Highcharts结合PhantomJS在服务端生成高质量的图表图片

项目背景

最近忙着给部门开发一套交互式的报表系统，来替换原有的静态报表系统。

老系统是基于dotnetCHARTING开发的，dotnetCHARTING的优势是图表类型丰富，接口调用简单，使用时只需绑定数据源即可（指定连接字符和sql语句，简单的配置一下就能出图），支持生成静态图表图片；缺点就是生成好的图是图片，传到了前台就失去了交互性（当然它还提供了一个jsCharting，不过感觉交互性做的还是不够好），再有就是这东东是收费的呀，用的话需要折腾破解版本。

我最终选择了Highcharts（Interactive JavaScript charts for your webpage）来展现前台图表，通过Highcharts良好的交互性实现与服务端的数据交互，将数据可视化。

dotnetCHARTING在数据加载的设计上做的还是很不错的，我在开发过程中借鉴了其处理思想，自己实现了一套数据加载方案，能够很方便的把数据传给Highcharts。这套数据加载方案，简单的说就是指定好数据库连接信息和sql查询信息，服务端采用ADO.NET执行查询生成DataSet，然后分析DataSet将数据转换为Highcharts能够直接使用的json格式。

报表的处理细节还是蛮多的，这里就不在一一讨论了，如题，接下来重点跟大家分享一下，服务端生成图表图片那部分的处理细节。

Highcharts服务端生成图表图片流程简介

生成图片的数据流向倒是比较简单，如下图所示：

ASP.NET在服务端生成图表图片的方式

根据上述生成图片的步骤，核心其实就是对第二步的处理，也就是如何将SVG数据在服务端做处理，生成图表图片。

这样的话，我们的处理思路就很清晰了，直接在服务端把SVG处理为图片不就可以了，这么想，也就这么做，刚好网上也有人这么弄过，于是也就直接借鉴了其代码，代码不上了，介绍下用到的dll：

在nuget中搜索svg，可以找到一个SVG Rendering Library的包，可以用这个包将SVG格式的数据保存为图片，用法也比较简单，大家可以到其官网查阅使用方法。

这个大家不必自己去实现，因为highcharts官网已经给出了第三方的ASP.NET导出图表的模块（他就是基于这个SVG Rendering Library实现的）：

https://github.com/imclem/Highcharts-export-module-asp.net

SVG Rendering Library的问题

在使用SVG Rendering Library服务端生成图表图片的过程中，发现一些问题：

  • 生成的图片中文字体模糊发虚，整体图片质量差，跟实际在网页中显示的效果差别还真不小
  • 图表上数据点的dataLabel无法显示（一开始以为是highcharts配置的问题，后来鉴定是SVG Rendering Library的问题，这个必须修改svg.dll才能解决）

先看一下图片质量的问题，首先是Chrome中实际展现的图表的截图：

在来一张使用svg.dll在后台生成的图：

对比着两张图，可以和明显的看出生成的图片中汉字发虚（尤其是下面的月份）。正是这个原因，促使我去寻找一个更好的方案来替代SVG Rendering Library，以确保服务端生成图表图片的质量。

心想highcharts在浏览器中的显示效果已经不错了，要不做截图，但是截图的话跟服务端也没关系了呀，突然想到了在服务端渲染截图这么个思路。但是具体怎么做呢？先找找资料吧。

神器PhantomJS华丽登场

第一次接触Phantomjs是半年前左右，当时正在开发web漏洞检测工具，需要执行页面上的js，进行分析，没有经验的我，各处找资料，看到PhantomJS后，心想，这货不是已经有人做过了么，干嘛还重复造车轮子，后来随着业务变更，也没有深入研究它。

这次搜索“服务端，截图”这个关键字的时候，再次看到了PhantomJS，对它的印象不深了，先去官网看看介绍吧，PhantomJS: Headless WebKit with JavaScript API，哦，原来是个可以执行js并集成了webkit的动动，只是没有可视化的部分而已。

PhantomJS能干啥呢？

  • HEADLESS WEBSITE TESTING（非可视化的Web测试）
  • SCREEN CAPTURE，Programmatically capture web contents, including SVG and Canvas.（截屏啊，支持SVG啊，吼吼，这不正是我想要的么）
  • PAGE AUTOMATION（页面自动化，可以使用jQuery操作DOM）
  • NETWORK MONITORING（监视页面加载，还可以结合Jenkins做自动化分析，流弊啊！）

对Phantomjs做过一番了解后，就确定用它来处理服务端生成图表图片的问题了。我设计的处理流程如下：

 

画的很挫，能看明白处理过程就好，接下来分享一下具体处理过程中需要解决的问题。

新方案的处理细节

Highcharts中导出图表的配置

图表的其他配置不需要修改，只需修改导出图片的配置即可，导出的配置如下：

var chart = new Highcharts.Chart({
    //...
    exporting: {
        url: '/Chart/Export',    // 导出图表的服务端处理地址
        filename: 'chart_from_phantomjs'    // 返回下载的文件名
    },
    //...
});

我们使用Chrome调试一下，看看下载图片的时候，Highcharts都向服务端提交了哪些信息，截图如下：

Highcharts向/Chart/Export发送了一个Post请求，提交的信息如上图所示，在服务端，我们需要根据type来生成不同的图片格式，可以通过svg获取Highcharts提交的图表数据。

ASP.NET中SVG的处理

首先直接将Highcharts传递的SVG数据保存为本地文件，PhantomJS需要通过http://xxx/xxx.svg的形式请求SVG图像，直接请求ASP.NET会以将svg数据以文件的形式返回，因此需要对svg的请求做单独处理。代码如下： 

/// <summary>
/// 处理Svg文件请求，避免直接返回文件
/// </summary>
public class SvgHandler : IHttpHandler
{
    public void ProcessRequest(HttpContext context)
    {
        var file = context.Server.MapPath(context.Request.Url.AbsolutePath);
        if (File.Exists(file))
        {
            context.Response.ContentType = "image/svg+xml";
            context.Response.WriteFile(file);
        }
        else
        {
            context.Response.Write("请求的文件不存在");
        }
    }

    public bool IsReusable 
    {
        get
        {
            return true;
        }
    }
}

 最后在Web.config中配置一下：

<httpHandlers>
  <add verb="*" path="*.svg" type="Highcharts.Exporting.Helper.SvgHandler, Highcharts.Exporting, Version=1.0.0.0, Culture=neutral"/>
</httpHandlers>

ASP.NET与PhantomJS的交互处理

由于PhantomJS是个独立的进程，这样ASP.NET在与之交互的时候需要让PhantomJS一直运行，不然每次启动一个新的进程开销也比较大。

PhantomJS支持js脚本调用，我们可以通过编写脚本实现PhantomJS以服务的方式长期运行，代码篇幅较长，下面会给出源码。 

PhantomJS中通过接收post请求，从请求信息中获取url信息，url就是要渲染的SVG地址，将对应SVG渲染截图，并返回BASE64编码的数据处理，代码如下：

page.open(req.post.url,function(status){
    if(status !== "success"){
    res.send(status);
    } else {
        setTimeout(function() {
           // 发送渲染后的图片
           var pic = page.renderBase64('png');
        　　res.send(pic);    
        }, req.post.timeout || 1000);
    }
});

PhantomJS截图服务脚本：点此下载。启动方法：PhantomJS server.js [port]如不指定端口号，则默认使用8000端口：

ASP.NET对PhantomJS返回的图像数据做处理

ASP.NET需要将PhantomJS返回的BASE64数据反编码，得到PNG图像数据，然后结合需要返回的图片类型做格式转换，并以文件的形式返回给客户端浏览器，核心代码如下：

// 提交SvgUrl到PhantomJS，让其生成图片
WebClient webClient = new WebClient();
NameValueCollection postValues = new NameValueCollection();
postValues.Add("url", siteUrl + svgFile);
byte[] data = webClient.UploadValues(phantomJSUrl, postValues);
// 从返回的Base64编码中获取图片数据
string imageInfo = Encoding.UTF8.GetString(data);
if (!String.IsNullOrEmpty(imageInfo))
{
    data = Convert.FromBase64String(imageInfo);
    MemoryStream ms = new MemoryStream();
    ms.Write(data, 0, data.Length);
    image = Image.FromStream(ms);
    ms.Close();
}

返回Highcharts请求的图片信息：

MemoryStream tStream = new MemoryStream();
var image = ImageHelper.SvgImageFromPhantomJs(tSvg);

string tExt = "png";
string tTypeString = "-m image/png";

switch (tType)
{
    case "image/png":
        tTypeString = "-m image/png";
        tExt = "png";
        break;
    case "image/jpeg":
        tTypeString = "-m image/jpeg";
        tExt = "jpg";
        break;
    case "application/pdf":
        tTypeString = "-m application/pdf";
        tExt = "pdf";
        break;
    case "image/svg+xml":
        tTypeString = "-m image/svg+xml";
        tExt = "svg";
        break;
}

if (tTypeString != "")
{switch (tExt)
    {
        case "jpg":
            image.Save(tStream, ImageFormat.Jpeg);
            break;
        case "png":
            image.Save(tStream, ImageFormat.Png);
            break;
        case "pdf":
            PdfWriter tWriter = null;
            Document tDocumentPdf = null;
            try
            {
                image.Save(tStream, ImageFormat.Png);
                tDocumentPdf = new Document(new Rectangle(image.Width, image.Height));
                tDocumentPdf.SetMargins(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
                iTextSharp.text.Image tGraph = iTextSharp.text.Image.GetInstance(tStream.ToArray());
                tGraph.ScaleToFit(image.Width, image.Height);

                tStream = new MemoryStream();
                tWriter = PdfWriter.GetInstance(tDocumentPdf, tStream);
                tDocumentPdf.Open();
                tDocumentPdf.NewPage();
                tDocumentPdf.Add(tGraph);
                tDocumentPdf.CloseDocument();
            }
            catch (Exception ex)
            {
                throw ex;
            }
            finally
            {
                tDocumentPdf.Close();
                tDocumentPdf.Dispose();
                tWriter.Close();
                tWriter.Dispose();
            }
            break;

        case "svg":
            MemoryStream tData = new MemoryStream(Encoding.UTF8.GetBytes(tSvg));
            tStream = tData;
            break;
    }
}

return tStream;

最后将tStream的图像数据以文件的形式返回给前台：

[HttpPost]
[ValidateInput(false)]
public ActionResult Export()
{
    string siteUrl = String.Format("{0}://{1}:{2}/", Request.Url.Scheme, Request.Url.Host, Request.Url.Port);

    MemoryStream tStream = new MemoryStream();
    string tType = Request.Form["type"];
    string tSvg = Request.Form["svg"];
    string tFileName = Request.Form["filename"];
    if (String.IsNullOrEmpty(tFileName))
    {
        tFileName = "chart";
    }

    ChartHelper chartHelper = new ChartHelper();
    tStream = chartHelper.GetSvgImageFromPhantomJs(siteUrl, tType, tSvg);
    return File(tStream.ToArray(), tType, tFileName);
}

借助PhantomJS生成的图表图片

来一张效果图，跟原来的对比一下：

可见汉字部分清晰了不少吧。

总结

在服务端使用PhantomJS生成图表图片好处就是能将图像渲染到最佳效果（直接使用WebKit内核渲染），缺点就是速度慢了些。

服务端生成Pdf图表可以使用iTextSharp生成。

附ASP.NET导出Highcharts的源码：点此下载

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