28 期中考试 | 用Kotlin实现图片处理程序

不知不觉间，咱们的课程就已经进行一半了，我们已经学完很多内容：

基础篇，我们学完了所有Kotlin基础语法和重要特性。
加餐篇，我们学习了Kotlin编程的5大编程思维：函数式思维、表达式思维、不变性思维、空安全思维、协程思维。
协程篇，我们也已经学完了所有基础的协程概念。
所以现在，是时候来一次阶段性的验收了。这次，我们一起来做一个图片处理程序，来考察一下自己对于Kotlin编程知识的理解和应用掌握情况。初始化工程的代码在这里GitHub，你可以像往常那样，将其clone下来，然后用IntelliJ打开即可。

我们仍然会分为两个版本1.0、2.0，不过，这一次要轮到你亲自动手写代码了！

### 1.0版本：处理本地图片
当你将初始化工程打开以后，你会发现“src/main/resources/images/”这个目录下有一张图片：android.png，它就是我们要处理的图片对象。

![](/media/202410/2024-10-29_114523_4061330.5101779401681602.png)

一般来说，我们想要处理图片，会第一时间想到Photoshop，但其实简单的图片处理任务，我们完全可以通过代码来实现，比如图片横向翻转、图片纵向翻转、图片裁切。

![](/media/202410/2024-10-29_114541_6349040.21260763037370634.png)

关于图片的底层定义，Java SDK已经提供了很好的支持，我们在Kotlin代码当中可以直接使用相关的类。为了防止你对JDK不熟悉，我在初始化工程当中，已经为你做好了前期准备工作：
```kotlin
class Image(private val pixels: Array>) {

fun height(): Int {
        return pixels.size
    }

fun width(): Int {
        return pixels[0].size
    }

/**
     * 底层不处理越界
     */
    fun getPixel(y: Int, x: Int): Color {
        return pixels[y][x]
    }
}
```
这是我定义的一个Image类，它的作用就是封装图片的内存对象。我们都知道，图片的本质是一堆像素点（Pixel），而每个像素点，都可以用RGB来表示，这里我们用Java SDK当中的Color来表示。

当我们把图片放大到足够倍数的时候，我们就可以看到其中的正方形像素点了。

![](/media/202410/2024-10-29_114616_1300570.7447426868010601.png)

所以，最终我们就可以用“Array>”这样一个二维数组来表示一张图片。

另外，从本地加载图片到内存的代码，我也帮你写好了：
```kotlin
const val BASE_PATH = "./src/main/resources/images/"

fun main() {
    val image = loadImage(File("${BASE_PATH}android.png"))
    println("Width = ${image.width()};Height = ${image.height()}")
}

/**
 * 加载本地图片到内存中
 */
fun loadImage(imageFile: File) =
    ImageIO.read(imageFile)
        .let {
            Array(it.height) { y ->
                Array(it.width) { x ->
                    Color(it.getRGB(x, y))
                }
            }
        }.let {
            Image(it)
        }
```
那么，唯一需要你做的，就是实现这几个函数的功能：图片横向翻转、图片纵向翻转、图片裁切。
```kotlin
/**
 * 横向翻转图片
 * 待实现
 */
fun Image.flipHorizontal(): Image = TODO()

/**
 * 纵向翻转图片
 * 待实现
 */
fun Image.flipVertical(): Image = TODO()

/**
 * 图片裁切
 * 待实现
 */
fun Image.crop(startY: Int, startX: Int, width: Int, height: Int): Image = TODO()
```
另外，如果你有兴趣的话，还可以去实现对应的单元测试代码：
```kotlin
class TestImageProcessor {

/**
     * 待实现的单元测试
     */
    @Test
    fun testFlipHorizontal() {

}

/**
     * 待实现的单元测试
     */
    @Test
    fun testFlipVertical() {

}

/**
     * 待实现的单元测试
     */
    @Test
    fun testCrop() {

}
}
```
这样一来，我们1.0版本的代码就算完成了。不过，我们还没用上协程的知识啊！

请看2.0版本。

### 2.0版本：增加图片下载功能
在上个版本中，我们的代码仅支持本地图片的处理，但有的时候，我们想要处理网络上的图片该怎么办呢？所以这时候，我们可以增加一个下载网络图片的功能。

这个版本，你只需要实现一个函数：
```kotlin
/**
 * 挂起函数，以http的方式下载图片，保存到本地
 * 待实现
 */
suspend fun downloadImage(url: String, outputFile: File): Boolean = TODO()
```
需要注意的是，由于下载网络图片比较耗时，我们需要将其定义成一个挂起函数，这样一来，我们后续在使用它的时候就可以更得心应手了。
```kotlin
fun main() = runBlocking {
    // 不一定非要下载我提供的链接
    val url = "https://raw.githubusercontent.com/chaxiu/ImageProcessor/main/src/main/resources/images/android.png"
    val path = "${BASE_PATH}downloaded.png"

// 调用挂起函数
    downloadImage(url, File(path))

val image = loadImage(File(path))
    println("Width = ${image.width()};Height = ${image.height()}")
}
```
在上面的代码中，我是以“https://raw.githubusercontent.com/chaxiu/ImageProcessor/main/src/main/resources/images/android.png” 这个链接为例，这是一个HTTPS的链接，你在实际开发的时候，也可以随便去找一个普通的HTTP图片链接，这样就不必处理SSL的问题了。

程序实际运行效果会是这样的：

![](/media/202410/1_1730173681.gif)

在下节课里，我会给出我的代码参考，不过在看我的代码之前，记得先要自己动手啊。

其实，以我们这个工程为基础，再加上一些图形学算法，我们完全可以做出Photoshop当中的一些高级功能，比如图片缩放、图片参数调节、图片滤镜、抠像，甚至图片识别，等等。如果你本身就有图形学方面的知识储备，也欢迎你在此基础上实现更复杂的功能！

好了，我们下节课再见！