移动端开发基础知识

May 23, 2019 by sylvenas

单位

英寸

一般用英寸描述屏幕的物理大小,如电脑显示器的1315,手机显示器的4.8,5.7等使用的单位都是英寸。

需要注意的是英寸都是指屏幕对角线的长度

英寸(inch,缩写为in)在荷兰语中本意是指大拇指,一英寸就是普通人拇指指甲底部的宽度。

英寸和厘米的换算规则为:1英寸 = 2.54厘米

屏幕比例

只确定了对角线的长度(屏幕英寸),2个边的长度还是无法确定,所以有了4:316:9这种屏幕宽高比,这样就可以计算出屏幕的两个边长了

分辨率

像素

像素即一个小方块,具有特定的位置和颜色。

图片、电子屏幕(手机、电脑)就是由无数个具有特定颜色和特定位置的小方块拼接而成。 像素可以作为图片或者电子屏幕的最小组成单位。 下面我们使用sketch打开一张图片:

像素

我们通常所说的分辨率有两种,一种屏幕分辨率一种是图像分辨率

屏幕分辨率

屏幕分辨率是指一个屏幕具体有多少个像素点组成。

下面是apple的官网对手机分辨率的描述:

像素-图片放大

iphone xs maxiphone SE的分辨率分别为2688 x 12421136 x 640,这表示手机分别在垂直和水平方向上所具有的像素点数。

当然分辨率高不代表屏幕就清晰,屏幕的清晰程度还与尺寸有关。

同尺寸下,自然分辨率越高屏幕越清晰

图像分辨率

我们通常所说的图片分辨率实际上是指图片所含有的像素数,比如一张图片的分辨率为800 x 400。这表示图片分别在垂直和水平上所具有的像素点数为800400

统一尺寸的图片,分辨率越高,图片越清晰。

图像分辨率

PPI

PPI(Pixel Per Inch):每英寸包括的像素数。

PPI可以用于描述屏幕的清晰度以及一张图片的质量。

使用PPI描述图片时,PPI越高,图片质量越高,使用PPI描述屏时,PPI越高,屏幕越清晰。

在上面描述手机分辨率的图片中,我们可以看到:iPhone XS MaxiPhone SEPPI的分辨率分别为458和326,这足以证明前者的屏幕更清晰。

由于手机尺寸为手机对角线的长度,我们通常使用如下的方法计算PPI

ppi计算方法

iPhone6的PPI

iphone6-ppi

那它每英寸包含约326个物理像素点。

DPI

DPI(Dot Per Inch):即每英寸包括的点数。

这里的点是一个抽象的单位,它可以是屏幕像素点,图片像素点也可以是打印机的墨点。

平时你可能会看到使用DPI来描述图片和屏幕,这时的DPI应该和PPI是等价的。

DPI更多的时候是用来描述打印机,表示打印机每英寸可以打印的点数。这个和开发无关,不继续深入研究

设备独立像素

实际上,上面我们描述的像素像素都是物理像素,即设备上真实的物理单元。

下面我们来看看设备独立像素究竟是如何产生的:

智能手机发展的速度非常之快,在几年之前,我们还用着分辨率非常低的手机,比如下面白色的手机,它的分辨率是320 x 480,我们可以在上面浏览正常的蚊子、图片等等。

但是,随着科技的发展,低分辨率的手机已经不能满足我们的需求了。很快,更高分辨率的屏幕诞生了,比如下面的黑色手机,它的分辨率是640 x 960,正好是白色手机的两倍。

理论上来说,在白色手机上相同大小的图片和文字,在黑色手机上会被压缩一倍,因为它的分辨率提高了一倍。但是如果真的这样下去,岂不是后面出现更高分辨率的手机,页面元素会变得越来越小吗?

2x手机

然而,事实并不是这样,我们现在使用的智能手机,不管分辨率多高,他们所展示的界面比例都是类似的。乔布斯在iPhone4的发布会上首次提出了Retina Display(视网膜屏幕)的概念,它正式解决了上面的问题,这也使它成为一款跨时代的手机。

apple-retina

在iPhone4使用的视网膜屏幕中,把两个像素当成1个像素使用,这样让屏幕看起来更精致,同时能保持元素的大小不变。

retina-ex

如果黑色的手机使用了视网膜屏幕的技术,那么显示结果应该是下面的情况,比如列表的宽度为300个像素,那么在一条水平线上,白色手机会用300个物理像素去渲染它,而黑色手机实际上会用600个像素去渲染它。

我们必须用一种单位来同时告诉不同分辨率的手机,它们在街面上显示的元素的大小是多少,这个单位就是设备独立像素(Device Independent Pixels)简称DIPDP,上面我们说,列表的宽度为300个像素,实际上我们可以说:列表的宽度为300个设备独立像素。

iphone retina 例子

打开chrome的开发者工具,我们可以模拟各个手机型号的显示情况,每种型号上面会显示一个尺寸,比如iPhone X显示的尺寸就是375 x 812,实际上iPhone X的分辨率会比这高很多,这里显示的就是设备独立像素。

chrome模拟mobile

设备像素比

设备像素比device pixek ratio简称dpr,即物理像素和设备独立像素的比值。

web中,浏览器为我们提供了window.devicePixelRatio来帮助我们获取dpr

css中,可以使用媒体查询min-device-pixel-ratio,区分dpr

@media (-webkit-min-device-pixel-ratio:2){}

React Native中,我们也可以使用PixelRatio.get()来获取dpr

当然,上面的规则也有例外,iPhone6、7、8 plus的实际物理像素是1080 x 1920,在开发者工具中我们可以看到:它的设备独立像素是414 x 736,设备像素比为3,设备独立像素和设别像素比的乘积不等于1080 x 1920,而是等于1242 x 2208

实际上,手机会自动把1242 x 2208个像素点塞进1080 x 1920个物理像素点来渲染,我们不用关心这个过程,而1242 x 2208被成为屏幕的设计像素。我们开发的过程中也是以这个设计像素为准。

实际上,从苹果提出视网膜屏幕开始,才出现设备像素比这个概念,因为在这之前,移动设备都是直接使用物理像素来进行展示。

紧接着,Android同样使用了其他的技术方案来实现DPR大于1的屏幕,不过远离是类似的。由于Android屏幕尺寸非常多、分辨率高低宽度非常大,不像苹果只有它自己的几款固定设备、尺寸。所以,为了保证各种设备的显示效果,Android按照设备的像素密度将设备分成了几个区间:

安卓设备像素比

当然,所有的Android设备不一定严格按照上面的分辨率,每个类型可能对应几种不同分辨率,所以,每个Android手机都能根据给定的区间范围,确定自己的DPR,从而拥有类似的显示。当然,仅仅是类似,由于各个设备的尺寸、分辨率上的差异,设别独立像素也不会完全相等,所以各种Android设备仍然不能做到在展示上完全相等。

原生移动端开发

在IOS,Android和React Native开发中样式单位其实都使用的是设备独立像素。

ios的尺寸单位是pt,Android的尺寸单位是dp,React-Native中没有指定明确的单位,他们其实都是设别独立像素dp

在使用React Native开发App时,UI给我们的圆形如一般时基于iPhone6的像素给定的。

为了适配所有机型,我们在写样式时需要把物理像素转换为设备独立像素:例如:如果给定一个元素的高度为200px(这里的px指物理像素,非css像素),iPhone6的设备像素比为2,我们给定的height应为200px/2 = 100dp

当然,最好的是,你可以和设计沟通好,所有的UI图都按照设备独立像素来出。

我们还可以在代码(RN)中进行pxdp的转换:

import { PixelRatio } from 'react-native'

const dpr = PixelRatio.get()

// px 转换为 dp
export function pxToDp(px) {
    return px / dpr
}

// dp 转换为 px
export function dpToPx(dp) {
    return dp * dpr
}

web端开发

在写CSS时,我们用到最多的单位是px,即CSS像素,当页面缩放比例为100%时,一个CSS像素等于一个设备独立像素。

但是CSS像素是很容易被改变的,当用户对浏览器进行了放大,CSS像素会被放大,这时一个CSS像素会跨越更多的物理像素。

页面缩放系数 = CSS像素 / 设备独立像素

关于屏幕

这里多说两句Retina屏幕,因为我在很多文章中看到对Retina屏幕的误解。

Retina只是苹果提出的一个营销术语:

在普通的使用距离下,人的肉眼无法分辨单个的像素点

为什么强调普通的使用距离下呢?我们来看看它的计算公式:

4k屏幕

a代表人眼视角,h代表像素间距,d代表肉眼与屏幕的距离,符合以上条件的屏幕可以使肉眼看不见单个物理像素点。

它不能单纯的表达分辨率和PPI,只是一种视觉表达的效果。

让多个物理像素渲染一个独立像素只是Retina屏幕为了达到效果而使用的一种技术。而不是所有DPR > 1的屏幕就是Retina屏幕

比如:给你一块超大尺寸的屏幕,即使它的PPI很高,DPR很高,但是在因为屏幕太大了,所以近距离还是可以看到它的物理像素点,这就不算Retina屏。

我们经常使用K和P这两个单位来描述屏幕。

P代表的就是屏幕纵向的像素点数,比如:1080P即纵向有1080个像素,分辨率为1920 x 1080的屏幕就属于1080P屏幕。

我们平常所说的高清屏其实就是屏幕的物理分辨率达到或者超过1920 x 1080的屏幕。

K代表屏幕的横向有几个1024个像素,一般来讲横向像素超过2048就术语2K屏,横向像素超过4096就属于4K屏。

视口

视口(viewport)代表当前可见的计算机图形区域。在WEB浏览器术语中,通常与浏览器窗口相同,但不包括浏览器的UI,菜单栏--即指你正在浏览文档的那一部分。

布局视口

布局视口 布局视口(layout viewport):当我们以百分比来指定一个元素的大小时,它的计算值是有这个元素的包含块计算而来的。当这个元素是最顶级的元素时,他就是基于布局视口来计算的。

布局视口是网页布局的基准窗口

在PC浏览器上,布局视口就等于当前浏览器的窗口大小(不包括borders,margins,滚动条)。

在移动端,布局视口被赋予一个默认值,大部分为980px,这保证PC的网页可以在手机浏览器上呈现,但是非常小,用户可以手动对网页进行放大。

我们可以通过调用document.documentElement.clientWidth / clientHeight来获取布局视口的宽高。

视觉视口

视觉视口 视觉视口(visual viewport):用户通过屏幕真实看到的区域。

视觉视口默认等于当前浏览器的窗口大小,(包含滚动条宽度)。

当用户对浏览器进行缩放时,不会改变布局窗口的大小,所以页面布局是不变的,但是缩放会改变视觉视口的大小。

例如:用户将浏览器窗口放大了200%,这时浏览器窗口中的CSS像素会随着数据额的放大而放大,这时一个CSS像素会跨越更多的物理像素。

所以,布局视口会限制你的CSS布局而视觉视口决定用户具体能看到什么。

我们可以通过调用window.innerWidth / innerHeight来获取视觉视口大小。

理想视口

理想视口

布局视口在移动端展示的效果并不是一个理想的效果,所以理想视口(ideal viewport)就诞生了:网站页面在移动端展示的理想大小。

如上图,我们在描述设备独立像素时曾使用过这张图,在浏览器调试移动端页面上给定的元素大小就是理想视口大小,它的单位正是设备独立像素。

在上面介绍CSS像素时,曾提到页面的缩放系数 = CSS像素 / 设备独立像素,实际上说页面的缩放系数 = 理想视口宽度 / 视觉视口宽度更为准确。

所以,当页面缩放比例为100%时,CSS像素 = 设备独立像素理想视口 = 视觉视口

我们可以通过调用screen.width / height来获取理想视口大小。

Meta viewport

我们可以借助<meta>元素viewport来帮助我们设置视口、缩放等,从而让移动端得到更好的展示效果。

<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">

上面viewport的一个配置,我们来看看他们的具体含义:

  • width(正整数或device-width) -- 以pixels(整数)为单位,定义布局视口的宽度。

  • height(正整数或device-height) -- 以pixels(整数)为单位,定义布局视口的高度。

  • initial-scale(0.0 - 10.0) -- 定义页面初始缩放比例。

  • minimun-scale(0.0 - 10.0) -- 定义页面可缩放的最小值;必须小于或者等于maximun-scale的值。

  • maximun-scale(0.0 -10.0) -- 定义页面可放大的最大值;必须大于或者等于minimun-scale的值。

  • user-scalable(yes or no) -- 如果设置为no,用户将不能放大或缩小网页。默认值为yes(IOS10以后,该属性被Safari浏览器全部重置为yes)

移动端适配

为了在移动端让页面获得更好的显示效果,我们必须让布局视口、视觉视口都尽可能等于理想视口。

deive-width就等于理想视口的宽度,所以设置width=device-width就相当于让布局视口等于理想视口。

由于initial-scale = 理想视口宽度 / 视觉视口宽度,所以我们设置initial-scale=1,就相当于让视觉视口等于理想视口。

这时,1个CSS像素就等于1个设备独立像素,而且我们也是基于理想视口来进行布局的,所以呈现出来的页面布局在各种设备上都能大致相似。

缩放

上面提到的width可以决定布局适口的宽度,实际上它并不是布局适口的唯一决定性因素,设置initial-scale也有可能影响到布局视口,因为布局视口宽度取 的是width和视觉视口宽度的最大值。

例如:若手机的理想视口宽度为400px,设置width=device-width,initial-scale=2,此时视觉视口宽度 = 理想适口宽度 / initial-scale200px,布局视口取两者最大值即device-width 400px

若设置width=device-width,initial-scale=0.5,此时视觉视口宽度 = 理想视口宽度 / initial-scale800px,布局视口取两者最大值800px