Android屏幕适配解析 - 详解像素,设备独立像素,归一化密度,精确密度及各种资源对应的尺寸密度分辨率适配问题

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作者 :万境绝尘

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最近遇到了一系列的屏幕适配问题, 以及屏幕画图像素密度相关的问题, 索性在这里全部总结下;

1. 名词解析

在之前写过的 AndroidUI设计之 布局管理器 - 详细解析布局实现 中的 第七 小节已经说明了一部分;

(1) 通用名词

屏幕尺寸(screen size): 按照屏幕的对角线测量的实际大小;

--屏幕尺寸分类: 屏幕尺寸分为 小(small), 普通(normal), 大(large), 超大(extra large) 四种;

--自动渲染 : Android SDK根据屏幕实际尺寸, 选择一种方式(四选一)对布局进行渲染, 这是人为不可控的, 对程序员透明;

屏幕尺寸界线 : 屏幕的尺寸是按照dp计算的, dp越大, 尺寸越大;

--small(小屏) : 最少 320dp * 426dp;

--normal(普通) : 最少 320dp * 470dp;

--large(大屏) : 最少 480dp * 640dp;

--xlarge(超大) : 最少 720dp * 960dp;

屏幕长宽比(aspect ratio) : 手机屏幕物理宽度和物理高度比例关系, 程序中可以为指定长宽比屏幕提供布局资源;

屏幕分辨率(resolution) : 屏幕上显示的物理像素总和, 如 320 * 480;

--注意 : 分辨率不等于屏幕宽高比, 在Android程序中尽量避免直接使用px;

像素(px) : 实际的分辨率, 例如在 320 * 480分辨率手机上, 320 和 480 就是像素点;

分辨率(px)与设备独立像素(dip)比较: dip越大, 屏幕的尺寸越大, 分辨率越高, 越清晰, 屏幕大分辨率不一定大, 如电脑;

(2) Android设备相关名词

密度(density) : 在物理宽高范围内显示的像素数量, 同样屏幕大小的手机, 低密度显示的像素点少, 高密度显示的像素点多;

-- 资源分类 :固定像素宽高的UI资源(图片资源的宽高是按照像素确定的), 在低密度显得很大, 在高密度显示的很小, 因此为了使UI组件显示大致统一(不是绝对), 美工需要一种资源设置成4份不同像素的资源, 放到对应目录中去;

设备独立像素(dip/dp) : 该像素与设备硬件有关, 不同的设备显示效果不同, 与 实际密度 和 像素 无关;

-- 密度(dpi)无关 : 密度是每英寸包含像素个数, dip是基于屏幕物理密度的抽象单位;

-- dip与px等效情况 : 在密度为160dip的屏幕上, 1dip == 1px,320*480分辨率手机 宽2英寸 高3英寸, 那么手机密度为160dpi;

-- 屏幕不变分辨率改变 : 如果上面 2 * 3 英寸屏幕不变, 分辨率改成 480 * 800 分辨率, 这时每英寸的像素数量明显增加了, 即密度增加, 为240dpi, 2英寸有480像素; 屏幕不变的前提下 , 如果在160pi下100dip像素的实际长度 与 240dip下 100dip像素的实际长度是一样的;

-- 实际尺寸计算 : view组件使用dip作为单位, 如果在160dpi下直接按照像素点画出, 如果密度不是160dpi, 那么会计算一个转换比例, 这个比例与实际尺寸相乘得到新的像素点个数;

-- 计算公式: px = dip * density / 160; 当密度为160的时候, 屏幕的 px == dip;

-- Google建议: 在布局文件设置组件属性的时候, 尽量使用dip作为单位, 字体大小统一使用 sp 作为单位;

px与dip区别: 下面的情况是以屏幕尺寸不变为前提的;

-- px绘图 : 在320像素宽的手机上, 100px的长度 是 480宽度像素手机上长度的 2/3;

-- dip绘图 : 屏幕大小不变的情况下, 100dip 在320 480 像素手机上实际尺寸长度是一样的;

px与dip, px与sp之间转化工具类 : 

public class DisplayUtils {

    public static int px2dip(float pxValue, float scale) {
        return (int) (pxValue / scale + 0.5f);
    }

    public static int dip2px(float dipValue, float scale) {
        return (int) (dipValue * scale + 0.5f);
    }

    public static int px2sp(float pxValue, float fontScale) {
        return (int) (pxValue / fontScale + 0.5f);
    }

    public static int sp2px(float spValue, float fontScale) {
        return (int) (spValue * fontScale + 0.5f);
    }

}

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(3) 获取密度相关方法示例

注意 : 区分屏幕密度 和单个方向精确密度;

package shuliang.han.displaytest;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.util.DisplayMetrics;

public class MainActivity extends Activity {

    //屏幕的宽高, 单位像素
    private int screenWidth;
    private int screenHeight;

    //屏幕的密度
    private float density;  //只有四种情况 : 0.75/ 1.0/ 1.5/ 2.0
    private int densityDpi; //只有四种情况 : 120/ 160/ 240/ 320

    //水平垂直精确密度
    private float xdpi; //水平方向上的准确密度, 即每英寸的像素点
    private float ydpi; //垂直方向上的准确密度, 即没音村的像素点

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        //getPixelWindowManager();
        //getPixelDisplayMetrics();
        //getPixelDisplayMetricsII();

        System.out.println("宽:" + screenWidth + ", 高:"+screenHeight);
        System.out.println("密度 density:" + density + ",densityDpi:" +densityDpi);
        System.out.println("精确密度 xdpi:" + xdpi + ", ydpi:" + ydpi);
    }

    private void getPixelWindowManager() {
        screenWidth = getWindowManager().getDefaultDisplay().getWidth();
        screenHeight = getWindowManager().getDefaultDisplay().getHeight();
    }

    private void getPixelDisplayMetrics() {
        DisplayMetrics dm = new DisplayMetrics();
        dm = getResources().getDisplayMetrics();

        screenWidth = dm.widthPixels;
        screenHeight = dm.heightPixels;

        density = dm.density;
        densityDpi = dm.densityDpi;

        xdpi = dm.xdpi;
        ydpi = dm.ydpi;
    }

    private void getPixelDisplayMetricsII() {
        DisplayMetrics dm = new DisplayMetrics();
        getWindowManager().getDefaultDisplay().getMetrics(dm);

        screenWidth = dm.widthPixels;
        screenHeight = dm.heightPixels;

        density = dm.density;
        densityDpi = dm.densityDpi;

        xdpi = dm.xdpi;
        ydpi = dm.ydpi;
    }
}

执行 getPixelWindowManager() 方法结果:

02-22 16:19:38.925: I/System.out(29606): 宽:1280, 高:752
02-22 16:19:38.925: I/System.out(29606): 密度 density:0.0,densityDpi:0
02-22 16:19:38.925: I/System.out(29606): 精确密度 xdpi:0.0, ydpi:0.0

执行 getPixelDisplayMetrics() 方法结果 : 

02-22 16:20:40.225: I/System.out(29763): 宽:1280, 高:752
02-22 16:20:40.225: I/System.out(29763): 密度 density:1.0,densityDpi:160
02-22 16:20:40.225: I/System.out(29763): 精确密度 xdpi:149.82489, ydpi:150.51852

执行 getPixelDisplayMetricsII() 方法结果 : 

02-22 16:21:11.230: I/System.out(29911): 宽:1280, 高:752
02-22 16:21:11.230: I/System.out(29911): 密度 density:1.0,densityDpi:160
02-22 16:21:11.230: I/System.out(29911): 精确密度 xdpi:149.82489, ydpi:150.51852

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2. 真实密度(像素计算)和归一化密度(物理长度计算)

px与dp换算公式 : px = dip * density / 160;

计算像素点使用的是归一化密度, 计算实际尺寸使用的是精确的物理密度;

真实密度 : 每英寸含有的像素点数, 拿我使用的三星GT-N8000为例, 水平方向上的真实密度为 每英寸149.82像素, 垂直方向上的真实密度为 每英寸150.51像素;

-- 运算不按照该方式 : 按照该密度计算 1280dp对应的是 1280 * 149.82 / 160 = 1198.4 个像素;

举例 : 

给一个Textview控件设置1280dp的宽度, 然后可以看到该组件横向沾满宽度, 按照实际运算该1280dp对应的是1198个像素, 是无法占满整个屏幕的;

XML布局文件 : 

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    tools:context=".MainActivity" >

    <TextView
        android:layout_width="1280dp"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:background="#FF0000"
        android:text="@string/hello_world" />

</LinearLayout>

效果图 : 

归一化密度 : 在Android中从DisplayMetrics中获取的density 和 densityDpi 就是归一化密度;

-- 固定值 : 归一化的密度是有固定值的, 这个固定值是 120dpi(ldpi) , 160dpi(mdpi), 240dpi(ldpi), 320dpi(xldpi), 480dpi(xxldpi) Android中计算像素使用的密度是这五个值之一;

-- 实际尺寸不准确 : 如果想要在屏幕上划出1英寸的直线, 使用归一化密度计算这个值是错误的;

下面计算三星GT-N8000中水平方向上100dip所占有的像素个数和实际长度 : 

-- 计算像素个数: 计算像素个数需要使用归一化密度, 该设备的归一化密度为 160dpi, 因此根据 px = dip * densityDpi / 160 , 进行计算, px = 100 * 160 / 160, 对应的像素个数为100px;

-- 计算实际尺寸: 按照英寸计算, 先计算出像素个数, 然后根据像素个数 和 精确物理密度 计算实际尺寸, 上面计算出了像素个数为100px, 水平方向上每英寸149.82489 个像素, 100px / 149.82489px/inch * 1inch = 0.6674inch, 因此100dpi对应的实际尺寸为 0.6674英寸;

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3. Android中资源适配

(1) 图片资源适配

图片资源失真问题: 图片资源的大小是按照像素计算的, 在密度不同的时候显示大小也不相同, 因此会根据密度的不同制作不同像素的图片, 以避免失真;

-- 低密度手机显示 : 如果在低密度的手机上, 分辨率低, 图片占用像素个数不变, 图片会显得很大;

-- 高密度手机显示 : 如果在高密度的手机上, 分辨率高, 图片占用像素个数不变, 图片会显得很小; 

根据密度选择资源 : 根据屏幕密度选择资源, 这种方式是Android默认的, 在res下有以下文件 : 

-- 密度为120时 : 使用drawable-ldpi目录中的资源;

-- 密度为160时 : 使用drawable-mdpi目录中的资源;

-- 密度为240时 : 使用drawable-hdpi目录中的资源;

-- 密度为320时 : 使用drawable-xdpi目录中的资源;

-- 密度为480时 : 使用drawable-xxdpi目录中的资源;

保持图片不失真 : 从这个角度来讲, 可以只定义高密度资源, 然后使用dip单位限制图片显示父容器的大小, 也可以有很好的效果, 不过这样效率会很低;

根据屏幕尺寸适配 : 

-- small小屏幕 : 使用drawable-small目录中的图片资源;

-- normal普通屏幕 : 使用drawable-normal目录中的图片资源;

-- large大屏幕 : 使用drawable-large目录中的图片资源;

-- xlarge超大屏幕 : 使用drawable-xlarge目录中的图片资源; 

同时根据屏幕尺寸和密度适配 : 如适配大屏幕的中等密度 使用 drawable-large-mdpi目录下的图片资源;

(2) 布局文件适配

横竖屏布局适配 : 手机屏幕横竖屏切换的时候, 显然竖屏时的布局不能适配横屏的情况;

-- 竖屏布局 : 竖屏的情况下会自动加载 res/layout-port 目录下的布局文件;

-- 横屏布局 : 横屏的情况下会自动加载 res/layout-land 目录下的布局文件;

如果只设置一个布局 : 禁用自动切换, 只是用横屏 或者 只是用竖屏 进行布局;

-- 横竖屏设置 : 在AndroidManifest.xml 文件中设置activity的android:screenOrientation, 属性值为portrait的时候是竖屏显示, 属性值为landscape时是横屏显示;

分辨率布局适配 : Android中可以根据不同的分辨率自动适配对应的布局文件;

-- 例320*480分辨率: 使用res/layout-320x480目录下的布局文件;

-- 例480*800分辨率 : 使用res/layout-480x800目录下的布局文件;

综合情况: 分辨率320*480情况下分横竖屏两种情况;

-- 320*480分辨率横屏: 使用res/layout-land-320x480目录下的布局文件;

-- 320*480分辨率竖屏 : 使用res/layout-port-320x480目录下的布局文件;

根据屏幕尺寸选择布局文件 : 与适配图片资源文件类似;

(3) 精确适配

精确适配 : 3.2以上版本可以设置精确适配, 可以任意设置宽高的独立像素;

-- 宽320dp高480dp密度160dpi: drawable-w320dp-h480dp-160dpi, 其中w320dp表示屏幕宽度320dip, h480dp表示屏幕高度480dp, 160dpi表示密度;

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