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切换键控制器

DaveyM69
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2009年8月30日

CPOL

6分钟阅读

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一个允许您控制和监控如大写锁定、数字锁定和滚动锁定等切换键的类。

screenshot.png

目录

概述

在我写这篇文章的前几天，一位成员询问如何控制大写锁定、数字锁定和滚动锁定键。我知道已经有一些实现，所以我搜索了一下，想为发帖人提供一个链接，但我找不到一个完整的。许多只读取这些键的状态，有些还允许你设置它们，但我找不到任何能监控它们，以便你的应用程序能相应更新的。所以，这篇文章就是结果。附带代码中的 `ToggleKeysController` 类将监控这些键，并在检测到更改时引发事件，并允许你获取或设置状态。

如果你只想看看如何在你的应用程序中使用该类，而不关心它是如何实现的，请点击这里。

意外问题

这不像我最初想的那么简单！首先要做的就是获取按键的状态。我知道 `Console` 类有一个 `CapsLock` 属性，所以我认为这可能就是答案。不幸的是，它没有 `ScrollLock` 属性。

下一步是设置按键状态。`Console` 类中的那些是只读的，所以现在那个类肯定不适用了。我查阅了 `SendKeys`，但它不允许你永久更改状态，就像这里演示的那样。

最后，我想能够系统地监控这些键的状态，以便我提供的信息始终是最新的。我无法通过框架中的类找到实现这一点的方法，所以这不是一个好的开始。

所有这些问题的答案都在于一点点 PInvoke 到 *user32.dll*（和 *kernel32.dll*），它包含了我们所需的所有原生函数。

获取按键状态

获取按键状态需要调用`GetKeyState`函数。该函数只接受一个代表按键的值，并返回一个指示其状态的值。这个例子展示了使用它来获取大写锁定键状态的简单性。

bool isCapsLockOn = (GetKeyState(VK_CAPITAL) & 1) == 1;

函数定义是

[DllImport("user32.dll")]
static extern short GetKeyState(byte nVirtKey);

注意：为了简化其他地方的使用，我已经将每个键定义为字节。严格来说，上面的函数应该声明为 `int`。

设置按键状态

在尝试了多种方法后，我决定最简单的方法是使用`keybd_event`函数来模拟按键的抬起/按下周期，当需要改变状态时。下面的例子展示了如何调用这个函数来模拟大写锁定键的按下。

keybd_event(VK_CAPITAL, 0x45, KEYEVENTF_EXTENDEDKEY | KEYEVENTF_KEYDOWN, 0);
keybd_event(VK_CAPITAL, 0x45, KEYEVENTF_EXTENDEDKEY | KEYEVENTF_KEYUP, 0);

…以及函数定义

[DllImport("user32.dll")]
static extern void keybd_event(byte bVk, byte bScan, int dwFlags, int dwExtraInfo);

监控按键

这是所有这些中最具挑战性的部分。我能成功实现这一点的唯一方法是使用全局钩子。全局钩子字面上会挂钩到窗口以拦截键盘/鼠标事件。在我们挂钩系统之前，我们需要我们进程主模块的句柄。要做到这一点，我们获取当前进程，获取该进程的主模块，然后将模块名称传递给`GetModuleHandle`函数。一旦我们有了句柄，我们就可以使用`SetWindowsHookEx`函数安装钩子，指定我们需要哪种类型的钩子，在本例中是键盘。这听起来比实际要复杂！这是代码，后面是函数定义。

IntPtr hookHandle = IntPtr.Zero;
using (Process currentProcess = Process.GetCurrentProcess())
{
    using (ProcessModule currentModule = currentProcess.MainModule)
    {
        hookHandle = SetWindowsHookEx(WH_KEYBOARD_LL, hookProc, 
            GetModuleHandle(currentModule.ModuleName), 0);
    }
}

[DllImport("kernel32.dll")]
static extern IntPtr GetModuleHandle(string lpModuleName);

[DllImport("user32.dll")]
static extern IntPtr SetWindowsHookEx(int idHook, 
    LowLevelKeyboardProc lpfn, IntPtr hMod, int dwThreadId);

`SetWindowsHookEx` 函数将其第二个参数作为 `LowLevelKeyboardProc` 类型的委托。我传递了 `hookProc`，它是该委托的一个实例。每当发生按键事件时，它都会调用其关联的方法。文档说明，如果调用方法的第一个参数小于零，我们应该返回而不做进一步处理，所以我们只需要检查它是否为零，并确保它是 KeyDown，然后检查按键以确保是我们感兴趣的。

LowLevelKeyboardProc hookProc = KeyHookCallback;
IntPtr KeyHookCallback(int nCode, IntPtr wParam, IntPtr lParam)
{
    int wParamValue = wParam.ToInt32();
    if (nCode >= 0 && (wParamValue == WM_KEYDOWN || wParamValue == WM_KEYUP))
    {
        ToggleKey key = (ToggleKey)Marshal.ReadByte(lParam);
        if (key == ToggleKey.CapsLock || key == ToggleKey.NumLock || 
            key == ToggleKey.ScrollLock)
        {
            // Do our stuff here
        }
    }
    return CallNextHookEx(hookHandle, nCode, wParam, lParam);
}

delegate IntPtr LowLevelKeyboardProc(int nCode, IntPtr wParam, IntPtr lParam);

[DllImport("user32.dll")]
static extern IntPtr CallNextHookEx(IntPtr hhk, int nCode, IntPtr wParam, IntPtr lParam);

现在我们知道其中一个键被按下了。不幸的是，这并不像切换一个布尔字段/属性那么简单。首先，按住一个切换按钮会反复调用此方法，但切换状态仅在第一次发生时改变。显而易见的方法是读取按键的状态，但如果你尝试这样做，你会发现它还没有被更新，直到我们的线程不活跃时才会更新，这是第二个问题。在第一个版本中，我启动了一个工作线程，然后将消息发送回原始线程并检查状态。这对于准确性来说很好，但可能有点大材小用。在这个版本中，我在 keydown 时切换一个标志，在 keyup 时重置该标志。这样，只有第一次 keydown 才被认为是有效的。如果被检查的键在状态初始同步期间被按住，这可能会出现一个问题，因为收到的第一个 keydown 可能不是一个有效的。为了解决这个问题，同步后的第一个 keyup 会测试状态并根据需要纠正值。

// Do our stuff here
switch (key)
{
    case ToggleKey.CapsLock:
        if (wParamValue == WM_KEYUP)
        {
            keys[key].IsDown = false;
            if (!keys[key].Confirmed)
            {
                bool originalValue = keys[key].IsOn;
                keys[key].IsOn = (GetKeyState(VK_CAPITAL) & 1) == 1;
                if (keys[key].IsOn != originalValue)
                {
                    ToggleKeyChangedEventArgs e = 
                       new ToggleKeyChangedEventArgs(key, keys[key].IsOn);
                    OnCapsLockChanged(e);
                    OnToggleKeyChanged(e);
                }
                keys[key].Confirmed = true;
            }
        }
        else if (!keys[key].IsDown)
        {
            keys[key].IsDown = true;
            keys[key].IsOn = !keys[key].IsOn;
            ToggleKeyChangedEventArgs e = 
              new ToggleKeyChangedEventArgs(key, keys[key].IsOn);
            OnCapsLockChanged(e);
            OnToggleKeyChanged(e);
        }
        break;
// ...

现在，剩下的就是完成时取消挂钩。我将挂钩放在了构造函数中，为了保持整洁，我实现了标准的 Dispose 模式并在 `Dispose(bool disposing)` 中取消了挂钩。取消挂钩只是一个调用`UnhookWindowsHookEx`，传入我们从原始 `SetWindowsHookEx` 调用中获得的句柄。

UnhookWindowsHookEx(hookHandle);
hookHandle = IntPtr.Zero;

[DllImport("user32.dll")]
static extern bool UnhookWindowsHookEx(IntPtr hhk);

ToggleKeysController 类

最终的类将上述所有内容封装到一个易于使用的类中，该类只有三个 `public` 属性，三个额外的 `public` 方法（加上 `Dispose`），以及四个事件。所有这些都应该非常直观且易于理解，但所有代码都进行了文档化和注释，以防万一！这是（公共）类图。

classdiagram.png

属性用于获取或设置按键的状态。`Start` 和 `Stop` 用于安装/卸载钩子。这些可能不需要，因为 `Start` 由构造函数调用，而 `Stop` 在 `Dispose` 中调用。`Toggle` 只是切换你传递给它的按键的状态。最后，当按键状态发生变化时，会引发事件，`ToggleKeyChanged` 事件会在每次切换键状态变化时被引发。

演示

演示应用程序通过状态栏使用了 `ToggleKeysController` 类。按键的状态由标签的 `ForeColor` 指示。例如，这段代码由 `CapsLockStateChanged` 事件处理程序调用。

if (toggleKeysController.CapsLockOn)
    toolStripStatusLabelCAPS.ForeColor = OnForeColor;
else
    toolStripStatusLabelCAPS.ForeColor = OffForeColor;

点击标签会通过调用 `ToggleKey` 方法来切换相应按钮的状态。

void toolStripStatusLabelCAPS_Click(object sender, EventArgs e)
{
    toggleKeysController.ToggleKey(ToggleKeys.CapsLock);
}

可能存在的局限性？

我无法验证这一点，但有一些报告称，有些杀毒软件似乎不喜欢使用全局钩子的程序，因为它认为它们是键盘记录器。我在撰写本文时已在 Vista 和 XP 下使用最新版本的 Norton AV，以及在 XP 下使用 AVG Network Edition 进行过测试，均未发现问题。如果你的杀毒软件对此有异议，请告知我。

结论

没有太多要说的了；由于现在所有更复杂的东西都封装在一个类中，使用它非常简单。希望你觉得它有用！

历史

  • 2009年8月30日：初始版本。
  • 2009年9月3日：版本2。
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