了解真实的『REM』手机屏幕适配

rem 作为一个低调的长度单位，由于手机端网页的兴起，在屏幕适配中得到重用。使用 rem 前端开发者可以很方便的在各种屏幕尺寸下，通过等比缩放的方式达到设计图要求的效果。

rem 的官方定义『The font size of the root element.』，即以根节点的字体大小作为基准值进行长度计算。一般认为网页中的根节点是 html 元素，所以采用的方式也是通过设置 html 元素的 font-size 来做屏幕适配，但实际情况真有这么简单吗?

首先我们来看看使用 rem 实现手机屏幕适配的常用方案。

以设计稿的宽度为640px，即：designWidth = 640，同时设定在640px屏宽下 1rem=100px ，即：rem2px = 100。

设置 1rem=100px 的优点不言而喻。前端开发者在切图、重构页面的时候，通过直接位移小数点的方式，就可以将UI图中测量到的 px 值换算成对应的 rem 值，方便快捷。

此外，在 head 中我们还设置了：<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, minimum-scale=1.0, maximum-scale=1.0" />

viewport 的作用很重要，但不是本文的重点所以不展开，有兴趣的同学可以自行搜索。

先来看看具体方案：

下面四个方案来自同事共享，原理都是采用等比缩放的方式 —— 获得目标屏幕宽度和设计稿宽度的比，作为 rem 的基值(缩放系数)，设置为html标签的字体大小。不同的只是在于性能取舍和书写习惯。

方案1

@media screen and (min-width: 320px) {html{font-size:50px;}} 
@media screen and (min-width: 360px) {html{font-size:56.25px;}} 
@media screen and (min-width: 375px) {html{font-size:58.59375px;}} 
@media screen and (min-width: 400px) {html{font-size:62.5px;}} 
@media screen and (min-width: 414px) {html{font-size:64.6875px;}} 
@media screen and (min-width: 440px) {html{font-size:68.75px;}} 
@media screen and (min-width: 480px) {html{font-size:75px;}} 
@media screen and (min-width: 520px) {html{font-size:81.25px;}} 
@media screen and (min-width: 560px) {html{font-size:87.5px;}} 
@media screen and (min-width: 600px) {html{font-size:93.75px;}} 
@media screen and (min-width: 640px) {html{font-size:100px;}} 
@media screen and (min-width: 680px) {html{font-size:106.25px;}} 
@media screen and (min-width: 720px) {html{font-size:112.5px;}} 
@media screen and (min-width: 760px) {html{font-size:118.75px;}} 
@media screen and (min-width: 800px) {html{font-size:125px;}} 
@media screen and (min-width: 960px) {html{font-size:150px;}}  

方案2

@media screen and (min-width: 320px) {html{font-size:312.5%;}} 
@media screen and (min-width: 360px) {html{font-size:351.5625%;}} 
@media screen and (min-width: 375px) {html{font-size:366.211%;}} 
@media screen and (min-width: 400px) {html{font-size:390.625%;}} 
@media screen and (min-width: 414px) {html{font-size:404.2969%;}} 
@media screen and (min-width: 440px) {html{font-size:429.6875%;}} 
@media screen and (min-width: 480px) {html{font-size:468.75%;}} 
@media screen and (min-width: 520px) {html{font-size:507.8125%;}} 
@media screen and (min-width: 560px) {html{font-size:546.875%;}} 
@media screen and (min-width: 600px) {html{font-size:585.9375%;}} 
@media screen and (min-width: 640px) {html{font-size:625%;}} 
@media screen and (min-width: 680px) {html{font-size:664.0625%;}} 
@media screen and (min-width: 720px) {html{font-size:703.125%;}} 
@media screen and (min-width: 760px) {html{font-size:742.1875%;}} 
@media screen and (min-width: 800px) {html{font-size:781.25%;}} 
@media screen and (min-width: 960px) {html{font-size:937.5%;}}  

方案3

var designWidth = 640, rem2px = 100; 
document.documentElement.style.fontSize =  
  ((window.innerWidth / designWidth) * rem2px) + 'px';  

方案4

var designWidth = 640, rem2px = 100; 
document.documentElement.style.fontSize =  
  ((((window.innerWidth / designWidth) * rem2px) / 16) * 100) + '%';  

为了更避免理解上的混乱，我在上面js的代码中加了 ( ) ，实际代码中是不需要的。

详细分析一下，rem 和 px 直接的转换公式可以写为：

1rem = 1 * htmlFontSize 

htmlFontSize 为 html 元素的字体大小。

首先来看方案1中，在屏宽为640px情况下的设置：

@media screen and (min-width: 640px) {html{font-size:100px;}} 

可以很明显的表现出这一点 1rem = 1 * 100px ，同我们最初的设定。那么我们要得到其它屏幕大小的 htmlFontSize 值要怎么办。很简单如方案3，因为我们的采用等比缩放的方式适配，所以计算目标屏幕宽度和设计稿的宽度的比即可：

window.innerWidth / designWidth * rem2px + 'px' 

由于浏览器默认字体大小为 16px，所以当我们使用百分比作为根节点 html 的字体大小时，即html元素的font-size值设置为一个百分比值，rem 的计算方式就会改为：

defaultFontSize = 16px 
1rem = 1 * htmlFontSize * defaultFontSize  

如方案2中，在屏宽为640px情况下的设置：

@media screen and (min-width: 640px) {html{font-size:625%;}} 

应用上面的公式：

1rem = 1 * 625% * 16px  

其中：625% * 16 = 6.25 * 16 = 100 

所以：1rem = 1 * 100px 

同样的可以得到所有屏幕大小下，html 的 font-size 值的计算公式，即为方案4：

window.innerWidth / designWidth * rem2px / 16 * 100 + '%' 

通过方案3和方案4的公式，就可以很方便的生成方案1和方案2中的css。

这里只给出了方案3和方案4对应验证页面(方案1和方案2是它们的变形): scheme3.html(http://htmlpreview.github.io/?https://github.com/hbxeagle/rem/blob/master/scheme3.html), scheme4.html(http://htmlpreview.github.io/?https://github.com/hbxeagle/rem/blob/master/scheme4.html)

如下面两张图，是在屏宽为360px下的效果，通过计算目标为：1rem = 56.25px。方案3设置值为：56.25px，方案4设置值为：351.5625%  

到目前为止貌似很***的解决了问题，实际情况当然是出现了意外。在有些 Android 手机上，浏览器或 webview 的默认字体是随着系统设置的字体改变的。这样就会导致默认字体大于或小于 16px。

修改默认字体大小后，我们再看方案3和方案4。

同样在屏宽为360px下，我们调大系统字体大小，如下面的效果

设置前 html 元素的字体大小的计算值为 18px ，设置后的计算值为 65px ，由于屏幕宽度没有改变，我们的目标值，即我们在 html 元素上设置的 font-size 值也没有变化任然为 56.25px，而最终计算值出现了偏差。  

分析偏差前，先来看在360px屏宽下，方案3和方案4的计算过程：

方案3：

document.documentElement.style.fontSize = 56.25px 
htmlFontSize = 56.25px 
1rem = 1 * htmlFontSize = 56.25px  

实际为： 

1rem = 64.6875px 

方案4： 

document.documentElement.style.fontSize = 351.5625% 
htmlFontSize = 351.5625% 
defaultFontSize = 18px 
1rem = 1 * htmlFontSize * defaultFontSize = 351.5625% * 18px = 63.28125px 
351.5625% * 18 = 63.28125 

实际为： 

1rem = 64.6875px 

貌似方案4的计算结果很接近实际效果，而方案3偏差很大。再来比较方案3和方案4的计算公式：

// 方案3 
document.documentElement.style.fontSize =  
  window.innerWidth / designWidth * rem2px + 'px'; 
  
// 方案4 
document.documentElement.style.fontSize =  
  window.innerWidth / designWidth * rem2px / 16 * 100 + '%';  

方案4较于方案3其实多除了一个16，可以推测浏览器在计算 rem 的具体值时，如果 html 设置的 font-size 为 px 值时会先除以 16 ，然后再乘以 htmlFontSize。

1rem = 1 * (56.25px / 16) * 18 
1 * (56.25 / 16) * 18 = 63.28125  

方案4存在问题，是因为系统的默认字体改为了 18px ，但是我们在计算百分比是时候，还是以 16px 为基准值进行计算，所以出现偏差(计算值和实际值之间还有一点偏差这个在后面会提到)。

而在方案3中，我们其实是不考虑浏览器默认字体大小的，但在实际使用的过程中，浏览器还是除了 16 ，而此时默认字体大小为 18px。得出如下在 html 的 fontSize 设置为 px 的情况下 rem 的计算公式为：

1rem = 1 * (htmlFontSize / 16) * defaultFontSize 

在系统设置的字体大小发生改变时，defaultFontSize 会跟着改变，而 16 不会变化。所以方案3虽然表面上不考虑默认字体大小的变化，只关注屏幕与设计稿之间的宽度比，但在实际计算中还是使用到了默认字体大小，而且还有一个不变的 16 在作祟，导致方案3失败。

所谓的「root element」其实不是想象的那样，一个是16，一个是18，到底取的是那个 root element 的字体大小。

ok，rem 的计算的时候，px 的方式会有一个16不随系统字体大小改变，所以我们采用百分比的方案，绕开这个问题。

采用百分比的方案4因为在计算时写死了默认字体大小 16px。所以它的偏差在于没能动态的获取默认字体大小。更新如下：

方案4.1

var designWidth = 640, rem2px = 100; 
var h = document.getElementsByTagName('html')[0]; 
var htmlFontSize = parseFloat(window.getComputedStyle(h, null) 
                                    .getPropertyValue('font-size')); 
  
document.documentElement.style.fontSize =  
  window.innerWidth / designWidth * rem2px / htmlFontSize * 100 + '%';  

效果如下图：

16px 的图中，设置后的 html 的 font-size 与 1rem 的实际值有偏差，同时 6.4rem 的计算值也有偏差。通过查看代码发现html的font-size使用的是： getPropertyValue('font-size') 而 1rem 使用的是getPropertyValue('width')，偏差出在计算 font-size 的时候浏览器进行了四舍五入。rem 定义中的另一个元素「font size」也不能按字面意思使用，宣告失守。

18px 中的偏差，以及上文中方案4在 18px 实际值和计算值出现的偏差都是同样的问题。所以基准值还需要修改。 

在更新一版，方案4.2：

var designWidth = 640, rem2px = 100; 
var d = window.document.createElement('div'); 
d.style.width = '1rem'; 
d.style.display = "none"; 
var head = window.document.getElementsByTagName('head')[0]; 
head.appendChild(d); 
var defaultFontSize = parseFloat(window.getComputedStyle(d, null).getPropertyValue('width')); 
d.remove(); 
document.documentElement.style.fontSize =  
  window.innerWidth / designWidth * rem2px / defaultFontSize * 100 + '%';  

效果如下图： 

到此为止，rem 在默认字体不是 16px 的情况下的处理已经解决，考虑到还有设计屏幕旋转，最终手机端的解决方案为：

function adapt(designWidth, rem2px){ 
  var d = window.document.createElement('div'); 
  d.style.width = '1rem'; 
  d.style.display = "none"; 
  var head = window.document.getElementsByTagName('head')[0]; 
  head.appendChild(d); 
  var defaultFontSize = parseFloat(window.getComputedStyle(d, null).getPropertyValue('width')); 
  d.remove(); 
  document.documentElement.style.fontSize = window.innerWidth / designWidth * rem2px / defaultFontSize * 100 + '%'; 
  var st = document.createElement('style'); 
  var portrait = "@media screen and (min-width: "+window.innerWidth+"px) {html{font-size:"+ ((window.innerWidth/(designWidth/rem2px)/defaultFontSize)*100) +"%;}}"; 
  var landscape = "@media screen and (min-width: "+window.innerHeight+"px) {html{font-size:"+ ((window.innerHeight/(designWidth/rem2px)/defaultFontSize)*100) +"%;}}" 
  st.innerHTML = portrait + landscape; 
  head.appendChild(st); 
  return defaultFontSize 
}; 
var defaultFontSize = adapt(640, 100);  

回过头来再看 rem 的定义，『The font size of the root element.』。我们以为的 root element —— html 其实还有个影子在作祟，而我们以为的 font-size 其实是个近似值。