整大小并且每个大小被切成方形块，从而产生image pyramid。我们必须进行一些实验才能找到最佳的块大小。它因系统而异，但可以安全地假定为介于 64x64 和 256x256 像素之间。

接下来要实现一个调度算法来上传正确的块，以保持 texel:pixel 的比例为 1:1。为了获得更好的质量，我们在金字塔切片之间使用了三线性插值。

“多级”是指将图像块上传到显卡的显存中，内存作为一级缓存，高清作为二级缓存（前提是图像在网络上），但这种优化可能过度你的情况。

总而言之，当您只是要求内存控制时，需要考虑很多事情。但是，如果这是一个重大项目，那么实施 LOD 是完成这项工作的正确工具。

Answer 3

更多内存似乎是转换的唯一答案，而无需我自己编写。

然后我的解决方案是不转换图像并使用this 答案中描述的方法来检索图像 mime 类型以便能够设置标题。

Answer 4

您将无法像您正在使用的那样使用内置类来执行此操作，因为它们旨在批量处理位图。你可能最好通过 Image Magick （或者现在的任何东西）从 java 中运行这些。

您只需要这样做一次吗？

您可能不得不自己编写所有这些，加载文件，处理“像素”并将其写出。那将是最好的方法，而不是加载整个东西，转换（即复制）它，然后写出来。我不知道 Image Magick 之类的东西是否适用于流或内存图像。

AlexR 的附录：

要正确执行此操作，他需要将文件解码为某种可流式传输的格式。例如，JPEG 将图像分成 8x8 块，单独压缩它们，然后将这些块流出。当它流出块时，块本身被压缩（所以如果你有 10 个黑色块，你会得到 1 个黑色块，计数为 10）。

原始位图只不过是字节块，对于带有 alpha 的高色彩空间，它是 4 个字节（红色、绿色、蓝色和 Alpha 各一个）。大多数色彩空间转换发生在像素级别。其他更复杂的滤镜适用于像素和周围像素（高斯模糊就是一个简单的例子）。

为了简单起见，尤其是对于许多不同的格式，将整个图像“加载”到内存中，处理其原始位图，在转换时复制该位图，然后以任何方式将原始图像写回更容易格式（例如，将彩色 JPEG 转换为灰度 PNG）。

对于大图像，就像这个人正在处理的那样，它恰好在内存方面非常昂贵。

因此，最理想的是，他会编写特定的代码来分批读取文件，即流式传输，转换每一位，然后再次流式传输。这将占用很少的内存，但他可能不得不自己完成大部分工作。

所以，是的，他可以“逐字节读取图像”，但处理和算法可能会相当复杂。