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本文首次发布于segmentfault: 原文链接

前言与目录

移动端Web页面,即常说的H5页面、手机页面、webview页面等。

手机设备屏幕尺寸不一,做移动端的Web页面,需要考虑在安卓/IOS的各种尺寸设备上的兼容,这里总结的是针对移动端设备的页面,设计与前端实现怎样做能更好地适配不同屏幕宽度的移动设备。

适配的目标

引用一文章的描述:

在不同尺寸的手机设备上,页面“相对性的达到合理的展示(自适应)”或者“保持统一效果的等比缩放(看起来差不多)”。

本文目录

  • 概念理解
  • 实现方式
  • 小结

概念理解

在做适配之前,需要先理解一些概念。对于不理解的地方,可以搜索更多文章看看,本文总结的也是摘抄了其他文章的描述,本文末有附相关链接。

viewport视口

viewport是严格的等于浏览器的窗口。viewport与跟viewport有关的meta标签的关系,详细建议读一读这篇文章:移动前端开发之viewport的深入理解viewport与布局的关系,可以看下这篇文章:在移动浏览器中使用viewport元标签控制布局

visual viewport 可见视口 屏幕宽度 layout viewport 布局视口 DOM宽度 ideal viewport 理想适口:使布局视口就是可见视口 设备宽度(visual viewport)与DOM宽度(layout viewport), scale的关系为:

  • (visual viewport)= (layout viewport)* scale

获取屏幕宽度(visual viewport)的尺寸:window. innerWidth/Height。 获取DOM宽度(layout viewport)的尺寸:document. documentElement. clientWidth/Height

**设置理想视口:**把默认的layout viewport的宽度设为移动设备的屏幕宽度,得到理想视口(ideal viewport):

<meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1">

物理像素(physical pixel)

物理像素又被称为设备像素,他是显示设备中一个最微小的物理部件。每个像素可以根据操作系统设置自己的颜色和亮度。所谓的一倍屏、二倍屏(Retina)、三倍屏,指的是设备以多少物理像素来显示一个CSS像素,也就是说,多倍屏以更多更精细的物理像素点来显示一个CSS像素点,在普通屏幕下1个CSS像素对应1个物理像素,而在Retina屏幕下,1个CSS像素对应的却是4个物理像素。关于这个概念,看一张"田"字示意图就会清晰了。

CSS像素

CSS像素是一个抽像的单位,主要使用在浏览器上,用来精确度量Web页面上的内容。一般情况之下,CSS像素称为与设备无关的像素(device-independent pixel),简称DIPs。CSS像素顾名思义就是我们写CSS时所用的像素。

设备像素比dpr(device pixel ratio)

设备像素比简称为dpr,其定义了物理像素和设备独立像素的对应关系。它的值可以按下面的公式计算得到:

设备像素比 = 物理像素 / 设备独立像素

在Retina屏的iphone上,devicePixelRatio的值为2,也就是说1个css像素相当于2个物理像素。通常所说的二倍屏(retina)的dpr是2, 三倍屏是3。

viewport中的scale和dpr是倒数关系。 获取当前设备的dpr:

  • JavaScript: window.devicePixelRatio
  • CSS: -webkit-device-pixel-ratio, -webkit-min-device-pixel-ratio, -webkit-max-device-pixel-ratio。不同dpr的设备,可根据此做一些样式适配(这里只针对webkit内核的浏览器和webview)。

设备独立像素dip或dp

dip或dp,(device independent pixels,设备独立像素)与屏幕密度有关。dip可以用来辅助区分视网膜设备还是非视网膜设备。

安卓设备根据屏幕像素密度可分为ldpi、mdpi、hdpi、xhdpi等不同的等级。规定以160dpi为基准,1dp=1px。如果密度是320dpi,则1dp=2px,以此类推。 IOS设备:从IPhone4开始为Retina屏

  • CSS像素与设备独立像素之间的关系依赖于当前的缩放等级。

屏幕像素密度PPI(pixel per inch)

屏幕像素密度是指一个设备表面上存在的像素数量,它通常以每英寸有多少像素来计算(PPI)。屏幕像素密度与屏幕尺寸和屏幕分辨率有关,在单一变化条件下,屏幕尺寸越小、分辨率越高,像素密度越大,反之越小。

屏幕密度 = 对角线分辨率/屏幕尺寸

概念关系图

下面这些图有助于你对以上所讲概念的理解。

屏幕尺寸、屏幕分辨率-->对角线分辨率/屏幕尺寸-->屏幕像素密度PPI
                                             |
              设备像素比dpr = 物理像素 / 设备独立像素dip(dp)
                                             |
                                       viewport: scale
                                             |
                                          CSS像素px

概念关系图解

CSS像素与设备像素“田”字图解

iPhone屏幕尺寸示意图

前端实现相关方式

下面大致列下前端在实现适配上常采用的方式。

viewport

设置理想视口

<meta name="viewport" content="width=width=device-width, user-scalable=no, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, minimum-scale=1.0">

设置理想视口(页面不缩放,禁止用户缩放),使得DOM宽度(layout viewport)与屏幕宽度(visual viewport)一样大,DOM文档主宽度即为屏幕宽度。1个CSS像素(1px)由多少设备像素显示由具体设备而不同。

动态设置视口缩放为1/dpr

对于安卓,所有设备缩放设为1,对于IOS,根据dpr不同,设置其缩放为dpr倒数。设置页面缩放可以使得1个CSS像素(1px)由1个设备像素来显示,从而提高显示精度;因此,设置1/dpr的缩放视口,可以画出1px的边框。

不管页面中有没有设置viewport,若无,则设置,若有,则改写,设置其scale为1/dpr。

(function (doc, win) {
  var docEl = win.document.documentElement;
  var resizeEvt = 'orientationchange' in window ? 'orientationchange' : 'resize';
  var metaEl = doc.querySelector('meta[name="viewport"]');
  var dpr = 0;
  var scale = 0;

  // 对iOS设备进行dpr的判断,对于Android系列,始终认为其dpr为1
  if (!dpr && !scale) {
    var isAndroid = win.navigator.appVersion.match(/android/gi);
    var isIPhone = win.navigator.appVersion.match(/[iphone|ipad]/gi);
    var devicePixelRatio = win.devicePixelRatio;

    if(isIPhone) {
      dpr = devicePixelRatio;
    } else {
      drp = 1;
    }
    
    scale = 1 / dpr;
  }

  /**
    * ================================================
    *   设置data-dpr和viewport
    × ================================================
    */

  docEl.setAttribute('data-dpr', dpr);
  // 动态改写meta:viewport标签
  if (!metaEl) {
    metaEl = doc.createElement('meta');
    metaEl.setAttribute('name', 'viewport');
    metaEl.setAttribute('content', 'width=device-width, initial-scale=' + scale + ', maximum-scale=' + scale + ', minimum-scale=' + scale + ', user-scalable=no');
    document.documentElement.firstElementChild.appendChild(metaEl);
  } else {
    metaEl.setAttribute('content', 'width=device-width, initial-scale=' + scale + ', maximum-scale=' + scale + ', minimum-scale=' + scale + ', user-scalable=no');
  }
})(document, window);

px单位的适配

设置动态缩放视口后,在iPhone6上,缩放为0.5,即CSS像素2px最终显示效果为1px,而在scale=1的设备,CSS像素1px显示效果为1px,那么,为了达到显示效果一致,以px为单位的元素(比如字体大小),其样式应有适配不同dpr的版本,因此,在动态设置viewport: scale的时候,同时在html根元素上加上data-dpr=[dpr]但是这种方式还是不够,如果dpr为2,3之外的其他数值,px就没办法适配到。因此我会选择都用rem为单位进行适配。 样式示例:

.p {
    font-size: 14px;

  [data-dpr="2"] & {
    font-size: 14px * 2;
  }

  [data-dpr="3"] & {
    font-size: 14px * 3;
  }
}

为写样式方便,可以借助sass的mixin写代码片段:

// 适配dpr的字体大小
@mixin font-dpr($font-size){
  font-size: $font-size;

  [data-dpr="2"] & {
      font-size: $font-size * 2;
  }

  [data-dpr="3"] & {
      font-size: $font-size * 3;
  }
}
@mixin px-dpr($property, $px) {
  #{$property}: $px;

  [data-dpr="2"] & {
    #{$property}: $px * 2;
  }

  [data-dpr="3"] & {
    #{$property}: $px * 3;
  }
}

// 使用
@include font-dpr(14px);
@include px-dpr(width, 40px); @include px-dpr(height, 40px);

设置缩放视口与设置理想视口有什么不同

问题:viewport设为理想视口(scale=1),基本已经满足适配,为什么要动态设置viewport缩放? 原因:iPhone6为例,dpr为2,缩放设为0.5,则DOM宽度为750,缩放后显示刚好为屏幕宽度375,而总的CSS像素其实是750,与设备像素一致,这样1px的CSS像素,占用的物理像素也是1;而viewport设置缩放为1的理想视口情况下,DOM宽度为375,显示也刚好是屏幕宽度,然而1px的CSS像素,占用的物理像素是2。这样说来,这样设置可以实现1px的线条在二倍屏的显示。因为:** CSS像素与设备像素的关系依赖于屏幕缩放。 ** 验证:设备:iPhone6, 在scale=0.5时,1px边框显示效果; 在scale=1.0时,1px边框显示效果; 在scale=0.5时,2px边框显示效果;

scale 0.5 1px线条

scale 1.0 1px线条

scale 0.5 2px线条

scale 1.0 1px线条

通过对比后发现,在scale=0.5时,1px的线比scale=1.0要细,即** 不同dpr的设备用不同伸缩比,可以实现在多倍屏设备上显示1px设备独立像素的线条 **,这也就解决了1px线条的显示问题。

rem(一个CSS单位)

定义:font size of the root element.

这个单位的定义和em类似,不同的是em是相对于父元素,而rem是相对于根元素。rem定义是根元素的font-size, 以rem为单位,其数值与px的关系,需相对于根元素的font-size计算,比如,设置根元素font-size=16px, 则表示1rem=16px。关于rem更多的解读,建议可以阅读本文末附的腾讯一团队的文章《web app变革之rem》。

根据这个特点,可以根据设备宽度动态设置根元素的font-size,使得以rem为单位的元素在不同终端上以相对一致的视觉效果呈现。

选取一个设备宽度作为基准,设置其根元素大小,其他设备根据此比例计算其根元素大小。比如使得iPhone6根元素font-size=16px。

设 备 设备宽度 根元素font-size/px 宽度/rem
iPhone5 320 js计算所得 --
iPhone6 375 16 23.4375
i6 Plus 414 js计算所得 --
- 360 js计算所得 --

根元素fontSize公式:width/fontSize = baseWidth/baseFontSize

其中,baseWidth, baseFontSize是选为基准的设备宽度及其根元素大小,width, fontSize为所求设备的宽度及其根元素大小

动态设置根元素fontSize

(function (doc, win) {
  var docEl = win.document.documentElement;
  var resizeEvt = 'orientationchange' in window ? 'orientationchange' : 'resize';
  /**
    * ================================================
    *   设置根元素font-size
    * 当设备宽度为375(iPhone6)时,根元素font-size=16px; 
    × ================================================
    */
  var refreshRem = function () {
    var clientWidth = win.innerWidth
                      || doc.documentElement.clientWidth
                      || doc.body.clientWidth;

    console.log(clientWidth)
    if (!clientWidth) return;
    var fz;
    var width = clientWidth;
    fz = 16 * width / 375;
    docEl.style.fontSize = fz + 'px';
  };

  if (!doc.addEventListener) return;
  win.addEventListener(resizeEvt, refreshRem, false);
  doc.addEventListener('DOMContentLoaded', refreshRem, false);
  refreshRem();

})(document, window);

rem计算(px2rem)

对于需要使用rem来适配不同屏幕的元素,使用rem来作为CSS单位,为了方便,可以借助sass写一个函数计算px转化为rem, 写样式时不必一直手动计算。sass函数的使用若不熟悉可看下这篇文章:如何编写自定义Sass 函数, 也可以使用sass的mixin来写,个人觉得用函数写更适合。

/* 
 * 此处 $base-font-size 具体数值根据设计图尺寸而定
 * flexible中设置的标准是【fontSize=16px, when 屏幕宽度=375】,因此,按此标准进行计算,
 * 若设计图为iPhone6(375*667)的二倍稿,则$base-font-size=32px
 *
 */ 
@function px2rem($px, $base-font-size: 32px) {
  @if (unitless($px)) {
    @warn "Assuming #{$px} to be in pixels, attempting to convert it into pixels for you";
    @return px2rem($px + 0px); // That may fail.
  } @else if (unit($px) == rem) {
    @return $px;
  }
  @return ($px / $base-font-size) * 1rem;
}

// 使用,eg:
font-size: px2rem(18px);

问题思考

我之前一直在想一个问题,选取哪个设备来做基准、屏幕宽度等分为多少比较合适,设计图给多大宽度的版本?被选取作为基准的设备,应当就是前端需要设计提供的设计图版本,这样可以避免一些尺寸上的纠缠,而等分为多少等分,除了考虑方便设计,是否需要考虑其他问题?对于根元素font-size没有手动设置的情况,1rem究竟等于多少?

了解到的一些事实:

  • 某些Android设备会丢掉 rem 小数部分(具体是哪些设备,搜到的文章中没有说),那么1rem对应的px少些,在这些安卓设备上显示误差就会较小,当然如果不存在会丢掉小数这个问题,这一说也就不必考虑了。
  • 未设置font-size情况下,1rem的大小具体看浏览器的实现,默认的根元素大小是font-size=16px
  • 目前一般会选取iPhone6作为基准,设计图便要iPhone6的二倍图
  • ** 当动态缩放视口为1/dpr, 计算所得的根元素fontSize也会跟着缩放,即若理想视口(scale=1), iPhone6根元素fontSize=16px; 若scale=0.5, iPhone6根元素fontSize=32px; 因此设置视口缩放应放于设置根元素fontSize之前。 **

flex布局

flex布局对于屏幕适配也很有帮助,有些地方通过flex布局的实现方式,效果会比较合理。 关于flex布局,暂时不了解的建议阅读阮一峰老师的教程,分语法和实践两篇,讲得很清晰易懂实用。

Flex布局教程:语法篇

Flex布局教程:实例篇

Flex布局图解1

Flex布局图解2

vm/vh:CSS单位

vw(view-width), vh(view-height) 这两个单位是CSS新增的单位,表示视区宽度/高度,视区总宽度为100vw, 总高度为100vh。

视区指浏览器内部的可视区域大小:window.innerWidth/Height

其他问题

upsampling/downsampling

DownSampling:大图放入比图片尺寸小的容器中时,出现像素分割成就近色

不同scale显示同一图片基本无问题; 同一sacle,不同倍数图,存在色差(Downsampling)

关于这个我还不是很了解,暂时记一下。

手淘的实现方案

本文记录的实现方案viewport scale=1/dpr即参考自淘宝的方案,详细介绍可以查看这篇文章:使用Flexible实现手淘H5页面的终端适配

图解设计与前端协作方案: 手机淘宝团队适配协作模式

方案关键点:

  • 动态改写标签
  • 给元素添加data-dpr属性,并且动态改写data-dpr的值
  • 给元素添加font-size属性,并且动态改写font-size的值

通过一段JS代码根据设备的屏幕宽度、dpr设置根元素的data-dpr和font-size, 这段JS代码要在所有资源加载之前执行,建议做内联处理。

各种元素(文本、图片)处理方案参考: 图:怎样让你的网站适应视网膜分辨率

px转rem的mixin

// 使用sass的混合宏
// 淘宝手淘的方案里,i6(375pt)屏幕宽度为10rem,即font-size=75px, scale=0.5 因设计图为二倍图,$base-font-size=75px
@mixin px2rem($property,$px-values,$baseline-px:16px,$support-for-ie:false){
    //Conver the baseline into rems
    $baseline-rem: $baseline-px / 1rem * 1;
    //Print the first line in pixel values
    @if $support-for-ie {
        #{$property}: $px-values;
    }
    //if there is only one (numeric) value, return the property/value line for it.
    @if type-of($px-values) == "number"{
        #{$property}: $px-values / $baseline-rem;
    }
    @else {
        //Create an empty list that we can dump values into
        $rem-values:();
        @each $value in $px-values{
            // If the value is zero or not a number, return it
            @if $value == 0 or type-of($value) != "number"{
                $rem-values: append($rem-values, $value / $baseline-rem);
            }
        }
        // Return the property and its list of converted values
        #{$property}: $rem-values;
    }
}

小结

  • 适配不同屏幕宽度以及不同dpr,通过动态设置viewport(scale=1/dpr) + 根元素fontSize + rem, 辅助使用vw/vh等来达到适合的显示;
  • 若无需适配可显示1px线条,也可以不动态设置scale,只使用动态设置根元素fontSize + rem + 理想视口;
  • 当视口缩放,计算所得的根元素fontSize也会跟着缩放,即若理想视口(scale=1), iPhone6根元素fontSize=16px; 若scale=0.5, iPhone6根元素fontSize=32px; 因此不必担心rem的计算;
  • !!css单位:以前我认为这样比较好:适配元素rem为单位,正文字体及边距宜用px为单位;现在认为全部用rem即可,包括字体大小,不用px
  • px为单位的元素,需根据dpr有不同的大小,如大小12px, dpr=2则采用24px, 使用sass mixin简化写法;
  • 配合scss函数,简化px2rem转换,且易于维护(若需修改$base-font-size, 无需手动重新计算所有rem单位);
  • px2rem函数的$base-font-size只跟根元素fontSize的基准(此文中是【fontSize=16px when 375】)以及设计图的大小有关,按此基准,若设计图为iPhone6二倍稿,则$base-font-size=32px,参数传值直接为设计图标注尺寸;
  • 使用iPhone6(375pt)二倍设计图:宽度750px;
  • 切图使用三倍精度图,以适应三倍屏(这个目前我还没有实际应用过)
  • 设置viewport, data-dpr, font-size的完整js代码见此项目文件flexible.js, 相关的CSS预处理片段见_mixins.scss

相关链接