如何正确使用SetThreadExecutionState来阻止Windows进入睡眠

最近产品有个需求，需要在升级的时候阻止Windows系统进入自动睡眠。需求到手后，小搜了一下，搜到SetThreadExecutionState这个函数，相关的博客挺多，官方文档也挺清晰，想必应该是手拿把掐了，结果没想到连续踩了好几个坑。现在，我就把SetThreadExecutionState的基本使用方法和我踩过的坑整理出来分享给大家。
函数原型

1. EXECUTION_STATE SetThreadExecutionState(
2.   [in] EXECUTION_STATE esFlags
3. );

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上面就是SetThreadExecutionState的函数原型，在Win32Api里面算是非常简单的函数原型了。入参和返回值都是EXECUTION_STATE类型，入参表示要设置的状态，返回值表示设置前的原有状态，如果失败返回就是0。

EXECUTION_STATE可以是上面这些值或者它们的组合值。从上表可以看出ES_USER_PRESENT不可用，ES_CONTINUOUS用来表示此次设置的状态是否保持有效，所以实际能够设置的状态有三种，下面简单介绍一下每一种的作用。
ES_SYSTEM_REQUIRED (0x00000001)

ES_SYSTEM_REQUIRED的作用是重置系统空闲计时器。系统空闲计时器，或者叫睡眠空闲超时，就是在持续一定时间没有用户输入时，使系统自动进入睡眠或新式待机状态。在Windows11的"系统-电源和电池-使我的设备在以下时间后进入睡眠状态"中可以设置超时时间。
举个例子，假如我设置了在1分钟后使系统进入睡眠，然后我在运行以下代码后就不再对系统进入任何操作

1. await Task.Delay(30*1000);
2. SetThreadExecutionState(ES_SYSTEM_REQUIRED);

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那么，原本系统会在1分钟后进入睡眠，但是代码在30秒的时候重置了系统空闲计时器，所以实际上系统会在1分30秒后进入睡眠。
如果和ES_CONTINUOUS一起使用，那么会永远阻止系统进入睡眠

1. SetThreadExecutionState(ES_SYSTEM_REQUIRED | ES_CONTINUOUS);

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取消的方法是，再调用一次SetThreadExecutionState，设置ES_CONTINUOUS并且不设置ES_SYSTEM_REQUIRED,即

1. SetThreadExecutionState(ES_CONTINUOUS);

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ES_DISPLAY_REQUIRED (0x00000002)

ES_DISPLAY_REQUIRED的作用是重置显示空闲计时器。显示空闲计时器，或者叫显示空闲超时，对应的是Windows11的"系统-电源和电池-在此时间后关闭我的屏幕"设置。ES_SYSTEM_REQUIRED的使用方式和ES_SYSTEM_REQUIRED相同，不再举例。
那么有一个问题，假如我把睡眠空闲超时和显示空闲超时都设置为1分钟，显然，在系统空闲1分钟后，屏幕会关闭，系统也会进入睡眠。
如果我的应用程序在30秒的时候，仅重置了睡眠空闲超时，那么1分钟后屏幕会关闭，但系统会继续运行，到1分30秒的时候进入睡眠。
如果我的应用程序在30秒的时候，仅重置了显示空闲超时会怎么样呢？我在Win11 24H2在做了验证，结果是在1分钟的时候，屏幕没有关闭，系统也没有进入睡眠，在1分30秒时，屏幕关闭和系统睡眠同时发生。可见，在Win11 24H2中，不存在一种系统睡眠而屏幕未关闭的状态，系统需要关闭屏幕后才能进入睡眠。
ES_AWAYMODE_REQUIRED (0x00000040)

使用ES_SYSTEM_REQUIRED可以防止系统自动进入睡眠，那如果用户手动点击睡眠，或者其他应用程序调用API使系统进入睡眠，有没有办法阻止这一行为呢？
我们知道，当我们点击开始菜单的睡眠按钮时，屏幕会关闭，系统会进入睡眠，应用程序会被挂起，例如，使用下面的代码，每隔1秒钟，打印一次当前时间

1. while(true)
2. {
3.     Console.WriteLine($"{DateTime.Now:T}");
4.     await Task.Delay(1000);
5. }

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在代码运行中，点击系统开始菜单的睡眠，过一会儿再唤醒系统，可以看到，代码的输出结果为：

1. //......
2. 12:39:24
3. 12:39:25
4. 12:39:36
5. 12:39:37
6. //......

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可以看到中间有10几秒的间隔没有输出，这说明系统睡眠时代码被挂起了，系统唤醒后代码才继续执行。
要想我们的代码能够在系统睡眠时在后台继续执行，可以使用ES_AWAYMODE_REQUIRED。如果我们把代码改成这样，然后执行相同的操作，那么我们仍然会得到时间连续的输出，因为我们的代码没有被挂起，而是在后台继续执行。

1. SetThreadExecutionState(ES_AWAYMODE_REQUIRED | ES_CONTINUOUS);while(true)
2. {
3.     Console.WriteLine($"{DateTime.Now:T}");
4.     await Task.Delay(1000);
5. }

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ES_AWAYMODE_REQUIRED和ES_SYSTEM_REQUIRED的区别是，ES_AWAYMODE_REQUIRED不会阻止系统进入睡眠，但系统也没有完全睡眠，因为我们的代码仍在运行。在这个状态中，其他没有设置ES_AWAYMODE_REQUIRED的应用会被系统挂起。
小节

• ES_SYSTEM_REQUIRED用来阻住自动睡眠，ES_DISPLAY_REQUIRED用来阻止屏幕自动关闭，ES_AWAYMODE_REQUIRED使应用程序在睡眠时能够在后台执行。
  
• 不带ES_CONTINUOUS是单次请求，重置一次超时计时；带上ES_CONTINUOUS是持续请求，单独设置ES_CONTINUOUS可取消持续请求。
  
• ES_AWAYMODE_REQUIRED只适用持续请求。
  

在多线程中的使用

虽然站在用户的角度来看，是应用程序阻止了睡眠，但SetThreadExecutionState这个函数，如它的函数名称一样，它设置的是线程的执行请求（电源请求）。
进程的电源请求状态，是所有线程的电源请求状态的并集。下面的代码在三个线程中分别设置了ES_DISPLAY_REQUIRED、ES_SYSTEM_REQUIRED和ES_AWAYMODE_REQUIRED三种持续的电源请求：

1. var starter1 = new ThreadStart(()=>
2. {
3.     SetThreadExecutionState(EXECUTION_STATE.ES_DISPLAY_REQUIRED | EXECUTION_STATE.ES_CONTINUOUS);
4.     Thread.Sleep(30000);
5. });
7. var starter2 = new ThreadStart(()=>
8. {
9.     SetThreadExecutionState(EXECUTION_STATE.ES_SYSTEM_REQUIRED | EXECUTION_STATE.ES_CONTINUOUS);
10.     Thread.Sleep(30000);
11. });
13. var starter3 = new ThreadStart(()=>
14. {
15.     SetThreadExecutionState(EXECUTION_STATE.ES_AWAYMODE_REQUIRED | EXECUTION_STATE.ES_CONTINUOUS);
16.     Thread.Sleep(30000);
17. });
19. var t1 = new Thread(starter1);
20. t1.Start();
22. var t2 = new Thread(starter2);
23. t2.Start();
25. var t3 = new Thread(starter3);
26. t3.Start();

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运行后，我们在控制台使用powercfg /requests命令来查询当前设备上应用程序的电源请求，结果如下：

结果是AwakeDemo-Console.exe这个进程同时具有三种电源请求。
在一个线程中设置的电源请求，只能在该线程中取消，或者等待线程终止后，电源请求自动取消。
服务进程中无法设置ES_DISPLAY_REQUIRED

话不多说，直接上示例演示：
首先用VS的Windows服务模板新建一个项目

然后在Service1.cs中添加以下代码，使服务在启动时同时设置DISPLAY、SYSTEM和AWAYMODE请求

1. [DllImport("kernel32.dll", CharSet = CharSet.Auto, SetLastError = true)]
2. static extern EXECUTION_STATE SetThreadExecutionState(EXECUTION_STATE esFlags);
4. [FlagsAttribute]
5. public enum EXECUTION_STATE : uint
6. {
7.     ES_AWAYMODE_REQUIRED = 0x00000040,
8.     ES_CONTINUOUS = 0x80000000,
9.     ES_DISPLAY_REQUIRED = 0x00000002,
10.     ES_SYSTEM_REQUIRED = 0x00000001
11. }
13. protected override void OnStart(string[] args)
14. {
15.     SetThreadExecutionState(EXECUTION_STATE.ES_SYSTEM_REQUIRED | EXECUTION_STATE.ES_DISPLAY_REQUIRED | EXECUTION_STATE.ES_AWAYMODE_REQUIRED | EXECUTION_STATE.ES_CONTINUOUS);
16. }

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编译后找到输出的exe文件，在cmd中输入以下命令创建和运行服务

1. //创建一个名为awake-demo的服务，二进制文件是指定的exe文件的路径
2. sc create awake-demo binPath= "D:\Projects\CSharp Projects\AwakeDemo\AwakeDemo\bin\Release\AwakeDemo.exe"
4. //启动awake-demo服务
5. sc start awake-demo

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然后用powercfg /requests查询，结果如下：

可以看到，服务进程只设置了SYSTEM和AWAYMODE请求。通过简单验证可以发现，确实只有SYSTEM和AWAYMODE请求生效了。
Tips

本文展示的结果都来自于支持新式待机（Modern Standby）的移动设备，在不支持新式待机的传统设备上，表现可能会有差异。

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