适配完结篇一 - 一种低成本的Android屏幕适配方式

作者: acc8226 | 来源:发表于2018-06-24 09:53 被阅读137次

在Android开发中，由于Android碎片化严重，屏幕分辨率千奇百怪，而想要在各种分辨率的设备上显示基本一致的效果，适配成本越来越高。虽然Android官方提供了dp单位来适配，但其在各种奇怪分辨率下表现却不尽如人意，因此下面探索一种简单且低侵入的适配方式。

谈谈dpi 和 dp

dpi全名为dot per inch，它表示每英寸上的像素点个数，所以它也常为屏幕密度。在Android中使用DisplayMetrics中的densityDpi字段表示该值，并且不少文档中常用dpi来简化或者指代densityDpi。在手机屏幕一定的情况下，如果分辨率越高那么该值则越大，这就意味着画面越清晰、细腻和逼真。
The density-independent pixel(dp)is equivalent to one physical pixel on a 160 dpi screen, which is the baseline density assumed by the system for a “medium” density screen.
已知Android的多个显示级别中有一个mdpi，它被称为基准密度。
当dpi=160时1px=1dp，也就是说所有dp和px的转换都是基于mdpi而言的。

已知公式

px = density * dp;
density = dpi / 160;

屏幕尺寸、分辨率、像素密度三者关系

通常情况下，一部手机的分辨率是宽x高，屏幕大小是以寸为单位，那么三者的关系是：

在此，仍然以华为P7为例，计算其dpi值。先利用勾股定理得其对角线的像素值为2202.91，再除以对角线的大小5，即2202.91/5=440.582；此处计算出的440.58便是该设备的真实屏幕密度dpi。

现在我们再通过代码来获取设备的dpi值

private void getDisplayInfo(){
    Resources resources=getResources();
    DisplayMetrics displayMetrics = resources.getDisplayMetrics();
    float density = displayMetrics.density;
    int densityDpi = displayMetrics.densityDpi;
    Log.i(TAG, "density = " + density);
    Log.i(TAG, "densityDpi = " + densityDpi);
}

输出：

density = 3.0 
densityDpi = 480

呃，获取到的densityDpi是480和我们计算出来的屏幕实际密度值440.582不一样。为何？
在每部手机出厂时都会为该手机设置屏幕密度，若其屏幕的实际密度是440dpi那么就会将其屏幕密度设置为与之接近的480dpi；如果实际密度为325dpi那么就会将其屏幕密度设置为与之接近的320dpi。这也就是说常见的屏幕密度是与每个显示级别的最大值相对应的，比如：120、160、240、320、480、640等。顺便说一下，看到代码中的density么？其实它就是一个倍数关系，它表示当前设备的densityDpi和160的比值，例如此处480/160=3。从而华为P7的逻辑分辨率为640dp * 360dp

话说，林子大了什么鸟都有，有的手机不一定会选择120、160、240、320、480、640中的值作为屏幕密度，而是选择实际的dpi作为屏幕密度。比如为了发烧而生的小米手机，它的某些机型的densityDpi就非常规。

其实，关于这一点，我们从Android源码对于densityDpi的注释也可以看到一些端倪：

The screen density expressed as dots-per-inch. 
May be either DENSITY_LOW，DENSITY_MEDIUM or DENSITY_HIGH

请注意这里的措辞”May be”，它也没有说一定非要是DENSITY_LOW、DENSITY_MEDIUM、 DENSITY_HIGH这些系统常量。这可能就是Android”碎片化”的一个佐证。

dp适配效果差强人意

假设我们UI设计图是按屏幕宽度为360dp来设计的，如果屏幕宽度为1080/(440/160)=392.7dp，也就是屏幕是比设计图要宽的。这种情况下，即使使用dp也是无法在不同设备上显示为同样效果的。同时还存在部分设备屏幕宽度不足360dp，这时就会导致按360dp宽度来开发实际显示不全的情况。
而且上述屏幕尺寸、分辨率和像素密度的关系，很多设备并没有按此规则来实现，因此dpi的值非常乱，没有规律可循，从而导致使用dp适配效果差强人意。

对比其他方案

资源目录名 。针对不同的屏幕提供不同的布局，甚至针对pad与手机提供两套完全不同的布局样式。但是通常情况下，设计师并不会对不同屏幕提供不同的设计图，他们的需求仅仅是不同屏幕下控件对屏幕的相对大小一致，所以dp并不能满足这一点，而对各种屏幕适配一遍又显得略为繁琐，并且修改也较为麻烦。
ConstraintLayout。百分比支持库deprecated之后推荐使用的布局，看起来似乎略复杂。
建立多套分辨率。编写脚本将长度转换成各分辨率下的长度，缺点是难以覆盖市面上的所有分辨率。
AutoLayout支持库。该库的想法非常好：对照设计图，使用px编写布局，不影响预览；绘制阶段将对应设计图的px数值计算转换为当前屏幕下适配的大小；为简化接入，inflate时自动将各Layout转换为对应的AutoLayout，从而不需要在所有的xml中更改。但是同时该库也存在扩展性较差。对于每一种ViewGroup都要对应编写对应的AutoLayout进行扩展，对于各View的每个需要适配的属性都要编写代码进行适配扩展；在onMeasure阶段进行数值计算。消耗性能，并且这对于非LayoutParams中的属性存在较多不合理之处。

探索新的适配方式

梳理需求

首先来梳理下我们的需求，一般我们设计图都是以固定的尺寸来设计的。比如以分辨率1920px * 1080px来设计，以density为3来标注，也就是屏幕其实是640dp * 360dp。如果我们想在所有设备上显示完全一致，其实是不现实的，因为屏幕高宽比不是固定的，16:9、4:3甚至其他宽高比层出不穷，宽高比不同，显示完全一致就不可能了。但是通常下，我们只需要以宽或高一个维度去适配，比如我们Feed是上下滑动的，只需要保证在所有设备中宽的维度上显示一致即可，再比如一个不支持上下滑动的页面，那么需要保证在高这个维度上都显示一致，尤其不能存在某些设备上显示不全的情况。

因此，总结下大致需求如下：

支持以宽或者高一个维度去适配，保持该维度上和设计图一致；
不能影响现有dp和sp单位的使用

寻找突破口

布局文件中unit转换，最终都是调用 TypedValue#applyDimension(int unit, float value, DisplayMetrics metrics) 来进行转换:

public static float applyDimension(int unit, float value,
                                       DisplayMetrics metrics)
    {
        switch (unit) {
        case COMPLEX_UNIT_PX:
            return value;
        case COMPLEX_UNIT_DIP:
            return value * metrics.density;
        case COMPLEX_UNIT_SP:
            return value * metrics.scaledDensity;
        case COMPLEX_UNIT_PT:
            return value * metrics.xdpi * (1.0f/72);
        case COMPLEX_UNIT_IN:
            return value * metrics.xdpi;
        case COMPLEX_UNIT_MM:
            return value * metrics.xdpi * (1.0f/25.4f);
        }
        return 0;
    }

PT(point)点: 一个专用的印刷单位“点”, 也是一种像素单位
IN: 英寸
MM: 毫米.

根据公式很容易得出 1 IN = 25.4MM = 72PT.
由于不能对DIP和SP下手, 只能选择这三个单位. 又会发现这三个单位转换得到像素值的时候都会与metrics.xdpi有关

xdpi: The exact physical pixels per inch of the screen in the X dimension.
其实说白了就是X横轴方向的dpi.

一般给的图都是以像素为单位的. 例如1920*1080 5寸屏的我们如果有1pt = 1px. 则如果需要120px的宽度, 我们不用想写成120pt就OK了.

1pt实际对应的px / 屏幕宽度px = 1px / 设计图宽度px
1pt实际对应的px = 1px *  屏幕宽度px /  设计图宽度px
xdpi / 72f =  屏幕宽度px /  设计图宽度px
xdpi = 72f * 屏幕宽度px /  设计图宽度px

当前情况下容易得出 xdpi = 72, 我们还是算出原来的xdpi为440, 也就是大概差了6倍.

最终方案

已知设计图宽度为1080px, 以宽维度来适配。
适配后的 xdpi= 72f * 设备真实宽(单位px) / 设计图宽度，接下来只需要把我们计算好的 density 在系统中修改下即可

        final Point size = new Point();
        ((WindowManager) context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE)).getDefaultDisplay().getSize(size);
        final Resources resources = context.getResources();
        resources.getDisplayMetrics().xdpi = size.x / designWidth * 72f;

总结

使用冷门的pt作为长度单位，按照上述想法将其重定义为与屏幕大小相关的相对单位，不会对dp等常用单位的使用造成影响。
绘制。编写xml时完全对照设计稿上的尺寸来编写，只不过单位换为pt。假如设计图宽度为200，一个控件在设计图上标注的长度为3，只需要在初始化时定义宽度为200，绘制该控件时长度写为3pt，那么在任何大小的屏幕上该控件所表现的长度都为屏幕宽度的3/200。如果需要在代码中动态转换成px的话，使用TypedValue.applyDimension(TypedValue.COMPLEX_UNIT_PT, value, metrics)
预览。实时预览时绘制页面是很重要的一个环节。以1334x750的设计图为例，为了实现于正常绘制时一样的预览功能，创建一个长为1334磅，宽为750磅的设备作为预览，经换算约为21.25英寸((sqrt(1334^2 + 750^2))/72)。预览时选择这个设备即可。

这是因为有一个已知条件 1pt = 1px 则等价于xdpi = 72
因为1334px * 750px , 则对角线px = 1530.3px = 1530.3pt = 21.25 inch

该方案由于不是自己原创, 我偷偷贴个代码, 没人发现吧

package xxx.yyy.zzz;

import java.lang.reflect.Field;

import android.app.Activity;
import android.app.Application;
import android.content.Context;
import android.content.res.Resources;
import android.graphics.Point;
import android.os.Bundle;
import android.util.DisplayMetrics;
import android.util.TypedValue;
import android.view.WindowManager;

/**
 * Created by Caodongyao 
 * 转载请联系作者并注明出处 http://www.jianshu.com/p/b6b9bd1fba4d
 * 使用方法: Application#onCreate中调用一次即可
 */
public class ScreenHelper {
    /**
     * 重新计算displayMetrics.xhdpi, 使单位pt重定义为设计稿的相对长度
     * 
     * @see #activate()
     *
     * @param context
     * @param designWidth
     *            设计稿的宽度
     */
    public static void resetDensity(Context context, float designWidth) {
        if (context == null) return;
        final Point size = new Point();
        ((WindowManager) context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE)).getDefaultDisplay().getSize(size);
        final Resources resources = context.getResources();
        resources.getDisplayMetrics().xdpi = size.x / designWidth * 72f;

        DisplayMetrics metrics = getMetricsOnMiui(resources);
        if (metrics != null) {
            metrics.xdpi = size.x / designWidth * 72f;
        }
    }

    /**
     * 恢复displayMetrics为系统原生状态，单位pt恢复为长度单位磅
     * 
     * @see #inactivate()
     *
     * @param context
     */
    public static void restoreDensity(Context context) {
        context.getResources().getDisplayMetrics().setToDefaults();

        DisplayMetrics metrics = getMetricsOnMiui(context.getResources());
        if (metrics != null)
            metrics.setToDefaults();
    }

    // 解决MIUI更改框架导致的MIUI7+Android5.1.1上出现的失效问题(以及极少数基于这部分miui去掉art然后置入xposed的手机)
    private static DisplayMetrics getMetricsOnMiui(Resources resources) {
        if ("MiuiResources".equals(resources.getClass().getSimpleName())
                || "XResources".equals(resources.getClass().getSimpleName())) {
            try {
                Field field = Resources.class.getDeclaredField("mTmpMetrics");
                field.setAccessible(true);
                return (DisplayMetrics) field.get(resources);
            } catch (Exception e) {
                return null;
            }
        }
        return null;
    }

    private Application.ActivityLifecycleCallbacks mActivityLifecycleCallbacks;
    private Application mApplication;
    private float mDesignWidth;
    
    /**
     *
     * @param application
     *            application
     * @param width
     *            设计稿宽度
     */
    public ScreenHelper(Application application, float width) {
        mApplication = application;
        mDesignWidth = width;

        mActivityLifecycleCallbacks = new Application.ActivityLifecycleCallbacks() {
            @Override
            public void onActivityCreated(Activity activity, Bundle savedInstanceState) {
                // 通常情况下application与activity得到的resource虽然不是一个实例，但是displayMetrics是同一个实例，只需调用一次即可
                // 为了面对一些不可预计的情况以及向上兼容，分别调用一次较为保险
                resetDensity(mApplication, mDesignWidth);
                resetDensity(activity, mDesignWidth);
            }

            @Override
            public void onActivityStarted(Activity activity) {
                resetDensity(mApplication, mDesignWidth);
                resetDensity(activity, mDesignWidth);
            }

            @Override
            public void onActivityResumed(Activity activity) {
                resetDensity(mApplication, mDesignWidth);
                resetDensity(activity, mDesignWidth);
            }

            @Override
            public void onActivityPaused(Activity activity) {

            }

            @Override
            public void onActivityStopped(Activity activity) {

            }

            @Override
            public void onActivitySaveInstanceState(Activity activity, Bundle outState) {

            }

            @Override
            public void onActivityDestroyed(Activity activity) {

            }
        };
    }

    /**
     * 激活本方案
     */
    public void activate() {
        resetDensity(mApplication, mDesignWidth);
        mApplication.registerActivityLifecycleCallbacks(mActivityLifecycleCallbacks);
    }

    /**
     * 恢复系统原生方案
     */
    public void inactivate() {
        restoreDensity(mApplication);
        mApplication.unregisterActivityLifecycleCallbacks(mActivityLifecycleCallbacks);
    }
    
    /**
     * 转换pt为px
     * @param context context
     * @param value 需要转换的pt值，若context.resources.displayMetrics经过resetDensity()的修改则得到修正的相对长度，否则得到原生的磅
     * @return px值
     */
    public static float pt2px(Context context, float value){
        return TypedValue.applyDimension(TypedValue.COMPLEX_UNIT_PT, value, context.getResources().getDisplayMetrics());
    }
}

FAQ

若存在webview导致适配失效的问题
可以先继承WebView并重写setOverScrollMode(int mode)方法，在方法中调用super之后调用一遍ScreenHelper.resetDensity(getContext(), designWidth)规避

若存在dialog中适配失效的问题
可以在dialog的oncreate中调用一遍ScreenHelper.resetDensity(getContext(), designWidth)规避

旋转屏幕之后适配失效
可以在onConfigurationChanged中调用ScreenHelper .resetDensity(getContext(), designWidth)规避

特定国产机型ROM中偶先fragment失效
可以在fragment的onCreateView中调用ScreenHelper .resetDensity(getContext(), designWidth)规避

总结

总而言之这是一套按比例适配的方式
以上说的某些情况下xdpi会被还原导致失效, 表现形式为字体大小, View的宽和高突然扩大好几倍的情况发生, 需要使ScreenHelper#resetDensity方法还原.
该方案只考虑x轴方向, 没有考虑y轴方向, 是因为各个安卓设备的宽高比有差异, 如果有需要请使用其他适配方式处理
如何选择基准设备呢, 这当然根据UI给的切图而定, 但现在的UI一般都是以苹果设备为原型而定. 我给的参考是手机参考1920px*1080px16:9的屏幕, 如果你们公司需要适配安卓Pad, 我公司采用是1280px*800px这块16:10通用屏幕.

适配完结篇一 - 一种低成本的Android屏幕适配方式

谈谈dpi 和 dp

已知公式

屏幕尺寸、分辨率、像素密度三者关系

dp适配效果差强人意

对比其他方案

探索新的适配方式

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最终方案

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