关于二维码实验的总结(前言+小试牛刀)

最近一段时间由于需要，差不多花了一周的时间，研究了一下二维码的问题。大致的时间分配是这样的：1~2天学习二维码的原理知识，1~2天分析学习网上的例程，1~2天根据需要修改例程。

最开始的时候，对于二维码一无所知，因而到网上去看了很多二维码原理方面的东西。也根据自己看的一些东西准备整理一些自己认为重要的东西（见上篇《二维码原理简介》）。但是，看到最后发现，二维码的原理中涉及到很多数学方面的知识，很多文章在讲解的同时会掺杂很多专业性较强的东西。笔者自认为不是一个数学天才，也不愿意花费过多的时间去阅读数学方面的知识。所以那篇《二维码原理简介》的确称得上是简介了。笔者只是希望能有一个感性的认识，知道诸如“通过识别三个边角上的正方形，即可唯一确定二维码”、“二维码的具体信息对应图片的哪一块区域”、“二维码的容错的能力”等等。

1.初试牛刀

首先，笔者在网上下载了一个用java语言实现的二维码生成和编写的程序。其结构非常简单，如下图：

其主要的底层功能主要由QRCode.jar包来实现（即具体的那些底层东西）。QR Code码是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵二维码符号，它具有一维条码及其它二维条码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图象多种文字信息、保密防伪性强等优点。

在这个demo中，主要有2个类，一个就是EncodeImg,另一个就是TwoDimensionCodeImage。TwoDimensionCodeImage类中定义了一个BufferedImage类的变量，这个变量就是二维码图片的长、宽和颜色（黑色与白色）的信息。在后面解码二维码图片会调用它。

EncodeImg则实现了所有的逻辑。这个类中定义了6个方法（还有一些方法调用这几个方法，类似于接口，此处略去不提），分别是：2个生成二维码方法、1个生成二维码公共方法（前面2个方法会调用它）、2个解析二维码 和一个main方法。结构也是十分清晰。我们逐个来分析。

生成QRCode图片 1：

/**

* 生成二维码(QRCode)图片

* @param content 存储内容

* @param imgPath 图片路径

* @param imgType 图片类型

* @param size 二维码尺寸

*/

public void encoderQRCode(String content, String imgPath, String imgType, int size) {

try {

BufferedImage bufImg = this.qRCodeCommon(content, imgType, size);

File imgFile = new File(imgPath);

// 生成二维码QRCode图片

ImageIO.write(bufImg, imgType, imgFile);

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

}

生成QRCode图片 2：

/**

* 生成二维码(QRCode)图片

* @param content 存储内容

* @param output 输出流

* @param imgType 图片类型

* @param size 二维码尺寸

*/

public void encoderQRCode(String content, OutputStream output, String imgType, int size) {

try {

BufferedImage bufImg = this.qRCodeCommon(content, imgType, size);

// 生成二维码QRCode图片

ImageIO.write(bufImg, imgType, output);

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

}

大家可以仔细比对一下这两个方法，会发现二者仅仅在参数上有略微不同。一种是以图片的形式保存生成的二维码，一种则把结果写入到数据流中。既然涉及数据流，多半都是和网络传输部分有关（这句是个人臆想）。而二者的共同点就是一开始都调用了this.qRCodeCommon(content, imgType, size)这个方法。那么这个方法具体是实现了什么呢？

生成QRCode的公共方法：

/**

* 生成二维码(QRCode)图片的公共方法

* @param content 存储内容

* @param imgType 图片类型

* @param size 二维码尺寸

* @return

*/

private BufferedImage qRCodeCommon(String content, String imgType, int size) {

BufferedImage bufImg = null;

try {

Qrcode qrcodeHandler = new Qrcode();

// 设置二维码排错率，可选L(7%)、M(15%)、Q(25%)、H(30%)，排错率越高可存储的信息越少，但对二维码清晰度的要求越小

qrcodeHandler.setQrcodeErrorCorrect('M');

qrcodeHandler.setQrcodeEncodeMode('B');

// 设置设置二维码尺寸，取值范围1-40，值越大尺寸越大，可存储的信息越大

qrcodeHandler.setQrcodeVersion(size);

// 获得内容的字节数组，设置编码格式

byte[] contentBytes = content.getBytes("utf-8");

// 图片尺寸

int imgSize = 67 + 12 * (size - 1);

bufImg = new BufferedImage(imgSize, imgSize, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

Graphics2D gs = bufImg.createGraphics();

// 设置背景颜色

gs.setBackground(Color.WHITE);

gs.clearRect(0, 0, imgSize, imgSize);

// 设定图像颜色> BLACK

gs.setColor(Color.BLACK);

// 设置偏移量，不设置可能导致解析出错

int pixoff = 2;

// 输出内容> 二维码

if (contentBytes.length > 0 && contentBytes.length

boolean[][] codeOut = qrcodeHandler.calQrcode(contentBytes);

for (int i = 0; i

for (int j = 0; j

if (codeOut[j][i]) {

gs.fillRect(j * 3 + pixoff, i * 3 + pixoff, 3, 3);

}

}

}

} else {

throw new Exception("QRCode content bytes length = " + contentBytes.length + " not in [0, 800].");

}

gs.dispose();

bufImg.flush();

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

return bufImg;

}

相信配上注释，代码的可读性大大提高。可见，红色部分标记的语句是完成输出内容到二维码转换的重要步骤。可惜，这个方法qrcodeHandler.calQrcode(contentBytes)被封装在QRCode.jar文件中，无法继续分析。有了这一步，后面的逻辑就很简单了，遍历二维数组，codeOut[j][i]如果是1则将图片相应位置设为黑色。最后得到二维码图片。

对应地，有2种解码方法。

解析QRCode方法1：

/**

* 解析二维码（QRCode）

* @param imgPath 图片路径

* @return

*/

public String decoderQRCode(String imgPath) {

// QRCode 二维码图片的文件

File imageFile = new File(imgPath);

BufferedImage bufImg = null;

String content = null;

try {

bufImg = ImageIO.read(imageFile);

QRCodeDecoder decoder = new QRCodeDecoder();

content = new String(decoder.decode(new TwoDimensionCodeImage(bufImg)), "utf-8");

} catch (IOException e) {

System.out.println("Error: " + e.getMessage());

e.printStackTrace();

} catch (DecodingFailedException dfe) {

System.out.println("Error: " + dfe.getMessage());

dfe.printStackTrace();

}

return content;

}

解析QRCode方法2：

/**

* 解析二维码（QRCode）

* @param input 输入流

* @return

*/

public String decoderQRCode(InputStream input) {

BufferedImage bufImg = null;

String content = null;

try {

bufImg = ImageIO.read(input);

QRCodeDecoder decoder = new QRCodeDecoder();

content = new String(decoder.decode(new TwoDimensionCodeImage(bufImg)), "utf-8");

} catch (IOException e) {

System.out.println("Error: " + e.getMessage());

e.printStackTrace();

} catch (DecodingFailedException dfe) {

System.out.println("Error: " + dfe.getMessage());

dfe.printStackTrace();

}

return content;

}

二者的区别，在此不再赘述。二者蓝色部分就是解码的部分。同样被封装到QRcode.jar中。我们无法看到更多的内容。

最后再来看看main方法：

public static void main(String[] args) {

String imgPath = "F:/Michael_QRCode3.png";

String encoderContent = "我名为宇智波斑 ";

EncodeImg handler = new EncodeImg();

handler.encoderQRCode(encoderContent, imgPath, "png");

System.out.println("========encoder success");

String decoderContent = handler.decoderQRCode(imgPath);

System.out.println("解析结果如下：");

System.out.println(decoderContent);

System.out.println("========decoder success!!!");

}

运行该程序，即可在电脑的F盘找到生成的二维码图片Michael_QRCode3.png。在eclipse的控制台窗口也是可以看到解析的结果。此时，你用手机上的二维码扫描软件扫描一下生成的二维码，同样可以得到正确的结果。

总结：可以看到，这个java程序的接口还是相对较简单的，使用起来也很方便。笔者本来是要写一个Android的程序的。于是想把这个Java程序移植到一个Android工程上。但事情远比想象中的复杂。当把这些文件放到一个Android程序中发现，程序中出现了很多错误。这些错误主要集中在那些绘图相关的包上。网上有人说Android和java在绘图上的实现好像是不兼容的，需要自己做相应的移植。笔者仍不想放弃，看到"JRE System Libruary"下面有很多jar包，将它们全部导入Android程序中。则程序可以成功编译。但是程序在运行时，点击生成二维码时出现闪退的现象。根据打印的Log发现仍然是因为Android中不包含相应绘图APi。至此，笔者决意放弃这个java程序。