Android 屏幕适配全攻略（上）-掌握屏幕单位，应对千变万化的设备

本文从 Android 开发中常见的长度单位 px、dp、sp 入手，详细介绍了它们的特点及转换关系。

接着深入探讨了屏幕尺寸、分辨率、像素密度等重要的屏幕指标，帮助读者全面理解它们之间的联系。最后，通过实例代码演示了如何在代码中进行单位转换，为完美适配各种设备屏幕奠定基础。

通过本文的学习，相信读者一定能掌握 Android 多屏适配的各种技巧，打造出真正"一网打尽"的应用程序。

一、长度单位

1、px 像素

在这里插入图片描述

px 是 Pixel 的缩写，它是屏幕上最小的显示单位，通常代表一个点或一个图像单元。在数字图像处理和 Web 开发中，px 是最常用的长度单位。但在移动开发中，我们应该优先考虑使用相对单位，以确保内容在不同设备上能够正确显示。

定义
- px 是相对长度单位，它表示一个显示设备上的物理像素。
- 每个 px 对应屏幕上的一个小方块，这些小方块组合在一起构成了我们看到的图像。
特点
- px 是绝对单位，它不会随着屏幕分辨率或缩放比例而变化。
- 不同设备的 px 尺寸可能不同，因为它们的物理像素密度(DPI)不同。
在开发中，px 常用于设置元素的大小、位置等属性。
在不同设备上，同样的 px 值可能会渲染出不同的实际大小，这是因为设备 DPI 不同。

2、比例像素（scaled pixels -sp）

（1）、什么是 sp?

sp (scale-independent pixels) 是一种相对长度单位,主要用于设置字体大小。
它和 dp 类似,也会根据用户的字体大小设置进行缩放。
通常情况下,sp 和 dp 的转换比例是 1:1,但是如果用户改变了系统字体大小设置,sp 会随之变化,而 dp 不会。

（2）、为什么要使用 sp?

相比于 px,sp 可以确保文字在不同设备上显示的大小保持一致。
这是因为 sp 会根据用户的字体大小设置进行缩放,而 px 则不会。
比如,即使在不同分辨率或密度的设备上,使用 sp 设置的字体大小看起来都会相同。

（3）、如何使用 sp?

在 XML 布局文件中,可以使用sp单位来设置文字的大小:

<TextView
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:textSize="16sp" />

（4）、sp 与 dp 的区别

dp 是独立于屏幕密度的相对长度单位,而 sp 是独立于用户字体大小设置的相对长度单位。
在大多数情况下,sp 和 dp 的转换比例是 1:1,但是如果用户改变了系统字体大小设置,sp 会随之变化,而 dp 不会。
因此,对于设置文字大小,我们应该优先使用 sp 而不是 px 或 dp,以确保文字在不同设备上显示的大小一致。

3、与设备无关像素（device independent pixels -dip/dp ）

（1）、什么是 dp/dip?

dp (density-independent pixels) 和 dip (device-independent pixels) 是同一个概念,指的是一种相对长度单位。
它独立于设备的屏幕密度,可以确保在不同分辨率和屏幕密度下,UI 元素的物理尺寸保持一致。
1 dp 等于 1/160 英寸,也就是说在 160 dpi 的屏幕上,1 dp 等于 1 px。

（2）、为什么要使用 dp/dip?

在不同的设备上,相同的 px 值可能会渲染出不同的实际大小,这是因为设备 DPI 不同。
使用 dp/dip 可以解决这个问题,因为它会根据设备的屏幕密度进行自动缩放,确保 UI 元素在不同设备上保持相同的物理尺寸。
这对于开发者来说非常重要,因为它可以确保应用在各种设备上都能正常显示和运行。

（3）、如何使用 dp/dip?

在 XML 布局文件中,可以使用dp单位来设置 UI 元素的大小:

<TextView
    android:layout_width="200dp"
    android:layout_height="50dp"
    android:textSize="16sp" />

4、cm 厘米 & inch 英寸

在这里插入图片描述

厘米和英寸是两种常用的长度单位，在日常生活和应用开发中，需要经常进行单位转换。

厘米(cm)与英寸(inch)的换算关系

1 英寸(inch) = 2.54 厘米(cm)
1 厘米(cm) = 0.393701 英寸(inch)

这是一个标准的换算关系，不会发生变化。

它是基于国际单位制(SI)和英制单位之间的转换标准。

public class UnitConverter {
    public static double cmToInch(double cm) {
        return cm * 0.393701;
    }

    public static double inchToCm(double inch) {
        return inch * 2.54;
    }
}

// 使用示例
double centimeters = 10.0;
double inches = UnitConverter.cmToInch(centimeters);
System.out.println(centimeters + " cm = " + inches + " inches");

double inchesValue = 5.0;
double centimetersValue = UnitConverter.inchToCm(inchesValue);
System.out.println(inchesValue + " inches = " + centimetersValue + " cm");

输出结果:

10.0 cm = 3.93701 inches
5.0 inches = 12.7 cm

5、pt点数

标准的长度单位，1pt＝1/72英寸，用于印刷业，非常简单易用

二、屏幕单位

1、屏幕尺寸

（1）、屏幕尺寸是指物理尺寸.(如手机屏幕、电脑屏幕、LED 屏幕都是真实存在的尺寸).

（2）、屏幕尺寸指的屏幕对角线的长度

（3）、屏幕尺寸单位英寸（inch），一英寸大约 2.54cm

常见的手机屏幕尺寸有 4.7 英寸、5.0英寸、5.5 英寸、6.0 英寸等。

在这里插入图片描述

在 Android 中获取屏幕尺寸的常用方法有以下几种:

（1）、使用 DisplayMetrics 类

DisplayMetrics displayMetrics = new DisplayMetrics();
getWindowManager().getDefaultDisplay().getMetrics(displayMetrics);
int width = displayMetrics.widthPixels;
int height = displayMetrics.heightPixels;

（2）、使用 WindowManager 类

WindowManager windowManager = (WindowManager) getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);
Display display = windowManager.getDefaultDisplay();
Point size = new Point();
display.getSize(size);
int width = size.x;
int height = size.y;

（3）、使用 Resources 类

Resources resources = getResources();
DisplayMetrics metrics = resources.getDisplayMetrics();
int width = metrics.widthPixels;
int height = metrics.heightPixels;

（4）、使用 Configuration 类

Configuration configuration = getResources().getConfiguration();
int widthDp = configuration.screenWidthDp;
int heightDp = configuration.screenHeightDp;

2、分辨率（Image resolution）

分辨率，可以从屏幕分辨率与图像分辨率两个方向来分类。

（1）、屏幕分辨率

在 Android 设备中的分辨率指的是屏幕分辨率，即屏幕上可显示的像素数量，它决定了屏幕的显示质量。分辨率越高，能够显示的细节就越丰富，图像就会越清晰。常见的分辨率有:

标清(SD)分辨率:640x480
高清(HD)分辨率:1280x720
全高清(FHD)分辨率:1920x1080
2K分辨率:2048x1080
4K分辨率:3840x2160

（2）、图像分辨率

图像分辨率反映了图像的细节程度和表现力，是描述图像质量的一个重要指标，它主要体现在以下几个方面:

像素数量
- 图像分辨率指的是图像中包含的像素点的数量，通常用宽度x高度的形式表示，例如 1920x1080、3840x2160等。
- 像素数量越多，图像的细节越丰富，画面越清晰。
像素密度
- 像素密度又称为PPI(Pixels Per Inch)或DPI(Dots Per Inch)，表示每英寸内的像素数量。
- 像素密度越高，图像在同等物理尺寸下看起来越清晰细腻。
色深
- 色深描述了图像中每个像素可表示的颜色数量。
- 色深越高，图像的色彩表现力就越强。常见的色深有8位(256色)、16位(65，536色)、24位(1，670万色)等。

3、屏幕密度或像素密度（Dots Per Inch-DPI）

DPI 是一个表示图像分辨率的单位，它描述了每英寸图像中包含的像素或点的数量。换句话说，DPI 值越高，图像的细节和清晰度就越高。

（1）、DPI 的重要性

主要体现在以下几个方面:

显示质量
- DPI 值高意味着在相同的物理空间内，显示的细节更丰富、更清晰。
- 在同样的物理尺寸下，高 DPI 显示屏能提供更好的显示效果。
打印质量
- 打印输出的细节和清晰度与 DPI 值息息相关。
- 一般情况下，打印机的 DPI 值越高，打印出的图像越清晰。
图像品质
- 数字图像的 DPI 值决定了图像的最终分辨率和细节表现。
- 在同等物理尺寸下，DPI 值高的图像能提供更好的显示和打印效果。

（2）、常见的 DPI 值

72 DPI:Windows 操作系统的默认 DPI 值，用于屏幕显示。
96 DPI:Windows XP 及以后版本的默认 DPI 值，用于屏幕显示。
150-300 DPI:一般打印输出的 DPI 值范围，可以提供较高的打印质量。
300-600 DPI:高质量打印输出的 DPI 值范围，可以达到非常清晰的效果。
1200-2400 DPI:工业级打印机的 DPI 值范围，用于高精度的商业印刷。

比如：打印机 600 DPI 分辨率，表示打印机可以在每一平方英寸的面积中可以输出 600 x 600 ＝ 360000 个输出点。

4、图像的采样率（PPI）

（1）、PPI是什么？

每英寸像素数(Pixels Per Inch， PPI) 是指每英寸屏幕上的像素数量，通俗来说就是屏幕上每英寸有多少个像素点。

在这里插入图片描述

它是一个非常重要的显示技术指标，可以反映屏幕的清晰度和细腻程度，PPI 越高，屏幕显示的内容就越细腻清晰。

（2）、PPI 的计算公式

PPI = √(宽度像素数^2 + 高度像素数^2) / 对角线英寸

请添加图片描述

上图公式是关于分辨率、PPI、尺寸三者之间的关系。

疑问：√(宽度像素数^2 + 高度像素数^2) 表示什么？

勾股定理: a^2+b2=c^2 两条直角边的平方和等于斜边的平方。

其实√(宽度像素数^2 + 高度像素数^2) 目的就是为了得到屏幕对角线像素数量。

根据横向、纵向的像素数量使用勾股定理计算对角线平方，然后开平方得出对角线像素数量。

如下图：
请添加图片描述

PPI计算示例

假设我们需要计算 MacBook Pro 13 英寸机型的dpi (像素密度)

参数如图所示：

在这里插入图片描述

var ppi = Math.sqrt(2560 * 2560 + 1600 * 1600) / 13.3;
console.log(ppi); //≈227

(3)、基于 PPI 屏幕分级

根据屏幕每英寸像素值的不同，Android 中将平板电脑和手机的屏幕分为下面几类：

密度名称	每英寸像素值	图标尺寸
低密度（LDPI）	~120dpi	36 x 36 px
中密度（MDPI）	120dpi ~ 160dpi	48 x 48 px
高密度（HDPI）	160dpi ~ 240dpi	72 x 72 px
超高密度（XHDPI）	240dpi ~ 320dpi	96 x 96 px
超超高密度（XXHDPI）	320dpi ~ 480dpi	144 x 144 px
超超超高密度（XXXHDPI）	480dpi ~ 640dpi	192 x 192 px

（4）、分辨率、DPI和PPI之间的关系

分辨率决定了整个屏幕或图像的总像素数量，与屏幕尺寸无关。
PPI决定了同等分辨率下，屏幕上每英寸的像素密度。PPI = 分辨率 / 屏幕尺寸(英寸)
DPI和PPI在数字显示设备中是等同的。但在打印领域，DPI描述的是打印机的分辨率，而不是显示设备的分辨率。

三、px，dp，sp单位转换

在 Android 中，我们有三种常用的长度单位:px、dp 和 sp，它们之间的转换关系如下:

1、px (pixels)

像素是屏幕上最小的显示单位。
px 是屏幕实际的像素数量，是绝对长度单位。
它和设备的屏幕密度无关，所以在不同分辨率的设备上，相同的 px 值会占用不同的物理尺寸。

2、dp (density-independent pixels)

dp 是一种相对长度单位，它独立于屏幕密度。
1 dp 等于 1/160 英寸，在不同屏幕密度下，相同的 dp 值会占用相同的物理尺寸。
这是 Android 开发中最常用的长度单位，因为它能够适应不同的屏幕密度。

3、sp (scale-independent pixels)

sp 也是一种相对长度单位，它用于字体大小的设置。
它和 dp 类似，也会根据用户的字体大小设置进行缩放。
通常情况下，sp 和 dp 的转换比例是 1:1，但是如果用户改变了系统字体大小设置，sp 会随之变化，而 dp 不会。

下面代码演示 px、dp 和 sp 之间的转换:

import android.content.Context;
import android.util.DisplayMetrics;
import android.util.TypedValue;

public class UnitConverter {
    public static int dpToPx(Context context， float dp) {
        DisplayMetrics displayMetrics = context.getResources().getDisplayMetrics();
        return Math.round(dp * displayMetrics.density);
    }

    public static int pxToDp(Context context， float px) {
        DisplayMetrics displayMetrics = context.getResources().getDisplayMetrics();
        return Math.round(px / displayMetrics.density);
    }

    public static int spToPx(Context context， float sp) {
        return Math.round(TypedValue.applyDimension(TypedValue.COMPLEX_UNIT_SP， sp， context.getResources().getDisplayMetrics()));
    }

    public static int pxToSp(Context context， float px) {
        return Math.round(px / context.getResources().getDisplayMetrics().scaledDensity);
    }
}

使用示例:

// 将 20dp 转换为 px
int pixels = UnitConverter.dpToPx(this， 20f);

// 将 100px 转换为 dp
int dp = UnitConverter.pxToDp(this， 100f);

// 将 16sp 转换为 px
int fontPixels = UnitConverter.spToPx(this， 16f);

// 将 32px 转换为 sp
int scaledPixels = UnitConverter.pxToSp(this， 32f);