浅谈移动端中的视口（viewport）

在 PC 端，视口指的是浏览器的可视区域，其宽度和浏览器窗口的宽度保持一致。在 CSS 标准文档中，视口也被称为初始包含块，它是所有 CSS 百分比宽度推算的根源，给 CSS 布局限制了一个最大宽度。

而移动端则较为复杂，它涉及到三个视口：布局视口（Layout Viewport）、视觉视口（Visual Viewport）和理想视口（Ideal Viewport）。

本文主要讨论移动端中的视口。

1. 基本概念

1.1 两种像素

像素是计算机屏幕中显示特定颜色的最小区域。屏幕中的像素越多，同一范围内能看到的内容就越多。或者说，当设备尺寸相同时，像素越密集，画面就越精细。

那么，当我们在 CSS 中为一个元素设置属性 width: 250px; 时，会发生什么？这个元素的宽度究竟是多少像素呢？

事实上，这里已经涉及了两种不同的像素：物理像素和 CSS 像素。

物理像素（设备像素，device pixels）

指的是设备屏幕的物理像素，任何设备的物理像素数量都是固定的。

CSS 像素（CSS pixels）

是 CSS 和 JS 中使用的一个抽象概念。它和物理像素之间的比例取决于屏幕的特性（是否为高密度）以及用户进行的缩放，由浏览器自行换算。

在 Apple 的视网膜屏（Retina）中，每 4 个像素为一组，渲染出普通屏幕中一个像素显示区域内的图像，从而实现更为精细的显示效果。此时， 250px 的元素跨越了 500 个物理像素的宽度。

如果用户进行了放大，那么一个 CSS 像素还将跨越更多的物理像素。

1.2 三种视口

移动端浏览器通常宽度是 240px~640px，而大多数为 PC 端设计的网站宽度至少为 800px，如果仍以浏览器窗口作为视口的话，网站内容在手机上看起来会非常窄。

因此，引入了布局视口、视觉视口和理想视口三个概念，使得移动端中的视口与浏览器宽度不再相关联。

布局视口（layout viewport）

一般移动设备的浏览器都默认设置了一个 viewport 元标签，定义一个虚拟的布局视口（layout viewport），用于解决早期的页面在手机上显示的问题。iOS, Android 基本都将这个视口分辨率设置为 980px，所以 PC 上的网页基本能在手机上呈现，只不过元素看上去很小，一般默认可以通过手动缩放网页。

布局视口的宽度/高度可以通过 document.documentElement.clientWidth / Height 获取。

可以看到，默认的布局视口宽度为 980px。如果要显式设置布局视口，可以使用 HTML 中的 meta 标签：

<meta name="viewport" content="width=400">

布局视口使视口与移动端浏览器屏幕宽度完全独立开。CSS 布局将会根据它来进行计算，并被它约束。

视觉视口（visual viewport）

视觉视口是用户当前看到的区域，用户可以通过缩放操作视觉视口，同时不会影响布局视口。

视觉视口和缩放比例的关系为：

当前缩放值 = 理想视口宽度  / 视觉视口宽度

所以，当用户放大时，视觉视口将会变小，CSS 像素将跨越更多的物理像素。

理想视口（ideal viewport）

布局视口的默认宽度并不是一个理想的宽度，于是 Apple 和其他浏览器厂商引入了理想视口的概念，它对设备而言是最理想的布局视口尺寸。显示在理想视口中的网站具有最理想的宽度，用户无需进行缩放。

理想视口的值其实就是屏幕分辨率的值，它对应的像素叫做设备逻辑像素（device independent pixel, dip）。dip 和设备的物理像素无关，一个 dip 在任意像素密度的设备屏幕上都占据相同的空间。如果用户没有进行缩放，那么一个 CSS 像素就等于一个 dip。

用下面的方法可以使布局视口与理想视口的宽度一致：

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

实际上，这就是响应式布局的基础。

2. 视口的设置

我们可以使用视口元标签（viewport meta 标签）来进行布局视口的设置。

<meta name="viewport"content="width=device-width,initial-scale=1.0,maximum-scale=1">

下面是每个属性的详细说明：

属性名	取值	描述
width	正整数或device-width	定义视口的宽度，单位为像素
height	正整数或device-height	定义视口的高度，单位为像素，一般不用
initial-scale	[0.0-10.0]	定义初始缩放值
minimum-scale	[0.0-10.0]	定义放大最大比例，它必须小于或等于maximum-scale设置
maximum-scale	[0.0-10.0]	定义缩小最小比例，它必须大于或等于minimum-scale设置
user-scalable	yes / no	定义是否允许用户手动缩放页面，默认值 yes

有几点值得注意：

viewport 标签只对移动端浏览器有效，对 PC 端浏览器是无效的
当缩放比例为 100% 时，dip 宽度 = CSS 像素宽度 = 理想视口的宽度 = 布局视口的宽度
单独设置 initial-scale 或 width 都会有兼容性问题，所以设置布局视口为理想视口的最佳方法是同时设置这两个属性
即使设置了 user-scalable = no，在 Android Chrome 浏览器中也可以强制启用手动缩放

3. 一倍图、二倍图、三倍图

MacBook Pro 视网膜屏（Retina）显示器硬件像素是 2880px 1800px。当设置屏幕分辨率为 1920px 1200px 的时候，理想视口的宽度值是 1920px，那么 dip 的宽度值就是 1920px。其与理想视口宽度的比值为1.5（2880/1920），这个比值叫做设备像素比：

逻辑像素宽度 * 设备像素比 = 物理像素宽度

设备像素比可以通过 window.devicePixelRatio 来获取，或者使用 CSS 中的 device-pixel-ratio。

下面是常见的设备像素比：

普通密度桌面显示屏：devicePixelRatio = 1
高密度桌面显示屏(Mac Retina)：devicePixelRatio = 2
主流手机显示屏：devicePixelRatio = 2 or 3

对于一张 100px * 100px 的图片，通过 CSS 设置其宽高：

{width:100px;height:100px;
}

在普通显示屏的电脑中打开是正常的，但假设在手机或 Retina 屏中打开，按照逻辑分辨率来渲染，他们的 devicePixelRatio = 2，那么就相当于拿 4 个物理像素来描绘 1 个电子像素。这等于拿一个2倍的放大镜去看图片，图片就会变得模糊。

这时，就需要使用 @2x 甚至 @3x 图来避免图片的失真。

最后，本文仅涉及了移动端开发中视口的基本概念，具体细节可以参考 PPK 的大作《移动Web手册》

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