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在Java中生成条形码和二维码

2023/05/12

1. 概述

条形码用于直观地传达信息，我们很可能会在网页、电子邮件或可打印文档中提供适当的条形码图像。

在本教程中，我们将了解如何在Java中生成最常见的条形码类型。

首先，我们将了解几种条形码的内部结构。接下来，我们将探讨用于生成条形码的最流行的Java库。最后，我们将了解如何通过使用Spring Boot从Web服务提供条形码来将条形码集成到我们的应用程序中。

2. 条形码的种类

条形码对产品编号、序列号和批号等信息进行编码。此外，它们还使零售商、制造商和运输提供商等各方能够通过整个供应链跟踪资产。

我们可以将许多不同的条形码符号体系分为两大类：

  • 线性条形码
  • 二维码

2.1 UPC(通用产品代码) Codes

UPC码是一些最常用的一维条形码，我们主要在美国找到它们。

UPC-A是一个纯数字代码，包含12位数字：制造商标识号(6位数字)、项目编号(5位数字)和校验位。还有一个只有8位数字的UPC-E代码，用于小包裹。

2.2 EAN Codes

EAN代码在世界范围内被称为欧洲商品编号和国际商品编号，它们专为销售点扫描而设计。EAN代码也有一些不同的变体，包括EAN-13、EAN-8、JAN-13和ISBN。

EAN-13码是最常用的EAN标准，与UPC码类似，它由13位数字组成-前导“0”后跟UPC-A代码。

2.3 Code 128

Code 128条形码是一种紧凑、高密度的线性代码，用于物流和运输行业的订购和配送。它可以对ASCII的全部128个字符进行编码，并且其长度是可变的。

2.4 PDF417

PDF417是一种堆叠式线性条形码，由多个一维条形码堆叠而成。因此，它可以使用传统的线性扫描仪。

我们可能希望在各种应用程序中找到它，例如旅行(登机牌)、身份证和库存管理。

PDF417使用Reed-Solomon纠错而不是校验位，这种纠错允许符号承受一些损坏而不会导致数据丢失。然而，它的尺寸可能很大-比Datamatrix和QR码等其他二维条形码大4倍。

2.5 二维码

QR码正在成为全球最广泛认可的二维条形码，二维码的最大好处就是我们可以在有限的空间里存储大量的数据。

他们使用四种标准化的编码模式来高效地存储数据：

  • 数字
  • 字母数字
  • 字节/二进制
  • 汉字

此外，它们的尺寸灵活，可以使用智能手机轻松扫描。与PDF417类似，QR码可以承受一些损坏而不会导致数据丢失。

3. 条形码库

我们将探索几个库：

  • Barbecue
  • Barcode4j
  • ZXing
  • QRGen

Barbecue是一个开源的Java库，支持广泛的一维条形码格式集。此外，条形码可以输出为PNG、GIF、JPEG和SVG。

Barcode4j也是一个开源库。此外，它还提供二维条形码格式，如DataMatrix和PDF417以及更多输出格式。PDF417格式在两个库中均可用，但是，与Barcode4j不同，Barbecue将其视为线性条形码。

ZXing(“斑马线”)是一个用Java实现的开源、多格式一维/二维条形码图像处理库，具有其他语言的接口，这是Java中支持二维码的主要库。

QRGen库提供了一个构建在ZXing之上的简单QRCode生成API，它为Java和Android提供单独的模块。

4. 生成线性条形码

让我们为每个库和条形码对创建一个条形码图像生成器，我们将以PNG格式检索图像，但我们也可以使用其他格式，如GIF或JPEG。

4.1 使用Barbecue库

正如我们将看到的，Barbecue提供了用于生成条形码的最简单的API，我们只需要提供条形码文本作为最小输入，但是我们可以选择设置字体和分辨率(每英寸点数)。关于字体，我们可以使用它来显示图像下方的条形码文本。

首先，我们需要添加Barbecue Maven依赖项：

<dependency>
    <groupId>net.sourceforge.barbecue</groupId>
    <artifactId>barbecue</artifactId>
    <version>1.5-beta1</version>
</dependency>

让我们为EAN13条形码创建一个生成器：

public static BufferedImage generateEAN13BarcodeImage(String barcodeText) throws Exception {
    Barcode barcode = BarcodeFactory.createEAN13(barcodeText);
    barcode.setFont(BARCODE_TEXT_FONT);

    return BarcodeImageHandler.getImage(barcode);
}

我们可以以类似的方式为其余的线性条形码类型生成图像。

我们应该注意，我们不需要为EAN/UPC条形码提供校验和数字，因为它是由库自动添加的。

4.2 使用Barcode4j库

首先我们添加Barcode4j Maven依赖项：

<dependency>
    <groupId>net.sf.barcode4j</groupId>
    <artifactId>barcode4j</artifactId>
    <version>2.1</version>
</dependency>

同样，让我们为EAN13条形码构建一个生成器：

public static BufferedImage generateEAN13BarcodeImage(String barcodeText) {
    EAN13Bean barcodeGenerator = new EAN13Bean();
    BitmapCanvasProvider canvas = new BitmapCanvasProvider(160, BufferedImage.TYPE_BYTE_BINARY, false, 0);

    barcodeGenerator.generateBarcode(canvas, barcodeText);
    return canvas.getBufferedImage();
}

BitmapCanvasProvider的构造函数有几个参数：分辨率、图像类型、是否启用抗锯齿和图像方向。另外，我们不需要设置字体，因为默认情况下会显示图片下方的文字。

4.3 使用ZXing库

在这里，我们需要添加两个Maven依赖项：核心图像库和Java客户端：

<dependency>
    <groupId>com.google.zxing</groupId>
    <artifactId>core</artifactId>
    <version>3.3.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.google.zxing</groupId>
    <artifactId>javase</artifactId>
    <version>3.3.0</version>
</dependency>

让我们创建一个EAN13生成器：

public static BufferedImage generateEAN13BarcodeImage(String barcodeText) throws Exception {
    EAN13Writer barcodeWriter = new EAN13Writer();
    BitMatrix bitMatrix = barcodeWriter.encode(barcodeText, BarcodeFormat.EAN_13, 300, 150);

    return MatrixToImageWriter.toBufferedImage(bitMatrix);
}

在这里，我们需要提供几个参数作为输入，例如条形码文本、条形码格式和条形码尺寸。与其他两个库不同，我们还必须为EAN条形码添加校验和数字。但是，对于UPC-A条形码，校验和是可选的。

此外，该库不会在图像下方显示条形码文本。

5. 生成二维条形码

5.1 使用ZXing库

我们将使用这个库来生成二维码，API类似于线性条形码的API：

public static BufferedImage generateQRCodeImage(String barcodeText) throws Exception {
    QRCodeWriter barcodeWriter = new QRCodeWriter();
    BitMatrix bitMatrix = barcodeWriter.encode(barcodeText, BarcodeFormat.QR_CODE, 200, 200);

    return MatrixToImageWriter.toBufferedImage(bitMatrix);
}

5.2 使用QRGen库

该库不再部署到Maven Central，但我们可以在jitpack.io上找到它。

首先，我们需要将jitpack仓库和QRGen依赖项添加到我们的pom.xml中：

<repositories>
    <repository>
        <id>jitpack.io</id>
        <url>https://jitpack.io</url>
    </repository>
</repositories>

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>com.github.kenglxn.qrgen</groupId>
        <artifactId>javase</artifactId>
        <version>2.6.0</version>
    </dependency>
</dependencies>

让我们创建一个生成二维码的方法：

public static BufferedImage generateQRCodeImage(String barcodeText) throws Exception {
    ByteArrayOutputStream stream = QRCode
      .from(barcodeText)
      .withSize(250, 250)
      .stream();
    ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(stream.toByteArray());

    return ImageIO.read(bis);
}

正如我们所看到的，该API基于构建器模式，它提供两种类型的输出：File和OutputStream，我们可以使用ImageIO库将其转换为BufferedImage。

6. 构建REST服务

现在我们可以选择要使用的条形码库，让我们看看如何从Spring Boot Web服务提供条形码。

首先是我们的RestController：

@RestController
@RequestMapping("/barcodes")
public class BarcodesController {

    @GetMapping(value = "/barbecue/ean13/{barcode}", produces = MediaType.IMAGE_PNG_VALUE)
    public ResponseEntity<BufferedImage> barbecueEAN13Barcode(@PathVariable("barcode") String barcode) throws Exception {
        return okResponse(BarbecueBarcodeGenerator.generateEAN13BarcodeImage(barcode));
    }
    //...
}

此外，我们需要为BufferedImage HTTP Responses手动注册一个消息转换器，因为没有默认值：

@Bean
public HttpMessageConverter<BufferedImage> createImageHttpMessageConverter() {
    return new BufferedImageHttpMessageConverter();
}

最后，我们可以使用Postman或者浏览器来查看生成的条形码。

6.1 生成UPC-A条形码

让我们使用Barbecue库调用UPC-A Web服务：

[GET] http://localhost:8080/barcodes/barbecue/upca/12345678901

结果如下：

6.2 生成EAN13条形码

类似地，我们调用EAN13 Web服务：

[GET] http://localhost:8080/barcodes/barbecue/ean13/012345678901

这是我们的条形码：

6.3 生成Code128条形码

在这种情况下，我们将使用POST方法。让我们使用Barbecue库调用Code128 Web服务：

[POST] http://localhost:8080/barcodes/barbecue/code128

我们将提供包含以下数据的请求正文：

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让我们看看结果：

6.4 生成PDF417条形码

在这里，我们将调用类似于Code128的PDF417 Web服务：

[POST] http://localhost:8080/barcodes/barbecue/pdf417

我们将提供包含以下数据的请求正文：

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这是生成的条形码：

6.5 生成二维码条形码

让我们使用ZXing库调用QR码Web服务：

[POST] http://localhost:8080/barcodes/zxing/qrcode

我们将提供包含以下数据的请求正文：

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这是我们的二维码：

在这里，我们可以看到二维码在有限空间内存储大量数据的强大功能。

7. 总结

在本文中，我们学习了如何在Java中生成最常见的条形码类型。

首先，我们了解了几种类型的线性和二维条形码的格式。接下来，我们探讨了用于生成它们的最流行的Java库，虽然我们尝试了一些简单的示例，但我们可以进一步研究这些库以获得更多自定义实现。

最后，我们了解了如何将条形码生成器集成到REST服务中，以及如何测试它们。

与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。

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