DeskPad核心技术解析：虚拟显示器驱动与Swift实现原理

DeskPad核心技术解析：虚拟显示器驱动与Swift实现原理

【免费下载链接】DeskPad A virtual monitor for screen sharing 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/de/DeskPad

项目概述与技术架构

DeskPad作为一款虚拟显示器驱动应用，通过Swift语言实现了跨进程屏幕共享的核心功能。项目采用ReSwift状态管理架构，将虚拟显示驱动、屏幕配置管理和用户交互控制分离为独立模块。核心技术栈包括：

• 状态管理：ReSwift单向数据流架构(Store.swift)
• 虚拟显示驱动：CoreGraphics虚拟显示API封装(ScreenViewController.swift)
• 屏幕配置：多分辨率管理与动态适配(ScreenConfigurationState.swift)

虚拟显示器驱动实现原理

核心驱动架构

DeskPad通过CoreGraphics框架的私有API实现虚拟显示器功能，主要涉及三个技术组件：

1. 虚拟显示描述符
   在ScreenViewController.swift中，通过CGVirtualDisplayDescriptor定义虚拟显示器的硬件特性：

let descriptor = CGVirtualDisplayDescriptor()
descriptor.setDispatchQueue(DispatchQueue.main)
descriptor.name = "DeskPad Display"
descriptor.maxPixelsWide = 3840
descriptor.maxPixelsHigh = 2160
descriptor.sizeInMillimeters = CGSize(width: 1600, height: 1000)
descriptor.productID = 0x1234
descriptor.vendorID = 0x3456

2. 显示模式配置
   支持16:9和16:10两类显示比例，预设从720p到4K的12种分辨率模式：

settings.modes = [
    // 16:9
    CGVirtualDisplayMode(width: 3840, height: 2160, refreshRate: 60),
    CGVirtualDisplayMode(width: 2560, height: 1440, refreshRate: 60),
    // ...更多分辨率配置
    // 16:10
    CGVirtualDisplayMode(width: 2560, height: 1600, refreshRate: 60),
    // ...更多分辨率配置
]

3. 屏幕流捕获
   通过CGDisplayStream实现虚拟屏幕内容的实时捕获与渲染：

stream = CGDisplayStream(
    dispatchQueueDisplay: display.displayID,
    outputWidth: Int(viewData.resolution.width * viewData.scaleFactor),
    outputHeight: Int(viewData.resolution.height * viewData.scaleFactor),
    pixelFormat: 1_111_970_369,
    properties: nil,
    queue: .main,
    handler: { [weak self] _, _, frameSurface, _ in
        if let surface = frameSurface {
            self?.view.layer?.contents = surface
        }
    }
)

ReSwift状态管理架构

应用状态设计

项目采用分层状态设计，在AppState.swift中定义全局状态容器：

struct AppState: Equatable {
    let mouseLocationState: MouseLocationState
    let screenConfigurationState: ScreenConfigurationState
    
    static var initialState: AppState {
        return AppState(
            mouseLocationState: .initialState,
            screenConfigurationState: .initialState
        )
    }
}

屏幕配置状态管理

ScreenConfigurationState.swift定义了屏幕配置的核心状态模型：

struct ScreenConfigurationState: Equatable {
    let resolution: CGSize      // 显示分辨率
    let scaleFactor: CGFloat    // 缩放因子
    let displayID: CGDirectDisplayID?  // 虚拟显示器ID
    
    static var initialState: ScreenConfigurationState {
        return ScreenConfigurationState(
            resolution: .zero,
            scaleFactor: 1,
            displayID: nil
        )
    }
}

状态更新通过Reducer实现，响应屏幕参数变化事件：

func screenConfigurationReducer(action: Action, state: ScreenConfigurationState) -> ScreenConfigurationState {
    switch action {
    case let ScreenConfigurationAction.set(resolution, scaleFactor):
        return ScreenConfigurationState(
            resolution: resolution,
            scaleFactor: scaleFactor,
            displayID: state.displayID
        )
    // ...其他状态处理
    }
}

屏幕分辨率动态适配

多分辨率支持机制

DeskPad支持从720p到4K的12种分辨率模式，通过ScreenViewController.swift中的模式列表实现：

settings.modes = [
    // 16:9比例模式
    CGVirtualDisplayMode(width: 3840, height: 2160, refreshRate: 60),
    CGVirtualDisplayMode(width: 2560, height: 1440, refreshRate: 60),
    // 16:10比例模式
    CGVirtualDisplayMode(width: 2560, height: 1600, refreshRate: 60),
    // ...完整模式列表
]

配置变更监听

ScreenConfigurationSideEffect.swift实现屏幕参数变更的监听与分发：

NotificationCenter.default.addObserver(
    forName: NSApplication.didChangeScreenParametersNotification,
    object: NSApplication.shared,
    queue: .main
) { _ in
    guard let screen = NSScreen.screens.first(where: {
        $0.displayID == getState()?.screenConfigurationState.displayID
    }) else {
        return
    }
    dispatch(ScreenConfigurationAction.set(
        resolution: screen.frame.size,
        scaleFactor: screen.backingScaleFactor
    ))
}

用户交互与显示控制

鼠标事件映射

DeskPad实现了虚拟屏幕与物理屏幕的坐标转换机制，在ScreenViewController.swift中：

let onScreenPoint = NSPoint(
    x: clickedPoint.x / view.frame.width * screenResolution.width,
    y: (view.frame.height - clickedPoint.y) / view.frame.height * screenResolution.height
)
store.dispatch(MouseLocationAction.requestMove(toPoint: onScreenPoint))

窗口高亮与焦点控制

通过状态驱动窗口视觉状态变化，实现活跃/非活跃状态切换：

if viewData.isWindowHighlighted != isWindowHighlighted {
    isWindowHighlighted = viewData.isWindowHighlighted
    view.window?.backgroundColor = isWindowHighlighted
        ? NSColor(named: "TitleBarActive")
        : NSColor(named: "TitleBarInactive")
    if isWindowHighlighted {
        view.window?.orderFrontRegardless()
    }
}

项目架构总结

DeskPad通过以下技术特点实现高效虚拟显示功能：

1. 分层架构设计

   • 前端显示层(Frontend/Screen/)
   • 状态管理层(Backend/)
   • 驱动适配层(CoreGraphics封装)

2. 性能优化策略

   • 分辨率动态适配避免资源浪费
   • 显示流捕获与渲染分离
   • 状态变更节流控制

3. 可扩展性设计

   • 基于ReSwift的模块化状态管理
   • 多分辨率模式配置表
   • 事件驱动的副作用处理

项目完整代码可通过以下地址获取：

git clone https://gitcode.com/gh_mirrors/de/DeskPad

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