Android屏幕适配

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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。

传统dp适配方式的缺点

android中的dp在渲染前会将dp转为px，计算公式：

  • px = density * dp;
  • density = dpi / 160;
  • px = dp * (dpi / 160);
    而dpi是根据屏幕真实的分辨率和尺寸来计算的，每个设备都可能不一样的。

    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：

    举个例子：屏幕分辨率为：1920*1080，屏幕尺寸为5吋的话，那么dpi为440。

    这样会存在什么问题呢？

    假设我们UI设计图是按屏幕宽度为360dp来设计的，那么在上述设备上，屏幕宽度其实为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。

    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。同时考虑到现在基本都是以dp为单位去做的适配，如果新的方案不支持dp，那么迁移成本也非常高。
    因此，总结下大致需求如下：
  1. 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
  2. 支持dp和sp单位，控制迁移成本到最小。

    找兼容突破口

    从dp和px的转换公式 ：px = dp * density
    可以看出，如果设计图宽为360dp，想要保证在所有设备计算得出的px值都正好是屏幕宽度的话，我们只能修改 density 的值。

通过阅读源码，我们可以得知，density 是 DisplayMetrics 中的成员变量，而 DisplayMetrics 实例通过 Resources#getDisplayMetrics 可以获得，而Resouces通过Activity或者Application的Context获得。

先来熟悉下 DisplayMetrics 中和适配相关的几个变量：

  • DisplayMetrics#density 就是上述的density
  • DisplayMetrics#densityDpi 就是上述的dpi
  • DisplayMetrics#scaledDensity 字体的缩放因子，正常情况下和density相等，但是调节系统字体大小后会改变这个值

那么是不是所有的dp和px的转换都是通过 DisplayMetrics 中相关的值来计算的呢？

首先来看看布局文件中dp的转换，最终都是调用 TypedValue#applyDimension(int unit, float value, DisplayMetrics metrics) 来进行转换:

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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;
}

这里用到的DisplayMetrics正是从Resources中获得的。

再看看图片的decode，BitmapFactory#decodeResourceStream方法:

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public static Bitmap decodeResourceStream(Resources res, TypedValue value,
         InputStream is, Rect pad, Options opts) {
     validate(opts);
     if (opts == null) {
         opts = new Options();
     }

     if (opts.inDensity == 0 && value != null) {
         final int density = value.density;
         if (density == TypedValue.DENSITY_DEFAULT) {
             opts.inDensity = DisplayMetrics.DENSITY_DEFAULT;
         } else if (density != TypedValue.DENSITY_NONE) {
             opts.inDensity = density;
         }
     }
     
     if (opts.inTargetDensity == 0 && res != null) {
         opts.inTargetDensity = res.getDisplayMetrics().densityDpi;
     }
     
     return decodeStream(is, pad, opts);
 }

可见也是通过 DisplayMetrics 中的值来计算的。

当然还有些其他dp转换的场景，基本都是通过 DisplayMetrics 来计算的，这里不再详述。因此，想要满足上述需求，我们只需要修改 DisplayMetrics 中和 dp 转换相关的变量即可。

最终方案

下面假设设计图宽度是360dp，以宽维度来适配。
那么适配后的 density = 设备真实宽(单位px) / 360，接下来只需要把我们计算好的 density 在系统中修改下即可，代码实现如下：

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private static void setAppOrientation(@Nullable Activity activity, String orientation) {

      float targetDensity;

      //获取状态栏高度
      int barHeight = AppUtils.getStatusBarHeight(activity);
      if (orientation.equals("height")) {
          targetDensity = (appDisplayMetrics.heightPixels - barHeight) / 667f;
      } else {
          targetDensity = appDisplayMetrics.widthPixels / 360f;
      }

      float targetScaledDensity = targetDensity * (appScaledDensity / appDensity);
      int targetDensityDpi = (int) (160 * targetDensity);

      /**
       *
       * 最后在这里将修改过后的值赋给系统参数
       *
       * 只修改Activity的density值
       */
      DisplayMetrics activityDisplayMetrics = activity.getResources().getDisplayMetrics();
      activityDisplayMetrics.density = targetDensity;
      activityDisplayMetrics.scaledDensity = targetScaledDensity;
      activityDisplayMetrics.densityDpi = targetDensityDpi;
  }

同时在 Activity#onCreate 方法中调用下。代码比较简单，也没有涉及到系统非公开api的调用，因此理论上不会影响app稳定性
于是修改后上线灰度测试了一版，稳定性符合预期，没有收到由此带来的crash，但是收到了很多字体过小的反馈：

原因是在上面的适配中，我们忽略了DisplayMetrics#scaledDensity的特殊性，将DisplayMetrics#scaledDensity和DisplayMetrics#density设置为同样的值，从而某些用户在系统中修改了字体大小失效了，但是我们还不能直接用原始的scaledDensity，直接用的话可能导致某些文字超过显示区域，因此我们可以通过计算之前scaledDensity和density的比获得现在的scaledDensity，方式如下：

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float targetScaledDensity = targetDensity * (appScaledDensity / appDensity);

但是测试后发现另外一个问题，就是如果在系统设置中切换字体，再返回应用，字体并没有变化。于是还得监听下字体切换，调用 Application#registerComponentCallbacks 注册下 onConfigurationChanged 监听即可。
因此最终方案如下：

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public class Density {

    private static float appDensity;
    private static float appScaledDensity;
    private static DisplayMetrics appDisplayMetrics;

    public static void setDensity(@NonNull Application application) {
        //获取application的DisplayMetrics
        appDisplayMetrics = application.getResources().getDisplayMetrics();

        if (appDensity == 0) {
            //初始化的时候赋值
            appDensity = appDisplayMetrics.density;
            appScaledDensity = appDisplayMetrics.scaledDensity;

            //添加字体变化的监听
            application.registerComponentCallbacks(new ComponentCallbacks() {
                @Override
                public void onConfigurationChanged(Configuration newConfig) {
                    //字体改变后,将appScaledDensity重新赋值
                    if (newConfig != null && newConfig.fontScale > 0) {
                        appScaledDensity = application.getResources().getDisplayMetrics().scaledDensity;
                    }
                }

                @Override
                public void onLowMemory() {
                }
            });
        }
    }

    //此方法在BaseActivity中做初始化(如果不封装BaseActivity的话,直接用下面那个方法就好)
    public static void setDefault(Activity activity) {
        setAppOrientation(activity, AppUtils.WIDTH);
    }

    //此方法用于在某一个Activity里面更改适配的方向
    public static void setOrientation(Activity activity, String orientation) {
        setAppOrientation(activity, orientation);
    }

    /**
     * targetDensity
     * targetScaledDensity
     * targetDensityDpi
     * 这三个参数是统一修改过后的值
     * <p>
     * orientation:方向值,传入width或height
     */
    private static void setAppOrientation(@Nullable Activity activity, String orientation) {

        float targetDensity;

        //获取状态栏高度
        int barHeight = AppUtils.getStatusBarHeight(activity);
        if (orientation.equals("height")) {
            targetDensity = (appDisplayMetrics.heightPixels - barHeight) / 667f;
        } else {
            targetDensity = appDisplayMetrics.widthPixels / 360f;
        }

        float targetScaledDensity = targetDensity * (appScaledDensity / appDensity);
        int targetDensityDpi = (int) (160 * targetDensity);

        /**
         *
         * 最后在这里将修改过后的值赋给系统参数
         *
         * 只修改Activity的density值
         */
        DisplayMetrics activityDisplayMetrics = activity.getResources().getDisplayMetrics();
        activityDisplayMetrics.density = targetDensity;
        activityDisplayMetrics.scaledDensity = targetScaledDensity;
        activityDisplayMetrics.densityDpi = targetDensityDpi;
    }
}

适配前后和设计图对比：

适配后各机型的显示效果：

参考文章：
今日头条技术团队

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