在移動設備上進行網頁的重構或開發,首先得搞明白的就是移動設備上的viewport了,只有明白了viewport的概念以及弄清楚了跟viewport有關的meta標簽的使用,才能更好地讓我們的網頁適配或響應各種不同分辨率的移動設備。

一、viewport的概念

通俗的講,移動設備上的viewport就是設備的屏幕上能用來顯示我們的網頁的那一塊區域,在具體一點,就是瀏覽器上(也可能是一個app中的webview)用來顯示網頁的那部分區域,但viewport又不局限于瀏覽器可視區域的大小,它可能比瀏覽器的可視區域要大,也可能比瀏覽器的可視區域要小。在默認情況下,一般來講,移動設備上的viewport都是要大于瀏覽器可視區域的,這是因為考慮到移動設備的分辨率相對于桌面電腦來說都比較小,所以為了能在移動設備上正常顯示那些傳統的為桌面瀏覽器設計的網站,移動設備上的瀏覽器都會把自己默認的viewport設為980px或1024px(也可能是其它值,這個是由設備自己決定的),但帶來的后果就是瀏覽器會出現橫向滾動條,因為瀏覽器可視區域的寬度是比這個默認的viewport的寬度要小的。下圖列出了一些設備上瀏覽器的默認viewport的寬度。


二、css中的1px并不等于設備的1px

在css中我們一般使用px作為單位,在桌面瀏覽器中css的1個像素往往都是對應著電腦屏幕的1個物理像素,這可能會造成我們的一個錯覺,那就是css中的像素就是設備的物理像素。但實際情況卻并非如此,css中的像素只是一個抽象的單位,在不同的設備或不同的環境中,css中的1px所代表的設備物理像素是不同的。在為桌面瀏覽器設計的網頁中,我們無需對這個津津計較,但在移動設備上,必須弄明白這點。在早先的移動設備中,屏幕像素密度都比較低,如iphone3,它的分辨率為320x480,在iphone3上,一個css像素確實是等于一個屏幕物理像素的。后來隨著技術的發展,移動設備的屏幕像素密度越來越高,從iphone4開始,蘋果公司便推出了所謂的Retina屏,分辨率提高了一倍,變成640x960,但屏幕尺寸卻沒變化,這就意味著同樣大小的屏幕上,像素卻多了一倍,這時,一個css像素是等于兩個物理像素的。其他品牌的移動設備也是這個道理。例如安卓設備根據屏幕像素密度可分為ldpi、mdpi、hdpi、xhdpi等不同的等級,分辨率也是五花八門,安卓設備上的一個css像素相當于多少個屏幕物理像素,也因設備的不同而不同,沒有一個定論。

還有一個因素也會引起css中px的變化,那就是用戶縮放。例如,當用戶把頁面放大一倍,那么css中1px所代表的物理像素也會增加一倍;反之把頁面縮小一倍,css中1px所代表的物理像素也會減少一倍。關于這點,在文章后面的部分還會講到。

在移動端瀏覽器中以及某些桌面瀏覽器中,window對象有一個devicePixelRatio屬性,它的官方的定義為:設備物理像素和設備獨立像素的比例,也就是 devicePixelRatio = 物理像素 / 獨立像素。css中的px就可以看做是設備的獨立像素,所以通過devicePixelRatio,我們可以知道該設備上一個css像素代表多少個物理像素。例如,在Retina屏的iphone上,devicePixelRatio的值為2,也就是說1個css像素相當于2個物理像素。但是要注意的是,devicePixelRatio在不同的瀏覽器中還存在些許的兼容性問題,所以我們現在還并不能完全信賴這個東西,具體的情況可以看下這篇文章

devicePixelRatio的測試結果:


三、PPK的關于三個viewport的理論

ppk大神對于移動設備上的viewport有著非常多的研究(第一篇第二篇第三篇),有興趣的同學可以去看一下,本文中有很多數據和觀點也是出自那里。ppk認為,移動設備上有三個viewport。

首先,移動設備上的瀏覽器認為自己必須能讓所有的網站都正常顯示,即使是那些不是為移動設備設計的網站。但如果以瀏覽器的可視區域作為viewport的話,因為移動設備的屏幕都不是很寬,所以那些為桌面瀏覽器設計的網站放到移動設備上顯示時,必然會因為移動設備的viewport太窄,而擠作一團,甚至布局什么的都會亂掉。也許有人會問,現在不是有很多手機分辨率都非常大嗎,比如768x1024,或者1080x1920這樣,那這樣的手機用來顯示為桌面瀏覽器設計的網站是沒問題的吧?前面我們已經說了,css中的1px并不是代表屏幕上的1px,你分辨率越大,css中1px代表的物理像素就會越多,devicePixelRatio的值也越大,這很好理解,因為你分辨率增大了,但屏幕尺寸并沒有變大多少,必須讓css中的1px代表更多的物理像素,才能讓1px的東西在屏幕上的大小與那些低分辨率的設備差不多,不然就會因為太小而看不清。所以在1080x1920這樣的設備上,在默認情況下,也許你只要把一個div的寬度設為300多px(視devicePixelRatio的值而定),就是滿屏的寬度了。回到正題上來,如果把移動設備上瀏覽器的可視區域設為viewport的話,某些網站就會因為viewport太窄而顯示錯亂,所以這些瀏覽器就決定默認情況下把viewport設為一個較寬的值,比如980px,這樣的話即使是那些為桌面設計的網站也能在移動瀏覽器上正常顯示了。ppk把這個瀏覽器默認的viewport叫做 layout viewport。這個layout viewport的寬度可以通過 document.documentElement.clientWidth 來獲取。

然而,layout viewport 的寬度是大于瀏覽器可視區域的寬度的,所以我們還需要一個viewport來代表 瀏覽器可視區域的大小,ppk把這個viewport叫做 visual viewport。visual viewport的寬度可以通過window.innerWidth 來獲取,但在Android 2, Oprea mini 和 UC 8中無法正確獲取。

現在我們已經有兩個viewport了:layout viewport 和 visual viewport。但瀏覽器覺得還不夠,因為現在越來越多的網站都會為移動設備進行單獨的設計,所以必須還要有一個能完美適配移動設備的viewport。所謂的完美適配指的是,首先不需要用戶縮放和橫向滾動條就能正常的查看網站的所有內容;第二,顯示的文字的大小是合適,比如一段14px大小的文字,不會因為在一個高密度像素的屏幕里顯示得太小而無法看清,理想的情況是這段14px的文字無論是在何種密度屏幕,何種分辨率下,顯示出來的大小都是差不多的。當然,不只是文字,其他元素像圖片什么的也是這個道理。ppk把這個viewport叫做 ideal viewport,也就是第三個viewport——移動設備的理想viewport。

ideal viewport 并沒有一個固定的尺寸,不同的設備擁有有不同的 ideal viewport。所有的 iphone 的 ideal viewport 寬度都是 320px,無論它的屏幕寬度是 320 還是 640,也就是說,在 iphone 中,css 中的 320px 就代表 iphone 屏幕的寬度。

但是安卓設備就比較復雜了,有320px的,有360px的,有384px的等等,關于不同的設備ideal viewport的寬度都為多少,可以到 http://viewportsizes.com 去查看一下,里面收集了眾多設備的理想寬度。

再總結一下:ppk把移動設備上的viewport分為layout viewport 、 visual viewport 和 ideal viewport 三類,其中的 ideal viewport 是最適合移動設備的viewport,ideal viewport的寬度等于移動設備的屏幕寬度,只要在css中把某一元素的寬度設為ideal viewport的寬度(單位用px),那么這個元素的寬度就是設備屏幕的寬度了,也就是寬度為100%的效果。ideal viewport 的意義在于,無論在何種分辨率的屏幕下,那些針對ideal viewport 而設計的網站,不需要用戶手動縮放,也不需要出現橫向滾動條,都可以完美的呈現給用戶。


四、利用meta標簽對viewport進行控制

移動設備默認的viewport是layout viewport,也就是那個比屏幕要寬的viewport,但在進行移動設備網站的開發時,我們需要的是ideal viewport。那么怎么才能得到ideal viewport呢?這就該輪到meta標簽出場了。

我們在開發移動設備的網站時,最常見的的一個動作就是把下面這個東西復制到我們的head標簽中:

<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, user-scalable=0">

該meta標簽的作用是讓當前viewport的寬度等于設備的寬度,同時不允許用戶手動縮放。也許允不允許用戶縮放不同的網站有不同的要求,但讓viewport的寬度等于設備的寬度,這個應該是大家都想要的效果,如果你不這樣的設定的話,那就會使用那個比屏幕寬的默認viewport,也就是說會出現橫向滾動條。

這個name為viewport的meta標簽到底有哪些東西呢,又都有什么作用呢?

meta viewport 標簽首先是由蘋果公司在其safari瀏覽器中引入的,目的就是解決移動設備的viewport問題。后來安卓以及各大瀏覽器廠商也都紛紛效仿,引入對meta viewport的支持,事實也證明這個東西還是非常有用的。

在蘋果的規范中,meta viewport 有6個屬性(暫且把content中的那些東西稱為一個個屬性和值),如下:

width 設置layout viewport  的寬度,為一個正整數,或字符串"width-device"
initial-scale 設置頁面的初始縮放值,為一個數字,可以帶小數
minimum-scale 允許用戶的最小縮放值,為一個數字,可以帶小數
maximum-scale 允許用戶的最大縮放值,為一個數字,可以帶小數
height 設置layout viewport  的高度,這個屬性對我們并不重要,很少使用
user-scalable 是否允許用戶進行縮放,值為"no"或"yes", no 代表不允許,yes代表允許

這些屬性可以同時使用,也可以單獨使用或混合使用,多個屬性同時使用時用逗號隔開就行了。

此外,在安卓中還支持 target-densitydpi 這個私有屬性,它表示目標設備的密度等級,作用是決定css中的1px代表多少物理像素

target-densitydpi  值可以為一個數值或 high-dpi 、 medium-dpi、 low-dpi、 device-dpi 這幾個字符串中的一個

特別說明的是,當 target-densitydpi=device-dpi 時, css中的1px會等于物理像素中的1px。

因為這個屬性只有安卓支持,并且安卓已經決定要廢棄 target-densitydpi 這個屬性了,所以這個屬性我們要避免進行使用 。


五、把當前的viewport寬度設置為 ideal viewport 的寬度

要得到ideal viewport就必須把默認的layout viewport的寬度設為移動設備的屏幕寬度。因為meta viewport中的width能控制layout viewport的寬度,所以我們只需要把width設為width-device這個特殊的值就行了。

<meta name="viewport" content="width=device-width">

下圖是這句代碼在各大移動端瀏覽器上的測試結果:

可以看到通過width=device-width,所有瀏覽器都能把當前的viewport寬度變成ideal viewport的寬度,但要注意的是,在iphone和ipad上,無論是豎屏還是橫屏,寬度都是豎屏時ideal viewport的寬度。

這樣的寫法看起來誰都會做,沒吃過豬肉,誰還沒見過豬跑啊~,確實,我們在開發移動設備上的網頁時,不管你明不明白什么是viewport,可能你只需要這么一句代碼就夠了。

可是你肯定不知道

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

這句代碼也能達到和前一句代碼一樣的效果,也可以把當前的的viewport變為 ideal viewport。

呵呵,傻眼了吧,因為從理論上來講,這句代碼的作用只是不對當前的頁面進行縮放,也就是頁面本該是多大就是多大。那為什么會有 width=device-width 的效果呢?

要想清楚這件事情,首先你得弄明白這個縮放是相對于什么來縮放的,因為這里的縮放值是1,也就是沒縮放,但卻達到了 ideal viewport 的效果,所以,那答案就只有一個了,縮放是相對于 ideal viewport來進行縮放的,當對ideal viewport進行100%的縮放,也就是縮放值為1的時候,不就得到了 ideal viewport嗎?事實證明,的確是這樣的。下圖是各大移動端的瀏覽器當設置了<meta name="viewport" content="initial-scale=1"> 后是否能把當前的viewport寬度變成 ideal viewport 的寬度的測試結果。

測試結果表明 initial-scale=1 也能把當前的viewport寬度變成 ideal viewport 的寬度,但這次輪到了windows phone 上的IE 無論是豎屏還是橫屏都把寬度設為豎屏時ideal viewport的寬度。但這點小瑕疵已經無關緊要了。

但如果 width 和 initial-scale=1 同時出現,并且還出現了沖突呢?比如:

<meta name="viewport" content="width=400, initial-scale=1">

width=400表示把當前viewport的寬度設為400px,initial-scale=1則表示把當前viewport的寬度設為ideal viewport的寬度,那么瀏覽器到底該服從哪個命令呢?是書寫順序在后面的那個嗎?不是。當遇到這種情況時,瀏覽器會取它們兩個中較大的那個值。例如,當width=400,ideal viewport的寬度為320時,取的是400;當width=400, ideal viewport的寬度為480時,取的是ideal viewport的寬度。(ps:在uc9瀏覽器中,當initial-scale=1時,無論width屬性的值為多少,此時viewport的寬度永遠都是ideal viewport的寬度)

最后,總結一下,要把當前的viewport寬度設為ideal viewport的寬度,既可以設置 width=device-width,也可以設置 initial-scale=1,但這兩者各有一個小缺陷,就是iphone、ipad以及IE 會橫豎屏不分,通通以豎屏的ideal viewport寬度為準。所以,最完美的寫法應該是,兩者都寫上去,這樣就 initial-scale=1 解決了 iphone、ipad的毛病,width=device-width則解決了IE的毛病:

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

六、關于meta viewport的更多知識

1、關于縮放以及initial-scale的默認值

首先我們先來討論一下縮放的問題,前面已經提到過,縮放是相對于ideal viewport來縮放的,縮放值越大,當前viewport的寬度就會越小,反之亦然。例如在iphone中,ideal viewport的寬度是320px,如果我們設置 initial-scale=2 ,此時viewport的寬度會變為只有160px了,這也好理解,放大了一倍嘛,就是原來1px的東西變成2px了,但是1px變為2px并不是把原來的320px變為640px了,而是在實際寬度不變的情況下,1px變得跟原來的2px的長度一樣了,所以放大2倍后原來需要320px才能填滿的寬度現在只需要160px就做到了。因此,我們可以得出一個公式:

visual viewport寬度 = ideal viewport寬度  / 當前縮放值

當前縮放值 = ideal viewport寬度  / visual viewport寬度

ps: visual viewport的寬度指的是瀏覽器可視區域的寬度。

大多數瀏覽器都符合這個理論,但是安卓上的原生瀏覽器以及IE有些問題。安卓自帶的webkit瀏覽器只有在 initial-scale = 1 以及沒有設置width屬性時才是表現正常的,也就相當于這理論在它身上基本沒用;而IE則根本不甩initial-scale這個屬性,無論你給他設置什么,initial-scale表現出來的效果永遠是1。

好了,現在再來說下initial-scale的默認值問題,就是不寫這個屬性的時候,它的默認值會是多少呢?很顯然不會是1,因為當 initial-scale = 1 時,當前的layout viewport寬度會被設為 ideal viewport的寬度,但前面說了,各瀏覽器默認的 layout viewport寬度一般都是980啊,1024啊,800啊等等這些個值,沒有一開始就是 ideal viewport的寬度的,所以 initial-scale的默認值肯定不是1。安卓設備上的initial-scale默認值好像沒有方法能夠得到,或者就是干脆它就沒有默認值,一定要你顯示的寫出來這個東西才會起作用,我們不管它了,這里我們重點說一下iphone和ipad上的initial-scale默認值。

根據測試,我們可以在iphone和ipad上得到一個結論,就是無論你給layout viewpor設置的寬度是多少,而又沒有指定初始的縮放值的話,那么iphone和ipad會自動計算initial-scale這個值,以保證當前layout viewport的寬度在縮放后就是瀏覽器可視區域的寬度,也就是說不會出現橫向滾動條。比如說,在iphone上,我們不設置任何的viewport meta標簽,此時layout viewport的寬度為980px,但我們可以看到瀏覽器并沒有出現橫向滾動條,瀏覽器默認的把頁面縮小了。根據上面的公式,當前縮放值 = ideal viewport寬度 / visual viewport寬度,我們可以得出:

當前縮放值 = 320 / 980

也就是當前的initial-scale默認值應該是 0.33這樣子。當你指定了initial-scale的值后,這個默認值就不起作用了。

總之記住這個結論就行了:在iphone和ipad上,無論你給viewport設的寬的是多少,如果沒有指定默認的縮放值,則iphone和ipad會自動計算這個縮放值,以達到當前頁面不會出現橫向滾動條(或者說viewport的寬度就是屏幕的寬度)的目的。

2、動態改變meta viewport標簽

第一種方法

可以使用document.write來動態輸出meta viewport標簽,例如:

document.write('<meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1">')

第二種方法

通過setAttribute來改變

<meta id="testViewport" name="viewport" content="width = 380">
<script>
var mvp = document.getElementById('testViewport');
mvp.setAttribute('content','width=480');
</script>

安卓2.3自帶瀏覽器上的一個bug

<meta name="viewport" content="width=device-width">

<script type="text/javascript">
alert(document.documentElement.clientWidth); //彈出600,正常情況應該彈出320
</script>

<meta name="viewport" content="width=600">

<script type="text/javascript">
alert(document.documentElement.clientWidth); //彈出320,正常情況應該彈出600
</script>

測試的手機ideal viewport 寬度為320px,第一次彈出的值是600,但這個值應該是第行meta標簽的結果啊,然后第二次彈出的值是320,這才是第一行meta標簽所達到的效果啊,所以在安卓2.3(或許是所有2.x版本中)的自帶瀏覽器中,對meta viewport標簽進行覆蓋或更改,會出現讓人非常迷糊的結果。


七、結語

說了那么多廢話,最后還是有必要總結一點有用的出來。

首先如果不設置meta viewport標簽,那么移動設備上瀏覽器默認的寬度值為800px,980px,1024px等這些,總之是大于屏幕寬度的。這里的寬度所用的單位px都是指css中的px,它跟代表實際屏幕物理像素的px不是一回事。

第二、每個移動設備瀏覽器中都有一個理想的寬度,這個理想的寬度是指css中的寬度,跟設備的物理寬度沒有關系,在css中,這個寬度就相當于100%的所代表的那個寬度。我們可以用meta標簽把viewport的寬度設為那個理想的寬度,如果不知道這個設備的理想寬度是多少,那么用device-width這個特殊值就行了,同時initial-scale=1也有把viewport的寬度設為理想寬度的作用。所以,我們可以使用

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

來得到一個理想的viewport(也就是前面說的ideal viewport)。

為什么需要有理想的viewport呢?比如一個分辨率為320x480的手機理想viewport的寬度是320px,而另一個屏幕尺寸相同但分辨率為640x960的手機的理想viewport寬度也是為320px,那為什么分辨率大的這個手機的理想寬度要跟分辨率小的那個手機的理想寬度一樣呢?這是因為,只有這樣才能保證同樣的網站在不同分辨率的設備上看起來都是一樣或差不多的。實際上,現在市面上雖然有那么多不同種類不同品牌不同分辨率的手機,但它們的理想viewport寬度歸納起來無非也就 320、360、384、400等幾種,都是非常接近的,理想寬度的相近也就意味著我們針對某個設備的理想viewport而做出的網站,在其他設備上的表現也不會相差非常多甚至是表現一樣的。

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