Android Dimension转换算法原理分析

最近在做深度主题，要实现类似小米那种在主题包中设置dimension值，然后在系统中替换原值的功能。

特地研究了一下Android系统中dimension类型的值的存储方式以及相关的转换算法。

 

在Android中，我们可以在values文件夹中定义各种资源，其中有一种就是dimension。

dimension是一个包含单位（dp、dip、sp、pt、px、mm、in）的尺寸，可以用于定义视图的宽度、字号等。如下图所示。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
    <dimen name="textview_height">25dp</dimen>
    <dimen name="textview_width">150dp</dimen>
    <dimen name="ball_radius">30dp</dimen>
    <dimen name="font_size">16sp</dimen>
</resources>

<TextView
    android:layout_height="@dimen/textview_height"
    android:layout_width="@dimen/textview_width"
    android:textSize="@dimen/font_size"/>

而在代码中，我们可以通过getDimension方法获取到资源文件中定义的dimension值。

Resources res = getResources();
float fontSize = res.getDimension(R.dimen.font_size);

从上图可以发现，不论之前在资源文件中定义的dimension是什么单位，在代码中均转换成了float类型的数值。

但两个dimension值，如果数值部分相同，但单位不同，显然转换后的float值应该不同。

为了证明以上结论，我做了一个实验。

首先，定义一组dimension，数值部分相同，单位不同。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
    <dimen name="tdp">10dp</dimen>
    <dimen name="tdip">10dip</dimen>
    <dimen name="tsp">10sp</dimen>
    <dimen name="tpt">10pt</dimen>
    <dimen name="tpx">10px</dimen>
    <dimen name="tmm">10mm</dimen>
    <dimen name="tin">10in</dimen>
</resources>

然后，在代码中分别使用getDimension与getValue方法获取这些dimension的值。

Resources r = getResources();
TypedValue tv = new TypedValue();
r.getValue(R.dimen.tdp, tv, true);
System.out.println("10dp="+r.getDimension(R.dimen.tdp)+" data="+Integer.toBinaryString(tv.data));
r.getValue(R.dimen.tdip, tv, true);
System.out.println("10dip="+r.getDimension(R.dimen.tdip)+" data="+Integer.toBinaryString(tv.data));
r.getValue(R.dimen.tsp, tv, true);
System.out.println("10sp="+r.getDimension(R.dimen.tsp)+" data="+Integer.toBinaryString(tv.data));
r.getValue(R.dimen.tpt, tv, true);
System.out.println("10pt="+r.getDimension(R.dimen.tpt)+" data="+Integer.toBinaryString(tv.data));
r.getValue(R.dimen.tpx, tv, true);
System.out.println("10px="+r.getDimension(R.dimen.tpx)+" data="+Integer.toBinaryString(tv.data));
r.getValue(R.dimen.tmm, tv, true);
System.out.println("10mm="+r.getDimension(R.dimen.tmm)+" data="+Integer.toBinaryString(tv.data));
r.getValue(R.dimen.tin, tv, true);
System.out.println("10in="+r.getDimension(R.dimen.tin)+" data="+Integer.toBinaryString(tv.data));

最后，可以从下图看到输出的结果。

从上图可以看出，不同单位情况下，即使数值相同，转换成的float值也是千差万别。

但从后面的data值中，我们却发现，对于不同的单位，其最高位大部分是相同的，仅仅是后面几位有所区别。我们可以大胆地猜想：“dimension在系统中是以数值+单位的形式存储的。”

分析了Android的Resoureces类的getDimension方法的源码后我们发现，对于不同的dimension，在使用getValue获取到对应的int值之后，会通过TypedValue的complexToDimension方法将其转换为float。
complexToDimension方法主要是调用applyDimension方法，将getValue获取到的int值，拆成单位和数值两部分，然后根据单位的不同，对数值进行处理。
其中， (data>>COMPLEX_UNIT_SHIFT)&COMPLEX_UNIT_MASK的作用是将该int值与上0xf，以获取其最低4位，这4位是单位。而complexToFloat则是使用该int值的最高24位当作数值，4-7位作为radix，进行计算，转成float。
最后，在applyDimension中根据单位的不同，将float乘上不同的系数。如dip/dp需乘上屏幕系数，sp需乘上字号的缩放系数，pt、in、mm等也是根据相应的算法进行换算。（从COMPLEX_UNIT_PX直接返回float可以看出，该方法是将数值转成像素数）

至此，我们之前的猜想大致上是正确的，只是需要加上一个radix部分。即“dimension在系统中是以数值+4位radix+4位单位的形式存储的”。

因此，为了实现将形如“10dip”的dimension转成getValue返回的int值，我们需要进行以下处理（参考com.androi.layoutlib.bridge.impl.ResourceHelper的parseFloatAttribute方法）。

首先，将dimension字符串拆成数值与单位两部分，并将数值转成浮点数。

从上文可以知道，dimension的数值部分在实际存储时，系统只提供了24位存储空间。再考虑到一个dimension是有符号的，可正可负。故最高位表示正负。因此，真正的数值只有23位进行存储。

所以，接下来，对于负数要先转成对应的正数，并乘上2²³加0.5（四舍五入）后转成long。（即仅保留整数和小数部分各23位）

接着，对转换后的long值进行判断。

若最低23位为0，即小数部分为0，标记radix为TypedValue.COMPLEX_RADIX_23p0，shift为23，即只保留整数部分。

若最高41位为0，即整数部分为0（java中long以8个字节存储），标记radix为TypedValue.COMPLEX_RADIX_0p23，shift为0，即只保留小数部分。

若最高33为0，即整数部分最多只有8位有效，标记radix为TypedValue.COMPLEX_RADIX_8p15，shift为8，即只保留整数部分8位，小数部分15位。

若最高25位为0，即整数部分最多只有16位有效，标记radix为TypedValue.COMPLEX_RADIX_16p7，shift为16，即只保留整数部分16位，小数部分7位。

若以上都不符合，说明小数部分不为0，整数有效部分超过16位，则标记radix为TypedValue.COMPLEX_RADIX_23p0，shift为23，即只保留整数部分。

然后，根据shift将转换后的long值进行右移，取最低24位，转为int。若原值为负数，将右移的数转成负数后再取最低24位。

最后，将最终数值左移8位，最低4-7位或上radix，0-3位或上单位。

上图给出了123113.51213dp的处理流程，按照算法，该dimension值会被转换成31516929存储在系统中。为了验证算法的正确性，笔者做了以下实验。

首先，在资源文件中添加一个值为123113.51213dp的dimension。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
    <dimen name="tdp">123113.51213dp</dimen>
</resources>

 然后，在代码中获取该值。

Resources r = getResources();
TypedValue tv = new TypedValue();
r.getValue(R.dimen.tdp, tv, true);
System.out.println("123113.51213dp="+r.getDimension(R.dimen.tdp)+" data="+(tv.data));

 最后，查看输出结果，完全符合！

至此，dimension的处理算法分析完毕。

评论

4 楼 hety163 2014-12-20  

niubility~

3 楼 Tyler3419 2014-11-26  

你好，大神，能不能封装出一个方法，输入一个string的dimen字符，得到data呢？
最近也在做资源重定向，修改系统层东西，图片和颜色都弄好了，发现dimen文件最麻烦了。

2 楼 snowdream 2014-11-03  

分析很透彻，谢谢分享。

1 楼 xiangxm 2013-12-22  

牛人啊