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题目解答 | 期中考试版本参考实现

发表于 2022-04-23 | 分类于 Kotlin 编程第一课 | 0 | 阅读次数 112

转自极客时间,仅供非商业用途或交流学习使用,如有侵权请联系删除

你好,我是朱涛。上节课我给你布置了一份考试题,你完成得怎么样了呢?这节课呢,我会来告诉你我是如何用Kotlin来做这个图片处理程序的,供你参考。

由于上节课我们已经做好了前期准备,所以这里我们直接写代码就行了。

1.0版本

对于图片反转和裁切的这个问题,如果一开始你就去想象一个大图片,里面有几万个像素点,那你可能会被吓到。但是,如果你将数据规模缩小,再来分析的话,你会发现这个问题其实很简单。

这里,我们就以一张4X4像素的照片为例来分析一下。

这其实就相当于一个抽象的模型,如果我们基于这张4X4的照片,继续分析翻转和裁切,就会容易很多。我们可以来画一个简单的图形:

上面这张图,从左到右分别是原图、横向翻转、纵向翻转、裁切。其中,翻转看起来是要复杂一些,而裁切是最简单的。

我们先来处理裁切。对于裁切,其实只需要将图片当中某个部分的像素拷贝到内存,然后存储成为一张新图片就行了。

/** * 图片裁切 /fun Image.crop(startY: Int, startX: Int, width: Int, height: Int): Image {    val pixels = Array(height) { y ->        Array(width) { x ->            getPixel(startY + y, startX + x)        }    }    return Image(pixels)}

以上代码中,我们创建了一个新数组pixels,它的创建方式是通过Lambda来实现的,而Lambda当中最关键的逻辑,就是 getPixel(startY + y, startX + x),也就是从原图当中取像素点。

这代码是不是比你想象中简单很多?其实,图片的翻转也是一样的。只要我们能找出坐标的对应关系,代码也非常简单。

可以看到,对于原图的(1, 0)这个像素点来说,它横向翻转以后就变成了(2, 0)。所以,对于(x, y)坐标来说,横向翻转以后,就应该变成(width-1-x, y)。找到这个对应关系以后,我们就直接抄代码了!

/* * 横向翻转图片 /fun Image.flipHorizontal(): Image {    val pixels = Array(height()) { y ->        Array(width()) { x ->            getPixel(y, width() - 1 - x)        }    }    return Image(pixels)}

可见,以上这段代码几乎跟裁切是一模一样的,只是说,裁切要限制宽高,而翻转则是跟原图保持一致。

看到这里,相信你也马上就能想明白纵向翻转的代码该如何写了!

我们还是以(1, 0)这个像素点为例,在纵向翻转以后就变成了(1, 3),它们的转换规则是(x, height-1-y)。

/* * 纵向翻转图片 */fun Image.flipVertical(): Image {    val pixels = Array(height()) { y ->        Array(width()) { x ->            getPixel(height() - 1 - y, x) // 改动这里        }    }    return Image(pixels)}

所以说,只要我们能找到中间的转换关系,纵向翻转的代码,只需要在横向翻转的基础上,改动一行即可。

单元测试

其实针对图像算法的单元测试,我们最好的方式,就是准备一些现有的图片案例。比如说,我们随便找一张图,用其他的软件工具,对它进行翻转、裁切,然后存储起来。比如还是这四张图:

图片

我们可以把处理后的图片保存在单元测试的文件夹下,方便我们写对应的测试用例。

图片

那么,有了这些图片之后,我想你应该就能想到要怎么办了。这时候,你只需要写一个图片像素对比的方法checkImageSame()就好办了。

private fun checkImageSame(picture: Image, expected: Image) {    assertEquals(picture.height(), expected.height())    assertEquals(picture.width(), expected.width())    for (row in 0 until picture.height()) {        for (column in 0 until picture.width()) {            val actualPixel = picture.getPixel(row, column)            val expectedPixel = expected.getPixel(row, column)            assertEquals(actualPixel, expectedPixel)        }    }}

其实,这个函数的思路也很简单,就是逐个对比两张图片之间的像素,看看它们是不是一样的,如果两张图所有的像素都一样,那肯定就是一样的。

有了这个方法以后,我们就可以快速实现单元测试代码了。整体流程大致如下:

图片

@Testfun testCrop() {    val image = loadImage(File("$android.png"))    val height = image.height() / 2    val width = image.width() / 2    val target = loadImage(File("$android_half_crop.png"))    val crop = image.crop(0, 0, width, height)    checkImageSame(crop, target)}@Testfun testFlipVertical() {    val origin = loadImage(File("$android.png"))    val target = loadImage(File("$android_up_side_down.png"))    val flipped = origin.flipVertical()    checkImageSame(flipped, target)}@Testfun testFlipHorizontal() {    val origin = loadImage(File("$android.png"))    val target = loadImage(File("$android_flipped.png"))    val flipped = origin.flipHorizontal()    checkImageSame(flipped, target)}

有了单元测试,我们就再也不用担心以后改代码的时候,不小心改出问题了。

好,那么到这里,1.0版本就算是完成了。我们接着来看看2.0版本。

2.0版本

2.0版本的任务,我们需要支持下载网络上面的图片,并且还要能够存起来。由于这是一个比较耗时的操作,我们希望它是一个挂起函数。

关于下载HTTP的图片,其实,我们借助OkHttp就可以简单实现。下面我们来看看代码。

补充:为了不偏离主题,我们不考虑HTTPS的问题。

fun downloadSync() {    logX("Download start!")    val okHttpClient = OkHttpClient().newBuilder()        .connectTimeout(10L, TimeUnit.SECONDS)        .readTimeout(10L, TimeUnit.SECONDS)        .build()    val request = Request.Builder().url(url).build()    val response = okHttpClient.newCall(request).execute()    val body = response.body    val responseCode = response.code    if (responseCode >= HttpURLConnection.HTTP_OK &&        responseCode < HttpURLConnection.HTTP_MULT_CHOICE &&        body != null    ) {        // 1, 注意这里        body.byteStream().apply {            outputFile.outputStream().use { fileOut ->                copyTo(fileOut)            }        }    }    logX("Download finish!")}

以上代码中,有一个地方是需要注意的,我用注释标记了。也就是当我们想要把网络流中的数据存起来的时候,我们可以借助Kotlin提供的 IO扩展函数快速实现,这样不仅方便,而且还不用担心FileOutputStream调用close()的问题。这个部分的代码,在Java当中,是要写一堆模板代码的。

下载本身的功能实现以后,挂起函数的封装也就容易了。

suspend fun downloadImage(url: String, outputFile: File): Boolean {    return withContext(Dispatchers.IO) {        try {            downloadSync()        } catch (e: Exception) {            println(e)            // return@withContext  不可省略            return@withContext false        }        // return@withContext 可省略        return@withContext true    }}

这里,我们可以直接用 withContext,让下载的任务直接分发到IO线程。

代码写到这里,2.0版本要求的功能基本上就算是完成了。这样一来,我们就可以在main函数当中去调用它了。

fun main() = runBlocking {    val url = "http://xxxx.jpg"    val path = "$downloaded.png"    downloadImage(url, File(path))    loadImage(File(path))        .flipVertical()        .writeToFile(File("$download_flip_vertical.png"))    logX("Done")}// 将内存图片保存到硬盘fun Image.writeToFile(outputFile: File): Boolean {    return try {        val width = width()        val height = height()        val image = BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB)        for (x in 0 until width) {            for (y in 0 until height) {                val awtColor = getPixel(y, x)                image.setRGB(x, y, awtColor.rgb)            }        }        ImageIO.write(image, "png", outputFile)        true    } catch (e: Exception) {        println(e)        false    }}/输出结果:================================Download start!Thread:DefaultDispatcher-worker-1================================================================Download finish!Thread:DefaultDispatcher-worker-1================================================================DoneThread:main================================/

通过运行结果,我们会发现图片下载的任务,已经被分发到IO线程池了,而其他的代码仍然在主线程之上。

小结

其实,课程进行到这里,你就会发现,Kotlin和Java、C之类的语言的编程方式是完全不一样的。Kotlin提供了丰富的扩展函数,在很多业务场景下,Kotlin是可以大大减少代码量的。

另外,你也会发现,当你熟悉Kotlin协程以后,它的使用一点都不难。对于上面的代码,我们通过withContext(Dispatchers.IO)就能切换线程,之后,我们就可以在协程作用域当中随意调用了!

思考题

你觉得,我们在downloadImage()这个挂起函数内部,直接写死Dispatchers.IO的方式好吗?如果换成下面这种写法,会不会更好?为什么?

suspend fun downloadImage(    coroutineContext: CoroutineContext = Dispatchers.IO,    url: String,    outputFile: File): Boolean {    return withContext(coroutineContext) {        try {            downloadSync()        } catch (e: Exception) {            println(e)            return@withContext false        }        return@withContext true    }}

  • 本文作者: jkl_yuiop
  • 本文链接: https://leeshengis.com/archives/490408
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