macOS屏幕NSScreen

NSScreen 是 macOS AppKit 框架中表示屏幕显示器（屏幕）的类，用于获取和管理用户连接的所有显示器的相关信息，比如：

每个屏幕的大小、位置、比例（DPI）、颜色空间；

哪一个是主屏幕（primary screen）；

多显示器环境中每个屏幕的坐标。

基本用法

class NSScreen : NSObject

不能创建 NSScreen 实例，它由系统提供（屏幕由 macOS 管理）。可以通过 NSScreen.screens 或 NSScreen.main 获取实例，然后读取其属性：

import AppKit

let screens = NSScreen.screens // 所有屏幕（数组）
let mainScreen = NSScreen.main // 主屏幕（可能为 nil）

常用属性

1、screens: [NSScreen]

返回当前连接的所有显示器（包括主屏、副屏）。

for screen in NSScreen.screens {
    print(screen.frame)	// (0.0, 0.0, 1470.0, 956.0)
}

通常数组第一个是主屏，但不绝对（以 NSScreen.main 为准）。

2、main: NSScreen?

当前应用活动窗口所在的屏幕（并非鼠标所在屏幕）。

if let main = NSScreen.main {
    print("当前屏幕尺寸：\(main.frame.size)")
}

3、frame: NSRect

屏幕在全局坐标中的位置和尺寸（单位是“点”而非像素）。

print(screen.frame)  // 如：x: 0.0, y: 0.0, width: 1440.0, height: 900.0

原点为主屏幕的左下角。

多屏布局中，副屏可能是负坐标或 Y 向上扩展。

for screen in NSScreen.screens {
    print("屏幕尺寸\(screen.frame),屏幕ID:\(screen.deviceDescription[NSDeviceDescriptionKey("NSScreenNumber")] as? CGDirectDisplayID ?? 0)")
}

// 输出屏幕尺寸
屏幕尺寸(0.0, 0.0, 1470.0, 956.0),屏幕ID:1
屏幕尺寸(1470.0, -124.0, 1920.0, 1080.0),屏幕ID:2

4、visibleFrame: NSRect

屏幕去掉菜单栏和 Dock 后的可用区域。

print(screen.visibleFrame)

用途：自动布局 App 窗口时，避免被菜单栏遮挡。

5、backingScaleFactor: CGFloat

屏幕的缩放因子（Retina 屏通常为 2.0）

let scale = screen.backingScaleFactor

非 Retina 显示器：1.0，Retina 显示器：2.0。

需要换算成像素大小时使用：

let widthInPixels = screen.frame.width * screen.backingScaleFactor

6、colorSpace: NSColorSpace?

当前屏幕的颜色空间（sRGB、Display P3等）。

print(screen.colorSpace?.localizedName ?? "Unknown")

用途：做色彩敏感处理（图像处理、设计工具等）

7、deviceDescription: [NSDeviceDescriptionKey: Any]

包含屏幕底层硬件 ID 和其他信息。

最常用的是获取 CGDirectDisplayID：

if let screenID = screen.deviceDescription[NSDeviceDescriptionKey("NSScreenNumber")] as? CGDirectDisplayID {
    print("屏幕ID：\(screenID)")
}

可用于结合 CGDisplay 或 CoreGraphics API 来截图或标识屏幕。

8、localizedName: String （macOS 10.15+）

屏幕的名称，如“内建视网膜显示器”、“DELL U2723QE”等

print(screen.localizedName)

用途：多屏设置界面、用户选择某块屏幕时的名称显示。

常用方法

NSScreen 本身几乎没有方法，只有属性。

但配合它的属性和系统其他 API，可以实现很多高级功能，例如：

1、获取像素尺寸：frame.size × backingScaleFactor；

2、截图：获取 CGDirectDisplayID 然后用 CGDisplayCreateImage(…)；

3、窗口自适应：visibleFrame + NSWindow.setFrame(…)；

4、判断鼠标在哪块屏幕：NSEvent.mouseLocation + NSMouseInRect；

5、多屏定位：遍历 NSScreen.screens，找坐标对应区域。

使用示例

1、显示所有屏幕信息

for screen in NSScreen.screens {
    let name = screen.localizedName
    let frame = screen.frame
    let visible = screen.visibleFrame
    let scale = screen.backingScaleFactor
    let color = screen.colorSpace?.localizedName ?? "Unknown"
    
    print("""
    屏幕: \(name)
    尺寸: \(frame)（可用区域: \(visible)）
    缩放因子: \(scale)
    色彩空间: \(color)
    """)
}

2、找出鼠标在哪个屏幕

func screenContainingMouse() -> NSScreen? {
    let mouseLocation = NSEvent.mouseLocation
    return NSScreen.screens.first(where: { NSMouseInRect(mouseLocation, $0.frame, false) })
}

3、获取 CGDisplayID

for screen in NSScreen.screens {
    if let screenID = screen.deviceDescription[.init("NSScreenNumber")] as? CGDirectDisplayID {
        print("屏幕 ID: \(screenID), 尺寸: \(screen.frame.size)")
    }
}

4、获取主屏幕

let mainDisplayID = CGMainDisplayID()   // 主屏幕（主显示器）的唯一 ID

guard let screen = NSScreen.screens.first(where: {
    let screenID = $0.deviceDescription[NSDeviceDescriptionKey("NSScreenNumber")] as? CGDirectDisplayID
    return screenID == mainDisplayID
}) else {
    return
}

注意事项

AppKit的坐标系统以主屏幕的左下角为原点。

多个屏幕时，其 frame.origin 会不同，例如副屏可能在主屏上方或左侧。

可以通过 NSScreen.screens 遍历所有屏幕，定位鼠标在哪个屏幕中。

总结

NSScreen可以获取各屏幕的信息，配合实现多屏幕截图、窗口定位和Retina适配。

NSScreen只表示物理显示器，也就是当前连接的：

电脑自身的屏幕（如 MacBook 内建 Retina 显示器）；

外接显示器（通过 HDMI、DisplayPort、USB-C 等）；

通过 AirPlay 投影的显示器；

通过 Sidecar/iPad 扩展的屏幕。

NSScreen.screens.count // 返回物理屏幕个数

不包含macOS的虚拟桌面/控件（Spaces）。

通过三指滑动切换的 “全屏 App” 或 “Mission Control 添加的多个桌面”，在系统底层是同一个物理屏幕的不同虚拟工作区（Space），不是新的 NSScreen。

扩展知识

NSScreen和CGDirectDisplayID区别

在使用示例中，使用CGDirectDisplayID获取主屏幕：

let mainDisplayID = CGMainDisplayID()   // 主屏幕（主显示器）的唯一 ID

guard let screen = NSScreen.screens.first(where: {
    let screenID = $0.deviceDescription[NSDeviceDescriptionKey("NSScreenNumber")] as? CGDirectDisplayID
    return screenID == mainDisplayID
}) else {
    return
}

在所有 NSScreen 中，找出与主屏幕 CGDisplay 的 ID（mainDisplayID）一致的那一块 NSScreen。

CGMainDisplayID()是CoreGraphics 提供的函数：返回主屏幕（主显示器）的唯一 ID（CGDirectDisplayID 类型），这个 ID 是一个 UInt32，表示 macOS 系统层面的主屏幕编号。

 例如，我有两个屏幕：内建MacBook屏幕和外接屏幕（液晶电视）。

首次连接外接屏幕时，设置为“扩展显示屏”。

打开“设置”-“显示屏”：

可以看到这两个屏幕，点击“用途”按钮，可以切换为“主显示器”或“扩展显示器”。

上图把HDMI液晶电视设置为主显示器，内建MacBook屏幕就变为“扩展显示器”。

CGMainDisplayID()始终返回设置为“主显示器”的CGDirectDisplayID，无论窗口在哪一块屏幕上，永远指向系统设置里“主显示”的那一块屏幕。也就意味着，CGDirectDisplayID只会返回我们设置为主显示器的HDMI液晶电视。

NSScreen.main表示当前App激活窗口所在的屏幕，如果点击HDMI液晶电视屏幕上的应用程序，NSScreen.main就是HDMI液晶电视屏幕。如果点击内建MacBook屏幕的应用程序，NSScreen.main指的就是内建MacBook屏幕。

所以NSScreen.main表示当前活跃窗口的屏幕，不是设置中主显示器的屏幕。

这里也可能通过代码来验证：

// 遍历所有屏幕尺寸和屏幕ID
for screen in NSScreen.screens {
    print("屏幕尺寸\(screen.frame),屏幕ID:\(screen.deviceDescription[NSDeviceDescriptionKey("NSScreenNumber")] as? CGDirectDisplayID ?? 0)")
}

// 返回 NSScreen.main 的屏幕ID
if let main = NSScreen.main {
    print("NSScreen.main的屏幕ID:\(main.deviceDescription[NSDeviceDescriptionKey("NSScreenNumber")] as? CGDirectDisplayID ?? 0)")
}

// 返回 CGMainDisplayID() 的屏幕ID
guard let screen = NSScreen.screens.first(where: {
    let screenID = $0.deviceDescription[NSDeviceDescriptionKey("NSScreenNumber")] as? CGDirectDisplayID
    return screenID == CGMainDisplayID()
}) else {
    return
}
print("CGDirectDisplayID对应的主屏幕ID:\(screen.deviceDescription[NSDeviceDescriptionKey("NSScreenNumber")] as? CGDirectDisplayID ?? 0)")

在代码运行时，我把主屏幕设置为内建MacBook屏幕，HDMI液晶电视设置为扩展屏幕。

当我在内建MacBook屏幕，点击按钮触发这个方法，Xcode输出：

屏幕尺寸(0.0, 0.0, 1470.0, 956.0),屏幕ID:1
屏幕尺寸(1470.0, -124.0, 1920.0, 1080.0),屏幕ID:2
NSScreen.main的屏幕ID:1
CGDirectDisplayID对应的主屏幕ID:1

这表示内建MacBook屏幕是当前活跃窗口的屏幕，ID为1，也是设置中CGDirectDisplayID对应的主屏幕。

我切换到HDMI液晶电视，点击按钮触发这个方法，Xcode输出：

屏幕尺寸(0.0, 0.0, 1470.0, 956.0),屏幕ID:1
屏幕尺寸(1470.0, -124.0, 1920.0, 1080.0),屏幕ID:2
NSScreen.main的屏幕ID:2
CGDirectDisplayID对应的主屏幕ID:1

可以看到，因为我的鼠标移动到HDMI液晶电视，点击按钮触发方法，所以NSScreen.main也变成了HDMI液晶电视。而CGDirectDisplayID只会绑定设置中设置为主屏幕的屏幕。