PNG 性能测试¶
zerodep png（纯 Python）与 Pillow（C 扩展）的 Apple-to-Apple 性能对比。
测试环境
- CPU: x86_64 Linux
- Python: 3.12
- 工具: pytest-benchmark 5.2.3（报告均值）
- 参考实现: Pillow 12.2.0
- 最后更新: 2026-04-27
实现方案¶
| 实现 | 文件/包 | 描述 |
|---|---|---|
| zerodep | png.py |
纯 Python PNG/BMP 编解码器，使用标准库 zlib |
| Pillow | （参考实现） | 功能完整的图像库，含 C 扩展 |
测试图像¶
| 标签 | 描述 |
|---|---|
| 小型 | 64x64 RGBA（16 KB 像素） |
| 中型 | 256x256 RGBA（256 KB 像素） |
| 大型 | 1024x1024 RGBA（4 MB 像素） |
要点¶
- Pillow 显著更快 —— 这是预期结果，因为 Pillow 使用编译的 C 扩展（libpng、zlib-ng），而 zerodep 是纯 Python 实现。核心瓶颈在于逐字节的行滤波循环。
- PNG 解码主要是 zlib ——
zlib.decompress调用（C 代码）占主导地位；纯 Python 的反滤波循环增加的开销与图像大小成正比。 - PNG 编码受滤波限制 —— 最小和启发式对每行尝试全部 5 种滤波器，使编码比解码每像素多约 5 倍工作量。
- BMP 已优化 —— BMP 编解码使用
bytearrayslice 赋值进行 BGR↔RGB 通道交换，该操作在 C 层面执行。因此 BMP 编解码仅比 Pillow 慢约 4-6 倍（而 PNG 约慢 20 倍）。 - zerodep 面向不同的使用场景 —— 零依赖和单文件的权衡：
- 生成二维码、图表或缩略图
- 读取图像元数据或像素数据
- 通过 PNG 行滤波器进行矩阵数据压缩
- C 扩展不可用的环境
自行运行¶
pip install pytest pytest-benchmark Pillow numpy
pytest png/test_png_benchmark.py --benchmark-only -v
最新 CI 结果¶
每次发布时通过 Benchmark CI 自动更新。