移动端Web页面适配方案

概述

移动端web页面的开发，由于手机屏幕尺寸、分辨率不同，或者需要考虑横竖屏问题，为了使得 web 页面在不同移动设备上具有相适应的展示效果，需要在开发过程中使用合理的适配方案来解决这个问题。

早期网页设计采用静态布局，通过 <meta> 标签中的 applicable-device 应用设备标识识别移动设备，即 <meta name = 'applicable-device' content = 'mobile'>，在 <meta> 标签中的 viewport 标签中设置 width，通过 js 动态修改标签的 initial-scale 使得页面等比缩放，刚好占满整个屏幕。一些文章中有提到静态布局中页面各个元素采用 px 为单位，这种方案实现简单，不存在兼容性问题，但用户体验很不友好。

后面出现流式布局，使用百分比 % 定义宽度，高度使用 px 固定，根据可视区域大小实时进行尺寸调整，通常使用 max-width/min-width 控制尺寸范围过大或者过小。这种方案实现比较简单，但在大屏手机或横竖屏切换场景下可能会导致页面元素被拉伸变形，字体大小无法随屏幕大小发生变化。

顺应不同页面字体大小展现问题，出现了弹性布局。这种布局方案下，包裹文字的元素的尺寸采用em/rem为单位，页面主要划分区域的尺寸依据情况使用 px、百分数或者 em/rem。如一些高校的网站 jlu，页面的主要划分区域使用 px 和百分比，包裹文字的元素和文字采用 em。

上面的这几种方案下，页面元素的大小按照屏幕分辨率进行适配调整，但是整体布局不变，对于响应式web设计，网页布局会随着访问它的视口及设备的不同呈现不同的样式，在实现上可能会以上多种方案的结合，同时搭配 媒体查询 技术使用，使得一个页面在多个终端 (PC, mobile, pad) 呈现满意效果，如 mashable 。

[TOC]

基本概念

像素

px (pixel)

像素，是屏幕上显示数据的最基本的点，表示相对大小。不同分辨率下相同长度的 px 元素显示会不一样，是因为像素点的个数相同情况下，不同分辨率下每个像素点对应的像素宽度不同。比如同样是14px大小的字，在 1366×768 显示屏下会显示的小，在 1024×768 显示屏下会相对大。也称为 物理像素（设备像素），是分辨率的尺寸单位。

pt (point)

印刷行业常用单位，能够使用测量设备测得的长度，等于 1/72 英寸。

css像素

在不同屏幕上，css像素呈现的物理尺寸一致，但 css 像素对应的物理像素具数不同。标准的显示密度下，1个 css 像素对应一个物理像素，缩放时，1 个 css 像素对应的物理像素会减增。是一种设备独立像素(device independent pixels: DIPs)

PPI (pixel per inch)

像素密度，每英寸所拥有的像素数。值越高，显示画面细节越丰富。计算公式为：，其中 和 是分辨率的宽高， 是屏幕尺寸。

DPI (dot per inch)

打印设备每英寸印刷出来的点有多少个，值越高，图片越细腻。

DPR (devicePixelRatio)

设备物理像素和设备独立像素比，即是指在理想布局宽度，使用多少个物理像素来渲染一个css像素。js中通过 window.devicePixelRatio 获取，css中通过 -webkit-device-pixel-ratio,-webkit-min-device-pixel-ratio , -webkit-max-device-pixel-ratio 进行媒体查询。

视口

<meta> 标签中定义了一些元数据信息，通过设置 <meta name = "viewport">，提供有关 视口初始大小 的信息，供移动设备 使用。属性值为

属性	属性值	描述
width	数值 / device-width	视口宽度
height	数值 / device-height	视口高度
initial-scale	0.0 ~ 10.0	设备宽度与视口大小之间的缩放比率
maximum-scale	0.0 ~ 10.0	缩放最大值
minimum-scale	0.0 ~ 10.0	缩放最小值
user-scalable	布尔值	默认yes，为no时用户不能缩放网页

移动端涉及布局视口（Layout Viewport）、视觉视口（Visual ViewPort）和理想视口（Ideal ViewPort）。

布局视口是指用视口元标签（viewport meta）来进行布局视口设置，css布局是相对于布局视口计算 ...

视觉视口是指用户当前看到的区域 ...

理想视口是屏幕分辨率的值，通过设置 <meta name = "viewport" content = "width = device-width， initial-scale = 1.0">实现

手机屏幕特性

与移动端 web 页面适配有关的手机屏幕特性包括

像素分辨率

硬件所支持的，屏幕每行的像素 * 每列的像素点数，单位是px。

逻辑分辨率

设备独立的，软件可以达到的，个人理解是使得软件/页面在不同屏幕上显示出来的效果一致。

倍率

像素分辨率 ÷ 逻辑分辨率等于倍率，如@3x表示分辨率的3倍。一个已知物理像素大小的元素，如果在普通屏中其设备像素等于css像素，但在一些高清屏中，如 Retina 显示屏，一个css像素对应2或3个设备像素，这时显示出来的元素会变小。为了让元素如期待显示，需要传入原始设计稿尺寸×倍率的设计稿，根据 DPR 的定义，这样加载后能够达到同样的效果。

尺寸

手机屏幕对角线长度换算成英寸的大小

适配方案

百分比方案

原理

使用 百分比% 定义 宽度，高度 用**px**固定，根据可视区域实时尺寸进行调整，尽可能适应各种分辨率，通常使用max-width/min-width控制尺寸范围过大或者过小。下表是子元素不同属性设置百分比的依据

属性设置参考height/width基于子元素的直接父元素，width相对于父元素的width，height相对于父元素的height``top/bottom 和left/right相对于直接非static定位的父元素的height/width``padding/margin不论是垂直方向或者是水平方向，都相对于直接父亲元素的width，与父元素的height无关。border-radius相对于自身的宽度

优势

原理简单，不存在兼容性问题

不足

如果屏幕尺度跨度太大，相对设计稿过大或者过小的屏幕不能正常显示，在大屏手机或横竖屏切换场景下可能会导致页面元素被拉伸变形，字体大小无法随屏幕大小发生变化。 ...

设置盒模型的不同属性时，其百分比设置的参考元素不唯一，容易使布局问题变得复杂

rem方案

原理

rem是相对长度单位，rem方案中的样式设计为相对于根元素font-size计算值的倍数。根据 屏幕宽度 设置html标签的font-size，在布局时使用 rem 单位布局，达到自适应的目的，是 弹性布局 的一种实现方式。

实现过程： 首先获取文档根元素和设备dpr，设置 rem，在html文档加载和解析完成后调整body字体大小； 在页面缩放 / 回退 / 前进的时候， 获取元素的内部宽度 (不包括垂直滚动条，边框和外边距)，重新调整 rem 大小。

实现方法: 用 css 处理器或 npm 包将页面 css 样式中的px自动转换成 rem。在整个 flexible 适配方案中，文本使用px作为单位，使用[data-dpr]属性来区分不同dpr下的文本字号。由于手机浏览器对字体显示最小是8px，因此对于小尺寸文字需要采用px为单位，防止通过 rem 转化后出现显示问题。手机淘宝 中的字体使用px为单位，腾讯新闻中的字体使用rem为单位。

贴上 源码 分析

(function(win, lib) {
    var doc = win.document; //当前文档对象
    var docEl = doc.documentElement; //文档对象根元素的只读属性
    var metaEl = doc.querySelector('meta[name="viewport"]');
    var flexibleEl = doc.querySelector('meta[name="flexible"]');
    var dpr = 0;
    var scale = 0;
    var tid;
    var flexible = lib.flexible || (lib.flexible = {});

    if (metaEl) { 
    //当meta中viewport的标签设置了scale时，将根据scale手动设置dpr
        console.warn('将根据已有的meta标签来设置缩放比例');
        var match = metaEl.getAttribute('content').match(/initial\-scale=([\d\.]+)/);
        if (match) {
            scale = parseFloat(match[1]);
            dpr = parseInt(1 / scale);
        }
    } else if (flexibleEl) {   
    //当meta中flexible的标签存在时，据此设置dpr
        var content = flexibleEl.getAttribute('content');
        if (content) {
            var initialDpr = content.match(/initial\-dpr=([\d\.]+)/);
            var maximumDpr = content.match(/maximum\-dpr=([\d\.]+)/);
            if (initialDpr) {
                dpr = parseFloat(initialDpr[1]);
                scale = parseFloat((1 / dpr).toFixed(2));    
            }
            if (maximumDpr) {
                dpr = parseFloat(maximumDpr[1]);
                scale = parseFloat((1 / dpr).toFixed(2));    
            }
        }
    }

    if (!dpr && !scale) { 
    //根据js获取到的devicePixelRatio设置dpr及scale，scale是dpr的倒数
        var isAndroid = win.navigator.appVersion.match(/android/gi);
        var isIPhone = win.navigator.appVersion.match(/iphone/gi);
        var devicePixelRatio = win.devicePixelRatio;
        if (isIPhone) {
            // iOS下，对于2和3的屏，分别用2和3倍方案
            if (devicePixelRatio >= 3 && (!dpr || dpr >= 3)) {                
                dpr = 3;
            } else if (devicePixelRatio >= 2 && (!dpr || dpr >= 2)){
                dpr = 2;
            } else {
                dpr = 1;
            }
        } else {
            // 其他设备下，仍旧使用1倍的方案
            dpr = 1;
        }
        scale = 1 / dpr;
    }

    docEl.setAttribute('data-dpr', dpr);
    //文本字号不建议使用rem，flexible适配方案中，文本使用px作为单位，使用[data-dpr]属性来区分不同dpr下的文本字号

    if (!metaEl) {
    //添加meta标签，设置name为viewport，content根据scale设置缩放比(默认、最大、最小缩放比)
        metaEl = doc.createElement('meta');
        metaEl.setAttribute('name', 'viewport');
        metaEl.setAttribute('content', 'initial-scale=' + scale + ', maximum-scale=' + scale + ', minimum-scale=' + scale + ', user-scalable=no');
        if (docEl.firstElementChild) {
            docEl.firstElementChild.appendChild(metaEl);
        } else {
            var wrap = doc.createElement('div');
            wrap.appendChild(metaEl);
            doc.write(wrap.innerHTML);
        }
    }

    function refreshRem(){
        //更新rem值
        var width = docEl.getBoundingClientRect().width;
        if (width / dpr > 540) {
            width = 540 * dpr;
        }
        var rem = width / 10; //1rem = viewWidth / 10
        docEl.style.fontSize = rem + 'px';
        flexible.rem = win.rem = rem;
    }

    //resize与pageshow延时300ms触发refreshRem(),使用防抖函数，防止事件被高频触发可能引起性能问题
    win.addEventListener('resize', function() {
        clearTimeout(tid);
        tid = setTimeout(refreshRem, 300);
    }, false);
    win.addEventListener('pageshow', function(e) {
        //当一条会话历史纪录被执行的时候触发事件，包括后退/前进按钮，同时会在onload页面触发后初始化页面时触发
        if (e.persisted) {//表示网页是否来自缓存
            clearTimeout(tid);
            tid = setTimeout(refreshRem, 300);
        }
    }, false);

    //在html文档加载和解析完成后设置body元素字体大小
    if (doc.readyState === 'complete') {
        doc.body.style.fontSize = 12 * dpr + 'px';
    } else {
        doc.addEventListener('DOMContentLoaded', function(e) {
            doc.body.style.fontSize = 12 * dpr + 'px';
        }, false);
    } 
    //浏览器有最小字体限制，css在pc上font-size是12px(移动端最小是8px), 也就是css像素是12，其DPR为1，在移动端dpr有可能为2和3，为了保证字体不变小，需要用12*dpr进行换算。

    refreshRem();

   //实现rem与px相互转换
    flexible.dpr = win.dpr = dpr;
    flexible.refreshRem = refreshRem;
    flexible.rem2px = function(d) {
        var val = parseFloat(d) * this.rem;
        if (typeof d === 'string' && d.match(/rem$/)) {
            val += 'px';
        }
        return val;
    }
    flexible.px2rem = function(d) {
        var val = parseFloat(d) / this.rem;
        if (typeof d === 'string' && d.match(/px$/)) {
            val += 'rem';
        }
        return val;
    }

})(window, window['lib'] || (window['lib'] = {}));

优势

兼容性好

• ios: 6.1系统以上都支持

• android: 2.1系统以上都支持

• 大部分主流浏览器都支持

  

  1.png

相较于之前的静态布局和百分比方案，页面不会因为伸缩发生变形，自适应效果更佳。

不足

不是纯css移动适配方案，需要引入js脚本 在头部内嵌一段 js脚本 监听分辨率的变化来动态改变根元素的字体大小，css样式和 js 代码有一定 耦合性，并且必须将改变font-size的代码放在 css 样式之前。 ...

小数像素问题，浏览器渲染最小的单位是像素，元素根据屏幕宽度自适应，通过 rem 计算后可能会出现小数像素，浏览器会对这部分小数四舍五入，按照整数渲染。浏览器在渲染时所做的摄入处理只是应用在元素的尺寸渲染上，其真实占据的空间依旧是原始大小。也就是说如果一个元素尺寸是 0.625px，那么其渲染尺寸应该是 1px，空出的 0.375px 空间由其临近的元素填充；同样道理，如果一个元素尺寸是 0.375px，其渲染尺寸就应该是0，但是其会占据临近元素 0.375px 的空间。会导致：缩放到低于1px的元素时隐时现（解决办法：指定最小转换像素，对于比较小的像素，不转换为 rem 或 vw）；两个同样宽度的元素因为各自周围的元素宽度不同，导致两元素相差1px；宽高相同的正方形，长宽不等了；border-radius: 50% 画的圆不圆。 ...

Android 浏览器下 line-height 垂直居中偏离的问题。常用的垂直居中方式就是使用line-height，这种方法在Android设备下并不能完全居中。 ...

cursor: pointer 元素点击背景变色的问题，对添加了cursor:pointer属性的元素，在移动端点击时，背景会高亮。为元素添加tag-highlight-color:transparent 属性可以隐藏背景高亮。

vh/vw方案

原理

视口是浏览器中用于呈现网页的区域，移动端的视口通常指的是 布局视口

• vw : 1vw 等于 视口宽度 的 1%
• vh : 1vh 等于 视口高度 的 1%
• vmin : 选取 vw 和 vh 中 最小 的那个
• vmax : 选取 vw 和 vh 中 最大 的那个

使用 css 预处理器把设计稿尺寸转换为 vw 单位，包括 文本，布局高宽，间距 等，使得这些元素能够随视口大小自适应调整。以1080px设计稿为基准，转化的计算表示为

// 以1080px作为设计稿基准
$vw_base: 1080
@function vw($px) {
    @return($px / 1080) * 100vw
} 

优势

纯 css 移动端适配方案，不存在脚本依赖问题 ...

相对于 rem 以根元素字体大小的倍数 定义 元素大小，逻辑清晰简单，视口单位依赖于视口的尺寸 "1vw ＝ 1/100 viewport width"，根据 视口尺寸的百分比 来定义 元素宽度

不足

存在一些兼容性问题，Android4.4以下不支持

2.png

rem+vw/vh方案

原理

vw/vh 方案能够实现宽度和高度的自适应，并且逻辑清晰，由于其被支持得较晚，所以存在一定的兼容性问题。将 vw/vh 方案与 rem 方案相结合，给根元素设置随视口变化的vw单位，可以通过postcss-plugin-vwtorem将其转换。具体的计算过程为：

对于1080px宽的设计稿，设置默认根字号的大小为100px，那么设计稿中1px对应的是 100vw/1080 = 0.0925926vw，并且 1rem = 100px，也就可以得到1rem = 9.256926vw (1080 * 0.01 px === 1vw, 100px === 100 / 1080 vw * 100 === 1rem )

同时可以使用媒体查询限制根元素的最大最小值，实现对页面的最大最小宽度限制，对用户的视觉体验更好。

实用性

rem 弹性布局方式作为移动端web页面适配方法，后期从 rem 过渡到 vw ，只需要通过 改变根元素大小的计算方式 不需要其他处理。vw 将会成为一种更好的适配方式，目前由于兼容性的原因得不到广泛应用。rem+vw/vh 不存在 vw/vh 的兼容性问题，可以成为由 rem 向 vw/vh 转变的一种过渡方案。

基于媒体查询的响应式设计

响应式设计 使得一个网站同时适配 多种设备 和 多个屏幕，让网站的布局和功能随用户的使用环境（屏幕大小、输出方式、设备/浏览器能力而变化），使其视觉合理，交互方式符合习惯。如使得内容区块可伸缩与自由排布，边距适应页面尺寸，图片适应比例变化，能够自动隐藏/部分显示内容，能自动折叠导航和菜单。

原理

主要实现是通过 媒体查询，通过给不同分辨率的设备编写不同的样式实现响应式布局，用于解决不同设备不同分辨率之间兼容问题，一般是指PC、平板、手机设备之间较大的分辨率差异。实现上不局限于具体的方案，通常结合了 流式布局 + 弹性布局 方案。比如给小屏幕手机设置@2x图，为大屏手机设置@3x图

@media only screen and (min-width: 375px){
    样式1
}
@media only screen and (min-width: 750){
    样式2
}

优势

能够使网页在不同设备、不同分辨率屏幕上呈现合理布局，不仅仅是样式伸缩变换

不足

要匹配足够多的设备与屏幕，一个web页面需要多个设计方案，工作量比较大 ...

通过媒体查询技术需要设置一定量的断点，到达某个断点前后的页面发生显著变化，用户体验不太友好

移动端web页面适配方案中的通用问题

1像素问题

是指设置边框 为1px css像素，在 普通屏幕 下1px，高清屏幕 (dpr为2)下2px的情况。是由于不同移动设备的dpr不同，导致1px css像素，转换成物理像素后显示不一样。

设置scale 为 1/dpr

css 中涉及1像素的地方仍然使用px作为单位，设置<meta> 标签中 initial-scale = 1/dpr ，将整个页面缩小dpr倍，对于页面采用 rem 方案的情况，将页面的 根字体 再放大dpr倍，这个时候就能够在不改变页面其他布局的情况下，保持边框的 css 像素为1px。参考

transform 的 scale 属性

transform的scale属性允许对元素进行缩放，其中scaleY(y)通过设置Y轴的值来定义缩放转换，并结合伪元素使用，通过transform-origin: 50% 0%修改元素变换的中心点实现。针对横着的边框线用scaleY(y)，针对竖着的边框线要用scaleX(x)，针对一圈的边框线用scale()，并且需要注意转移元素变换中心点。

<style>
//针对竖着的边框线
.className: before {
  //其他样式
  transform-origin: 50% 0%;
}
@media only screen and (-webkit-min-device-pixel-ratio: 2) { //dpr为2时
  .className: before {
    transform: scaleY(0.5);
  }
}
@media only screen and (-webkit-min-device-pixel-ratio: 3) { //dpr为3时
  .className: before {
    transform: scaleY(0.33);
  }
}
</style>

border-image属性

使用border-image，在元素的边框上设置一个一半透明一半显示的图片。参考

对图片的处理

加载网页时，平均60%以上的流量来自 加载图片。指定图像宽度时使用相对单位，防止意外溢出视口，如 width: 50%，将图片宽度设置为包含元素宽度的 50%。因为 css 允许内容溢出容器， 需要使用 max-width: 100% 来保证图像及其他内容不会溢出。使用 img 元素的 alt 属性提供描述，描述有助于提高网站的可访问性，能提供语境给屏幕阅读器及其他辅助性技术，参考 。维护自适应页面中图片宽高比固定比较常用的方法是使用**padding**设置。对于不同dpr以及不同分辨率/尺寸的屏幕，为了避免资源浪费和等待时间延长，需要针对不同的屏幕使用合适的图片，加载的图片分为通过标签引入的图片和背景图片。

srcse 和 sizes

**对于<img>引入的图片，如果想要图片适应不同像素密度的屏幕，并且屏幕上显示图片的实际尺寸相同，使用 **srcset **属性用来指定多张图像。**它的值是一个逗号分隔的字符串，每个部分都是一张图像的 URL，后面接一个空格，后接是像素密度描述符。浏览器根据当前设备的像素密度，选择需要加载的图像。如果srcset属性都不满足条件，那么就加载src属性指定的默认图像。

<img srcset="foo-320w.jpg,
             foo-480w.jpg 1.5x,
             foo-640w.jpg 2x"
     src="foo-640w.jpg">
<!--srcset属性给出了三个图像URL，适应三种不同的像素密度， 后面的像素密度描述符，格式是像素密度倍数 + 字母x。1x表示单倍像素密度，可以省略。-->

如果想要针对不同屏幕，使用不同分辨率版本和尺寸的图片，使用属性srcse 和 sizes 。srcset 定义了允许浏览器选择的图像集，以及每个图像的大小（使用w单位）。sizes定义了一组媒体条件（例如屏幕宽度），指明当某些媒体条件为真时，什么样的图片尺寸是最佳选择。

<img srcset = "elva-fairy-320w.jpg 320w,
               elva-fairy-480w.jpg 480w,
               elva-fairy-800w.jpg 800w"
     sizes = "(max-width: 320px) 280px,
              (max-width: 480px) 440px,
              800px"
     src = "elva-fairy-800w.jpg" alt="Elva dressed as a fairy">

浏览器的查询过程：

• 查看设备宽度；
• 检查sizes列表中哪个媒体条件是第一个为真；
• 查看给予该媒体查询的槽大小；
• 加载srcset列表中引用的最接近所选的槽大小的图像

异步加载

< img> 引入的图片，使用js自带的异步加载图片。 根据不同的dpr，加载不同分辨率的图片。

<img id="img" data-src1x="xxx@1x.jpg" data-src2x="xxx@2x.jpg" data-src3x="xxx@3x.jpg"/>

var dpr = window.devicePixelRatio;
if(dpr > 3){
    dpr = 3;
};

var imgSrc = $('#img').data('src'+dpr+'x');
var img = new Image();
img.src = imgSrc;
img.onload = function(imgObj){
    $('#img').remove().prepend(imgObj);//替换img对象
};

picture

为不同的视口提供不同的图片，使用<picture>标签。 <picture>是html5中定义的一个容器标签，内部使用<source>和<image>，**浏览器会匹配<source>的type,media,srcset等属性，找到最适合当前布局 / 视口宽度 / 设备像素密度的图像进行加载。**这里的<img>标签是浏览器不支持picture元素，或者支持picture但没有合适的媒体定义时的后备，不能省略。

<picture>
  <source media="(min-width: 30px)" srcset="cat-vertical.jpg">
  <source media="(min-width: 60px)" srcset="cat-horizontal.jpg">
  <img src="cat.jpg" alt="cat">
</picture>

Image-set

对于背景图片，使用image-set根据用户设备的分辨率匹配合适的图像， 同时要考虑兼容性问题。

<style>
.css {
    background-image: url(1x.png); /*不支持image-set的情况下显示*/
    background: -image-set(
            url(1x.png) 1x,/* 支持image-set的浏览器的[普通屏幕]下 */
            url(2x.png) 2x,/* 支持image-set的浏览器的[2倍Retina屏幕] */
            url(3x.png) 3x/* 支持image-set的浏览器的[3倍Retina屏幕] */
    );
}
</style>

media query

对于背景图片，使用媒体查询自动切换不同分辨率的版本

<style>
/* 普通显示屏(设备像素比例小于等于1)使用1倍的图 */
.css{
    background-image: url(img_1x.png);
}

/* 高清显示屏(设备像素比例大于等于2)使用2倍图  */
@media only screen and (min-device-pixel-ratio:2){
    .css{
        background-image: url(img_2x.png);
    }
}

/* 高清显示屏(设备像素比例大于等于3)使用3倍图  */
@media only screen and (min-device-pixel-ratio:3){
    .css{
        background-image: url(img_3x.png);
    }
}
</style>

总结

对于上述的各种移动端web页面自适应方案来说，都存在着一些优势和不足。对于国内的一些互联网站，通过查看网页源代码发现，它可能不是某一种方案的单独使用，而是几种方案的结合。一个页面上，元素的宽度设置上有百分比，也有rem，字体的样式中有rem，有em，也有固定大小的px；在屏幕宽度过大时不再缩放，也会用到媒体查询，并且响应式设计更多地可能是针对不同设备间的自适应。对于移动端web页面的自适应方案来说，现在用的比较多的是rem，逐渐向vw/vh发展，而rem+vw/vh则是作为vw/vh向后兼容的一种过渡。