Android屏幕适配调研与总结—

本文提纲.png

一、屏幕适配的原因——碎片化

一句话——“碎片化”。由于android系统是开源的，各手机厂商可以根据各自的设计去生产手机，导致屏幕尺寸没有统一标准，屏幕的宽高比各式各样，屏幕密度也各种各样。这就导致Android开发者想要用一套代码来适配所有的设备变得格外的困难，虽然谷歌提出了使用dp单位来替代px，但是 dp依然有它无法完全适配的地方。

二、屏幕适配的思路——等比例缩放或多套并用

“等比例缩放”，侧重尺寸，就是根据UI设计图给出的尺寸，选择任意一个设备的屏幕尺寸数据作为基准尺寸数据，把这套基准尺寸数据写进values/dimens文件中。当遇到与基准尺寸数据不同的屏幕时，运用一系列的转换方式，在基准尺寸数据的基础上等比例缩放为适合当前屏幕的尺寸数据。
“多套并用”，侧重布局，就是根据不同的尺寸编写多套布局。

三、屏幕适配用到的基础知识

1、像素(px)

像素是屏幕区域的最小分割区域，单位是px。
在不同的屏幕上，1px所占的面积可能不一样大，但是在同一个屏幕上，1px的面积都是一样大的。

2、分辨率 (1920*1080)

比如1920*1080 分辨率表示当前设备的屏幕是由横向1080个像素，纵向1920个像素组合而成。

3、屏幕尺寸(英寸)

屏幕对角线的长度，一般以英寸（1英寸=25.4毫米）为单位。
常见的屏幕尺寸有 4.7英寸， 5.5英寸，6.0英寸。

4、屏幕像素密度(dpi)

一平方英寸面积内存在多少个像素，屏幕密度的单位是 dpi(dots per inch)。
标准屏幕分辨率是160dpi，即一平方英寸面积，存在160个像素（mdpi）。同样是 1920*1080的分辨率，在两款不同尺寸的手机上，一个是4.7英寸，一个是6.0英寸，这两者的像素密度是不一样的。

屏幕像素密度计算公式为：

dpi计算公式.png

一块1920*1080的5寸屏幕，通过上面的公式计算得出，它的像素密度为 440dpi。可见，px是和像素密度有直接关系的像素单位。

dpi计算示例.png

5、密度无关像素(dip/dp)

谷歌建议使用dp（density-independent pixel）作为长度单位，以保证在不同的屏幕像素密度的手机上显示很相似的效果。
比如:使用480x800的手机上，要画一条长度为一半屏幕宽的线条，我们可以设置线条的长度为240px，而在320x480的屏幕上，我们只需要160px，但是我们可以直接使用160dp，来同时让两个屏幕上的这条线占全宽的一半。

px和dp的换算公式为：px = dp * (dpi / 160)
公式解读：
如果有一个屏幕像素密度为160dpi的手机，在它上面，1px=1dp；而如果是 320dpi的手机，则 1px = 0.5dp。简而言之规律就是：屏幕像素密度（dpi）越高的手机，1dp所代表的px就越多。

既然dp这么厉害，为什么还无法适配所有屏幕呢？
简单的说就是上文所说的“碎片化”，这也是dp的不足的地方，下面我们来具体分析一下。
如果以320 x 480屏幕分辨率、160dpi屏幕像素密度的屏幕为标准，画了一条长度为屏幕宽度的一半的直线（即160px），直接用160dp就能完成适配。但是如果这样的布局运行在320x480屏幕分辨率，但是屏幕像素密度为150dpi的设备上，此时布局里面写的160dp就会少于160px（160dp*150dip/160dpi=150px）不再是占屏幕宽的一半，而是不到一半。

6、比例独立像素(sip/sp)

sp（scale-independent pixel）专门用于表示字体大小。
那么sp与dp有什么不同呢？
通常情况下，dp和sp效果类似，不同的是如果用户调整了手机字体，比如从标准，变成了超大，那么，1dp原本等于1px依然不变，但是1sp就会从1px变成3px（只是举个例子，数值不代表真实情况）。因此，在用户调整字体的情况下，同样的布局，可能出现窗口大小不变，但是文字尺寸发生变化的情况。

7、Android 中关于屏幕参数的相关API

DisplayMetrics#density 这里的density等于dpi / 160
DisplayMetrics#densityDpi 这里的densityDpi就是上文中的dpi
DisplayMetrics#scaledDensity 这里的scaledDensity是字体的缩放因子，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

DisplayMetrics 实例通过 Resources#getDisplayMetrics 可以获得，而Resouces通过Activity或者Application的Context获得。

综上，px、dp、dpi、density之间的换算关系如下：

density = dpi / 160
px = density * dp
px = dp * (dpi / 160)

四、常用的屏幕适配方案

1、屏幕分辨率限定符适配

屏幕分辨率限定符适配需要在 res 文件夹下创建各种屏幕分辨率对应的 values-xxx 文件夹，如下图：

屏幕分辨率限定符.png

然后根据一个基准分辨率，例如基准分辨率为 1280x720，将宽度分成 720 份，取值为 1px~720px，将高度分成 1280 份，取值为 1px~1280px，生成各种分辨率对应的 dimens.xml 文件。如下分别为分辨率 1280x720 与 1920x1080 所对应的横向dimens.xml 文件：

屏幕分辨率限定符示例.png

假设设计图上的一个控件的宽度为 720px，那么布局中就写 android:layout_width="@dimen/x720" ，当运行程序的时候，系统会根据设备的分辨率去寻找对应的 dimens.xml 文件。例如运行在分辨率为 1280x720 的设备上，系统会自动找到对应的 values-1280x720 文件夹下的 lay_x.xml 文件，由上图可知 x720 对应的值为
720.px，可铺满该屏幕宽度。运行在分辨率为 1920x1080 的设备上，系统会自动找到对应的 values-1920x1080 文件夹下的 lay_x.xml 文件，由上图可知 x720 对应的值为 1080.0px，可铺满该屏幕宽度。这样就达到了屏幕适配的要求！

2、smallestWidth限定符适配

smallestWidth 限定符适配原理与屏幕分辨率限定符适配原理一样，系统都是根据限定符去寻找对应的 dimens.xml 文件。例如程序运行在 最小宽度为 360dp 的设备上，系统会自动找到对应的 values-sw360dp 文件夹下的 dimens.xml 文件。区别就在于屏幕分辨率限定符适配是拿 px 值等比例缩放，而smallestWidth 限定符适配是拿 dp 值来等比缩放而已。需要注意的是“最小宽度”是不区分方向的，即无论是宽度还是高度，哪一边小就认为哪一边是“最小宽度”。如下分别为最小宽度为 360dp 与最小宽度为 640dp 所对应的 dimens.xml 文件：

smallestWidth限定符适配示例.png

获取设备最小宽度代码为：

        DisplayMetrics dm = new DisplayMetrics();
        getWindowManager().getDefaultDisplay().getMetrics(dm);
        int heightPixels = ScreenUtils.getScreenHeight(this);
        int widthPixels = ScreenUtils.getScreenWidth(this);
        float density = dm.density;
        float heightDP = heightPixels / density;
        float widthDP = widthPixels / density;
        float smallestWidthDP;
        if(widthDP < heightDP) {
            smallestWidthDP = widthDP;
        }else {
            smallestWidthDP = heightDP;
        }

ScreenUtils.java完整代码详见本文最后

注：smallestWidth 限定符适配对屏幕分辨率限定符的比较优势

smallestWidth 限定符适配只需要更少的dimens.xml 文件
屏幕分辨率限定符适配是根据屏幕分辨率的，Android 设备分辨率一大堆，而且还要考虑虚拟键盘，这样就需要大量的 dimens.xml 文件。而无论手机屏幕的像素多少、密度多少，90% 的手机的最小宽度都为 360dp，所以采用 smallestWidth 限定符适配只需要少量 dimens.xml 文件即可。
屏幕分辨率限定符适配只能匹配精确的尺寸，而smallestWidth 限定符适配可以向下兼容尺寸
屏幕分辨率限定符适配需要设备分辨率与 values-xx 文件夹完全匹配才能达到适配，而 smallestWidth 限定符适配寻找 dimens.xml 文件的原理是 从大往小 找，例如设备的最小宽度为 360dp，就会先去找 values-360dp，发现没有则会向下找 values-320dp，如果还是没有才找默认的 values 下的 demens.xml 文件，所以即使没有完全匹配也能达到不错的适配效果。
smallestWidth 限定符适配对文字缩放更友好
屏幕分辨率限定符适配采用的是 px 单位，而 smallestWidth 限定符适配采用的单位是 dp 和 sp，dp 和 sp 是google 推荐使用的计量单位。又由于很多应用要求字体大小随系统改变，所以字体单位使用 sp 也更灵活。

3、布局限定符适配

使用多套布局文件（而不是dimens.xml尺寸文件）适应不同屏幕。使用方法类似上述smallestWidth 限定符适配，不同的是在原本的layout后面加上横杠（而不是values后面），然后加上限定名形成 layout-XXX的形式。

注：这是最不推荐的适配方式，因为一旦要修改某个布局，就要修改多套布局文件。此适配方案最适合这种情况：一款App在手机和平板上要显示不同的布局，但是数据源一致。

布局限定符适配示例.png

布局限定符适配1.png
屏幕限定符适配2.png

4、布局限定符结合屏幕分辨率适配（或结合smallestWidth 限定符适配）

当多个加了限定符的 layout.xml中都引用了同一个子布局，而子布局的内容可能相同，也可能不同。这个时候，使用 布局别名 可以节省操作量，即布局限定符适配配合屏幕分辨率适配（或smallestWidth 限定符适配）。如下图：

布局别名适配1.png 布局别名适配2.png

5、其他常用适配方案

代码适配
通过java代码去获取屏幕的宽高，动态去指定控件的宽高。一般用于动态创建控件，或者自定义view自己绘制图形的时候。
接口适配
当你去向后台请求图片的时候，我们可以在参数中带入屏幕的宽高，或者是控件的宽高，来获取我们想要的图片，在图片返回之后直接就能显示得最优，而不需要我们app中修改任何代码。

五、流行的屏幕适配方案

（一）ScreenMatch屏幕适配方案

1、原理

ScreenMatch屏幕适配方案的原理=smallestWidth限定符适配的原理

2、使用方式

2.1 加载插件

方法一：在AndroidStudio中在线安装ScreenMatch插件
File -> Settings -> Plugins -> 在输入框中输入“ ScreenMatch”进行搜索 ->选择正确的结果install
方法二：在AndroidStudio中离线线安装ScreenMatch插件
先到本地，然后执行File -> Settings -> Plugins -> Install plugin from disk 把本地插件安装到AndroidStudio

2.2 配置 screenMatch.propertities文件

base_dp = 设计图**最小宽度**（单位为 dp）
match_dp = 320,360,480,……这些尺寸最后会生成对应的values-sw320,values-sw360,values-sw480等文件夹下的dimens.xml文件
ignore_dp = 533,592,……因为插件会默认生成一些尺寸文件，这里标注后就会禁止生成对应的尺寸文件

如下图：

ScreenMatch配置文件.png

2.3 生成dimens.xml文件

在需要适配的Module上单击右键选择ScreenMatch，利用此插件生成所有设备对应的 dimens.xml 文件

2.4 在xml布局文件中使用

设计图中的标注是多少 dp，布局中就写多少dp，格式为@dimen/dp_XX。

3、优点

优点一：参照上述smallestWidth 限定符适配对屏幕分辨率限定符的比较优势
优点二：根据设计图的最小宽度配置基准dp后，设计图标注多少 dp，布局中就写多少 dp 。
优点三：可以一键生成所有需要适配的尺寸文件

4、缺点

缺点一：最小宽度为 392.7272 与 411.4285 的手机不能达到完全适配。原因是该插件的默认值都是取整的，即 392.7272 与 411.4285 在插件中写的是 392 与 411。
缺点二：因为是基于smallestWidth 限定符适配原理，所以只能根据最小宽度来设定基准dp，即只适用于短边固定，长边可滚动的UI设计图，这对手机来说没有问题，但是对横屏设计的平板来说就是一个缺陷，通常横屏设计的平板UI设计图是长边固定，短边可滚动，这就要求横屏设计的平板需要以最大宽度（即长边）来设定基准dp——ScreenMatch无法实现。

5、优化

针对缺点一，已经有大神在ScreenMatch插件基础上优化了代码，生成了，下载后使用AndroidStudio的Plugins离线安装方式安装。此时，如果需要适配的最小宽度值是小数，则可保留4位小数。例如 392.727272...则取 392.7272，即配置文件中base_dp=392.7272。
针对缺点二，如果要坚持使用smallestWidth 限定符适配原理的适配方案，只能让UI同事以最小宽度为基准来设计出图，或者在平板中的长边避免给大块区域的长度赋值为@dimen/dp_xx，而应使用match_parent/wrap_parent或权重尺寸。

（二）头条屏幕适配方案

1、原理

头条屏幕适配方案的原理就是调用Android API，根据设备某一维度（宽或高）的真实长度（单位是px）与这一维度在UI设计图上的dp值之间的关系，重新计算density来实现（density见上述关于“Android 中关于屏幕参数的相关API”的部分）。

回顾一下 px、dp、dpi、density之间的换算关系

density = dpi / 160

px = density * dp

px = dp * (dpi / 160)

从dp和px的转换公式：px = density * dp 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。

在API中 density=dpi/160，头条适配时，将给density重新赋值，即
density= 设备某一维度（宽或高）的真实长度(单位px)/UI设计图中这一维度的dp标注值
这样就可以计算出UI设计图中某一维度的1dp等于多少px，而且设备某一维度（宽或高）的真实长度(单位px)是可以通过Android API获取到的。

2、使用方式

首先创建 ScreenAdapterUtil.java 工具类，代码如下：

public class ScreenAdapterUtil {

    private static float sRoncompatDennsity;
    private static float sRoncompatScaledDensity;
    private void setCustomDensity(@NonNull Activity activity, final @NonNull Application application) {

        //application
        final DisplayMetrics appDisplayMetrics = application.getResources().getDisplayMetrics();

        if (sRoncompatDennsity == 0) {
            sRoncompatDennsity = appDisplayMetrics.density;
            sRoncompatScaledDensity = appDisplayMetrics.scaledDensity;
            application.registerComponentCallbacks(new ComponentCallbacks() {
                @Override
                public void onConfigurationChanged(Configuration newConfig) {
                    if (newConfig != null && newConfig.fontScale > 0) {
                        sRoncompatScaledDensity = application.getResources().getDisplayMetrics().scaledDensity;
                    }
                }

                @Override
                public void onLowMemory() {

                }
            });
        }

        //计算宽为360dp 同理可以设置高为640dp的根据实际情况
        final float targetDensity = appDisplayMetrics.widthPixels / 360f;
        final float targetScaledDensity = targetDensity * (sRoncompatScaledDensity / sRoncompatDennsity);
        final int targetDensityDpi = (int) (targetDensity * 160);

        appDisplayMetrics.density = targetDensity;
        appDisplayMetrics.densityDpi = targetDensityDpi;
        appDisplayMetrics.scaledDensity = targetScaledDensity;

        //activity
        final DisplayMetrics activityDisplayMetrics = activity.getResources().getDisplayMetrics();

        activityDisplayMetrics.density = targetDensity;
        activityDisplayMetrics.densityDpi = targetDensityDpi;
        activityDisplayMetrics.scaledDensity = targetScaledDensity;
    }

}

在BaseActivity（所有需要适配的Activity的基类）的onCreate（）中，setContentView()之前使用鲜面这行代码：

ScreenAdapterUtil.setCustomDensity(this,getApplication());

3、优点

支持以宽或者高任意一个维度去适配，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

4、缺点

density的计算结果可能精度不够，从而导致适配出现偏差
由于头条的适配方案是以手机设备为测试标准，手机的宽度往往可以直接整除，而手机的高度（或平板的宽度）则不一定可以被整除，如果以手机高度（或平板宽度）作为density的计算因子，最后得出的density值可能会有小数。但是今日头条给出的方法，做除法后结果会取整，从而会影响精度。
计算状态栏和导航栏的高度会出错
由于使用的是 Application#getResources，这会导致最后计算状态栏高度使用的是修改过后的 density。
跳出本应用后再返回，适配会失效
比如在应用内启动相机拍照（如上传头像），拍完照返回应用时，头条适配会失效。

5、优化

/**
 * 头条适配方案优化版
 */
public class ScreenAdapterUtil {

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

    public static void setDensity(@NonNull Application application) {
        //获取application的DisplayMetrics
        appDisplayMetrics = application.getResources().getDisplayMetrics();
        //获取状态栏高度
        barHeight = ScreenUtil.getStatusBarHeight(application);//改变density前，提前获取状态栏的高度

        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, ScreenUtil.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;

        if (orientation.equals("height")) {
            targetDensity = (appDisplayMetrics.heightPixels - barHeight) / 667f;//此处的667f替换为你的实际值
        } else {
            targetDensity = appDisplayMetrics.widthPixels / 360f;//此处的360f替换为你的实际值
        }

        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;
    }

}

在这个类的初始化方法里面默认的以宽度来作为基准（这是在Activity中设置的方法，存在于此Activity下的fragment，dialog和PopupWindow都会受到此效果的影响，也就是说，在Activity中设置一次之后，Activity下的其他子View都无需再设置一次）。

优化后的使用方式:
在BaseApplication中初始化ScreenAdapterUtil

public class BaseApplication extends Application {

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        ScreenAdapterUtil.setDensity(this);
    }
}

在BaseActivity（所有需要适配的Activity的基类）的onCreate（）中，setContentView()之前使用鲜面这行代码：

//此方法默认以width作为基准方向
ScreenAdapterUtil.setDefault(this);

或者

//此方法指定以高度作为基准方向
ScreenAdapterUtil.setOrientation(this,ScreenUtil.HEIGHT);

我们一般来说做适配都是以手机的宽度为基准，但是一个app里面避免不了偶尔一两个页面是按照高度为基准（就是内容纵向填充全屏的页面）做适配的。但是上述方法只能保证一个方向，ScreenAdapterUtil.setOrientation 这个方法可以自由的切换适配的基准方向。

针对跳出应用后再返回适配失效的问题，粗暴的解决办法是在BaseActivity（所有需要适配的Activity的基类）的onResume（）中再次调用 ScreenAdapterUtil.setDefault(this)。比较优雅的方案是，在Application中通过 ActivityLifecycleCallbacks 来判断是否已经跳出又返回，有选择地在 onResume（）调用 ScreenAdapterUtil.setDefault(this)，而不是每次都调用。

附文资料

1、ScreenUtils.java代码

public class ScreenUtil {

    public final static String WIDTH = "width";
    public final static String HEIGHT = "height";

    /**
     * 获取屏幕宽度
     *
     * @param context Context
     * @return 屏幕宽度（px）
     */
    public static int getScreenWidth(Context context) {
        WindowManager wm = (WindowManager) context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);
        Point point = new Point();
        if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR1) {
            wm.getDefaultDisplay().getRealSize(point);
        } else {
            wm.getDefaultDisplay().getSize(point);
        }
        return point.x;
    }

    /**
     * 获取屏幕高度
     *
     * @param context Context
     * @return 屏幕高度（px）
     */
    public static int getScreenHeight(Context context) {
        WindowManager wm = (WindowManager) context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);
        Point point = new Point();
        if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR1) {
            wm.getDefaultDisplay().getRealSize(point);
        } else {
            wm.getDefaultDisplay().getSize(point);
        }
        return point.y;
    }

    /**
     * 获取手机状态栏高度
     */
    public static int getStatusBarHeight(Context context) {
        int result = 0;
        int resourceId = context.getResources().getIdentifier("status_bar_height", "dimen", "android");
        if (resourceId > 0) {
            result = context.getResources().getDimensionPixelSize(resourceId);
        }
        return result;
    }

    /**
     * 通过反射获取手机状态栏高度
     */
    public static int getStatusBarHeightByReflect(Context context) {
        Class<?> c = null;
        Object obj = null;
        Field field = null;
        int x = 0, statusBarHeight = 0;
        try {
            c = Class.forName("com.android.internal.R$dimen");
            obj = c.newInstance();
            field = c.getField("status_bar_height");
            x = Integer.parseInt(field.get(obj).toString());
            statusBarHeight = context.getResources().getDimensionPixelSize(x);
        } catch (Exception e) {
            return 50;
        }
        return statusBarHeight == 0 ? 50 : statusBarHeight;
    }

}

2、同一个布局文件中，我使用线性布局和相对布局都可以达成目的，那么如何抉择？
使用相对布局，很有可能出现第一次测量"不满意"的情况，从而会测量第二次。如果两者都可以达成目的，并且两者的布局层级相同，并且线性布局中没有使用到权重(权重可能也会触发第二次测量)，此时，优先使用线性布局。除此之外，都选择相对布局。

Android屏幕适配调研与总结——原理、ScreenMatch

一、屏幕适配的原因——碎片化

二、屏幕适配的思路——等比例缩放或多套并用

三、屏幕适配用到的基础知识

1、像素(px)

2、分辨率 (1920*1080)

3、屏幕尺寸(英寸)

4、屏幕像素密度(dpi)

5、密度无关像素(dip/dp)

6、比例独立像素(sip/sp)

7、Android 中关于屏幕参数的相关API

四、常用的屏幕适配方案

1、屏幕分辨率限定符适配

2、smallestWidth限定符适配

注：smallestWidth 限定符适配对屏幕分辨率限定符的比较优势

3、布局限定符适配

4、布局限定符结合屏幕分辨率适配（或结合smallestWidth 限定符适配）

5、其他常用适配方案

五、流行的屏幕适配方案

（一）ScreenMatch屏幕适配方案

1、原理

2、使用方式

2.1 加载插件

2.2 配置 screenMatch.propertities文件

2.3 生成dimens.xml文件

2.4 在xml布局文件中使用

3、优点

4、缺点

5、优化

（二）头条屏幕适配方案

1、原理

2、使用方式

3、优点

4、缺点

5、优化

附文资料