15 KiB

Raw Blame History

项目架构说明

概述

本项目是一个基于 Qt5 的 Linux 应用程序，通过 DBus 监听系统锁屏事件，并在锁屏时自动停止所有 Paint 事件，以节省系统资源。

系统架构图

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                     Linux System                            │
│  ┌──────────────────────┐      ┌─────────────────────────┐  │
│  │  GNOME ScreenSaver   │      │  systemd-logind         │  │
│  │  (DBus Service)      │      │  (DBus Service)         │  │
│  └──────────┬───────────┘      └───────────┬─────────────┘  │
│             │ ActiveChanged(bool)          │ Lock/Unlock    │
└─────────────┼──────────────────────────────┼────────────────┘
              │                              │
              │         DBus Signals         │
              │                              │
┌─────────────┴──────────────────────────────┴────────────────┐
│                Qt Application (ScreenLockDemo)              │
│ ┌────────────────────────────────────────────────────────┐  │
│ │                    MainWindow                          │  │
│ │  ┌──────────────┐  ┌────────────────────────────────┐  │  │
│ │  │ Control Panel│  │     Status Display             │  │  │
│ │  │ - Enable Btn │  │ - Lock Status: 🔒/🔓          │  │  │
│ │  │ - Disable Btn│  │ - Paint Status: ✓/✗            │  │  │
│ │  │ - Reset Btn  │  │ - Frame Count                  │  │  │
│ │  └──────────────┘  └────────────────────────────────┘  │  │
│ └────────────────────────────────────────────────────────┘  │
│                          ↕ signals/slots                    │
│ ┌────────────────────────────────────────────────────────┐  │
│ │              ScreenLockDetector                        │  │
│ │  - Monitors DBus signals                               │  │
│ │  - Emits: screenLocked() / screenUnlocked()            │  │
│ │  - Manages connection to multiple DBus interfaces      │  │
│ └─────────────────────┬──────────────────────────────────┘  │
│                       ↓ lockStateChanged(bool)              │
│ ┌────────────────────────────────────────────────────────┐  │
│ │              CustomWidget                              │  │
│ │  - Renders animations (60 FPS)                         │  │
│ │  - Controls paint events based on lock state           │  │
│ │  - Draws: rotating circles, waves, gradients           │  │
│ │  - Tracks frame count and statistics                   │  │
│ └────────────────────────────────────────────────────────┘  │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

核心组件详解

1. ScreenLockDetector (锁屏检测器)

职责：

连接到 Linux 系统的 DBus 服务
监听屏幕锁定/解锁事件
提供锁屏状态查询接口
发出标准化的 Qt 信号

关键方法：

bool initialize()                    // 初始化 DBus 连接
bool isScreenLocked() const          // 查询当前锁屏状态
bool connectToGnomeScreenSaver()     // 连接 GNOME 接口
bool connectToLoginManager()         // 连接 systemd-logind 接口
void queryCurrentLockState()         // 查询初始状态

信号：

void screenLocked()                  // 屏幕已锁定
void screenUnlocked()                // 屏幕已解锁
void lockStateChanged(bool locked)   // 状态改变（通用）

DBus 接口支持：

桌面环境	DBus Service	路径	接口	信号
GNOME	org.gnome.ScreenSaver	/org/gnome/ScreenSaver	org.gnome.ScreenSaver	ActiveChanged(bool)
All (systemd)	org.freedesktop.login1	/org/freedesktop/login1/session/auto	org.freedesktop.login1.Session	Lock(), Unlock()

2. CustomWidget (自定义绘制组件)

职责：

实现动态动画效果
根据锁屏状态控制绘制
统计绘制性能数据
提供可视化反馈

绘制层次：

Layer 1: Background (渐变背景)
    ↓
Layer 2: Rotating Circles (旋转圆圈)
    ↓
Layer 3: Wave Effects (波浪效果)
    ↓
Layer 4: Status Info (状态文字)

动画参数：

刷新率：60 FPS (16ms/frame)
旋转角度：每帧 +2°
波浪相位：每帧 +0.05 rad

关键方法：

void setPaintingEnabled(bool enabled)  // 控制绘制开关
void paintEvent(QPaintEvent *event)    // 重写绘制事件
void drawBackground(QPainter &painter) // 绘制背景
void drawRotatingCircles(...)          // 绘制旋转元素
void drawWaveEffect(...)               // 绘制波浪
void drawStatusInfo(...)               // 绘制状态信息

状态机：

[ENABLED] ←→ [DISABLED]
   ↓              ↓
Timer ON      Timer OFF
   ↓              ↓
Draw frames   Draw static
   ↓              ↓
Count++       Count unchanged

3. MainWindow (主窗口)

职责：

整合所有组件
提供用户界面
处理用户交互
实时状态展示

UI 布局：

┌─────────────────────────────────────┐
│        MainWindow                   │
├─────────────────────────────────────┤
│  ┌───────────────────────────────┐  │
│  │     CustomWidget              │  │
│  │  (Animation Display Area)     │  │
│  │         600x400px             │  │
│  └───────────────────────────────┘  │
├─────────────────────────────────────┤
│  ┌─── Manual Control ────────────┐  │
│  │ [Enable] [Disable] [Reset]    │  │
│  └───────────────────────────────┘  │
├─────────────────────────────────────┤
│  ┌─── Status Information ────────┐  │
│  │ Detector: Active              │  │
│  │ Lock: 🔓 UNLOCKED             │  │
│  │ Paint: ✓ ENABLED              │  │
│  │ Frames: 1234                  │  │
│  └───────────────────────────────┘  │
└─────────────────────────────────────┘

信号流向：

ScreenLockDetector → MainWindow → CustomWidget
screenLocked()        onScreenLocked()   setPaintingEnabled(false)
screenUnlocked()      onScreenUnlocked() setPaintingEnabled(true)

数据流图

锁屏事件流

[User locks screen]
       ↓
[Linux System]
       ↓
[DBus Signal: Lock/ActiveChanged]
       ↓
[ScreenLockDetector::onSessionLocked()]
       ↓
[emit screenLocked()]
       ↓
[MainWindow::onScreenLocked()]
       ↓
[CustomWidget::setPaintingEnabled(false)]
       ↓
[m_animationTimer->stop()]
       ↓
[paintEvent() returns early]
       ↓
[Animation stops, resources saved]

解锁事件流

[User unlocks screen]
       ↓
[Linux System]
       ↓
[DBus Signal: Unlock/ActiveChanged]
       ↓
[ScreenLockDetector::onSessionUnlocked()]
       ↓
[emit screenUnlocked()]
       ↓
[MainWindow::onScreenUnlocked()]
       ↓
[CustomWidget::setPaintingEnabled(true)]
       ↓
[m_animationTimer->start(16)]
       ↓
[paintEvent() resumes drawing]
       ↓
[Animation resumes]

技术细节

Qt 信号槽机制

// 连接示例
connect(m_lockDetector, &ScreenLockDetector::screenLocked,
        this, &MainWindow::onScreenLocked);

// 优势：
// - 类型安全
// - 解耦设计
// - 自动生命周期管理

DBus 连接管理

// Session Bus (用户会话)
QDBusConnection::sessionBus().connect(
    "org.gnome.ScreenSaver",           // Service
    "/org/gnome/ScreenSaver",          // Path
    "org.gnome.ScreenSaver",           // Interface
    "ActiveChanged",                    // Signal
    this,                               // Receiver
    SLOT(onScreenSaverActiveChanged(bool))
);

// System Bus (系统级)
QDBusConnection::systemBus().connect(
    "org.freedesktop.login1",          // Service
    "/org/freedesktop/login1/session/auto",
    "org.freedesktop.login1.Session",
    "Lock",
    this,
    SLOT(onSessionLocked())
);

Paint 事件优化

void CustomWidget::paintEvent(QPaintEvent *event)
{
    // 快速退出：锁屏时不进行复杂绘制
    if (!m_paintingEnabled) {
        // 仅绘制静态状态信息
        drawSimpleStatus();
        return; // 节省 CPU 资源
    }

    // 正常绘制流程
    drawBackground();
    drawRotatingCircles();
    drawWaveEffect();
    drawStatusInfo();

    m_frameCount++; // 统计
}

构建系统

CMake 配置流程

CMakeLists.txt
    ↓
find_package(Qt5)
    ↓
set(CMAKE_AUTOMOC ON)  # 自动 MOC 处理
set(CMAKE_AUTOUIC ON)  # 自动 UI 文件
set(CMAKE_AUTORCC ON)  # 自动资源文件
    ↓
add_executable(ScreenLockDemo)
    ↓
target_link_libraries(Qt5::Core Qt5::Gui Qt5::Widgets Qt5::DBus)

编译流程

mkdir build && cd build
    ↓
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
    ↓
make -j$(nproc)
    ↓
./bin/ScreenLockDemo

性能特性

资源消耗对比

状态	CPU使用	GPU使用	内存	说明
绘制启用	~2-5%	~1-3%	~50MB	60 FPS 动画
绘制禁用	<1%	0%	~50MB	仅监听 DBus
锁屏期间	<0.5%	0%	~50MB	完全停止绘制

响应时间

DBus 信号延迟：< 100ms
动画停止延迟：< 20ms (1-2 frames)
动画恢复延迟：< 20ms

扩展性设计

添加新的 DBus 接口

// 在 screenlockdetector.cpp 中添加
bool ScreenLockDetector::connectToKDEScreenSaver()
{
    // 1. 创建 DBus 接口
    m_kdeInterface = new QDBusInterface(
        "org.kde.screensaver",
        "/ScreenSaver",
        "org.freedesktop.ScreenSaver",
        QDBusConnection::sessionBus()
    );

    // 2. 连接信号
    bool connected = QDBusConnection::sessionBus().connect(
        "org.kde.screensaver",
        "/ScreenSaver",
        "org.freedesktop.ScreenSaver",
        "ActiveChanged",
        this,
        SLOT(onKDEScreenSaverChanged(bool))
    );

    return connected;
}

添加新的动画效果

// 在 customwidget.cpp 中添加
void CustomWidget::drawParticleSystem(QPainter &painter)
{
    // 1. 更新粒子位置
    for (auto &particle : m_particles) {
        particle.update(m_deltaTime);
    }

    // 2. 绘制粒子
    for (const auto &particle : m_particles) {
        particle.draw(painter);
    }
}

// 在 paintEvent 中调用
void CustomWidget::paintEvent(QPaintEvent *event)
{
    // ...
    drawParticleSystem(painter);
}

测试策略

单元测试建议

// 测试锁屏检测器
void TestScreenLockDetector::testLockStateChange()
{
    ScreenLockDetector detector;
    QSignalSpy spy(&detector, &ScreenLockDetector::lockStateChanged);

    // 模拟 DBus 信号
    detector.onSessionLocked();
    QCOMPARE(spy.count(), 1);
    QVERIFY(detector.isScreenLocked());
}

// 测试绘制控制
void TestCustomWidget::testPaintingControl()
{
    CustomWidget widget;
    widget.setPaintingEnabled(false);
    QVERIFY(!widget.isPaintingEnabled());

    int initialCount = widget.getPaintFrameCount();
    QTest::qWait(100); // 等待
    QCOMPARE(widget.getPaintFrameCount(), initialCount);
}

集成测试场景

启动应用 → 验证动画运行
锁定屏幕 → 验证动画停止
解锁屏幕 → 验证动画恢复
手动禁用 → 验证控制有效
重置计数 → 验证统计准确

故障处理

错误处理策略

bool ScreenLockDetector::initialize()
{
    bool gnomeOk = connectToGnomeScreenSaver();
    bool loginOk = connectToLoginManager();

    // 容错：至少一个接口成功即可
    if (!gnomeOk && !loginOk) {
        qWarning() << "No lock detection service available";
        return false;
    }

    // 降级：查询当前状态（可能失败）
    queryCurrentLockState();

    return true;
}

日志级别

qDebug()   // 调试信息（开发）
qInfo()    // 一般信息
qWarning() // 警告信息（功能降级）
qCritical()// 严重错误

最佳实践

内存管理

使用 Qt 父子对象机制自动管理内存
显式 delete 前先判空
使用智能指针（如需要）

信号槽

优先使用新式语法（函数指针）
避免跨线程信号（本项目单线程）
断开不再需要的连接

绘制优化

使用 update() 而非 repaint()
避免在 paintEvent 中进行重计算
使用抗锯齿适度（性能影响）

总结

本项目展示了：

✅ Qt5 应用程序开发
✅ DBus 系统集成
✅ 信号槽机制运用
✅ 自定义绘制实现
✅ 事件驱动架构
✅ 跨组件通信
✅ 资源优化策略

适合作为 Qt + Linux 系统编程的学习参考。

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项目架构说明

概述

系统架构图

核心组件详解

1. ScreenLockDetector (锁屏检测器)

2. CustomWidget (自定义绘制组件)

3. MainWindow (主窗口)

数据流图

锁屏事件流

解锁事件流

技术细节

Qt 信号槽机制

DBus 连接管理

Paint 事件优化

构建系统

CMake 配置流程

编译流程

性能特性

资源消耗对比

响应时间

扩展性设计

添加新的 DBus 接口

添加新的动画效果

测试策略

单元测试建议

集成测试场景

故障处理

错误处理策略

日志级别

最佳实践

内存管理

信号槽

绘制优化

总结

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