## 背景：人走必须锁屏，但我总会忘
🐶公司办公区有比较严格的安全规范：离开工位必须锁屏。道理都懂，可实际执行起来总是磕磕绊绊——去洗手间、接水、开会，经常起身就走了，屏幕还亮着。
理想中的人走锁屏应该满足几个条件：
- **无感**：不需要我手动操作，也不需要我佩戴额外硬件。
- **及时**：人离开工位后几秒内就要锁屏。
- **不误判**：坐在电脑前正常工作时不应该突然锁屏。
- **隐私**：不要把我的生物特征上传到云端。
我手里正好有一块支持心率广播的智能手表，每天戴着它跑步和监测睡眠。既然它已经 24 小时戴在手上，能不能让它充当"人体存在传感器"？答案是可以。
## 核心思路：用心率广播 + 信号强度判断"人还在不在"
BLE （ Bluetooth Low Energy ）心率设备会广播标准心率服务 `0x180D`，其中的心率测量特征 `0x2A37` 每秒推送一次当前心率。只要手表在 Mac 的蓝牙覆盖范围内，Mac 就能收到稳定的心率数据。
当我的身体离开 Mac 一段距离后：
1. 心率广播中断，Mac 超过一定时间收不到心率。
2. 即使还在广播，信号强度 RSSI 也会显著下降。
于是判定逻辑很简单：
- **心率超时**：超过 10 秒没收到心率，认为设备失联，锁屏。
- **弱信号**：连续 3 秒 RSSI 低于 -75 dBm ，认为人已经走远，锁屏。
这两种条件互为补充：前者应对手表被取下或蓝牙关闭，后者应对人走远但广播仍在的情况。
## 项目结构
我把应用拆成了三个部分：
```
HeartRateLockWidget/
├── HeartRateLock/ # macOS 状态栏后台 App
│ ├── HeartRateLockApp.swift # 应用入口、状态栏菜单、设置窗口
│ ├── BLEHeartRateManager.swift # CoreBluetooth 扫描/绑定/连接/心率订阅
│ └── LockScreenManager.swift # 触发 macOS 锁屏
├── HeartRateWidget/ # 桌面/侧边小组件
│ ├── HeartRateWidget.swift # 实时心率 Widget
│ ├── HeartRateCurveWidget.swift # 心率曲线 Widget
│ └── HeartRateWidgetBundle.swift # Widget 入口
└── HeartRateLockShared/ # App 与 Widget 共享代码
└── SharedConfig.swift # App Group 、UserDefaults Key 、设置项
```
`HeartRateLock` 是一个没有 Dock 图标的状态栏应用，启动后躲在菜单栏里持续扫描和监听心率。`HeartRateWidget` 是 WidgetKit 扩展，负责把心率展示在桌面或通知中心。
## 关键实现
### 1. 扫描与绑定设备
macOS 的 `CoreBluetooth` 扫描时不指定服务 UUID ，这样可以列出周围所有 BLE 广播设备。用户从菜单栏的「选择设备」里按信号强度排序找到手表，点击完成绑定。绑定信息会持久化，下次启动自动重连。
```swift
private let heartRateServiceUUID = CBUUID(string: "0x180D")
private let heartRateMeasurementUUID = CBUUID(string: "0x2A37")
func centralManager(
_ central: CBCentralManager,
didDiscover peripheral: CBPeripheral,
advertisementData: [String: Any],
rssi RSSI: NSNumber
) {
// 收集设备名、RSSI ，按信号强度排序展示
}
```
这里有一个坑：macOS 出于隐私保护，不会把 BLE 设备的 MAC 地址暴露给 App ，只会给一个随机生成的 `CBPeripheral.identifier`。所以无法通过 MAC 地址过滤，只能让用户手动选择。另外很多手表在广播里不暴露名字，首次绑定可能显示为「未知设备」，连接成功后我会再读取 GAP 服务 `0x2A00` 里的真实设备名来校正。
### 2. 解析心率数据
心率测量特征的通知数据格式是 BLE 标准：
```
byte 0: flags
bit 0: 心率值是 uint8 还是 uint16
byte 1: 心率值（ uint8 ）
byte 1-2: 心率值（ uint16 ）
```
解析代码：
```swift
private func parseHeartRateMeasurement(_ data: Data) -> Int? {
guard !data.isEmpty else { return nil }
let flags = data[0]
let isUInt16 = (flags & 0x01) != 0
if isUInt16, data.count >= 3 {
return Int(data[1]) | (Int(data[2]) << 8)
} else if data.count >= 2 {
return Int(data[1])
}
return nil
}
```
### 3. 锁屏触发
每次收到心率或读到 RSSI 时，都会更新 `lastAliveAt`。每秒检查一次：
```swift
private func checkTimeout() {
guard let reference = lastAliveAt ?? connectAttemptAt else { return }
if Date().timeIntervalSince(reference) > SharedConfig.timeoutSeconds, !didLockForTimeout {
didLockForTimeout = true
LockScreenManager.lockScreen()
}
}
```
弱信号判定类似：连续低于阈值秒数达到设定值就锁屏，避免 RSSI 抖动导致误锁。
### 4. 触发 macOS 锁屏
最早我用的是 `/System/Library/CoreServices/Menu Extras/User.menu/Contents/Resources/CGSession -suspend`，但新版 macOS 已经移除了这个路径。为了兼容不同系统版本，我做了三层兜底：
1. 调用 `login.framework` 的私有接口 `SACLockScreenImmediate`。
2. 如果找不到，再尝试 `CGSession -suspend`。
3. 如果都不行，最后用 `pmset displaysleepnow` 熄屏，配合系统设置里的「唤醒时需要密码」实现等效锁屏。
```swift
enum LockScreenManager {
static func lockScreen() {
if lockViaPrivateFramework() { return }
if FileManager.default.fileExists(atPath: lockCommand) {
// CGSession -suspend
return
}
// pmset displaysleepnow 兜底
}
}
```
### 5. 小组件与 App 共享数据
Widget 扩展和主 App 属于不同进程，不能直接共享内存。我用了一个小技巧：主 App （非沙盒）直接写 Widget 容器内的 plist 文件，Widget 读取自己的容器。这样比 App Group 的 `UserDefaults(suiteName:)` 更稳定，也绕过了 macOS AppData TCC 策略对 Widget 读取的限制。
```swift
public enum SharedStore {
private static let plistURL: URL = {
if isSandboxed {
// Widget：自己容器内的 Application Support
} else {
// 主 App：写 Widget 容器内的同一个文件
}
}()
}
```
Widget 每秒请求一次时间线刷新，实际刷新频率由系统调度决定，所以主 App 负责实时性，Widget 只是显示层。
## 还加了哪些功能
### 空闲锁屏兜底
万一哪天没戴手表，应用还内置了键鼠空闲检测。通过 `CGEventSource.secondsSinceLastEventType` 读取键盘、鼠标最后一次活动时间，超过设定秒数也锁屏。这个兜底还可以设置只在指定时间段生效，比如只在工作时间开启。
### 开机自启
用 `SMAppService.mainApp.register()` 注册登录项，实现开机自动启动，不需要在「系统设置 > 通用 > 登录项」里手动添加。
### 设置面板
状态栏点击「设置…」可以调整：
- 信号弱锁屏阈值（-90 ~ -40 dBm ）
- 连续弱信号秒数
- 心率超时秒数
- 键鼠空闲锁屏秒数及时段
- 开机自启开关
## 实际使用效果
戴上手表坐在工位，状态栏会显示实时心率。起身去洗手间，走出两三米后 RSSI 开始下降，大约 3 秒后屏幕自动锁定。回来后解锁电脑，手表会重新连上，继续显示心率。
误触发的情况极少，因为同时满足「信号持续弱」和「心率中断」才会锁屏。坐在椅子上正常打字时，即使偶尔 RSSI 波动一下，也不会触发锁屏。
## 踩过的坑
1. **macOS 不暴露 MAC 地址**：无法自动识别手表，必须手动绑定一次。
2. **部分华为手表不广播标准心率服务**：它们只走华为运动健康私有协议，这种手表用不了。
3. **CGSession 被移除**：新版系统锁屏 API 变了，需要多层兜底。
4. **App Group 共享存储被 TCC 拦截**：主 App 写 App Group 的 UserDefaults 后，Widget 读不到，最后改用直接写 Widget 容器 plist 。
5. **沙盒权限**：锁屏需要辅助功能权限，首次运行要在系统设置里允许。
🐶公司办公区有比较严格的安全规范：离开工位必须锁屏。道理都懂，可实际执行起来总是磕磕绊绊——去洗手间、接水、开会，经常起身就走了，屏幕还亮着。
理想中的人走锁屏应该满足几个条件：
- **无感**：不需要我手动操作，也不需要我佩戴额外硬件。
- **及时**：人离开工位后几秒内就要锁屏。
- **不误判**：坐在电脑前正常工作时不应该突然锁屏。
- **隐私**：不要把我的生物特征上传到云端。
我手里正好有一块支持心率广播的智能手表，每天戴着它跑步和监测睡眠。既然它已经 24 小时戴在手上，能不能让它充当"人体存在传感器"？答案是可以。
## 核心思路：用心率广播 + 信号强度判断"人还在不在"
BLE （ Bluetooth Low Energy ）心率设备会广播标准心率服务 `0x180D`，其中的心率测量特征 `0x2A37` 每秒推送一次当前心率。只要手表在 Mac 的蓝牙覆盖范围内，Mac 就能收到稳定的心率数据。
当我的身体离开 Mac 一段距离后：
1. 心率广播中断，Mac 超过一定时间收不到心率。
2. 即使还在广播，信号强度 RSSI 也会显著下降。
于是判定逻辑很简单：
- **心率超时**：超过 10 秒没收到心率，认为设备失联，锁屏。
- **弱信号**：连续 3 秒 RSSI 低于 -75 dBm ，认为人已经走远，锁屏。
这两种条件互为补充：前者应对手表被取下或蓝牙关闭，后者应对人走远但广播仍在的情况。
## 项目结构
我把应用拆成了三个部分：
```
HeartRateLockWidget/
├── HeartRateLock/ # macOS 状态栏后台 App
│ ├── HeartRateLockApp.swift # 应用入口、状态栏菜单、设置窗口
│ ├── BLEHeartRateManager.swift # CoreBluetooth 扫描/绑定/连接/心率订阅
│ └── LockScreenManager.swift # 触发 macOS 锁屏
├── HeartRateWidget/ # 桌面/侧边小组件
│ ├── HeartRateWidget.swift # 实时心率 Widget
│ ├── HeartRateCurveWidget.swift # 心率曲线 Widget
│ └── HeartRateWidgetBundle.swift # Widget 入口
└── HeartRateLockShared/ # App 与 Widget 共享代码
└── SharedConfig.swift # App Group 、UserDefaults Key 、设置项
```
`HeartRateLock` 是一个没有 Dock 图标的状态栏应用，启动后躲在菜单栏里持续扫描和监听心率。`HeartRateWidget` 是 WidgetKit 扩展，负责把心率展示在桌面或通知中心。
## 关键实现
### 1. 扫描与绑定设备
macOS 的 `CoreBluetooth` 扫描时不指定服务 UUID ，这样可以列出周围所有 BLE 广播设备。用户从菜单栏的「选择设备」里按信号强度排序找到手表，点击完成绑定。绑定信息会持久化，下次启动自动重连。
```swift
private let heartRateServiceUUID = CBUUID(string: "0x180D")
private let heartRateMeasurementUUID = CBUUID(string: "0x2A37")
func centralManager(
_ central: CBCentralManager,
didDiscover peripheral: CBPeripheral,
advertisementData: [String: Any],
rssi RSSI: NSNumber
) {
// 收集设备名、RSSI ，按信号强度排序展示
}
```
这里有一个坑：macOS 出于隐私保护，不会把 BLE 设备的 MAC 地址暴露给 App ，只会给一个随机生成的 `CBPeripheral.identifier`。所以无法通过 MAC 地址过滤，只能让用户手动选择。另外很多手表在广播里不暴露名字，首次绑定可能显示为「未知设备」，连接成功后我会再读取 GAP 服务 `0x2A00` 里的真实设备名来校正。
### 2. 解析心率数据
心率测量特征的通知数据格式是 BLE 标准：
```
byte 0: flags
bit 0: 心率值是 uint8 还是 uint16
byte 1: 心率值（ uint8 ）
byte 1-2: 心率值（ uint16 ）
```
解析代码：
```swift
private func parseHeartRateMeasurement(_ data: Data) -> Int? {
guard !data.isEmpty else { return nil }
let flags = data[0]
let isUInt16 = (flags & 0x01) != 0
if isUInt16, data.count >= 3 {
return Int(data[1]) | (Int(data[2]) << 8)
} else if data.count >= 2 {
return Int(data[1])
}
return nil
}
```
### 3. 锁屏触发
每次收到心率或读到 RSSI 时，都会更新 `lastAliveAt`。每秒检查一次：
```swift
private func checkTimeout() {
guard let reference = lastAliveAt ?? connectAttemptAt else { return }
if Date().timeIntervalSince(reference) > SharedConfig.timeoutSeconds, !didLockForTimeout {
didLockForTimeout = true
LockScreenManager.lockScreen()
}
}
```
弱信号判定类似：连续低于阈值秒数达到设定值就锁屏，避免 RSSI 抖动导致误锁。
### 4. 触发 macOS 锁屏
最早我用的是 `/System/Library/CoreServices/Menu Extras/User.menu/Contents/Resources/CGSession -suspend`，但新版 macOS 已经移除了这个路径。为了兼容不同系统版本，我做了三层兜底：
1. 调用 `login.framework` 的私有接口 `SACLockScreenImmediate`。
2. 如果找不到，再尝试 `CGSession -suspend`。
3. 如果都不行，最后用 `pmset displaysleepnow` 熄屏，配合系统设置里的「唤醒时需要密码」实现等效锁屏。
```swift
enum LockScreenManager {
static func lockScreen() {
if lockViaPrivateFramework() { return }
if FileManager.default.fileExists(atPath: lockCommand) {
// CGSession -suspend
return
}
// pmset displaysleepnow 兜底
}
}
```
### 5. 小组件与 App 共享数据
Widget 扩展和主 App 属于不同进程，不能直接共享内存。我用了一个小技巧：主 App （非沙盒）直接写 Widget 容器内的 plist 文件，Widget 读取自己的容器。这样比 App Group 的 `UserDefaults(suiteName:)` 更稳定，也绕过了 macOS AppData TCC 策略对 Widget 读取的限制。
```swift
public enum SharedStore {
private static let plistURL: URL = {
if isSandboxed {
// Widget：自己容器内的 Application Support
} else {
// 主 App：写 Widget 容器内的同一个文件
}
}()
}
```
Widget 每秒请求一次时间线刷新，实际刷新频率由系统调度决定，所以主 App 负责实时性，Widget 只是显示层。
## 还加了哪些功能
### 空闲锁屏兜底
万一哪天没戴手表，应用还内置了键鼠空闲检测。通过 `CGEventSource.secondsSinceLastEventType` 读取键盘、鼠标最后一次活动时间，超过设定秒数也锁屏。这个兜底还可以设置只在指定时间段生效，比如只在工作时间开启。
### 开机自启
用 `SMAppService.mainApp.register()` 注册登录项，实现开机自动启动，不需要在「系统设置 > 通用 > 登录项」里手动添加。
### 设置面板
状态栏点击「设置…」可以调整：
- 信号弱锁屏阈值（-90 ~ -40 dBm ）
- 连续弱信号秒数
- 心率超时秒数
- 键鼠空闲锁屏秒数及时段
- 开机自启开关
## 实际使用效果
戴上手表坐在工位，状态栏会显示实时心率。起身去洗手间，走出两三米后 RSSI 开始下降，大约 3 秒后屏幕自动锁定。回来后解锁电脑，手表会重新连上，继续显示心率。
误触发的情况极少，因为同时满足「信号持续弱」和「心率中断」才会锁屏。坐在椅子上正常打字时，即使偶尔 RSSI 波动一下，也不会触发锁屏。
## 踩过的坑
1. **macOS 不暴露 MAC 地址**：无法自动识别手表，必须手动绑定一次。
2. **部分华为手表不广播标准心率服务**：它们只走华为运动健康私有协议，这种手表用不了。
3. **CGSession 被移除**：新版系统锁屏 API 变了，需要多层兜底。
4. **App Group 共享存储被 TCC 拦截**：主 App 写 App Group 的 UserDefaults 后，Widget 读不到，最后改用直接写 Widget 容器 plist 。
5. **沙盒权限**：锁屏需要辅助功能权限，首次运行要在系统设置里允许。
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