macOS 改键利器：Karabiner-Elements 使用详解
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键盘上总有一些按键是我们不常用的，比如说 Caps Lock 。但偏偏它还占据着键盘上非常好的位置，相比之下，更常用的 Esc 的位置却比较难够到。一直以来，注重效率的人，都会把这两个键调换位置。
不仅如此，为了设置一个和任何应用都不冲突的快捷键，大家往往会用 ⌃Control + ⌥Option + ⇧Shift + ⌘Command 的组合，它也被称为 Hyper 键。虽然这个组合看起来很难按，但我们实际上可以用一个键代替这个组合。
要做到上面说的这两点，就需要改键。通过改键，我们不仅能分别做到这两点，我们还可以做到。当我们单次按下 Caps Lock 时，它的功能是 Esc 但是当我们按下 Caps Lock 并且再按其它键，也就是拿 Caps Lock 当作修饰键时，它又可以直接代替 ⌃Control + ⌥Option + ⇧Shift + ⌘Command 的组合，称为 Hyper 键。
这篇文章将教会大家使用改键工具 Karabiner-Elements 做到这两点，并且为大家展示这个工具的其它核心功能。
Karabiner-Elements 适用于 macOS 10.12+，即 macOS Sierra 以及之后的系统。Sierra 之前的系统改键建议使用 Karabiner，参考 潜水的科技猫 的《⌃Control + ⌥Option + ⇧Shift + ⌘Command：带你玩转 macOS 的修饰键》一文。
安装步骤
首先下载 Karabiner-Elements，安装过程中会提示输入密码，键入密码后很快便完成安装。或者使用 Homebrew，在「终端」中输入 brew cask install karabiner-elements 命令即可。
安装完成后会出现两个应用，Karabiner-Elements（简称「KE」，下同）和 Karabiner-EventViewer（简称「EventViewer」，下同）。KE 是我们使用的主要应用；EventViewer 则是一个辅助应用，除了可以查看改键效果，还可以帮助我们确定按键名称（即下文代码中的 key_code）以及各种参数。
第一次打开 KE 会出现一个弹窗，提示我们系统阻止了 KE 的内核扩展。这是因为 KE 直接作用于底层硬件，所以需要我们手动允许。按照提示，点击「Open System Preferences - Security & Privacy」跳转到设置界面，再点击「允许」即可。
解除系统对 KE 内核扩展的阻止
继续回到 KE，这时会出现「键盘设置助理」，这是为了让 KE 识别我们使用的键盘类型，按照提示完成后，我们就可以开始使用 KE 了。
出现键盘设置助理
创建一个简单映射
在这部分，我将为大家介绍如何使用 KE 将 Caps Lock 改为 Esc。
在开始介绍之前，为了避免引起歧义，我们来做一些约定：
- 将我们实际按下的按键称作原始按键；
- 将我们真正想执行的按键称作目标按键；
- 将原始按键改为目标按键这一用法，称为一条映射。
我们要将 Caps Lock 改为 Esc，那么称：
- Caps Lock 为原始按键；
- Esc 为目标按键；
- 这是一条将 Caps Lock 改为 Esc 的映射。
想要实现这条映射也很简单，打开 KE，在「Simple Modifications（简单映射）」下，点击左下角「Add item（添加映射）」，然后在「from key（即原始按键）」中选择 Caps Lock，在「to key（即目标按键）」中选择 Esc，我们的第一条映射就创建成功了。
添加一个简单映射
选择好后，我们按一下 Caps Lock，用来指示 Caps Lock 状态的小绿灯不会亮起；再按一下 Esc，这次小绿灯亮了起来，证明我们改键成功。
简单映射里只能进行一些基础改键，并不能发挥出 KE 真正的实力，复杂映射才是 KE 的魅力所在。
创建一个复杂映射
用 Mac 的人慢慢都会培养起快捷键的习惯，很多人刚接触 Mac 就会被 ⌘Command 键吸引。也正因为如此，基本上容易按到的快捷键，都已经被各种软件使用了。
所以人们就在想，怎么样搞一个快捷键组合，能和谁都不冲突？一个终极答案就是拿 ⌃Control + ⌥Option + ⇧Shift + ⌘Command 的组合键作为修饰键，不会和其他任何应用的快捷键冲突。
但我们也发现，同时按下这四个按键实在是太难了，所以我们需要用 KE 来帮助我们，把这 4 个键映射到 1 个键上。相当于我们按下这一个键，就相当于按下了这 4 个键。
导入复杂映射
这个做法和之前的简单映射有所不同，属于复杂映射。所以我们需要切换到「Complex Modifications（复杂映射）」选项卡，这里有两个选项卡，「Rules（映射1 ）」和「Parameters（参数）」。我们暂时不看「参数」，先看「映射」。
界面左下角仍有「Add rule（添加映射）」，但点击后只能导入开发者制作好的映射，并不能让我们自由地添加映射。
如何导入映射
图中黑色框中「Change caps_lock to command+control+option+shift.」就是我们想要的映射。
因为现在我们要把 Caps Lock 改为 Hyper 键，和刚才把 Caps Lock 改为 Esc 的做法冲突，所以目前需要删除我们刚才在「简单映射」中创建的映射，再点击「Enable（启用）」启用这条映射。
使用 EventViewer 来检查效果
打开 EventViewer 后，我们随便敲几个字母，可以发现 EventViewer 会记录我们的每一次按键。比如我们依次按下 Q、W、E 键，结果如图。
依次敲下 Q、W、E 键
然后我们按下 Caps Lock，结果如图。这就代表我们改键成功了。
按下 Caps Lock 实现组合键
创建一个进阶的复杂映射
现在，我们要把两者融合，做到：
- 单独按下 Caps Lock 时，让它作为 Esc 键。
- 按住 Caps Lock 并按其它键时，让它作为 Hyper 键，也就是 ⌃Control + ⌥Option + ⇧Shift + ⌘Command 的组合。
要做到这点，就要进行更高的自定义，所以还是要先删除刚才的配置，把我们在「复杂映射」里启用的映射给删除。
修改 KE 配置文件
我们先来看一下创建自定义复杂映射的全过程，其中的代码解释我们在下一节中展开。
因为 KE 界面没有提供给我们自己创建映射的办法，所以我们通过修改 KE 配置文件实现我们的目标。
KE 配置文件是 karabiner.json，默认路径是 ~/.config/karabiner/karabiner.json。复制好路径后，打开「访达」，在顶部状态栏点击「前往 - 前往文件夹」，粘贴路径前往后就找到了 KE 配置文件。
配置文件位置
为避免直接修改原文件，我们将其拷贝到「下载」文件夹中，然后使用「文本编辑器」打开。虽然看起来很复杂，但其实我们需要关注的只是红色方框部分。
只需将代码粘贴在 [] 中即可
{
"description": "Change Caps Lock to Hyper",
"manipulators": [
{
"from": {
"key_code": "caps_lock",
"modifiers": {
"optional": [
"any"
]
}
},
"to_if_alone": [
{
"key_code": "escape"
}
],
"to_if_held_down": [
{
"key_code": "left_shift",
"modifiers": [
"left_command",
"left_control",
"left_option"
]
}
],
"type": "basic"
}
]
}复制修改后的 karabiner.json，前往 ~/.config/karabiner/karabiner.json，替换原文件，至此，我们成功创建了自己的复杂映射。再次打开 KE，可以发现「映射」里多出了「Change Caps Lock to Hyper」映射，我们将其简称为映射 1。
成功创建了 Caps Lock 到 Hyper 的映射
打开 EventViewer 后，首先短按 Caps Lock 键，最后长按 Caps Lock 键，结果如图。
测试改键效果
通过「参数」优化体验
如果经过 EventViewer 的测试后，发现想要实现组合键时，需要长按很长时间，那么我们可以通过调整参数来优化体验。
切换到「复杂映射」下的「参数」选项卡，这里有四条参数，我们只需关注前两条参数。因为我们将按下 Caps Lock 键分为了短按和长按，所以我们需要告诉 KE 多长时间内是短按，超过多长时间是长按，这两条参数就是控制这些时间的。
两条需要关注的参数
- to_if_alone_timeout_milliseconds：用来控制短按时间，按键时间在该数值以内属于短按；
- to_if_held_down_threshold_milliseconds：用来控制长按时间，按键时间在该数值以上属于长按。
这些参数默认单位都是毫秒，设置时只要保证短按时间小于等于长按时间即可。我习惯全部设置为 200 毫秒，大家可以利用 EventViewer 多做尝试，找到适合自己的阈值。
代码解释
在配置文件中，像 parameters 和 rules 这些字符两边必须添加 ""，下文中为了写作方便不再添加。现在，我们来看一下，添加在配置文件中的代码究竟是什么。
complex_modifications 代码
再来看一下这张图片，在之前的基础上，我又添加了黄色方框和蓝色方框。
complex_modifications 代码
蓝色方框标记的地方，即 "complex_modifications": {} 部分，正如名称所言，复杂映射中的所有内容，全部包含在这段代码中。
对照图片可以看出，"complex_modifications": {} 中代码分为两部分：
- "parameters": {}：图中用黄色方框标出；
- "rules": []：图中用红色方框标出。
显然，这和 KE 界面中，「复杂映射」下的「参数」和「映射」对应了起来。
既然黄色方框中 "parameters": {} 代码可以直接在「参数」选项卡里修改，那么我们只需关注红色方框中负责「映射」代码的 "rules": [] 即可。
我们添加的所有映射，正是包含在 "rules": [] 中。
rules 代码
现在我们来看实际添加的代码。
实际添加在配置文件中的代码
对照图片蓝色方框部分，我们可以看出，在 rules: [] 中包含一段代码，对应我们添加的映射 1。
对照图片黄色方框部分，我们可以看出，映射 1 也有两部分，分别是：
- description：映射简介，用来描述映射作用。
- manipulators：映射内容，用来指定映射具体执行什么内容。
其中，description 中的内容会显示在「映射」选项卡下，帮助我们确定每一条映射是什么，可以简单的理解为，为我们的映射取个名字。我们的重点内容则是在 manipulators 下。
manipulators 代码
对照图片红色方框部分，我们可以看出，在每段 manipulators 下有三个部分，分别是：
- from：输入部分，用来告诉 KE 监测哪些按键被按下，即我们的原始按键。
- to…：2 输出部分，用来告诉 KE 执行哪些按键，即我们的目标按键。
- type：映射类型，所有映射类型均为 basic。
我们使用到的 to… 代码有两种类型，分别是：
- to_if_alone：短按3 原始按键时，KE 要执行的动作；
- to_if_held_down：长按原始按键时，KE 要执行的动作；
知道这些后，如何写代码告诉 KE 我们想要的效果，会有一个大致的思路。比如我们的映射 1，大致思路就是：
- 利用 from 中代码告诉 KE 监测是否按下原始按键 Caps Lock；
- 利用 to_if_alone 中代码告诉 KE 短按原始按键时输出目标按键 Esc；
- 利用 to_if_helf_down 中代码告诉 KE 长按原始按键时输出目标按键组合键。
很简单对不对？剩下的问题就是如何让 KE 明白，我们的原始按键和目标按键是什么。这就是 key_code 和 modifiers 的作用。
key_code 代码
key_code 是按键名称，用来告诉 KE 要监测和执行的按键是什么。key_code 可以在 EventViewer 中查看。比如按下左侧 ⇧Shift，EventViewer 中 name 一栏显示的 left_shift 就是左侧 ⇧Shift 的 key_code。
左侧 ⇧Shift 的 key_code
仍以映射 1 为例，确定了原始按键和目标按键以后，只需在 from 和 to… 中分别加入 key_code 即可。
- 原始按键：在 from 中添加 key_code: caps_lock；
- 目标按键：在 to_if_alone 中添加 key_code: escape。“from”: {“key_code”: “caps_lock”,},“to_if_alone”: [{“key_code”: “escape”}],
这时我们会发现一个问题，长按 Caps Lock 想要实现的组合键，该如何表示呢？这就需要 modifiers 了。
modifiers 代码
modifiers 是修饰键，用来配合 key_code。如果只有 key_code 可用，那么 KE 只能监测或者输出一个按键，不能实现更多效果，就像我们的映射 1，但是配合上 modifiers 就不同了，我们一起来看。
from 中的修饰键
在 from 代码中，共有三种修饰键情况：
- 没有 modifiers ：只有单独按下 key_code 才触发代码；
- mandatory 选项：只有该修饰键和 key_code 按下才触发代码；
- option 选项：该修饰键是可选的，有没有按下它不影响代码匹配情况。
比如我们只想监测 ⌥Option + Q 的组合键，Q 单独按下时不做反应。这种情况下 ⌥Option 是必须的，所以在 from 中的代码就应该是：
"key_code": "q",
"modifiers": {
"mandatory": ["option"]
}另外，因为 q 有大小写之分（即打开 Caps Lock 时），我们想不论大小写都监测成功，那么我们还需添加上 optional: caps_lock 的选项：
"key_code": "q",
"modifiers": {
"mandatory": ["option"],
"optional": ["caps_lock"]
}
除了一般的按键名称外，optional 还有一个特殊值 any，optional: [any] 表示任何修饰键都是可选的。我们的映射 1 就添加了 optional: [any] 代码，用来扩大使用范围。
to… 中的修饰键
在 to… 代码中，modifiers 则很简单了，直接添加就可以。
这里有一个小细节，如果我们想要 ⌘Command 作为修饰键，在 modifiers 中，我们不可以直接写 command，而是要随便指定为左侧或右侧 ⌘Command 的 key_code。
比如映射 1 想要实现的组合键，就可以这样写。
"key_code": "left_shift",
"modifiers": [
"left_command",
"left_control",
"left_option"
]复习代码
我们已经将使用到的所有代码学完了，现在我们总的来看一下映射 1 输入输出部分的代码，检查我们是否看得懂它在说什么。
"from": {
"key_code": "caps_lock",
"modifiers": {
"optional": [
"any"
]
}
},
"to_if_alone": [
{
"key_code": "escape"
}
],
"to_if_held_down": [
{
"key_code": "left_shift",
"modifiers": [
"left_command",
"left_control",
"left_option"
]
}
],
由输入部分看出，这条映射监测的是 Caps Lock 键，修饰键可以任意。
由输出部分看出，KE 分别监测 Caps Lock 的短按和长按行为。短按的话，执行 Esc 按键操作；长按的话，在左侧 ⌘Command、⌃Control、⌥Option 的修饰下，执行左侧 ⇧Shift 按键操作，即组合键。
映射的优先级
现在我们已经将 Caps Lock 改为 Hyper 键了，不过考虑到我们偶尔需要用到 Caps Lock，所以将 Esc 改为 Caps Lock。
这是一个简单映射，我们直接在「简单映射」里添加好后，打开 EventViewer 检验一下。当我们按下 Esc 时，出现的结果并不是我们期待的 Caps Lock，而是 Esc；当我们长按 Esc 时，发现却是组合键的效果。
并不是我们想要的结果
这是因为 KE 并不会判断我们的目标按键究竟是什么，只会先运行「简单映射」，再运行「复杂映射」。所以当我们按下 Esc 时，「简单映射」首先起作用，将 Esc 改为 Caps Lock。但是 KE 并不是直接执行 Caps Lock 动作，而是将其继续发送到「复杂映射」中，这就相当于我们直接按下的是 Caps Lock，所以出现上图这种情况。
所以为避免带来不必要的麻烦，当「简单映射」和「复杂映射」中的按键存在某种联系时，不要在「简单映射」中添加映射，而是添加在「复杂映射」里。这同样很简单，只不过这次输出部分使用新的 to 4 代码而已。
下面给出将 Esc 改为 Caps Lock 的映射完整代码，简称为映射 2，相信大家都可以看明白。
{
"description": "Change Esc to Caps Lock",
"manipulators": [
{
"from": {
"key_code": "escape",
"modifiers": {
"optional": [
"any"
]
}
},
"to": [
{
"key_code": "caps_lock"
}
],
"type": "basic"
}
]
}进阶代码
看到这里，大家应该发现，「复杂映射」里并没有「目标设备」这一选项，如果我们想要针对某个设备来改键的话该怎么办呢？KE 仍然可以做到。
为复杂映射添加目标设备
我们以映射 2 为例，只想让它作用在我的外置键盘上。这相当于为映射 2 添加了一个条件，只有在条件满足的时候才起作用。
在 KE 代码中，条件是用 conditions 控制的。常用的 conditions 类型有 device（设备）、variable（变量） 等，这里我们使用设备变量。
device 条件结构包括两部分：
- type：类型，有两种，device_if 5 和 device_unless6 ；
- identifiers：设备需要满足的条件。
可以发现，我们只需要找到外置键盘的识别条件，然后填写在 identifiers 里，条件代码部分就完成了。
而我们想要的识别条件同样方便查找。连接好我们的外置键盘后，打开 KE 的「Devices（设备）」选项卡，KE 已经成功识别我们的设备。
找到 Vendor ID
在红色标记中找到外置键盘的 Vendor ID，图中为 3727，该数值，这就是我们要找的条件。一般情况下，我们只需要 Vendor ID 或者 Product ID 中的一个即可。
至于图中蓝色标记，如果勾中选项，那么设备连接到 Mac 后，Mac 内置键盘将不再起作用，只有靠外置键盘输入；将设备断开或者取消勾选后，Mac 键盘恢复。
我们已经找到了 identifiers 的内容，现在根据 device 的结构将整个代码写出。Vendor ID 的值不需要加 ""。
"conditions": [
{
"type": "device_if",
"identifiers": [
{
"vendor_id": 3727
}
]
}
]
写好后，将这段代码添加在映射 2 输出部分的最后，另外，因为 JSON 的数据结构，需要在上一行结尾加一个英文逗号 ,。这样，我们就为映射 2 添加了一个条件，使其只作用在外置键盘上。
完整代码
实现双击按键
看过了 device 条件，我们再来看 variable 条件。我们以映射 3：双击右侧 ⇧Shift 改为 Mission Control 7 为例。
variable 条件的结构有三部分：
- type：类型，有两种，variable_if 和 variable_unless；
- name：变量名，通过 set _variable 设置；
- value：变量值。
除此之外，我们还要学习一个新的输出动作，to_delayed_action（延迟动作），它在原始按键按下 500 毫米8 后开始执行，包括两种情况：
- to_if_invoked：除了原始按键，没有其他按键按下时执行的动作。
- to_if_canceled：按下其他按键时执行的动作。
我们对照映射 3 中，manipulators 的完整代码来学习，共分为两段代码。
映射 3 代码部分
当第一次按右侧 ⇧Shift 时，红色方框中代码，不满足变量 right_shift pressed 值为 1，所以不执行该段代码，转而开始进行蓝色方框中代码测试；满足蓝色方框，设定变量 right_shift pressed 值为 1，并输出一次右侧 ⇧Shift。
此时，有两种情况，我们分别来看。
立刻再次按下右侧 ⇧Shift 时
若 500 毫秒内再次按下右侧 ⇧Shift，变量 right_shift pressed 值仍为 1，所以红色框中代码执行，输出 misson_control 键。500 毫秒后，to_if_invoked 动作执行，将变量 right_shift pressed 值清零。
不按或者按下其他键时
若 500 毫秒内按下其他按键，或者超过 500 毫秒后，to_if_canceled 动作执行，变量 right_shift pressed 值为 0，即使再次按下右侧 ⇧Shift，也只是再次执行蓝色方框中代码。
KE 的应用界面
KE 的应用界面一共有 7 个选项卡。常用的除了「简单映射」和「复杂映射」，还有「Profiles（配置）」和「Misc（杂项）」。
在「配置」里，我们可以创建多个配置，在每个配置里改键互不干扰。
比如创建游戏、办公两个配置。游戏配置里 Caps Lock 改为技能释放键9 ，办公配置中则将 Caps Lock 改为 Esc。使用时可以通过状态栏快速切换到相应配置。
菜单栏切换配置
在「杂项」中，只需注意「System Default Configuration」。默认情况下，Karabiner-Elements 修改的键位只会作用在当前用户下，更改用户后仍然是系统默认键位。
作用到该电脑的所有用户
点击「Copy the current configuration to the system default configuration」后，Karabiner-Elements 将作用在该电脑所有用户上。
结语
从最早开发的 KeyRemap4MacBook，到更名后的 Karabiner，每个都是精且专的改键利器。macOS Sierra 更新后，因为系统底层的变动使得 Karabiner 无法继续在新系统下工作，作者转而开始 Karabiner-Elements 的开发。
改键的需求并不会随着系统更新而减弱。在等待 Karabiner-Elements 开发的过程中，不少人开始寻找替代方案，不论是使用 Hammerspoon 还是 Keyboard Maestro 都比 Karabiner 少了点简洁。如今，不断开发的 Karabiner-Elements 已经足够强大，足以满足我们日常的改键需求，改键再次只需这一个软件。
虽然 Karabiner-Elements 只能通过配置文件来增添复杂映射，但实际代码并不复杂，需要我们掌握的只是 from 和 to… 部分。与其能带给我们的便利相比，花费一点点时间去掌握其写法是非常值得的。
最后在这里做一个简单总结，当我们想要创建一个复杂映射时：
- 确定输入部分原始按键，修饰键；
- 确定监控原始按键的哪些行为；
- 根据行为确定输出部分共有几段；
- 在每段行为里，写入目标按键。
完成这四步后，只需粘贴在配置文件中，Karabiner-Elements 便会立即按照我们的想法开始工作了。
- Rule 单词意思为规则，这里为避免歧义，引申为映射。 ↩
- 包括 to_if_alone、to_if_held_down，这里用 to… 统称。 ↩
- 事实上，这条代码是当原始按键单独按下时，KE 要执行的动作。但因为这条代码有个很短的时间限制（即上文中的短按参数），超时后该代码将不再运行，所以我们利用它实现短按原始按键这种情况。 ↩
- 按下——不论短按或是长按——原始按键时，KE 要执行的动作。 ↩
- 只在该设备上工作。 ↩
- 不在该设备上工作。 ↩
- 即 F3 键。 ↩
- 可在「参数」里调节。 ↩
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