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# Qt Screen Lock Detection Demo
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一个基于 Qt5 + CMake 的跨平台应用程序，用于检测系统的锁屏状态和电源状态（睡眠/唤醒），并在锁屏时自动停止所有渲染。
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**支持平台：**
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- ✅ **Linux** (Ubuntu, Deepin, Fedora 等)
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- ✅ **macOS** (10.12 及以上版本)
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## 功能特性
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### 核心功能
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- ✅ **自动检测锁屏状态**：
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- Linux: 通过 DBus 监听系统的锁屏/解锁事件
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- macOS: 通过 NSDistributedNotificationCenter 监听系统通知
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- ✅ **电源状态监控**：
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- Linux: 通过 DBus login1 服务监听系统睡眠/唤醒事件
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- macOS: 通过 NSWorkspace 监听系统电源状态变化
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- ✅ **双渲染引擎支持**：
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- **Vulkan 渲染器**：高性能 GPU 加速渲染（需要 Vulkan SDK）
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- Linux: 支持 Vulkan 1.0+
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- macOS: 支持 MoltenVK（Vulkan over Metal）
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- 特性：MSAA 抗锯齿、动态几何、文字渲染（FreeType）
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- **QPainter 渲染器**：传统 Qt 绘制（兼容性备选）
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- ✅ **自动停止渲染**：屏幕锁定或系统睡眠时自动停止所有渲染，节省系统资源
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- ✅ **实时动画演示**：
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- 动态旋转圆圈
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- 波浪效果
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- 渐变背景
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- 实时文字显示
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- ✅ **手动控制**：提供手动启用/禁用渲染的按钮
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- ✅ **状态监控**：实时显示锁屏状态、电源状态、渲染状态和帧数统计
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- ✅ **多平台支持**：
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- Linux: 支持 GNOME、KDE、XFCE、Deepin DDE、UKUI 等主流桌面环境
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- macOS: 原生系统通知支持，MoltenVK 集成
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## 技术架构
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### 核心组件
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1. **ScreenLockDetector** - 跨平台锁屏检测器
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- **基础架构**: `ScreenLockDetectorBase` 抽象基类
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- **Linux**: `ScreenLockDetectorLinux` - 通过 Qt DBus 监听系统锁屏信号
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- 支持 GNOME ScreenSaver、systemd-logind 和 Deepin DDE 接口
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- **macOS**: `ScreenLockDetectorMacOS` - 通过 NSDistributedNotificationCenter 监听系统通知
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- 监听 com.apple.screenIsLocked/Unlocked 通知
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- 发出锁屏/解锁信号供其他组件订阅
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2. **PowerMonitor** - 跨平台电源监视器
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- **基础架构**: `PowerMonitorBase` 抽象基类
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- **Linux**: `PowerMonitorLinux` - 通过 DBus login1 服务监听
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- 监听 org.freedesktop.login1.Manager 的 PrepareForSleep 信号
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- **macOS**: `PowerMonitorMacOS` - 通过 NSWorkspace 监听
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- 监听 NSWorkspaceWillSleepNotification 和 NSWorkspaceDidWakeNotification
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- 发出睡眠/唤醒信号
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3. **RenderWidgetBase** - 渲染组件抽象接口
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- 定义统一的渲染器接口
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- 支持动态切换不同渲染后端
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4. **VulkanWidget** - Vulkan 渲染组件
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- 使用 volk 动态加载 Vulkan 函数
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- 支持 MSAA 多重采样抗锯齿
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- 集成 FreeType 字体渲染
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- **macOS**: 专门的 CAMetalLayer 支持（MoltenVK）
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- 自动处理窗口大小调整和设备丢失恢复
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5. **CustomWidget** - QPainter 渲染组件
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- 传统 Qt 绘制实现
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- 作为 Vulkan 不可用时的备选方案
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- 实现了相同的动画效果
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6. **MainWindow** - 主窗口
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- 整合各个组件
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- 提供用户界面和控制面板
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- 实时状态显示
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### 技术栈
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- **语言**：C++11 / Objective-C++ (macOS)
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- **GUI 框架**：Qt 5.15.2 (或更高版本)
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- **构建系统**：CMake 3.10+
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- **图形 API**：
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- Vulkan 1.0+ (通过 volk 动态加载)
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- MoltenVK (macOS)
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- QPainter (备选方案)
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- **字体渲染**：FreeType 2.x
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- **系统接口**：
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- Linux: Qt DBus, X11
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- macOS: Foundation Framework, AppKit, QuartzCore (CAMetalLayer)
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- **平台**：Linux / macOS 10.12+
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### 项目结构
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```
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ScreenLockDetector/
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├── CMakeLists.txt # CMake 构建配置（跨平台）
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├── README.md # 项目文档
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├── build.sh # Linux 编译脚本
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├── run.sh # Linux 运行脚本
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├── build_mac.sh # macOS 编译脚本
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├── run_mac.sh # macOS 运行脚本
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├── docs/ # 文档目录
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├── third_party/ # 第三方库
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│ └── volk/ # Vulkan 函数加载器
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├── shaders/ # GLSL 着色器源码
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└── src/
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├── main.cpp # 程序入口
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├── mainwindow.h/cpp # 主窗口
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├── screenlockdetector.h/cpp # 锁屏检测器工厂类
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├── powermonitor.h/cpp # 电源监视器工厂类
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├── renderwidgetbase.h # 渲染组件抽象接口
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├── vulkanwidget.h/cpp # Vulkan 渲染组件
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├── vulkanrenderer.h/cpp # Vulkan 渲染器核心
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├── customwidget.h/cpp # QPainter 渲染组件
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└── platform/ # 平台特定代码
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├── README.md # 平台代码组织说明
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├── screenlockdetector_base.h/cpp # 锁屏检测基类
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├── screenlockdetector_linux.h/cpp # Linux 实现
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├── screenlockdetector_macos.h/mm # macOS 实现
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├── powermonitor_base.h/cpp # 电源监视基类
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├── powermonitor_linux.h/cpp # Linux 实现
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├── powermonitor_macos.h/mm # macOS 实现
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└── vulkanwidget_macos.h/mm # macOS Vulkan 辅助
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```
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## 系统要求
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### Linux
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- Linux Ubuntu 18.04 或更高版本（也支持 Deepin OS、Fedora 等）
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- Qt 5.15.2 或更高版本
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- CMake 3.10 或更高版本
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- GCC/G++ 编译器（支持 C++11）
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- DBus 系统服务
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- X11 开发库
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- **可选**：Vulkan SDK 1.0+ (用于 Vulkan 渲染)
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- **可选**：FreeType 开发库 (用于 Vulkan 文字渲染)
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### macOS
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- macOS 10.12 (Sierra) 或更高版本
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- Qt 5.15.2 或更高版本（可通过 Homebrew 或 MacPorts 安装）
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- CMake 3.10 或更高版本
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- Xcode Command Line Tools
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- Foundation 和 Cocoa 框架（系统自带）
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- **可选**：Vulkan SDK 1.4+ (包含 MoltenVK，用于 Vulkan 渲染)
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- **可选**：FreeType 库 (用于 Vulkan 文字渲染)
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## 安装与编译
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### macOS 平台
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#### 1. 安装依赖
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使用 Homebrew 或 MacPorts 安装 Qt5：
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**Homebrew:**
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```bash
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# 安装 Homebrew（如果尚未安装）
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/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"
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# 安装 Qt5
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brew install qt@5
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# 安装 CMake（如果尚未安装）
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brew install cmake
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# 可选：安装 FreeType（用于文字渲染）
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brew install freetype
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```
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**MacPorts:**
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```bash
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sudo port install qt5
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sudo port install cmake
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sudo port install freetype
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```
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**Vulkan SDK（可选，用于 Vulkan 渲染）:**
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```bash
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# 从 LunarG 下载并安装
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# https://vulkan.lunarg.com/sdk/home
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# 或者下载到 ~/VulkanSDK/
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# 安装后设置环境变量
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export VULKAN_SDK=~/VulkanSDK/1.4.328.1/macOS
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export DYLD_LIBRARY_PATH=$VULKAN_SDK/lib:$DYLD_LIBRARY_PATH
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export VK_ICD_FILENAMES=$VULKAN_SDK/share/vulkan/icd.d/MoltenVK_icd.json
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```
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#### 2. 编译项目
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```bash
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# 赋予脚本执行权限
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chmod +x build_mac.sh run_mac.sh
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||
# 编译
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./build_mac.sh
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```
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||
脚本会自动搜索 Qt 和 Vulkan SDK 安装路径。
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### Linux 平台
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#### 1. 安装依赖
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```bash
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# Ubuntu/Debian
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sudo apt-get update
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sudo apt-get install qt5-default qtbase5-dev libqt5dbus5 \
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libx11-dev cmake g++
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# 可选：Vulkan 开发库
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sudo apt-get install vulkan-tools libvulkan-dev
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# 可选：FreeType 开发库
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sudo apt-get install libfreetype6-dev
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# Fedora
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sudo dnf install qt5-qtbase-devel qt5-qtbase-gui \
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libX11-devel cmake gcc-c++
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# 可选：Vulkan 和 FreeType
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sudo dnf install vulkan-tools vulkan-headers freetype-devel
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```
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#### 2. 编译项目
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```bash
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||
# 赋予脚本执行权限
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||
chmod +x build.sh run.sh
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||
# 编译
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./build.sh
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```
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编译成功后，可执行文件将生成在 `build/bin/ScreenLockDetector`
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## 运行应用
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### macOS 平台
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```bash
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# 使用运行脚本（推荐，自动设置环境变量）
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./run_mac.sh
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# 或直接运行
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./build/bin/ScreenLockDetector
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```
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### Linux 平台
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```bash
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# 使用运行脚本（推荐）
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./run.sh
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# 或直接运行
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./build/bin/ScreenLockDetector
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```
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## 使用说明
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1. **启动应用**：运行应用后，会看到一个带有动态动画的窗口
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- 如果 Vulkan 可用，默认使用 Vulkan 渲染器
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- 否则回退到 QPainter 渲染器
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2. **查看渲染器类型**：
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- 窗口标题显示当前使用的渲染器（Vulkan 或 QPainter）
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- Vulkan 渲染器提供更好的性能和效果
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3. **测试锁屏检测**：
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- **macOS**: 使用快捷键 `Ctrl + Cmd + Q` 或从菜单栏选择"锁定屏幕"
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- **Linux**: 使用快捷键 `Ctrl + Alt + L` 或 `Super + L`
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- 观察动画是否停止
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- 解锁后动画应自动恢复
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4. **测试电源监控**：
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- 合上笔记本屏幕或选择"睡眠"
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- 观察控制台输出睡眠/唤醒消息
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- 唤醒后渲染会自动恢复
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5. **查看状态信息**：
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- **Renderer Type**：当前使用的渲染器类型
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- **Detector Status**：锁屏检测器是否正常工作
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- **Screen Lock Status**：当前屏幕锁定状态（🔒 LOCKED / 🔓 UNLOCKED）
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- **Rendering Status**：渲染是否启用（✓ ENABLED / ✗ DISABLED）
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- **Frame Count**：已渲染的总帧数
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- **FPS**：当前帧率（仅 Vulkan）
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6. **手动控制**（可选）：
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- **Enable Rendering**：手动启用渲染
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- **Disable Rendering**：手动禁用渲染
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- **Reset Frame Count**：重置帧数计数器
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## 工作原理
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### 锁屏检测机制
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#### Linux: DBus 监听
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应用程序通过 Qt DBus 连接到 Linux 系统的锁屏服务：
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1. **Deepin DDE 接口**（Deepin OS）
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```
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Service: com.deepin.dde.lockFront
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Path: /com/deepin/dde/lockFront
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Interface: com.deepin.dde.lockFront
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Signals: Visible(bool)
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```
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2. **GNOME ScreenSaver 接口**
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```
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Service: org.gnome.ScreenSaver
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Path: /org/gnome/ScreenSaver
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Interface: org.gnome.ScreenSaver
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Signal: ActiveChanged(bool)
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```
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3. **KylinOS UKUI 接口**
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```
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Service: org.ukui.ScreenSaver
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Path: /
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Interface: org.ukui.ScreenSaver
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Signals: lock(), unlock()
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```
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#### macOS: 分布式通知中心
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应用程序通过 NSDistributedNotificationCenter 监听 macOS 系统通知：
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1. **屏幕锁定通知**
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```
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Notification: com.apple.screenIsLocked
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||
当用户锁定屏幕时发送
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```
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2. **屏幕解锁通知**
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```
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Notification: com.apple.screenIsUnlocked
|
||
当用户解锁屏幕时发送
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```
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3. **屏幕保护程序通知**（辅助检测）
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```
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||
Notifications:
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- com.apple.screensaver.didstart
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||
- com.apple.screensaver.didstop
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```
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### 电源监控机制
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#### Linux: DBus login1 服务
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```
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Service: org.freedesktop.login1
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Path: /org/freedesktop/login1
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Interface: org.freedesktop.login1.Manager
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Signal: PrepareForSleep(bool entering_sleep)
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```
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#### macOS: NSWorkspace 通知
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```
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NSWorkspaceWillSleepNotification - 系统即将睡眠
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NSWorkspaceDidWakeNotification - 系统已经唤醒
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```
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### Vulkan 渲染流程
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1. **初始化**：
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- 使用 volk 动态加载 Vulkan 函数
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- 创建 Vulkan 实例（macOS 需要 portability 扩展）
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- 选择物理设备（GPU）
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- 创建逻辑设备和队列
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- **macOS**: 创建 CAMetalLayer 用于 MoltenVK 渲染
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2. **渲染管线**：
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- 创建 swap chain（交换链）
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- 创建 render pass（渲染通道）
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- 加载 SPIR-V 着色器
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- 创建图形管线（背景、几何、线条、文字）
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- 设置 MSAA 多重采样
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3. **每帧渲染**：
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- 获取 swap chain 图像
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- 记录命令缓冲
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- 绘制背景、几何和文字
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- 提交到 GPU 队列
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- 呈现到屏幕
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### 渲染控制
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当检测到锁屏或睡眠时：
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1. 相应的检测器发出信号
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2. `MainWindow` 接收信号并调用渲染器的 `setRenderingEnabled(false)`
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3. 渲染器停止渲染定时器
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4. GPU 进入空闲状态，节省资源
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||
当检测到解锁或唤醒时：
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||
1. 相应的检测器发出信号
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||
2. `MainWindow` 调用 `setRenderingEnabled(true)`
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3. 渲染器重启渲染定时器
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||
4. 动画恢复正常渲染
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## 平台特定架构
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### 设计模式
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项目采用 **工厂模式 + 策略模式** 实现跨平台支持：
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1. **抽象基类** (`*_base.h/cpp`)
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- 定义统一接口
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- 实现公共功能
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2. **平台实现** (`*_linux.h/cpp`, `*_macos.h/mm`)
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- 继承基类
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- 实现平台特定 API
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3. **工厂类** (`screenlockdetector.h/cpp`, `powermonitor.h/cpp`)
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- 根据编译平台自动选择实现
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- 提供统一的公共 API
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详见：`src/platform/README.md`
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## 故障排除
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### macOS 平台
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#### 问题 1：Vulkan 实例创建失败
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**错误信息**：`Failed to create Vulkan instance, error code: -9`
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**原因**：MoltenVK 未正确安装或配置
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**解决方案**：
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```bash
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||
# 确保 Vulkan SDK 已安装
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ls ~/VulkanSDK/1.4.328.1/macOS/lib/libMoltenVK.dylib
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||
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# 设置环境变量
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||
export VULKAN_SDK=~/VulkanSDK/1.4.328.1/macOS
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||
export DYLD_LIBRARY_PATH=$VULKAN_SDK/lib:$DYLD_LIBRARY_PATH
|
||
export VK_ICD_FILENAMES=$VULKAN_SDK/share/vulkan/icd.d/MoltenVK_icd.json
|
||
|
||
# 使用 run_mac.sh 脚本运行（已包含配置）
|
||
./run_mac.sh
|
||
```
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||
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||
#### 问题 2：CAMetalLayer 错误
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||
**错误信息**：`VK_ERROR_SURFACE_LOST_KHR: On-screen rendering requires a layer of type CAMetalLayer`
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||
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**原因**：已在新版本中修复，确保使用最新代码
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||
|
||
**解决方案**：重新编译项目
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||
#### 问题 3：应用无法检测到锁屏
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||
|
||
**解决方案**：
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||
```bash
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||
# 查看应用日志
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||
./run_mac.sh 2>&1 | grep "ScreenLock"
|
||
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||
# 确保应用有必要的权限
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||
# 系统偏好设置 > 安全性与隐私 > 隐私
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||
```
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||
|
||
### Linux 平台
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||
|
||
#### 问题 1：Vulkan 不可用
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||
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||
**错误信息**：`Vulkan headers not found`
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||
|
||
**解决方案**：
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||
```bash
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||
# 安装 Vulkan 开发库
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||
sudo apt-get install vulkan-tools libvulkan-dev
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||
|
||
# 或手动下载 Vulkan Headers
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||
git clone https://github.com/KhronosGroup/Vulkan-Headers.git
|
||
# 更新 CMakeLists.txt 中的 VULKAN_HEADERS_DIR
|
||
```
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||
|
||
#### 问题 2：锁屏检测不工作
|
||
|
||
**解决方案**：
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||
```bash
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||
# 检查 DBus 服务
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||
ps aux | grep dbus
|
||
|
||
# 检查 GNOME ScreenSaver 是否可用
|
||
qdbus org.gnome.ScreenSaver
|
||
|
||
# 查看应用日志输出
|
||
./run.sh 2>&1 | grep "ScreenLockDetector"
|
||
```
|
||
|
||
### 通用问题
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||
|
||
#### 问题：编译错误 - Qt5 not found
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||
|
||
**解决方案**：
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||
```bash
|
||
# 设置 Qt5_DIR 环境变量
|
||
export Qt5_DIR=/path/to/qt/lib/cmake/Qt5
|
||
|
||
# 或修改 CMakeLists.txt 中的 Qt5_DIR 路径
|
||
```
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||
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||
## 性能优化
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||
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||
### Vulkan 渲染器
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- **MSAA**：自动选择最佳采样数（最高 8x）
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- **三缓冲**：使用 3 个并行帧减少延迟
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- **动态加载**：使用 volk 避免链接 Vulkan 库
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||
- **命令缓冲复用**：减少 CPU 开销
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|
||
### 资源节省
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- 锁屏时自动停止渲染（节省 GPU 资源）
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- 睡眠时自动停止所有活动（节省电池）
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- 最小化时暂停渲染（可选）
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||
## 扩展开发
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### 添加新的平台特性
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详见：`src/platform/README.md`
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||
### 自定义着色器
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编辑 `shaders/` 目录中的 GLSL 文件，然后重新编译：
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||
```bash
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||
./compile_shaders.sh
|
||
./build_mac.sh # 或 ./build.sh
|
||
```
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||
|
||
### 添加新的渲染效果
|
||
|
||
在 `VulkanRenderer` 或 `CustomWidget` 中添加自定义绘制代码。
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||
## 许可证
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|
||
本项目仅用于学习和演示目的。
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||
## 作者
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||
Qt Screen Lock Detection Demo Team
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||
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||
## 更新日志
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||
### v3.0.0 (2024-11-11)
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||
- ✅ **重大更新**: 新增 Vulkan 渲染支持
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||
- ✅ **重大更新**: 新增电源监控功能（睡眠/唤醒检测）
|
||
- ✅ macOS: 完整的 MoltenVK 支持（包含 CAMetalLayer）
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||
- ✅ 双渲染引擎：Vulkan + QPainter
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- ✅ MSAA 抗锯齿支持
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- ✅ FreeType 字体渲染集成
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- ✅ 重构项目结构：创建 `platform/` 目录统一管理平台代码
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- ✅ 改进的跨平台架构（Factory + Strategy 模式）
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- ✅ 完善的文档和故障排除指南
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### v2.0.0 (2024)
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- ✅ 新增 macOS 平台支持
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- ✅ 实现跨平台架构（Linux + macOS）
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- ✅ macOS: 使用 NSDistributedNotificationCenter 监听系统通知
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- ✅ 创建平台特定的构建和运行脚本
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### v1.1.0 (2024)
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- ✅ 新增 Deepin OS (DDE) 锁屏检测支持
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- ✅ 优化多桌面环境兼容性
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### v1.0.0 (2024)
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- ✅ 初始版本发布
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- ✅ 支持 GNOME 和 systemd-logind 锁屏检测
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- ✅ 实现自动渲染控制
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- ✅ 提供丰富的动画演示效果
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## 技术支持
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如有问题或建议，欢迎提出！
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### 相关文档
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- [平台代码组织说明](src/platform/README.md)
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- [Vulkan 渲染架构](docs/)
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- [CMake 构建配置](CMakeLists.txt)
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### 相关链接
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- [Qt Documentation](https://doc.qt.io/qt-5/)
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- [Vulkan SDK](https://vulkan.lunarg.com/sdk/home)
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- [MoltenVK (macOS)](https://github.com/KhronosGroup/MoltenVK)
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- [volk - Vulkan Meta-Loader](https://github.com/zeux/volk) |