[译]输入系统如何工作——指针输入

翻译自 How input works – pointer input。 在上一篇博文中，我讨论了键盘输入。这篇博文将会讨论指针设备——多被称为鼠标。就像本系列文章一样，本文仅仅讨论了KWin／Wayland上面的情形。

不同的硬件类型

有好几种不同的设备被识别为指针设备。有轨迹球这样的传统鼠标，也有在笔记本上的触摸板。此外，还有可绝对定位的设备，比如触摸屏。 在libinput中，对于不同的设备，有很多不同的选项可供配置。比如指针加速等其他选项。我们正在开发Wayland的触摸板配置模块，看起来会合并到Plasma 5.9中。像第一篇博文描述的，一旦设备创建，一系列配置选项会被立马设置。

指针运动

指针设备生成不同种类的事件，其中一种就是指针运动事件。通常来说，有两种指针运动事件：绝对运动和相对运动。大多数设备，比如鼠标，产生相对运动事件，所以我们在本文中只关注相对运动事件。

确定新的位置

相对运动是一组带x和y坐标的距离向量，它描述了指针位置该如何移动。 所以，一旦事件从KWin队列中读取出来，需要确定新的指针位置。这并不单单是最后的指针位置再加上一个运动向量。这会导致指针离开可视区域。 相反，指针运动得验证和约束。我们确保光标不会离开可视区域，并且还要遵守应用程序窗口对指针的约束。 这是KWin在Plasma 5.9中支持的新协议。它允许Wayland窗口将指针锁定到某个位置或将指针限制在某个区域。在第一种情况下，指针根本不移动，在第二种情况下，只允许指针在窗口的特定区域移动。

处理新的位置

即使在光标被限定的情况下，不需要移动鼠标指针，事件也会得到进一步处理。即使光标不移动，应用程序也可能对相对运动感兴趣，并对其做出反应。 像键盘的情况一样，为了进一步处理，会生成QMouseEvent并发送到KWin的输入过滤器。指针运动可能在KWin内部处理，例如：指针位置超出了当前的屏幕边缘。或者通过KWayland将指针运动转发到窗口。

更新获取焦点的窗口

如果指针移动，光标可能从一个窗口移动到另一个窗口，或从窗口移动到Wayland服务器端的窗口装饰上。这意味着对于每个指针位置的变化，KWin需要计算当前位置的窗口。 与键盘输入相比，KWin只需要考虑活动窗口，但这也是一个相当复杂的任务。我们需要考虑将输入变换应用于屏幕还是窗口，我们需要在窗口上应用输入掩码，考虑窗口装饰，检查屏幕是否被锁定，Xwayland 1.18之前的临时解决方案等一大堆问题。 最后，该方法可能已经确定了一个获得指针焦点的新平面。KWin使用KWayland来更新聚焦的指针表面，确保离开旧表面和进入新平面的事件触发。 当然，当移动鼠标时，应该更新焦点。如果拖放（按下指针按钮并移动），则不会更新焦点。

更新指针图案

如果指针移动到新的位置，指针图标有可能会改变。不幸的是，这可能需要多次往返消息才能确定。窗口管理器不知道窗口想要使用哪个指针图标，直到动作被发送到窗口。一个窗口可以通过两种方式做出反应：它可以更新光标图像，也可以不更新。在第一种情况下，KWin通过KWayland通知图像发生变化，在第二种情况下根本没有通知。 这意味着移动光标时，KWin不知道光标图标是否是正确的。所以在指针运动时，KWin更新光标到新的位置，但是光标图标仍然是旧的，但可能在一帧之后，客户端就会更新光标图案了。不得不说，在Wayland的显示下，并不是每一帧都是完美的，这是我遇到的唯一一个此类情况：光标可能显示错误的图标。 进入窗口时，光标尚未定义。直到窗口设置光标，否则光标还是未设置的状态。此时，KWin不会渲染光标；这意味着当进入冻结窗口（程序无响应的窗口）时，我们没有光标。我们以后必须改进这一点。目前，我们没有检测挂起的应用程序，因为我认为我们无法检测到它们：客户端使用专用的Wayland事件线程，因此程序可以永远给一切事件回复OK，即使事件并没有处理。 但是，KWin也可能需要设置一个光标图像。例如，当鼠标在窗户装饰上悬停，或进入特殊模式以选择窗口时，就使用KWin提供的光标图像。KWin从主题中加载这个光标图案。在内部，KWin记录光标图案应该使用的源图像。无论是Wayland窗口还是窗口选择界面，还是使用特定的光标图像。

更新实际光标

通过KWin的内部平台API实现光标位置和图标的实际更新。每个平台以不同的方式设置光标图像。对于我们的主要平台，我们使用DRM API来更新位置并更新图标——如果有新图标的话。 对于Wayland中嵌套的X11这样的嵌套平台，这通过窗口系统内的特定的调用处理。嵌套平台不允许更新光标位置——这是由窗口系统之间通过指针运动间接更新的。但是，光标图案可以更新。 虚拟出来的平台只知道软件指针的概念。这是在合成器渲染过程中渲染出来的光标。目前这只有在QPainter合成器中实现，在OpenGL合成器中还没有实现。

按钮事件

libinput支持指针设备产生的指针按钮的按下、释放事件。这些事件携带着它们触发的指针按钮。 和指针运动事件相比，按钮事件的处理更加直接。指针事件被事件过滤器拦截（比如Alt+Tab）或者被转发到当前获取焦点的窗口。 这相比于X11，是一个巨大的进步。在X11下，如果KWin希望独占的处理指针事件，则需要锁定指针。这意味着屏幕无法锁定。如果当前窗口处于活动状态，屏幕不锁定。在Wayland，这并不重要。如果当前窗口处于活动状态，屏幕可以锁定，也可以获取所有指针事件。一旦解锁当前的窗口仍然是活动窗口。“我”很轻松地为这种情况添加了自动测试。

轴事件

许多指针设备有一个或者两个轴。在X11的核心协议中，轴事件被实现为指针按钮。在Wayland和libinput的情况下，我们有了自己的轴事件，能告诉我们哪个轴被移动了，移动了多少。这是一个很大的提升，相比于X11，这意味着“平滑滚动”是标准的一部分了，在滚动事件的处理过程中，额外的事件处理部分也不会执行。 其他事件的处理也非常简单。KWin创建了一个QWheelEvent并将其传递给许多事件过滤器，如果过滤器没有拦截事件，它会被转发到KWayland::Server，KWayland::Server再把事件发送到获得焦点的指针平面。

触摸板手势

对于触摸板，我们还有别的事件。对于触摸板，Libinput不仅仅识别运动事件和按压事件，还能识别多指手势。它支持两种手势：滑动手势，捏合/旋转手势。KWin获取手势事件，转发给正常的事件系统。我们在Wayland协议中添加了特殊的支持。这允许转发鼠标手势Wayland应用程序，如视频所见。 很不幸，我们还没有真正地使用这些手势。QtWayland没有实现这个协议，所以转发的消息并不会到达应用程序，我们还没有使用它，比如全局手势就没有使用，我们仍在努力界定我们要支持的手势。我希望我们在Plasma 5.9能够改进这点，但是这也不确定。

假期愉快

这是“我”今年的最后一篇博客。下一年我将继续这一系列博客，会谈谈触摸屏事件，或许会包括数位版。 “我”希望每个人都有一个愉快的假期，在2017年有一个不错的开始。 如果你想支持“我”的工作，请考虑捐款。让世界变得更好！——KDE 2016年末募捐。