Android学习小结（五）——Android手机屏幕那点事

首先，一块屏幕有几个参数，屏幕的物理尺寸，分辨率，像素密度(Density, DPI)。

其中

• 物理尺寸，就是所说的几寸的屏幕，代表屏幕对角线的长度，比如3.5寸、3.7寸、4寸、7寸等。
• 分辨率，是屏幕总共能显示的像素数，通常我们都说几百×几百，比如240*320，320*480，480*800等，我们一般直接说乘后的结果。
• 像素密度(DPI)，DPI的全称是dots per inch，每英寸点数，还有个词是PPI，是每英寸像素数，其实PPI感觉更准确一些，这两个比较纠结，很多时候混用，这里就不明确区分了。（本文的意思都是“每英寸像素数”）

这三个参数，任两个确定后，第三个量就是确定了。公式为：分辨率（总像素数）= 物理尺寸 × 像素密度。

• 比如一个3寸的屏幕，分辨率为240×320，那么密度为 开方(240^2+320^2)/3 约等于为133。
• 再比如一个3.5寸的屏幕，分辨率为320x480，那么密度为 开方(320^2+480^2) / 3.5 约等于165.
• 再比如一个3.5寸的屏幕，分辨率为480×800，那么密度为 开方(480^2+800^2)/3.5 约等于为194。
• 在比如一个3.5寸的屏幕，分辨率为960x640，那么密度为 开方(960^2+640^2)/3.5 约等于329。
• 再比如一个4寸的屏幕，分辨率为480x800,那么密度为 开方(480^2+800^2)/4 约等于233。

面对种类旁杂的屏幕，开发人员该怎么办，人工针对不同屏幕做相应调整，No！

让机器调整！开发人员是天生懒惰的！

那么要调整什么，目的该是让界面元素的物理大小在所有设备上保持一致（但是屏大的似乎天然可以显示的大一点，小屏的可以小一点。）

过去，开发人员通常以像素为单位设计计算机用户界面。例如，定义一个宽度为300像素的表单字段，列之间的间距为5个像素，图标大小为16×16像素等。这样处理的问题在于，如果在一个每英寸点数（dpi）更高的新显示器上运行该程序，则用户界面会显得很小。在有些情况下，用户界面可能会小到难以看清内容。

针对屏幕的三个参数，分析如下：

• 同样物理尺寸,分辨率不同,那么如果按照像素设计,就会产生,分辨率大的那个,图像很小.物理尺寸就会很小.
• 同样分辨率,不同物理尺寸,如果按钮找像素设计,实际看起来的物理比例是一样的.
• 看起来物理尺寸一样,不同分辨率,分辨率大的,屏幕尺寸就要大.
• 看起来物理尺寸一样,不同屏幕尺寸,大尺寸的,就要像素多.

那么Android框架为自动调整尺寸做了什么呢？

就是密度无关像素，原文如下

The density-independent pixel is equivalent to one physical pixel on a 160 dpi screen.

是说，以160dpi为标准，在一个160dpi的屏幕上的1个物理像素作为设备无关像素的1个像素，也就是Android最佳实践中推荐的dip/dp（以下这两个单位表示同样含义，dip常见于Google官方示例中）这个单位。

针对于字体，Android设计了sp这个单位，这个于dp的不同在于，字体大小在dp的基础上，可以根据用户的偏好设置，相应调整字体大小，所以是scale的。

但是！

Android的做法不是根据160dpi这个标准值和设备实际的dpi的比值进行缩放！而是设定了一套标准化尺寸和密度：

• 标准化物理尺寸: small, normal, large, and xlarge
• 标准化屏幕密度: ldpi (low), mdpi (medium), hdpi (high), and xhdpi (extra high)

Each generalized size or density spans a range of actual screen sizes or density. For example, two devices that both report a screen size of normal might have actual screen sizes and aspect ratios that are slightly different when measured by hand. Similarly, two devices that report a screen density of hdpi might have real pixel densities that are slightly different. Android makes these differences abstract to applications, so you can provide UI designed for the generalized sizes and densities and let the system handle any final adjustments as necessary. Figure 1 illustrates how different sizes and densities are roughly categorized into the different size and density groups.（摘自官方文档）

如图： 

（我曾经以为，Android会根据实际dpi进行缩放，这也是我迷惑很久，之前写就在这个卡住了）

为了证明Android确实不是不是根据实际dpi进行缩放，我查阅了相关的源代码。

我们知道当显卡绘制一个图像的时候，是根据物理像素绘制的。所以，当开发人员设定dp这种单位的时候，需要一个转化过程，将sp转化为px。

如果按我之前所想，计算公式该是：实际dpi / mdpi（也就是160dpi）然后乘上sp的数值，这样就得到了在不同设备上物理大小完全一样的的界面元素。

但是Android不是这样设计的，正如前文所说，是根据那套标准化的密度来进行转换的。通过如下代码(这个是Android将dp转化为px值的过程)。

    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;
    }

可以看到，如果单位是dip(dp)，那么返回值则是dip的value * metrics.density。

这里的density是

The logical density of the display. This is a scaling factor for the Density Independent Pixel unit, where one DIP is one pixel on an approximately 160 dpi screen (for example a 240x320, 1.5"x2" screen), providing the baseline of the system's display. Thus on a 160dpi screen this density value will be 1; on a 120 dpi screen it would be .75; etc.
This value does not exactly follow the real screen size (as given by xdpi and ydpi, but rather is used to scale the size of the overall UI in steps based on gross changes in the display dpi. For example, a 240x320 screen will have a density of 1 even if its width is 1.8", 1.3", etc. However, if the screen resolution is increased to 320x480 but the screen size remained 1.5"x2" then the density would be increased (probably to 1.5).
（摘自Google官方文档，懒得翻译了，当然也是怕翻译坏了原来的味道，这段还是相当重要的）

重点是This value does not exactly follow the real screen size。这也解释我之前的疑惑。

这个density值Displaymetrics记录的，如果你想看看实际情况，可以获取Displaymetrics，通过代码：

DisplayMetrics metrics = new DisplayMetrics();
getWindowManager().getDefaultDisplay().getMetrics(metrics);

然后就能得到metrics的值。

另外！

这类还有xdpi和ydpi这两个值，官方文档上说：The exact physical pixels per inch of the screen in the X(Y) dimension.

然而，当我试图获取某些机器的这两个值的时候却与我手动计算所得到的值完全不同！

后来翻阅StackOverflow，看到也有人遇到类似问题，

作者获得了几个设备的dip值，如下：

• HTC Desire Z: 480x800, density : HIGH, xdpi: 254.0, ydpi: 254.0
• Motorola Defy: 480x854, density : HIGH, xdpi: 96.0, ydpi: 96.0
• Samsung Galaxy S2: 480x800, density : HIGH, xdpi: 217.71428, ydpi: 218.49463
• LG Optimus 2X: 480x800, density : HIGH, xdpi: 160.0, ydpi: 160.0

（原文地址： http://stackoverflow.com/questions/6224900/android-incorrect-size-for-views-with-mm-or-inch-dimensions）

可以看到对于Moto和LG的dpi是明显错误的。

再回想刚才Android转换单位的函数里面这段代码：

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);

对于这几个单位的处理都用到了xdpi，所以很可能转换后是错误的值，
（这里应该仍然算是个疑问，难道真的没有办法得到正确的值吗？我们都知道是不推荐用pt,in,mm这种单位的，这是否也是一个方面）

至此关于屏幕的问题大体说完，然后就是提供的资源问题，当我们设置了一个界面元素的的大小后，对于不是标准dpi的机器上就要进行缩放，那么对于绘制的矢量元素，自然是不用管，而对于图像这种位图，缩放后会导致模糊等问题，所以就要对标准化dpi的几个大小，提供相应的替换版本，Android会根据实际屏幕规格，进行相应替换，并且有相应的查找资源的规则，看Android源码，可以知道，Android的框架的默认ui使用了大量nine-patch图片。这里就不详细说了。

好吧，这次就到这里了。