mac windowserver 詳解

一、概述

mac windowserver 是 macOS 操作系統中的一個重要組件。它是一個圖形窗口伺服器，作為 GUI 應用之間和底層硬體驅動程序之間的橋樑。在 macOS 中，所有 GUI 應用都是由 windowserver 進程啟動和管理的。

一般來說，我們使用 macOS 操作系統時，我們看到的所有圖形界面都是通過 windowserver 渲染的。它包括了窗口管理、顯示媒體創建、動畫效果等功能。

在 macOS 10.0 之前，早期版本的 macOS 採用 QuickDraw 技術來實現窗口系統。但是 macOS 10.0 引入了 Quartz Compose 技術，使 macOS 的圖形界面更加美觀和靈活。而且 Quartz Compose 技術實現了矢量圖像渲染能力，不必擔心解析度的變化和圖片失真的情況，同時可以保證在不同屏幕下渲染效果相同。

二、窗口管理

窗口管理是 windowserver 的核心功能之一。Windowserver 與硬體之間的介面是 Quartz Display Services。WindowServer 通過 Quartz Display Services 控制多個窗口系統，並在每個屏幕上顯示。WindowServer 提供了一些 API 來管理窗口。

下面是窗口管理常用的幾個 API：

// 創建窗口
CGWindowID CGWindowListCreateImage (
    CGRect screenBounds,
    CGWindowListOption listOption,
    CGWindowID relativeToWindowID,
    CGWindowImageOption windowImageOption
);
    
// 顯示窗口
int CGContextDrawImage (
   CGContextRef c,
   CGRect rect,
   CGImageRef image
);
    
// 移動窗口
void CGWindowMove (
    CGWindowID windowNumber,
    CGPoint newPoint
);

// 移動大小
void CGWindowResize (
    CGWindowID windowNumber,
    CGRect bounds
);

// 顯示隱藏窗口
void CGWindowSetAlpha (
    CGWindowID windowNumber,
    float alpha
);

三、圖像生成和渲染

另外一個 windowserver 的核心功能就是圖像生成和渲染，這個功能是由 Quarzt 這個框架提供的。這個框架用來處理 2D 圖像繪製，提供了高效的處理 JPEG 和 PNG 圖像的方法。

Quartz 提供的主要功能如下：

• Vector 圖形生成和渲染
• PDF 文檔生成和渲染
• 加速動畫生成和渲染
• 多媒體生成和渲染
• 3D 渲染（需要外部 OpenGL 依賴）

Quartz 使用 Core Image 進行圖像渲染。Core Image 是蘋果操作系統中一個處理圖像的框架，通過高效的處理提高圖像處理的速度。使用 Core Image，我們可以創建一個濾鏡組，通過濾鏡組，我們可以實現對圖像的高質量處理和優化。

四、動畫效果

由於圖像生成和渲染是由 Quartz 提供的，因此 windowserver 也可以通過 Quartz 和 Core Animation 實現一些動畫效果。Core Animation 是一個用於創建和管理動畫的框架，它提供了一系列功能，比如動畫圓角、漸變、路徑、動畫形狀等。

以下是 Core Animation 常用的幾個 API：

// 創建動畫
CABasicAnimation* rotateAnimation = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"transform.rotation"];
    
// 設置動畫
rotateAnimation.fromValue = [NSNumber numberWithFloat:0.0f];
rotateAnimation.toValue = [NSNumber numberWithFloat:1.0f * M_PI];
rotateAnimation.duration = 1.0;
    
// 啟動動畫
[self.imageView.layer addAnimation:rotateAnimation forKey:@"rotationAnimation"];

五、觸摸事件處理

觸摸事件處理也是 windowserver 的重要功能之一。當用戶觸摸屏幕時，windowserver 將處理與用戶進行的所有活動，並將這些信息發送給相應的應用程序進行處理。這個通信過程由 event subsystem 負責實現。

event subsystem 是 windowserver 和其他應用程序之間的介面，在觸摸屏幕、鍵盤事件和其他輸入中收集並處理信息，然後將事件轉發給響應的應用程序。event subsystem 應該能夠正確地識別各種不同的設備，並將事件傳遞到應用程序的事件處理程序中。

一般來說，我們可以通過以下這些 API 來處理觸摸事件：

// 處理手勢事件
- (void)handleGesture:(UIGestureRecognizer *)gestureRecognizer;

// 獲取觸摸點坐標
CGPoint point = [gestureRecognizer locationInView:self.view];

// 處理手勢
if (gestureRecognizer.state == UIGestureRecognizerStateBegan) {
  // 處理開始階段
} else if (gestureRecognizer.state == UIGestureRecognizerStateChanged) {
  // 處理變化階段
} else if (gestureRecognizer.state == UIGestureRecognizerStateEnded) {
  // 處理結束階段
}

六、總結

綜上所述，macOS 中的 windowserver 是一個十分重要的組件，它負責管理窗口、渲染圖像、實現動畫效果以及處理觸摸事件等等。除此之外，windowserver 還提供了一系列 API 來幫助我們實現這些功能。對於開發者來說，理解 windowserver 的功能和 API 是十分必要的。