一种极低成本的Android屏幕适配方式

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。

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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：

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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。

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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。

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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：

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；
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:

 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:

 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：

 public static void setCustomDensity(@NonNull Activity activity, @NonNull Application application) {
        final DisplayMetrics appDisplayMetrics = application.getResources().getDisplayMetrics();
        final float targetDensity = appDisplayMetrics.widthPixels / 360;
        final int targetDensityDip = (int) (160 * targetDensity);
        
        appDisplayMetrics.density = appDisplayMetrics.scaledDensity = targetDensity;
        appDisplayMetrics.densityDpi = targetDensityDip;
        
        final DisplayMetrics activityDisplayMetrics = activity.getResources().getDisplayMetrics();
        activityDisplayMetrics.density = activityDisplayMetrics.scaledDensity = targetDensity;
        activityDisplayMetrics.densityDpi = targetDensityDip;
    }

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：

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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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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：

**
 * 屏幕密度工具类，用于适配
 */
@SuppressWarnings({"WeakerAccess", "unused"})
public final class WindowDensityUtil {
    private static float mSize = 960F;
    private static float mDensity;
    private static float mScaledDensity;
    
    public static void setCustomDensity(@NonNull Context activity, @NonNull final Application application) {
        DisplayMetrics appDisplayMetrics = application.getResources().getDisplayMetrics();
        if (mDensity == 0) {
            mDensity = appDisplayMetrics.density;
            mScaledDensity = appDisplayMetrics.scaledDensity;
            //注册下 onConfigurationChanged 监听,觖决再返回应用，字体并没有变化
            application.registerComponentCallbacks(new ComponentCallbacks() {
                @Override
                public void onConfigurationChanged(Configuration newConfig) {
                    if (newConfig != null && newConfig.fontScale > 0) {
                        mScaledDensity = application.getResources().getDisplayMetrics().scaledDensity;
                    }
                }
                
                @Override
                public void onLowMemory() {
                }
            });
        }
        
        final float targetDensity = appDisplayMetrics.widthPixels / mSize;
        final float targetScaledDensity = targetDensity * (mScaledDensity / mDensity);
        final int targetDensityDpi = (int) (160 * targetDensity);
        //更改application
        appDisplayMetrics.density = targetDensity;
        appDisplayMetrics.scaledDensity = targetScaledDensity;
        appDisplayMetrics.densityDpi = targetDensityDpi;
        //更改activity
        DisplayMetrics activityMetrics = activity.getResources().getDisplayMetrics();
        activityMetrics.density = targetDensity;
        activityMetrics.scaledDensity = targetScaledDensity;
        activityMetrics.densityDpi = targetDensityDpi;
    }
}

当然以上代码只是以设计图宽960F去适配的，如果要以高维度适配，可以再扩展下代码即可。

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Showcase

适配前后和设计图对比：

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每个Activity 都设置一次还是非常麻烦，可以在Application 中设置,实现ActivityLifecycleCallbacks接如，在onActivityCreated 方法中设置下

public class ActivityLifecycleCallbacksImpl implements Application.ActivityLifecycleCallbacks {
    
    public static Stack store = new Stack<>();
    
    @Override
    public void onActivityCreated(Activity activity, Bundle bundle) {
        //设置适配
        WindowDensityUtil.setCustomDensity(activity, activity.getApplication());
    }
    
    @Override
    public void onActivityStarted(Activity activity) {
    
    }
    
    @Override
    public void onActivityResumed(Activity activity) {
    
    }
    
    @Override
    public void onActivityPaused(Activity activity) {
    
    }
    
    @Override
    public void onActivityStopped(Activity activity) {
    
    }
    
    @Override
    public void onActivitySaveInstanceState(Activity activity, Bundle bundle) {
    
    }
    
    @Override
    public void onActivityDestroyed(Activity activity) {
        store.remove(activity);
    }
}

在Application 中onCreate 方法中设置下

  @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        //注册监听器
        registerActivityLifecycleCallbacks(new ActivityLifecycleCallbacksImpl());
    }

在Application 不要忘记注册

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一种极低成本的Android屏幕适配方式

最终方案

因此最终方案如下：

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