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Android 多分辨率屏顯設計及其兼容性測試
0 引 言
2007 年11 月，Google 公司發布基於Linux2.6 內核的移動終端操作係統- Android, 由於其開源性，得到很多手機廠商的追捧和應用開發者的青睞。近年來智能手機發展迅速，運行速度、存儲容量和可靠性等指標有了顯著提高[1],當今的智能手機用戶對應用軟件的舒適性和美觀性有了更大的期望，應用程序界麵友好性已經越來越重要。但是由於Android 的開源性，硬件廠商屏幕分辨率不統一，據統計目前市場上Android係統手機的分辨率有10 餘種，分辨率分布如此廣泛使得開發者在處理多分辨率適應方麵遇到了不少難題。文章首先介紹Android 平台的係統架構及資源管理方法，之後介紹目前開發者在處理多分辨率時采用的方法，而後重點分析Android平台資源加載機製並且結合實例給出多分辨率的處理步驟及技巧，最後介紹測試多分辨率效果的方法。1 Android 平台簡介
Android 是一個包括操作係統、中間件和關鍵應用的移動設備軟件堆[2],Android 係統和其他係統一樣，采用分層的架構。由下至上依此為Linux 操作係統和驅動、程序庫及Android 運行時環境、應用程序框架層、應用層。 Android 應用程序的基本組件有Activity、Intent、BroadcaSTReceiver、Service 四種，各個組件的配置信息以及權限管理、版本管理等配置信息都保存在AndroidManifest.xml 中。
1.1 Android 應用程序資源管理
手機界麵上加載的圖片是Android 資源的一種，除此之外還有XML 資源（anim.xml layout.xml 等）以及原數據文件（ 音視頻文件等）[3].新建一個HelloAndroid 的Android 應用程序，默認生成的文件架構包含src,gen,assets,res 等文件夾，以及AndroidManifest.xml 配置文件。src 文件夾中保存的是Android 源代碼，res 文件夾代表應用程序需要使用到的資源文件，gen 包中包含R.java 文件。Res 文件夾中包含的所有資源文件都對應在R.java 中。
當開發者在res/ 目錄中任何一個子目錄中添加相應類型的文件之後，ADT 會在R.java 文件中相應的匿名內部類中國自動生成一條靜態int 類型的常量，對添加的文件進行索引。
Android 係統采取這種架構使視圖等資源文件與控製代碼分離，實現鬆耦合。然而可以使用R.java 文件在代碼中對相應的資源文件進行存取，靈活操作。
1.2 一般多分辨率處理方法及其缺點
1.2.1 圖片縮放
基於當前屏幕的精度，平台自動加載任何未經縮放的限定尺寸和精度的圖片。如果圖片不匹配，平台會加載默認資源並且在放大或者縮小之後可以滿足當前界麵的顯示要求。例如，當前為高精度屏幕，平台會加載高精度資源（如HelloAndroid中drawable-hdpi 中的位圖資源），如果沒有，平台會將中精度資源縮放至高精度，導致圖片顯示不清晰。
1.2.2 自動定義像素尺寸和位置
如果程序不支持多種精度屏幕，平台會自動定義像素絕對位置和尺寸值等，這樣就能保證元素能和精度160 的屏幕上一樣能顯示出同樣尺寸的效果。例如，要讓WVGA 高精度屏幕和傳統的HVGA 屏幕一樣顯示同樣尺寸的圖片，當程序不支持時，係統會對程序慌稱屏幕分辨率為320×480,在（10,10）到（100,100）的區域內繪製圖形完成之後，係統會將圖形放大到（15,15）到（150,150）的屏幕顯示區域。
1.2.3 兼容更大尺寸的屏幕
當前屏幕超過程序所支持屏幕的上限時，定義supportsscreens元素，這樣超出顯示的基準線時，平台在此顯示黑色的背景圖。例如，WVGA 中精度屏幕上，如程序不支持這樣的大屏幕，係統會謊稱是一個320×480 的，多餘的顯示區域會被填充成黑色。
1.2.4 采用OpenGL動態繪製圖片
Android 底層提供了OpenGL 的接口和方法，可以動態繪製圖片，但是這種方式對不熟悉計算機圖形學的開發者來講是一個很大的挑戰。一般開發遊戲，采用OpenGL 方式。
1.2.5 多個apk 文件
Symbian 和傳統的J2ME 就是采用這種方式，為一款應用提供多個分辨率版本，用戶根據自己的需求下載安裝相應的可執行文件。針對每一種屏幕單獨開發應用程序不失為一種好方法，但是目前Google Market 對一個應用程序多個分辨率版本的支持還不完善，開發者還是需要盡可能使用一個apk 文件適應多個分辨率。
2 多分辨率處理方案詳解
2.1 基本術語介紹
2.1.1 屏幕尺寸
真正的物理尺寸，屏幕對角線的長度，單位是英寸。為了簡化起見，Android 把支持的所有物理尺寸分成了4 組：small,normal, large, extra large.
2.1.2 屏幕密度Density
一定物理範圍的像素的個數，單位通常是dpi（dots perinch），即每英寸的點數。密度較低的屏幕，在長和寬方向都隻有比較少的像素，而高密度的屏幕通常則會有
很多，甚至會非常非常多的像素排列在同一區域。
例如一個低分辨率屏幕相對於高分辨率屏幕在一定的物理區域內包含的像素點要少。為了簡化起見，Android 將所有的屏幕密度分成四組：low, medium,high 和extra high.
2.1.3 方向Orientation
從用戶視角來看的屏幕的方向，Portrait 縱向和Landscape 橫向。
2.1.4 分辨率Resolution
分辨率是指屏幕上擁有的像素的總數，通常使用“寬度×長度”表達。 雖然大部分情況下分辨率都被表示為“寬度×長度”，但分辨率並不意味著屏幕比 例。 （決定屏幕比例的是物理長度和物理寬度） ，通常，應用程序並不直接處理分辨率。
2.1.5 密度無關像素
密度無關像素dp: Android 平台中虛擬的像素單位，定義成一種密度無關的形式，像素px 和dp 的轉換公式為 px =dp*（dpi/160）。在界麵開發中應使用dp 作為像素單位，從而保證在不同的屏幕密度上控件所占的實際px 因密度而自動調整。
2.1.6 Retina屏幕
Retina屏幕是一種超高像素和越高密度的液晶屏。相對於以前的iPhone ，iPhone4 的屏幕增加了4倍的像素數量，它將960*640的分辨率壓縮到和前代iPhone相同物 理尺寸（3.5英寸）的顯示屏內。
為了做到兩代iPhone在顯示大小上看起來一致，該屏幕的像素密度必須達到326像 素/英寸。更精密的顯示技術使人眼已難以分辨單個的像素，這使文字特別清晰， 畫質特別生動鮮活。
2.2 手機屏幕的分類
Android 采用兩種標準對屏幕進行分類。按照屏幕尺寸分為四組small, normal, large, extra large;按照屏幕密度分為四組 low, medium ,high 和extra high,其分界線如圖1所示。
圖1 Android 中的屏幕分類
為了優化程序UI,讓其適應多種分辨率並能清晰顯示，一般情況下需要為不同屏幕大小密度提供不同的圖片文件和對應的布局文件，在運行的時候，Android 係統會根據當前設備的屏幕大小及密度等信息，選擇加載其中一套匹配的資源加以運行，從而達到適應多分辨率的效果。
2.3 設計
2.3.1 設計基準
結合種種因素 ，最終定義以中密度的正常屏幕（HVGA ）為設計基準。
HVGA (Half-size VGA)即VGA(640*480)的一半，分辨率為(480*320)。
它是用於各種各樣的PDA設備，首先是2002年的索尼Clie PEG - NR70 ，黑莓手機 穀歌手機也有HVGA的，iPhone也是HVGA設備。全球第一款Google手機，T- Mobile G1配備有3.2英寸HVGA （320*480 ）分辨率的全覿控式屏幕。
QVGA 240*320像素
VGA 640*480像素
WVGA 800*480像素
HVGA 480*320像素
2.3.2 UI設計
從開發角度講，應用程序會根據3類Android手機屏幕提供3套UI布局文件，但是相應界麵圖標也需要提供3套，如下表所示：
|
Icon Type |
Standard Asset Sizes (in Pixels), for Generalized Screen Densities |
||
|
|
Low density screen (ldpi) |
Medium density screen (mdpi) |
High density screen (hdpi) |
|
Launcher |
36 x 36 px |
48 x 48 px |
72 x 72 px |
|
Menu |
36 x 36 px |
48 x 48 px |
72 x 72 px |
|
Status Bar |
24 x 24 px |
32 x 32 px |
48 x 48 px |
|
Tab |
24 x 24 px |
32 x 32 px |
48 x 48 px |
|
Dialog |
24 x 24 px |
32 x 32 px |
48 x 48 px |
|
List View |
24 x 24 px |
32 x 32 px |
48 x 48 px |
2.4 Android 支持多分辨率原理及步驟
由以上分析，默認的加載方式都不能很好地適應不同的分辨率，Android 從1.6 開始支持多種分辨率的處理，原理簡而言之就是根據屏幕參數，動態加載資源文件。在Android 項目文件結構中，drawable 文件夾下包含三個子文件夾，分別為drawable-hdpi, drawable-mdpi, drawable-ldpi, 分別存放hdpi,mdpi,ldip 的位圖。應用程序運行時，Android 係統會根據當前設備的屏幕大小、分辨率、屏幕密度、方向、長寬比等信息，選擇相應文件夾進行加載。Android
配置修飾符的定義規則如下：
1）在res 文件夾下新建目錄，命名為<resources_name>-<qualifier> 這種格式，其中<resources_name> 為標準資源名稱，例如drawable 或者layout;<qualifier> 即修飾符，指定對應的屏幕參數，比如normal/small/large,hdpi/mdpi/ldpi,land/port,long/notlong 等。
2）在步驟1 新建的文件夾中存入相應的資源，比如位圖資源或者layout 資源，資源文件的名字必須與默認資源文件的名字相同。例如：
3）Android 係統支持多分辨率的機製離不開Android-Manifest.xml 文件的supports-screen 元素，若應用程序要適應多種分辨率，需要將anyDensity 設置為true.
2.5 界麵設計技巧
前麵的部分已經詳細講解了如何架構應用程序使其更好地適應多種分辨率屏幕，此外，在界麵設計和控製中我們還應該掌握一些原則或者技巧，從而使應用程序界麵友好、適應性強。
1）在XML layout 文件中定義長度的時候，最好使用wrap_content,fill_parent, 或者dp 進行描述，這樣可以保證在屏幕上麵展示的時候有合適的大小。例如，一個view layout_width="100dip",在 HVGA@160 density 的設備上顯示100 個px,而在 WVGA@240 density 的設備上顯示150 個px,但是所占的物理尺寸時相同的。
2）在Activity 或者其他控製視圖加載的代碼處，不要使用像素單位的硬編碼。
3）不要使用AbsoluteLayout.絕對布局是由AndroidUI toolkit 提供的布局容器中的一種。但是與其他layout 不一樣的是，AbsoluteLayout 使用固定的位置表示，使得在不同的屏幕上麵顯示效果不好，因此AbsoluteLayout 在sdk1.6 及以後的版本中被棄用了。
4）為不同屏幕密度的手機，提供不同的位圖資源，可以使得界麵清晰無縮放。
3 多分辨率兼容性測試方案
在產品發行之前，要在所有的目標手機上進行全麵的測試。Android SDK 包含了一套測試多分辨率的機製。可以自己定製avd 作為應用程序的測試環境，avd 會模擬真實機器的屏幕大小和密度。例如圖2 為模擬器的列表，可以將程序運行在這四個模擬器中進行多分辨率的測試。
圖2 虛擬機列表
4 結論
本文介紹Android 平台的體係架構和分辨率相關的術語，詳細論述資源加載原理和多分辨率處理的詳細流程，最後給出了測試應用程序是否適應多種分辨率的方法。結合本人實踐經驗進行講述，內容深入淺出，較完整地論述了如何使應用程序盡可能多地適應多種分辨率屏幕。
參考資料：
Android平台的多分辨率屏顯設計及其兼容性測試
玩轉Android多分辨率規格的界麵設計.pdf
Android手機分辨率基礎知識(DPI,DIP計算)
最後更新：2017-04-03 14:53:55