基于ZXing開源庫的二維碼生成研究

文家朝　楊輝

摘要：目前，二維碼的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，在移動(dòng)支付領(lǐng)域、綠色食品溯源領(lǐng)域、在各種設(shè)備管理領(lǐng)域，都可以看到它的身影。對(duì)個(gè)人而言，在使用二維碼時(shí)，往往使用的是二維碼提供商提供的服務(wù)，而很少在乎它是如何生成的。該文從二維碼的開源工具ZXing開始入手，研究二維碼的生成。研究結(jié)果表明，使用開源工具生成的二維碼，在可靠性和安全性上面，具有一定的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：二維碼;QR碼;Zxing;開源庫;二維碼生成

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）03-0087-03

1 二維碼的由來

二維碼，英語是Quick Response Code，也叫QR碼，直譯是快速響應(yīng)碼，是由日本的DENSO WAVE公司于1994年發(fā)明[1]。由于比條形碼可以存儲(chǔ)更多內(nèi)容等多種原因，二維碼在以后的時(shí)間里得到了長足的發(fā)展。在中國，手機(jī)實(shí)現(xiàn)的二維碼支付更是讓二維碼得到了廣泛的應(yīng)用，在全世界許多的國家和地區(qū)，二維碼也得到了普及。在學(xué)術(shù)研究上面，二維碼應(yīng)用在了綠色食品溯源的研究[2]和醫(yī)療儀器設(shè)備的研究[3]。

2 現(xiàn)階段二維碼如何生成

在了解了二維碼的由來以后，在現(xiàn)實(shí)生活中，如何去使用二維碼，特別是如何去生成二維碼，成為許多二維碼應(yīng)用需要解決的問題。

那么，二維碼究竟是如何生成的呢？通過查詢相關(guān)資料后發(fā)現(xiàn)，二維碼的生成主要有兩種方式：第一是借助二維碼服務(wù)提供商生成二維碼，第二是通過使用開源庫自己生成二維碼。目前二維碼服務(wù)提供商提供的服務(wù)，大多使用服務(wù)器/瀏覽器模式生成二維碼，有些簡單的應(yīng)用可以免費(fèi)使用，而有些功能齊全，應(yīng)用場景復(fù)雜的，則需要支付一定的費(fèi)用才可以使用。

這兩種方式各有優(yōu)劣，下面將分別進(jìn)行簡單介紹。

2.1 二維碼服務(wù)提供商生成

服務(wù)提供商生成二維碼有它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，下面分別進(jìn)行分析。

目前二維碼的快速發(fā)展，成就了許許多多的二維碼服務(wù)提供商。優(yōu)秀的二維碼提供商可以提供二維碼生成、美化、印制、統(tǒng)計(jì)、管理等技術(shù)和行業(yè)解決方案，幫助用戶在不同行業(yè)、不同場景，通過二維碼減少信息溝通成本，提升營銷和管理效率。用戶在使用時(shí)，只要按照服務(wù)提供商提供的操作步驟操作，就可以方便地使用二維碼，遇到問題還可以向客服尋求解決的辦法。優(yōu)秀的二維碼服務(wù)提供商，可以提供一整套具體的一條龍報(bào)務(wù)。在使用二維碼服務(wù)提供商展開的研究中，也有不少的研究，例如羅雁雁老師關(guān)于新生兒重癥監(jiān)護(hù)室貴重儀器管理中的應(yīng)用中，就使用了著名草料二維碼服務(wù)提供商展開研究[4]。

但是，正是由于二維碼服務(wù)提供商眾多，他們的規(guī)模、水平、服務(wù)質(zhì)量就會(huì)有參差不齊，這樣在使用二維碼服務(wù)提供商提供的服務(wù)時(shí)，如果選擇不好，就會(huì)遇到用戶數(shù)據(jù)安全問題，因?yàn)樯傻亩S碼，是存儲(chǔ)在提供商的服務(wù)器上的，通常來說，用戶需要先在提供商的網(wǎng)站上進(jìn)行注冊(cè)才可以使用，而且有些服務(wù)需要付費(fèi)。

2.2 使用開源庫生成

生成二維碼的開發(fā)語言有許多種，根據(jù)不同的開發(fā)語言，選擇不相同的開源庫，在生成二維碼的研究中，有江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的管小衛(wèi)老師的基于python開發(fā)語言生成二維碼，包括生成普通二維碼、高級(jí)二維碼和帶Logo的二維碼[5]，桂林電子科技大學(xué)的陳元枝等老師基于Zxing的彩色二維碼生成與識(shí)別[6]。

通過前期的調(diào)研以及根據(jù)自己擅長的編程語言種類，本文的研究最終選擇ZXing開源庫來對(duì)二維碼的生成進(jìn)行研究。在選擇開源庫上面，使用Zxing開源自己生成二維碼，比使用二維碼服務(wù)提供商提供的二維碼有一個(gè)特別大的優(yōu)勢，那就是完全不用擔(dān)心掃碼會(huì)有風(fēng)險(xiǎn)，所跳轉(zhuǎn)的頁面是自己可以把握的。

ZXing是Java實(shí)現(xiàn)的開放源代碼，它提供了可以處理許多格式的條碼圖像處理庫[7]。這里說的“許多格式”，也包括了在生活中常見的條形碼和二維碼，也就是說，可以利用ZXing開源庫來實(shí)現(xiàn)對(duì)條形碼、二維碼的生成。

本文重點(diǎn)研究使用Zxing生成二維碼，效果圖如圖1所示。研究目標(biāo)大體步驟如下：

1）通過建立一個(gè)網(wǎng)站，輸入條件可以分為三種：文本、網(wǎng)址以及上傳文件。

2）當(dāng)輸入條件為文本時(shí)，輸出內(nèi)容是一個(gè)二維碼圖片，用手機(jī)掃描該二維碼圖片時(shí)，顯示出該二維碼包含的文本信息;當(dāng)輸入條件為網(wǎng)址時(shí)，輸出內(nèi)容是一個(gè)二維碼圖片，用手機(jī)掃描該二維碼圖片時(shí)，自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到該網(wǎng)址;當(dāng)輸入條件為上傳文件時(shí)，輸出內(nèi)容是一個(gè)二維碼圖片，用手機(jī)掃描該二維碼時(shí)，根據(jù)上傳文件的類型，如果是音頻文件，則打開該音頻，可以播放，如果是視頻文件，打開該視頻，可以播放視頻，如果是其他不能在線播放的文件，則提示下載文件。

3 技術(shù)路線及問題解決

3.1 網(wǎng)站建立

本系統(tǒng)使用Apache Tomcat作為網(wǎng)站服務(wù)器，集成開發(fā)環(huán)境為Eclipse，在前臺(tái)的開發(fā)上面，使用Dreamweaver輔助開發(fā)。

3.2 表單的提交

本系統(tǒng)涉及三個(gè)表單的提交，分別對(duì)應(yīng)文本、網(wǎng)址和文件上傳。通過三個(gè)表單提交到三個(gè)對(duì)應(yīng)的Servlet。

3.3 用到的ZXing包

ZXing包，包含了許許多多的jar包，在使用網(wǎng)頁版處理Zxing生成二維碼的過程中，本系統(tǒng)只用到了core-3.3.3.jar、core-3.3.3-javadoc.jar和core-3.3.3-sources.jar三個(gè)jar包。將這三個(gè)包下載后，導(dǎo)入到Elipse中的Build Path中來。

3.4 中文亂碼解決

中文亂碼是許多的開發(fā)中都會(huì)遇到的問題，在本系統(tǒng)中，涉及的中文亂碼的解決有三個(gè)內(nèi)容，分別是ZXing中文亂碼、Servlet中文亂碼以及jsp頁面中文亂碼。

3.4.1 ZXing中文亂碼

在使用ZXing生成二維碼的過程中，如果使用默認(rèn)的情況，不管是文本二維碼的生成、網(wǎng)址二維碼的生成還是上傳文件的二維碼生成，都不能很好地支持中文，會(huì)造成中文亂碼，需要將輸入內(nèi)容中的中文，由“iso8859-1”轉(zhuǎn)換為“utf-8”編碼。例如，當(dāng)輸入文本是“這是一段中文”時(shí)，在java代碼中，需要做如下操作。

textString = “這是一段中文”;

textString = new String（ textString.getBytes（ “iso8859-1”， “utf-8” ））;

3.4.2 Servlet中文亂碼

在提交到的Servlet中，也需要對(duì)提交的中文進(jìn)行處理。操作如下。

response.setCharacterEncoding（“UTF-8”）;

response.setHeader（“content-type”，”text/html;charset=UTF-8”）;

request.setCharacterEncoding（“UTF-8”）;

3.4.3 jsp頁面中文亂碼

這個(gè)是在jsp開發(fā)過程中最常見的，只需要設(shè)置<%@ page language=“java” contentType=“text/html; charset=UTF-8” pageEndcoding=”UTF-8”%>即可。

3.5 ZXing生成二維碼的步驟

使用ZXing生成二維碼，步驟其實(shí)不多，粗略的步驟如表1所示。

4 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試分為文本生成二維碼、網(wǎng)址生成二維碼、文件上傳生成二維碼三種。

4.1 文本生成二維碼

在文生成二維碼的測試時(shí)，輸入內(nèi)容為“這是一段中文”，在點(diǎn)擊“生成二維碼”按鈕后，系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)到一個(gè)展示生成的二維碼圖片的頁面，為了方便檢查，同時(shí)在該二維碼圖片的上面顯示該圖片的路徑。最后使用手機(jī)掃碼工具，掃描生成的二維碼，展示出掃碼結(jié)果。如圖2至圖4所示。

4.2 網(wǎng)址生成二維碼

在網(wǎng)址生成二維碼測試時(shí)，使用人民網(wǎng)作為測試網(wǎng)址，輸入內(nèi)容為人民網(wǎng)的官網(wǎng)地址，即“http：//www.people.com.cn/”，在點(diǎn)擊“提交”按鈕后生成二維碼，使用手機(jī)二維碼掃碼工具掃碼后，跳轉(zhuǎn)到人民網(wǎng)首頁。如圖5至圖7所示。

4.3 文件上傳生成二維碼

在文件上傳生成二維碼測試時(shí)，選擇一個(gè)文件進(jìn)行上傳操作，在點(diǎn)擊“提交”按鈕后，生成一個(gè)二維碼圖片，使用手機(jī)掃這個(gè)二維碼時(shí)，提示下載該文件。如圖8至圖10所示。

5 創(chuàng)新點(diǎn)及不足

本文主要探討了基于ZXing開源庫的生成二維碼的研究，通過建立一個(gè)網(wǎng)站服務(wù)器，本系統(tǒng)使用Apache Tomcat作為網(wǎng)站服務(wù)器，集成開發(fā)環(huán)境為Eclipse。通過三種輸入內(nèi)容，即文本、網(wǎng)址、文件上傳，成功生成了對(duì)應(yīng)的三種類別的二維碼，由于是使用本地網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測試，故在使用手機(jī)進(jìn)行掃碼時(shí)，需要手機(jī)和本地網(wǎng)站服務(wù)器在同一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)才能正常顯示出掃碼結(jié)果，要想在局域網(wǎng)外也可以正常掃出結(jié)果，還需要將網(wǎng)站發(fā)布到因特網(wǎng)去。

本研究的創(chuàng)新點(diǎn)在于，通過建立本地網(wǎng)站服務(wù)器，使用ZXing開源工具成功的生成二維碼，文件和二維碼存儲(chǔ)在自己的本地服務(wù)器上，相對(duì)于使用二維碼服務(wù)提供商，存儲(chǔ)內(nèi)容全在提供商的服務(wù)器上的這種方式，在從國家層面到個(gè)人層面都非常重視網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全的今天，它的可靠性和安全性更有保障。在使用ZXing開源庫生成二維碼的研究中，上傳視頻、音頻和其他文件的大小，理論上不受限制。在以后的研究中，可以將本文的研究作為基礎(chǔ)，展開更大范圍，更深入的研究。

由于人力及精力，自己開發(fā)生成的二維碼，在應(yīng)用的廣泛程度上，不及目前比較流行的二維碼提供商提供的服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 官網(wǎng)介紹：QR碼的成功之路[EB/OL].[2020-06-09].https：//www.qrcode/zh/history.

[2] 施連敏，郭翠珍，蓋之華，等.基于二維碼的綠色食品溯源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2013，35（16）：144-146.

[3] 鄭夢(mèng)靜，何好好，谷甜甜.基于二維碼技術(shù)的醫(yī)療儀器設(shè)備管理[J].中醫(yī)藥管理雜志，2020，28（14）：51-52.

[4] 羅雁雁.草料二維碼在新生兒科重癥監(jiān)護(hù)室貴重儀器管理中的應(yīng)用[J].當(dāng)代護(hù)士（上旬刊），2020（5）：174-175.

[5] 管小衛(wèi).基于Python的二維碼生成與識(shí)別[J].科學(xué)技術(shù)與創(chuàng)新，2020（25）：99-100.

[6] 陳元枝，鄧艷.基于Zxing的彩色QR碼的生成與識(shí)別方法[J].桂林電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，36（4）：333-336.

[7] 官網(wǎng)介紹.ZXing項(xiàng)目[EB/OL].[2020-08-20].https：//github.com/zxing.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】