UIScreen 是 UIKit 提供的一个类，表示设备上的物理屏幕，并提供关于屏幕尺寸和显示属性的信息。它是 iOS 和 tvOS 应用程序中和硬件显示屏直接交互的接口。屏幕是一个关键的系统资源，因为每个 iOS 应用都根据特定设备的屏幕来渲染 UI。

以下是 UIScreen 相关的体系结构和工作方式的详细介绍。

UIScreen 的体系结构 #

1. 主屏幕（Primary Screen） #

在 iOS 和 tvOS 中，设备通常只有一个主屏幕，应用通常使用这个屏幕来显示 UI。

• 主屏幕由类方法 UIScreen.main 表示：

  let mainScreen = UIScreen.main
  

• UIScreen.main 返回设备的主要显示屏幕的实例，这是绝大多数情况下开发者使用的屏幕。

2. 附加屏幕（External Screens） #

在支持外部显示器的设置中（例如通过 Lightning 或 AirPlay 连接外部显示器），可以通过 UIScreen 的 screens 属性来访问所有活动的屏幕。

• 使用 UIScreen.screens 获取所有屏幕实例：

  let allScreens = UIScreen.screens
  print("Number of screens: \(allScreens.count)")
  

外接屏幕的常用开发场景：

• 演示或播放视频时会将内容显示到外接屏幕。
• iPad 或其他设备支持多窗口时，可同时管理多个显示屏。

注意：

• 如果没有外接屏幕连接，UIScreen.screens.count 的值是 1（即主屏幕）。

3. 屏幕的层次结构（Windows & Coordinate System） #

每个 UIScreen 包含一个或多个窗口（UIWindow），这些窗口用于管理应用的视图。

• 主屏幕的窗口可以通过 UIScreen.main.windows 属性访问：

  let windows = UIScreen.main.windows
  

窗口层次结构：

• 屏幕上可以有多个窗口，每个窗口有自己的 Z 轴层次。
• 屏幕坐标系的原点 (0, 0) 通常位于左上角，所有的图形绘制均基于这个参考点。

4. 屏幕分辨率和缩放 #

屏幕分辨率以点（points）为单位，而不是像素（pixels）。屏幕缩放系数（scale）会确定点与物理像素之间的关系。

• 每个 UIScreen 实例都有一个缩放属性 UIScreen.scale：

  let scale = UIScreen.main.scale
  print("Screen Scale: \(scale)")
  

iOS 设备的常见缩放值 #

• 点到像素计算方式：
  • 如果某个视图的宽是 100 points，而设备的 scale 是 2.0，那么显示的实际像素宽度是 100 points × 2 = 200 pixels。

5. 尺寸和边界（Bounds, Native Bounds） #

1. 逻辑边界（Bounds，单位是 points） #

• 每个屏幕都有逻辑边界，表示屏幕在点中可用的区域范围。
• 可以通过 UIScreen.bounds 获取：

  let screenBounds = UIScreen.main.bounds
  print("Screen Bounds: \(screenBounds)") // 输出 CGRect
  

• bounds 通常以 设备方向（如竖屏、横屏）自动调整。

2. 物理像素边界（Native Bounds） #

• UIScreen.nativeBounds 表示物理像素级别的屏幕尺寸。
• 与缩放（scale）因子密切相关：

  let nativeBounds = UIScreen.main.nativeBounds
  print("Native Bounds: \(nativeBounds)") // 输出像素尺寸 CGRect
  

3. 物理缩放系数（Native Scale） #

• UIScreen.nativeScale 表示屏幕的实际像素缩放系数，这通常与 UIScreen.scale 相同，但在某些设备（如 iPhone Plus）上可能有所不同。

  let nativeScale = UIScreen.main.nativeScale
  print("Native Scale: \(nativeScale)")
  

6. 屏幕亮度（Brightness） #

UIScreen 提供了对屏幕亮度的控制。

• 获取和设置亮度：

  let brightness = UIScreen.main.brightness
  print("Screen Brightness: \(brightness)")
  
  UIScreen.main.brightness = 0.8 // 设置屏幕亮度（0~1.0）
  

注意： 修改屏幕亮度需要充分考虑用户体验，屏幕亮度的设置应避免突然变化。

7. 屏幕状态（Captured） #

从 iOS 11 开始引入，UIScreen.captured 指示屏幕是否正在被捕获（如通过屏幕共享或录屏工具）。

• 检查捕获状态：

  let isCaptured = UIScreen.main.isCaptured
  print("Is Screen Captured: \(isCaptured)")
  

• 这种状态可以用来检测是否有隐私泄露的可能（例如防止敏感数据被录屏泄露）。

8. 自定义 Traits（Display Traits on UIScreen） #

屏幕的特性（traits）通过 UITraitCollection 表示，它能描述屏幕的宽度、高度分类等信息。

• 检测 Trait：

  let traitCollection = UIScreen.main.traitCollection
  print("Horizontal Size Class: \(traitCollection.horizontalSizeClass)")
  

UIScreen 的常见用途 #

获取设备信息： #

• 屏幕尺寸（逻辑坐标）：

  let screenSize = UIScreen.main.bounds.size
  print("Screen Width: \(screenSize.width), Height: \(screenSize.height)")
  

• 分辨率（像素）：

  let pixelWidth = UIScreen.main.nativeBounds.width
  let pixelHeight = UIScreen.main.nativeBounds.height
  print("Pixel Width: \(pixelWidth), Height: \(pixelHeight)")
  

监听屏幕尺寸或特性变化（多任务、小窗口模式）： #

NotificationCenter.default.addObserver(
    self,
    selector: #selector(screenDidChange),
    name: UIScreen.didChangeNotification,
    object: nil
)

@objc func screenDidChange() {
    print("Screen size or scale changed")
}

UIScreen 的关键属性和方法汇总 #

总结 #

1. 主屏幕 UIScreen.main 是核心： 主屏幕提供了逻辑尺寸、缩放因子、分辨率等核心信息。
2. 支持多屏幕： 如果有附加屏幕，UIScreen.screens 可以提供所有屏幕的完整信息。
3. 分辨率与缩放： UIScreen.scale 和 UIScreen.nativeScale 是点和像素转换的关键。
4. 动态特性： 支持屏幕特性变化检测（如多任务、小窗口模式）。
5. 新特性： 捕获状态 (isCaptured)，帮助提高隐私保护。

通过 UIScreen，开发者可以灵活适配设备屏幕大小和功能，提供更好的用户体验。