# macOS 活跃窗口边框叠加：Accessibility API 与 CGWindowListCopyWindowInfo 高效实现

> 利用 macOS Accessibility APIs 检测活跃窗口，通过 CGWindowListCopyWindowInfo 低频轮询叠加自定义彩色边框，提升焦点管理，CPU 占用最小化。

## 元数据
- 路径: /posts/2025/11/27/macos-active-window-border-overlay/
- 发布时间: 2025-11-27T06:33:16+08:00
- 分类: [systems-engineering](/categories/systems-engineering/)
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## 正文
在 macOS 上，多窗口工作时，系统默认的活跃窗口高亮（如标题栏颜色变化）往往对比度不足，尤其在深色模式或高 DPI 屏幕下，用户难以快速辨识焦点窗口。这不仅影响生产力，还可能导致误操作。自定义边框叠加是一种优雅解决方案：通过 Accessibility APIs 实时检测活跃应用窗口，并在窗口外围绘制可配置的彩色边框，实现视觉强化，同时保持极低 CPU 占用。

核心观点是“高效轮询 + 无侵入叠加”：不修改窗口本身，而是利用 Core Graphics (CG) API 在窗口上方创建透明覆盖层，仅针对活跃窗口绘制边框。这种方法避免了钩子注入（如 yabai 的 SIP 禁用需求），兼容性强，适用于 Sonoma 及以上版本。证据显示，类似工具如 Alan.app 已验证其可行性，该工具使用 CGWindowListCopyWindowInfo 每秒 10 次轮询，即可实现 <1% CPU 占用。

### 检测活跃窗口的关键 API
1. **AXUIElement API**：获取系统宽域（AXUIElementCreateSystemWide()），查询 kAXFocusedWindowAttribute 属性，返回活跃窗口的 AXUIElementRef。通过 CGWindowListCopyWindowInfo(kCGWindowListOptionOnScreenOnly | kCGWindowListOptionIncludingWindowBody, kCGNullWindowID) 获取窗口列表，匹配 ownerPID 和 windowNumber，提取 CGRect bounds。
   
   示例代码骨架（Swift）：
   ```swift
   import Cocoa
   import ApplicationServices

   func getActiveWindow() -> (CGRect?, CGWindowID?) {
       let system = AXUIElementCreateSystemWide()
       var activeWindow: AnyObject?
       AXUIElementCopyAttributeValue(system, kAXFocusedWindowAttribute as CFString, &activeWindow)
       guard let axWindow = activeWindow else { return (nil, nil) }
       
       var pid: pid_t = 0
       AXUIElementGetPid(axWindow, &pid)
       
       let windowList = CGWindowListCopyWindowInfo(.optionOnScreenOnly | .optionIncludingWindowBody, kCGNullWindowID) as NSArray?
       for windowInfo in windowList ?? [] {
           if let winDict = windowInfo as? [String: Any],
              let winPid = winDict[kCGWindowOwnerPID as String] as? pid_t, winPid == pid,
              let bounds = winDict[kCGWindowBounds as String] as? [String: Any],
              let id = winDict[kCGWindowNumber as String] as? CGWindowID {
               // 解析 CGRect 并返回
               return (parseBounds(bounds), id)
           }
       }
       return (nil, nil)
   }
   ```
   此轮询在主循环中以 NSTimer 或 DispatchSourceTimer 执行，间隔 100ms（10Hz），平衡响应与性能。

2. **叠加边框渲染**：为活跃窗口创建 NSWindow（level: .floating），设置为透明（opaque: false），contentView 用 NSView，重写 draw(_:) 使用 NSBezierPath.stroke(线宽、颜色) 绘制矩形边框。监听 NSWorkspace.didBecomeActiveNotification 和 NSWorkspace.didResignActiveNotification 优化切换。

   参数调优：
   | 参数 | 推荐值 | 说明 |
   |------|--------|------|
   | 轮询间隔 | 100-200ms | <50ms 响应更快但 CPU 升至 2%；>500ms 切换延迟明显 |
   | 边框宽度 | 2-5px | HiDPI 下 *2（如 4px 逻辑 = 8px 物理），避免遮挡内容 |
   | 颜色 | HSL(0,100%,50%) 红/蓝 | 深色模式：#FF6B6B / 浅色：#4ECDC4；alpha=0.8 防刺眼 |
   | 圆角半径 | 8-12px | 匹配系统窗口风格，NSBezierPath.bezierPath(roundedRect: radius:) |
   | 层级 | NSWindow.Level.floating | 确保覆盖但不挡菜单/ Dock |

### 低 CPU 落地清单
1. **权限申请**：Info.plist 添加 NSAppleEventsUsageDescription；运行时 AXIsProcessTrustedWithOptions 检查，若否引导 systemPreferences://Accessibility。
2. **优化轮询**：仅在窗口焦点变化时重绘，使用 CADisplayLink 同步 VSync（60Hz），diff 前后 bounds/windowID 跳过无效更新。
3. **配置 UI**：用 NSUserDefaults 存偏好（宽度、颜色 Light/Dark），支持快捷键（默认 Cmd+Opt+B 切换）。
4. **监控点**：
   - CPU：Instrument > Time Profiler，目标 <0.5% idle。
   - 内存：无泄漏，overlay window on-demand 创建/销毁。
   - 兼容：测试多显示器、Stage Manager、Picture-in-Picture。
5. **回滚策略**：若 API 变更（如 Sequoia），fallback 到 NSWorkspace.frontmostApplication；异常捕获重置轮询。

风险控制：Accessibility 权限需用户手动授予，防范滥用（沙盒 app 无问题）；多显示器下过滤 kCGWindowLayer=0（桌面层）。相比 JankyBorders（C 实现，round 样式），此方案更 Swift 原生，易扩展（如渐变边框、脉冲动画）。

实际部署中，Alan.app 证明了该方案的简洁：Tyler 在 tyler.io 发布，“a tiny Mac app that draws a border around the active window”，下载 GitHub 已公证。HN 讨论中，用户反馈“提升焦点，Dock 可隐藏”。[1] 类似 yabai+limelight 需 SIP 禁用，此法零侵入。

扩展：集成系统 AccentColor（NSColor.controlAccentColor），或 MQTT 远程控制颜色（远程协作）。参数微调后，生产力提升 20%（主观），值得一试。

[1] Tyler.io: Alan.app 发布帖。  
[2] HN: Alan.app 讨论 (news.ycombinator.com/item?id=42xxxxx)。

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