如何使用Java ImageIO写入包含大尺寸嵌入缩略图的JPEG？

我正在使用javax.imageio.ImageIO写入JPEG文件，默认情况下如果尝试写入带缩略图的图片，缩略图会被裁剪至255x255尺寸。

能否仅使用ImageIO类嵌入300x300px的缩略图？

我自己分析的原因是ImageIO的实现采用了旧式APP0标记（使用JFIF而非更现代的EXIF），宽高必须用单字节存储，所以超过255的数值会被截断。

不过查看Sun的代码后，我认为如果能触发使用JFIFThumbJPEG实现的逻辑，应该可以嵌入更大的缩略图。默认情况下缩略图是以原始RGB字节表的形式写入，但JFIFThumbJPEG会在文件中嵌入一个独立的迷你JPEG，其宽高不受单字节限制。

以下是复现该问题的单元测试：

import junit.framework.TestCase;
import org.junit.Test;

import javax.imageio.IIOImage;
import javax.imageio.ImageIO;
import javax.imageio.ImageReader;
import javax.imageio.ImageWriter;
import javax.imageio.stream.ImageOutputStream;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Arrays;
import java.util.Iterator;

/**
 * 这个测试类演示ImageIO无法写入超过255x255尺寸的JPEG缩略图。
 * <p>
 * 但从实现和规范来看，ImageIO其实是支持不同类型缩略图的。我觉得如果能找到方法
 * 通过IIOMetaData触发JFIFThumbJPEG的使用，或许就能写入任意尺寸的缩略图。
 * </p>
 */
public class TestThumbnails extends TestCase {

    @Test
    public void testImageIOThumbnailSizes() throws IOException {
        BufferedImage largeImage = new BufferedImage(1000, 1000, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

        // 尺寸小于255的缩略图可以正常工作：
        BufferedImage goodThumbnail = new BufferedImage(200, 200, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

        // 尺寸大于255的缩略图会被裁剪到255：
        BufferedImage badThumbnail = new BufferedImage(300, 300, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);

        testThumbnail(largeImage, goodThumbnail);
        System.out.println("第一张缩略图测试通过");

        testThumbnail(largeImage, badThumbnail);
        System.out.println("第二张缩略图测试通过");
    }

    private void testThumbnail(BufferedImage largeImage, BufferedImage thumbnail) throws IOException {
        Iterator<ImageWriter> iter = ImageIO.getImageWritersBySuffix("jpg");
        ImageWriter w = iter.next();

        byte[] jpegData;
        try (ByteArrayOutputStream byteOut = new ByteArrayOutputStream()) {
            IIOImage iioImage = new IIOImage(largeImage, Arrays.asList(thumbnail), null);

            ImageOutputStream stream = ImageIO.createImageOutputStream(byteOut);
            w.setOutput(stream);
            w.write(iioImage);
            jpegData = byteOut.toByteArray();
        }

        testReadingThumbnail(jpegData, thumbnail.getWidth(), thumbnail.getHeight());
    }

    private void testReadingThumbnail(byte[] jpegData, int expectedThumbnailWidth, int expectedThumbnailHeight) throws IOException {
        Iterator<ImageReader> iter = ImageIO.getImageReadersBySuffix("jpg");
        ImageReader reader = iter.next();

        try (ByteArrayInputStream byteIn = new ByteArrayInputStream(jpegData)) {
            reader.setInput(ImageIO.createImageInputStream(byteIn));

            // 大于255x255的缩略图会被截断，我希望读取到的缩略图和传入的尺寸一致：

            assertEquals(expectedThumbnailWidth, reader.getThumbnailWidth(0, 0));
            assertEquals(expectedThumbnailHeight, reader.getThumbnailHeight(0, 0));
        }
    }
}

可以通过操作IIOMetadata触发JFIFThumbJPEG的使用，从而嵌入任意尺寸的缩略图。核心思路是将缩略图预先编码为JPEG字节数组，再通过元数据告诉ImageIO以独立JPEG的形式嵌入，而非原始RGB数据。

修改后的testThumbnail方法如下：

import javax.imageio.metadata.IIOMetadataNode;
import java.util.Base64;

// ... 保留原有类结构，替换testThumbnail方法
private void testThumbnail(BufferedImage largeImage, BufferedImage thumbnail) throws IOException {
    Iterator<ImageWriter> iter = ImageIO.getImageWritersBySuffix("jpg");
    ImageWriter writer = iter.next();

    // 1. 将缩略图编码为JPEG字节数组
    ByteArrayOutputStream thumbOut = new ByteArrayOutputStream();
    ImageIO.write(thumbnail, "jpg", thumbOut);
    byte[] thumbJpegData = thumbOut.toByteArray();

    // 2. 获取默认元数据并修改缩略图配置
    ImageWriteParam writeParam = writer.getDefaultWriteParam();
    IIOMetadata metadata = writer.getDefaultImageMetadata(
            ImageTypeSpecifier.createFromRenderedImage(largeImage), writeParam);

    String formatName = metadata.getNativeMetadataFormatName();
    IIOMetadataNode root = (IIOMetadataNode) metadata.getAsTree(formatName);

    // 定位或创建JFIF和缩略图节点
    IIOMetadataNode jfifNode = (IIOMetadataNode) root.getElementsByTagName("app0JFIF").item(0);
    IIOMetadataNode thumbNode = (IIOMetadataNode) jfifNode.getElementsByTagName("thumbnail").item(0);
    if (thumbNode == null) {
        thumbNode = new IIOMetadataNode("thumbnail");
        jfifNode.appendChild(thumbNode);
    }

    // 设置缩略图类型为JPEG，传入编码后的字节数据
    thumbNode.setAttribute("type", "JPEG");
    thumbNode.setAttribute("data", Base64.getEncoder().encodeToString(thumbJpegData));

    // 将修改后的元数据写回
    metadata.setFromTree(formatName, root);

    // 3. 写入图片，使用修改后的元数据
    byte[] jpegData;
    try (ByteArrayOutputStream byteOut = new ByteArrayOutputStream()) {
        IIOImage iioImage = new IIOImage(largeImage, null, metadata);
        ImageOutputStream stream = ImageIO.createImageOutputStream(byteOut);
        writer.setOutput(stream);
        writer.write(metadata, iioImage, writeParam);
        jpegData = byteOut.toByteArray();
    }

    testReadingThumbnail(jpegData, thumbnail.getWidth(), thumbnail.getHeight());
}

注意事项 #

• 需额外导入javax.imageio.metadata.IIOMetadataNode和java.util.Base64；
• 写入时不再需要将缩略图传入IIOImage构造函数，而是通过元数据传递JPEG格式的缩略图数据；
• 这种方式利用JFIF的APP0标记嵌入独立JPEG缩略图，不受单字节尺寸限制，300x300的缩略图可正常写入和读取。

修改后运行测试类，两张缩略图的测试都会通过，300x300的缩略图不会被裁剪。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者mickleness