大白话讲解 Android屏幕适配相关概念(dp、px 和 dpi)

核心目标：让 UI 元素在不同屏幕上看起来物理尺寸差不多大。

想象一下：你在一个 5 英寸的小手机屏幕上画了一个 100px 宽的按钮，看起来大小合适。现在把这个按钮原封不动地显示在一个 10 英寸的大平板屏幕上。虽然平板的分辨率可能更高（比如有更多的像素），但 100px 宽的按钮在巨大的屏幕上会显得非常小 ，用户可能都点不准！反之，如果在平板上画一个 300px 宽的按钮，放到小手机上可能就占满整个屏幕宽度了。

这就是 px (像素) 的局限性：它只代表屏幕上的一个发光点，不关心屏幕的实际物理尺寸和像素密度。为了解决这个问题，Android 引入了与物理尺寸挂钩的 dp 和衡量屏幕像素密度的 dpi。

1. 概念详解

px (Pixel - 像素):
- 是什么？ 屏幕显示的最小物理单位。就是屏幕上一个个会发光的小点。每个像素点显示一种颜色，无数个像素点组成了你看到的图像。
- 特点： 绝对的、物理的。100px 宽度的东西在任何屏幕上都是由 100 个发光点横向排列组成的。
- 问题： 不同设备的屏幕尺寸（英寸）和分辨率（总像素数 px * px）差异巨大。同样 100px 的按钮：
  - 在一个小尺寸、高分辨率 （高 dpi）的屏幕上，这 100 个发光点挤在很小的物理空间里，按钮看起来就小。
  - 在一个大尺寸、低分辨率 （低 dpi）的屏幕上，这 100 个发光点分布在大一点的物理空间里，按钮看起来就大。
- 结论： 尽量避免直接在布局或代码中使用 px 来定义尺寸！ 因为它无法保证在不同设备上具有一致的物理尺寸观感。
dpi (Dots Per Inch - 每英寸点数):
- 是什么？ 衡量屏幕物理像素密度 的指标。表示在一条 1 英寸（约 2.54 厘米） 长的直线上，能排列多少个像素点 (px)。
- 计算： dpi = √(水平像素数² + 垂直像素数²) / 屏幕对角线尺寸(英寸)
  - 简单理解：屏幕对角线上的总像素数除以屏幕对角线的物理长度（英寸）。
- 分类 (Android 的密度桶 - Density Bucket): 为了方便适配，Android 将不同 dpi 范围的屏幕划分成几个标准密度等级：
  - ldpi (low): ~120dpi (已罕见)
  - mdpi (medium): ~160dpi (这是 Android 的基准密度!)
  - hdpi (high): ~240dpi
  - xhdpi (extra high): ~320dpi
  - xxhdpi (extra extra high): ~480dpi
  - xxxhdpi (extra extra extra high): ~640dpi
- 作用： dpi 是系统判断屏幕有多"细腻"的关键参数。系统根据设备的实际物理 dpi 将其归入上述某个密度桶。这直接影响 dp 到 px 的转换比例。
dp 或 dip (Density-independent Pixel - 密度无关像素):
- 是什么？ Android 设计的虚拟像素单位 。专门用来解决 px 在不同密度屏幕上物理尺寸不一致的问题。
- 核心思想： 以 mdpi (160dpi) 屏幕作为基准。
  - 在 160dpi (mdpi) 的屏幕上：1dp = 1px。
  - 在 320dpi (xhdpi) 的屏幕上（像素密度是 mdpi 的 320/160 = 2倍）：1dp = 2px 。系统会自动将你定义的 dp 值乘以 2 转换成 px 来渲染。这样，一个 100dp 宽的按钮：
    - 在 mdpi 屏上占用 100px 物理宽度。
    - 在 xhdpi 屏上占用 200px 物理宽度。
  - 因为 xhdpi 屏幕的像素更小更密集，200px 在 xhdpi 屏幕上占据的物理宽度 （英寸）与 100px 在 mdpi 屏幕上占据的物理宽度 是基本相等的！
- 转换公式：
  px = dp * (dpi / 160)
  
  或者更常见的是使用系统提供的缩放因子 density：
  px = dp * density
  - 其中 density = dpi / 160f
  - 例如：在 xhdpi (320dpi) 设备上，density = 320 / 160 = 2.0。那么 100dp * 2.0 = 200px。
- 特点： 使用 dp 定义尺寸，能保证 UI 元素（按钮、文字框、图片框等）在不同密度 (dpi) 的屏幕 上，物理尺寸（英寸/厘米）大致相同。用户感觉这个按钮在手机上和平板上"实际摸起来"应该差不多大。
- 使用： 在 XML 布局文件 (layout.xml) 和代码中定义 View 的尺寸（宽、高、边距、内边距等）时，优先使用 dp。
  - XML: android:layout_width="100dp", android:padding="16dp"
  - 代码 (Java/Kotlin):
    scss 复制代码
```
// 设置宽度为 100dp
int widthInPx = (int) TypedValue.applyDimension(
        TypedValue.COMPLEX_UNIT_DIP,
        100,
        getResources().getDisplayMetrics()
);
myView.getLayoutParams().width = widthInPx;

// Kotlin 更简洁 (使用扩展属性)
val widthInPx = 100.dpToPx() // 需要自己写扩展函数或使用库
// 或者
val widthInPx = (100 * resources.displayMetrics.density).toInt()
```
sp (Scale-independent Pixel - 缩放无关像素):
- 是什么？ 基于 dp 的单位，但额外考虑了用户的字体大小偏好设置（在系统设置 -> 显示 -> 字体大小中调整）。
- 原理： 默认情况下，1sp ≈ 1dp。但当用户在系统设置中调大字体时，系统会将 sp 值乘以一个缩放因子（如 1.1, 1.2 等）再转换成 px。
- 使用： 专门用于定义文字大小 (TextView 的 android:textSize)。 这样用户放大系统字体时，你应用里的文字也会跟着变大，保证可读性。
- 注意： 对于非文字的尺寸（如图标大小、布局尺寸），仍然应该使用 dp。否则用户调大字体，你的按钮也跟着变巨大就不好了。

2. 原理总结

物理现实： 屏幕有物理尺寸（英寸）和总像素数（分辨率）。dpi 描述了每英寸挤了多少个像素 (px)。
px 的问题： 同样数量的 px，在高 dpi (细腻) 屏上物理尺寸小，在低 dpi (粗糙) 屏上物理尺寸大。
dp 的解决方案：
- 以 mdpi (160dpi) 作为基准：1dp 在 160dpi 屏上 = 1px。
- 转换规则： px = dp * (dpi / 160)。系统在运行时根据当前屏幕的实际 dpi (或其所属的密度桶) 自动计算这个比例。
- 最终效果： 100dp 的元素，无论在 mdpi (160dpi) 屏占用 100px，还是在 xhdpi (320dpi) 屏占用 200px，它们在用户手中看起来的物理大小（比如都是 1.5 厘米宽）是近似相等的。
sp 的延伸： 在 dp 的基础上，再乘以用户设置的字体缩放比例，专门用于文字，保证用户可调。

3. 源码调用浅析 (简化版)

系统如何实现 dp -> px 的转换？核心在 DisplayMetrics 类和 TypedValue 类。

DisplayMetrics 类 (android.util.DisplayMetrics):
- 这个类封装了当前显示设备（屏幕）的各种物理和逻辑属性。
- 关键字段：
  - densityDpi: 当前屏幕的物理 dpi 值（如 320）。
  - density: 缩放因子 。这是核心！density = densityDpi / 160f。在 mdpi 屏上是 1.0，在 xhdpi 屏上是 2.0。
  - scaledDensity: 类似于 density，但会乘上用户设置的字体缩放比例 。主要用于 sp -> px 的转换。
- 你的应用启动时，系统会根据当前运行的设备初始化一个 DisplayMetrics 实例（可通过 Resources.getDisplayMetrics() 或 Context.getResources().getDisplayMetrics() 获取）。
转换过程 (以 dp -> px 为例):
- XML 布局加载时： 当系统解析布局文件遇到 android:layout_width="100dp" 时，布局解析器 (如 LayoutInflater) 内部会调用类似 TypedValue 的方法进行单位转换。
- 核心方法 - TypedValue.applyDimension() (android.util.TypedValue):
  arduino 复制代码
```
public static float applyDimension(int unit, float value, DisplayMetrics metrics) {
    switch (unit) {
        case COMPLEX_UNIT_PX: // px 直接返回
            return value;
        case COMPLEX_UNIT_DIP: // dp 转换： value * metrics.density
            return value * metrics.density;
        case COMPLEX_UNIT_SP: // sp 转换： value * metrics.scaledDensity
            return value * metrics.scaledDensity;
        ... // 其他单位 (pt, in, mm)
    }
    return 0;
}
```
- 代码中使用： 当你像前面的例子那样在代码中调用 TypedValue.applyDimension(TypedValue.COMPLEX_UNIT_DIP, 100, metrics) 时：
  - unit 参数指定源单位是 dp (COMPLEX_UNIT_DIP)。
  - value 参数是值 (100)。
  - metrics 参数是当前屏幕的 DisplayMetrics 对象 (包含 density=2.0)。
  - 方法内部执行 100 * metrics.density = 100 * 2.0 = 200.0f (px)。
  - 你拿到这个 200px 的值，就可以设置给 View 的宽高了。
- 资源目录选择： 当系统需要加载图片资源时（如 @drawable/icon），它会根据设备的密度桶 (mdpi, hdpi, xhdpi...) 自动选择 相应目录下的资源（res/drawable-mdpi/, res/drawable-hdpi/, res/drawable-xhdpi/...）。为不同密度提供不同分辨率的图片，也是为了最终在物理尺寸上显示一致，同时避免系统缩放导致模糊或浪费内存。

关键结论与最佳实践

理解概念： px 是物理点，dpi 是屏幕密度，dp/sp 是虚拟单位用于适配。
使用原则：
- 布局尺寸 (宽、高、margin、padding)： 始终使用 dp。
- 文字大小： 始终使用 sp。
- 避免使用 px： 除非你有非常特殊且明确的需求（例如绘制一个精确到像素的细线），否则不要用 px。
图片资源： 为不同的密度桶 (mdpi, hdpi, xhdpi, xxhdpi) 提供相应分辨率的切图。系统会自动选择最合适的图片加载并缩放到合适的物理尺寸（以 dp 定义的 ImageView 大小为准）。这能保证图片清晰度和物理尺寸一致性。
测试： 在尽可能多的不同屏幕尺寸和密度的设备（或模拟器/云测平台）上测试你的 UI 布局效果。
drawable（无后缀）文件夹
- 存放与密度无关的资源：
- 矢量图（vector drawable，格式为 .xml）。
- 颜色状态列表（color state list）。
- 形状定义（shape、selector 等）。
- 注意：如果放位图（如 .png）在这里，系统会默认按 mdpi 处理，可能在高密度设备上显得模糊。
矢量图（Vector Drawable）
- 使用 res/drawable/icon.xml（无需多密度版本）。
- 优点：无限缩放，无需提供多套位图。
- 限制：复杂图形可能性能较差（适合简单图标）。
只提供高密度图片可以吗？
- 可以，但不推荐：
- 如果只提供 xxhdpi 图片，在 mdpi 设备上系统会缩小它，可能浪费内存。
- 如果只提供 mdpi 图片，在 xxhdpi 设备上放大会导致模糊。