.Net Core跨平台验证码生成方案

背景

我们在.NET Framework 框架下生成图片验证码时，使用的是System.Drawing，但它却只是 Win32 GDI+ 的一层很薄很薄的封装，在其他平台上没有原生对 GDI+ 的实现。

将框架从 .NET Framework 迁移到 .NET Core 后，需要重新选择新的图片处理组件，于是对 .NET Core 下常见的解决方案进行了实现，测试了性能。

方案选择

System.Drawing.Common

微软提供用的 System.Drawing.Common ，代码上基本上不需要修改。但是在非windows 系统时需要 libgdiplus 支持，libgdiplus是mono跨平台项目的对GDI+的跨平台实现。

最新版本的 System.Drawing.Common 已经不支持非window平台了，此次使用了5.0.3版本。

在linux下需要安装 libgdiplus ，在 Dokcerfile 中的添加安装脚本。

RUN apt-get update -y && apt-get install -y apt-utils
RUN apt-get install -y libgdiplus && apt-get install -y libc6-dev

SixLabors.ImageSharp

开源的图片处理库，完全采用C#实现，基本上兼容所有平台。但是他的绘图依赖 SixLabors.ImageSharp.Drawing 从2017到现在一直处于预览版。
https://github.com/SixLabors/ImageSharp

SkiaSharp

开源图片处理库，基于Google 的 Skia实现，兼容服务、桌面、移动等多种平台。针对不同的平台提供的对应的 NativeAssets 包。

https://github.com/mono/SkiaSharp

代码是为了测试功能实现，写的不够优雅，勿喷！！

1、 System.Drawing

Bitmap image = new Bitmap(85, 30);
Graphics g = Graphics.FromImage(image);
g.Clear(Color.White);

// 在图片上写验证码 使用渐变色
LinearGradientBrush brush = new LinearGradientBrush(new Rectangle(0, 0, image.Width, image.Height), Color.Blue, Color.DarkRed, 1.2f, true);
g.DrawString("1 2 3 4", font, brush, 4, 4);

// 在图片上随机画5条随机颜色线
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    g.DrawLine(new Pen(Color.FromArgb(random.Next(0, 256), random.Next(0, 256), random.Next(0, 256))), random.Next(image.Width), random.Next(image.Height), random.Next(image.Width), random.Next(image.Height));
}

// 在图片上随机画100个随机颜色点
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
    image.SetPixel(random.Next(image.Width), random.Next(image.Height), Color.FromArgb(random.Next(0, 256), random.Next(0, 256), random.Next(0, 256)));
}

生成的验证码效果

3、SkiaSharp

var info = new SKImageInfo(85, 30);
var surface = SKSurface.Create(info);

var canvas = surface.Canvas;
canvas.Clear(SKColors.White);

// 在图片上写验证码
SKPaint textPaint = new SKPaint
{
    Typeface = GetTypeface(),
    IsAntialias = true,
    TextAlign = SKTextAlign.Left,
    Shader = SKShader.CreateLinearGradient(new SKPoint(0, 0), new SKPoint(info.Width, info.Height), new SKColor[] { SKColors.Blue, SKColors.DarkRed }, SKShaderTileMode.Clamp),
    TextSize = 22
};
canvas.DrawText("1 2 3 4", 4, 24, textPaint);

// 在图片上随机画5条线
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    canvas.DrawLine(new SKPoint(random.Next(info.Width), random.Next(info.Height)), new SKPoint(random.Next(info.Width), random.Next(info.Height)), new SKPaint() { Color = SKColor.FromHsv(random.Next(0, 256), random.Next(0, 256), random.Next(0, 256)) });
}

// 在图片上随机画100个随机颜色点
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
    canvas.DrawPoint(new SKPoint(random.Next(info.Width), random.Next(info.Height)), SKColor.FromHsv(random.Next(0, 256), random.Next(0, 256), random.Next(0, 256)));
}

生成的验证码效果

测试时生成图片的格式都设置为 jpeg ，图片质量都设置为75，输出的为base64。

	100次耗时	200次耗时	300次耗时	base64长度
System.Drawing (win)	00.0330553	00.0789898	00.1349937	2578
SixLabors.ImageSharp (win)	00.4552113	01.0485911	01.5290078	2808
SkiaSharp (win)	00.0378752	00.0822891	00.1109486	2161
System.Drawing (linux)	00.0314331	00.0449517	00.0748179	2649
SixLabors.ImageSharp (linux)	00.6490841	01.1155603	01.7946787	2805
SkiaSharp (linux)	00.0359634	00.0722412	00.1250867	2155

Linux 下的测试基于 Docker

按性能排序 System.Drawing > SkiaSharp > SixLabors.ImageSharp

• System.Drawing 不管是Window平台还是Linux平台，性能都是最好的，并且在Linux下速度更快。
• SkiaSharp 因为底层使用的还是C++的库，所以整体性能也非常不错，与 System.Drawing 非常接近。
• SixLabors.ImageSharp 因为是纯C#原生实现，所以性能是最差的，耗时非常长。

三种方案生成的图片尺寸差距不大，从兼容性和支持上看，建议优先选择 SkiaSharp。 System.Drawing 虽然性能最好但微软已经明确不再支持非Windows平台，性能优势虽然还是比较明显，但针对当前的验证码场景，耗时差异非常小。