摘要：開始動(dòng)工就我的需求而言，我腦子里第一個(gè)浮現(xiàn)的抽象機(jī)制就是狀態(tài)機(jī)，不知為何。一個(gè)比較合適的設(shè)計(jì)是兩層的自動(dòng)機(jī)，第一層用來為這三個(gè)一組的事件分組，分好組之后成為第二層狀態(tài)機(jī)的輸入，一個(gè)二元組。

霓虹語標(biāo)題我都想好了。evdevの力を貸して、Linuxでホットキーの魔改造

Linux用戶就像Minecraft玩家，雖然大家玩的都是Minecraft，但是，臥槽，我們一定是在玩不同的游戲（見到建筑師的MC作品時(shí)來自小白的驚嘆）。要讓自己的Linux別人不會(huì)用，別人的Linux自己不會(huì)用，最重要的當(dāng)然是要把快捷鍵改得驚天地泣鬼神。

作為一個(gè)Vim癮君子，我的需求就是手盡量不要離開主鍵盤區(qū)。對(duì)，方向鍵我都不想按。于是我想通過一些組合鍵去實(shí)現(xiàn)上下左右。有人認(rèn)為CapsLock按起來方便，我自己比較喜歡按Alt，因?yàn)榫驮诳崭矜I旁邊，觸手可及?？偟膩碚f，我希望Alt+[H|J|K|L]分別變成左下上右，Alt+0變成Home, Alt+4變成End。

我自己試用過很多修改鍵位或者添加熱鍵的工具，包括著名的AutoKey。很可惜，它們大都不好用。比如說，我采取這樣的操作序列Alt Down, K Down, K Up, Alt Up，這些軟件大多會(huì)采取在檢測(cè)到K Down的時(shí)候，同時(shí)發(fā)出Alt Up, ↑ Down，以便撤銷掉先前一個(gè)Alt Down的作用，然后發(fā)出↑鍵按下的事件。這里有一個(gè)問題，就是很多GUI在Alt Down, Alt Up之后，會(huì)喚出菜單，從而失焦于輸入框。

另外一方面就是，真的不是哪里都能用。至少，你不可能拿它去玩賽車游戲。你也不能在TTY中繼續(xù)使用這些熱鍵。此外還有許許多多的地方不能使用。熱鍵是一種會(huì)上癮的東西，在它失效的時(shí)候，你就會(huì)有戒斷綜合征。想摔鍵盤。

我試過從GNOME和X11入手，貌似沒有什么好用的方案。XGrabKeyboard一定程度上可以做到接管的效果，但是要指定窗口，似乎還會(huì)讓窗口失焦?？偠灾晕⒂悬c(diǎn)太繞。不過Linux最好的一點(diǎn)，就是它很裸露。如果從高于驅(qū)動(dòng)低于X11的層入手，興許會(huì)有比較好的效果。

evdev內(nèi)核中通用的輸入設(shè)備驅(qū)動(dòng)，它為設(shè)備提供了/dev/input下字符設(shè)備接口。它非常底層，內(nèi)核在進(jìn)行中斷處理后，第一時(shí)間就將輸入數(shù)據(jù)交由它處理。但是它一點(diǎn)都不反直覺，甚至還提供了很好用的工具libevdev，可以直接用Python處理消息。不少人改游戲手柄都是通過evdev進(jìn)行的。

uinput是一個(gè)特殊的虛擬設(shè)備，它允許你直接在用戶態(tài)向內(nèi)核插入輸入事件 —— 一般而言就是直接向/dev/uinput寫數(shù)據(jù)，不過當(dāng)然，要服從libevdev提供的接口/數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這些事件之后會(huì)在另一個(gè)evdev字符設(shè)備里，假裝是物理設(shè)備的輸入，被X的libinput取出來或者由TTY轉(zhuǎn)為stdin。

這種實(shí)驗(yàn)性的東西就不用C寫了。evdev提供了十分好用的Python Bindings，我們可以直接在Python里寫我們的快捷鍵配置。我們先用pip install evdev安裝它，然后在用它提供的示例腳本來測(cè)試一下evdev輸入的究竟是什么東西：sudo python -m evdev.evtest /dev/input/by-path/platform-i8042-serio-0-event-kbd（這里我鍵盤的路徑是i8042鍵盤控制器上的，你需要根據(jù)你電腦上的配置來調(diào)整）

time 1504189579.19    type 4 (EV_MSC), code 4    (MSC_SCAN), value 21
time 1504189579.19    type 1 (EV_KEY), code 21   (KEY_Y), value 1
time 1504189579.19    --------- SYN_REPORT --------
time 1504189579.28    type 4 (EV_MSC), code 4    (MSC_SCAN), value 21
time 1504189579.28    type 1 (EV_KEY), code 21   (KEY_Y), value 0
time 1504189579.28    --------- SYN_REPORT --------
time 1504189579.29    type 4 (EV_MSC), code 4    (MSC_SCAN), value 18
time 1504189579.29    type 1 (EV_KEY), code 18   (KEY_E), value 1
time 1504189579.29    --------- SYN_REPORT --------
time 1504189579.4     type 4 (EV_MSC), code 4    (MSC_SCAN), value 18
time 1504189579.4     type 1 (EV_KEY), code 18   (KEY_E), value 0
time 1504189579.4     --------- SYN_REPORT --------
time 1504189579.48    type 4 (EV_MSC), code 4    (MSC_SCAN), value 31
time 1504189579.48    type 1 (EV_KEY), code 31   (KEY_S), value 1
time 1504189579.48    --------- SYN_REPORT --------
time 1504189579.64    type 4 (EV_MSC), code 4    (MSC_SCAN), value 31
time 1504189579.64    type 1 (EV_KEY), code 31   (KEY_S), value 0
time 1504189579.64    --------- SYN_REPORT --------

這里我按了yes三個(gè)鍵，可以看到，每一個(gè)動(dòng)作（按下或釋放，表現(xiàn)在EV_KEY的value的1或0上），都會(huì)產(chǎn)生三個(gè)事件，分別是EV_MSC，EV_KEY和EV_SYN。根據(jù) https://lp007819.wordpress.com/2013/02/12/再談linux-input子系統(tǒng)/的說法，事實(shí)上是有四個(gè)消息的發(fā)出，但是第一個(gè)通常不被支持（隱身了），第二個(gè)MSC_SCAN通常會(huì)被應(yīng)用程序忽略，第三個(gè)EV_KEY才是真正會(huì)被接收的，第四個(gè)是同步，可以看到就是用來產(chǎn)生萌萌的分界線的（笑）

有了這一層認(rèn)識(shí)我們就知道，三個(gè)事件合起來，才是一次真正的輸入。

就我的需求而言，我腦子里第一個(gè)浮現(xiàn)的抽象機(jī)制就是狀態(tài)機(jī)，不知為何。一個(gè)比較合適的設(shè)計(jì)是兩層的自動(dòng)機(jī)，第一層用來為這三個(gè)一組的事件分組，分好組之后成為第二層狀態(tài)機(jī)的輸入，一個(gè)二元組(key-scan-code, up/down/hold)。第二層狀態(tài)機(jī)我花了好些時(shí)間去構(gòu)思，結(jié)果大概是這樣的：

是不是頭都暈了。把它畫出來或許會(huì)比較清楚，不過我也沒這個(gè)閑心拿繪圖軟件再畫一遍了。有四個(gè)狀態(tài)，分別是：

正常狀態(tài) (Normal)，除了Alt以外所有鍵都直接發(fā)射到uinput里

剛按了下Alt鍵 (Alt)，現(xiàn)在還不能確定Alt鍵會(huì)否形成組合鍵

插入狀態(tài) (Inject)，不是我們想要的熱鍵，連剛才的Alt一起發(fā)射到uinput里

映射狀態(tài) (Mapped)，是熱鍵，把映射過之后的鍵發(fā)射出去，比如按下了K就發(fā)射Up

Inject和Mapped狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換時(shí)，還要把一些Alt鍵的動(dòng)作補(bǔ)充一下，以防誤導(dǎo)其它應(yīng)用程序。

關(guān)于evdev本身的使用上，evdev的文檔已經(jīng)說得非常詳盡。在這個(gè)腳本里，僅僅用到了少量的功能，比如從/dev/input里讀事件，我是block read，但是你也可以用select或者epoll去異步完成這些操作。：

# 留意！需要Root權(quán)限！
dev = evdev.InputDevice("/dev/input/by-path/platform-i8042-serio-0-event-kbd")

for event in dev.read_loop():
    kev = evdev.categorize(event)
    ks.input(kev) # 第一層狀態(tài)機(jī)
    process(ks) # 第二層狀態(tài)機(jī)，以第一層狀態(tài)的結(jié)果為輸入

Inject這樣的操作就是往uinput里面一次過寫三個(gè)事件（含同步）：

ui = evdev.UInput()

def __inject(keycode, keystate):
    global ui
 
    ui.write(ecodes.EV_MSC, ecodes.MSC_SCAN, keycode)
    ui.write(ecodes.EV_KEY, keycode, keystate)
    ui.syn()

當(dāng)然，最重要的一點(diǎn)是怎樣做到獨(dú)占讀，也就是托管整個(gè)設(shè)備的事件處理不讓它側(cè)漏呢？我們?yōu)樗O(shè)置GRAB。Grab了之后，整個(gè)系統(tǒng)只有當(dāng)前進(jìn)程讀得到鍵盤的輸入。如果這個(gè)設(shè)備已經(jīng)被別人Grab了，這個(gè)操作就會(huì)失敗。

dev.grab()
dev.ungrab()

整份代碼已經(jīng)上傳到 https://github.com/Shihira/la...，歡迎斧正。

參考資料：

https://lp007819.wordpress.com/2013/02/12/再談linux-input子系統(tǒng)/ ，可能需要梯子

https://python-evdev.readthed...