c#2005net30高级编程(第5版)第31章Windows Presentati.doc

第31章 Windows Presentation Foundation310第 章 Windows Presentation FoundationWindows Presentation Foundation(WPF)是.NET Framework 3.0中的三个主要扩展之一。WPF是为智能客户应用程序创建UI的一个新库。Windows窗体控件基于Windows内置控件，利用了基于屏幕像素的Windows句柄。WPF基于DirectX。应用程序不再使用Windows句柄，更便于重新设置UI的大小，并内置了音频和视频的支持。本章的主要论题如下： WPF概述 用作基本绘图元素的图形 WPF控件及其特性 如何用WPF面板定义布局 WPF事件处理机制 样式、模板和资源 如何创建动画 WPF数据绑定特性 Windows窗体集成提示：本章需要安装.NET Framework 3.0和.NET Framework 3.0 Extensions for Visual Studio 2005。31.1 概述WPF的一个主要特性是设计人员和开发人员的工作很容易分开。设计人员的工作成果可以直接供开发人员使用。为此，必须理解XAML。本章的第一个主题是概述WPF，理解XAML的规则，讨论设计人员和开发人员如何合作。WPF由几个包含了上千个类的程序集组成。因此用户可以在这些类中浏览，查找需要的类，大致了解WPF中的类层次结构和命名空间。31.1.1 XAMLXML for Applications Markup Language(XAML)是一种XML语法，用于定义用户界面的层次结构。在下面的代码行中，声明了一个内容为Click Me!、名为button1的按钮。元素指定使用Button类：Click Me!提示：XAML元素总是有一个.NET类。在特性和子元素中，可以设置属性的值，定义事件的处理程序方法。为了测试简单的XAML代码，可以启动实用工具XAMLPad.exe（参见图31-1），在编辑字段中输入XAML代码。在XAMLPad中，可以在已准备好的和元素中编写元素。利用XAMLPad可以立即查看XAML结果。图 31-1XAML代码可以由WPF运行库解释，也可以编译为BAML（Binary Applications Markup Language），在默认情况下，这是由Visual Studio WPF项目完成的。BAML添加为可执行文件的一个资源。除了编写XAML之外，也可以用C#代码创建按钮。我们可以创建一个正常的C#控制台应用程序，添加对程序集WindowsBase、PresentationCore和PresentationFramework的引用，再编写下面的代码。在Main()方法中，从System.Windows命名空间中创建一个Window对象，设置Title属性。接着从System.Windows.Controls命名空间中创建一个Button对象，设置Content属性，将窗口的Content属性设置为该按钮。Application类的Run()方法负责处理Windows消息。using System;using System.Windows;using System.Windows.Controls;namespace Wrox.ProCSharp.WPFclass Program STAThreadstatic void Main()Window mainWindow = new Window();mainWindow.Title = WPF Application;Button button1 = new Button();button1.Content = Click Me!;mainWindow.Content = button1;Application app = new Application();app.Run(mainWindow);提示：Application类也可以用XAML定义。在Visual Studio WPF项目中，打开App.xaml文件，它包含Application类的属性和StartupUri。运行应用程序，会得到一个包含按钮的窗口，如图31-2所示。图 31-2可以看出，WPF的编程非常类似于Window窗体的编程，其区别是按钮有Content属性，而不是Text属性。但是，与通过代码创建UI窗体相比，XAML有一些非常好的优点。利用XAML，设计人员和开发人员可以更好地合作。设计人员可以用XAML代码设计一个漂亮的UI，开发人员在使用C#在后台代码中添加功能。使用XAML更便于将UI与功能分开。使用后台代码和XAML，可以直接与用XAML定义的元素交互操作。只需为该元素定义名称，将该名称用作变量，来修改属性，调用方法。按钮有一个Content属性，而不是Text属性，因为按钮可以显示任意信息。可以给按钮添加文本、图形、列表框、视频 等任何元素。1. 将属性用作特性在使用XAML之前，需要了解XAML语法的重要特性。使用XML特性可以指定类的属性。下面的例子说明了如何设置Button类的Content和Background属性。2. 将属性用作元素除了使用XML特性之外，属性也可以指定为子元素。指定Button元素的子元素，就可以直接设置Content的值。对于Button的其他属性，子元素名用外部元素的名称定义，之后是属性名：LightGreenClick Me!在上面的例子中，不一定要使用子元素；使用XML特性，也可以得到相同的结果。但是，如果特性值比字符串还复杂，就不能再使用特性了。例如，背景不仅可以设置为一种简单的颜色，还可以设置为笔刷，如设置为线性渐变笔刷：Click Me!3. 依赖属性在用WPF编程时，常常会遇到“依赖属性”这个术语。WPF元素是带有方法、属性和事件的类。WPF元素的几乎每个属性都是依赖属性，这是什么意思？依赖属性可以依赖其他输入，例如主题和用户喜好。依赖属性与数据绑定、动画、资源和样式一起使用。从编程的角度来看，要读写依赖属性，可以调用强类型化的属性，也可以给方法传送依赖属性对象。只有派生自DependencyObject基类的类才能包含依赖属性。下面的类MyDependency- Object定义了依赖属性SomeState。SomeStateProperty是DependencyProperty类型的一个静态字段，它支持依赖属性。依赖属性使用Register()方法通过WPF依赖属性系统来注册。Register()方法可以获取依赖属性的名称、依赖属性的类型和拥有者的类型。使用DependencyObject基类的SetValue()方法，可以设置依赖属性的值。使用GetValue()方法可以获取其值。依赖属性常常还有强类型化的访问权限。除了使用DependencyObject基类的方法之外，类MyDependencyObject还包含属性SomeState，它从set和get存取器的实现代码中调用SetValue()和GetValue()方法。public class MyDependencyObject : DependencyObjectpublic static readonly DependencyProperty SomeStateProperty =DependencyProperty.Register(SomeState, typeof(String), typeof(MyDependencyObject);public string SomeStateget return (string)this.GetValue(SomeStateProperty); set this.SetValue(SomeStateProperty, value); 提示：在WPF中，类DependencyObject位于层次结构的最高层。每个WPF元素都派生自这个基类。4. 附带属性WPF元素也可以从父元素中获得特性。例如，如果Button元素位于Canvas元素中，按钮的Top和Left属性把父元素的名称作为前缀。这种属性称为附带属性：Click Me!在后台代码中编写相同的功能有点不同，因为Button类没有Canvas.Top和Canvas.Left属性，但它包含在Canvas类中。设置所有类都有的附带属性有一个命名模式。支持附带属性的类有静态方法Set和Get，其中第一个参数是应用属性值的对象。Canvas类定义了静态方法SetLeft()和SetTop()，它们会获得与前面XAML代码相同的结果：STAThreadstatic void Main()Window mainWindow = new Window();Canvas canvas = new Canvas(); mainWindow.Content = canvas;Button button1 = new Button();canvas.Children.Add(button1);button1.Content = Click Me!;Canvas.SetLeft(button1, 40);Canvas.SetTop(button1, 30);Application app = new Application();app.Run(mainWindow);提示：附带属性可以实现为依赖对象。方法DependencyProperty.RegisterAttached()会注册附带属性。5. 标记扩展在为元素设置值时，可以直接设置值，但有时标记扩展非常有帮助。标记扩展包含花括号，其后是定义了标记扩展类型的字符串标志。下面是一个StaticResource标记扩展：除了使用标记扩展之外，还可以使用子元素编写相同功能的代码：Click Me!标记扩展主要用于访问资源和数据绑定，本章后面将讨论这两个主题。31.1.2 设计人员和开发人员的合作Windows应用程序的设计常常直接由开发人员完成。尤其是应用程序仅用于内部使用，就更是如此。如果雇用懂得UI设计技巧的人来设计UI，开发人员通常会得到设计人员的一个JPG文件，该文件描述了UI的外观。接着开发人员就要试图实现设计人员的规划。设计人员的一个简单修改，如给列表框和按钮指定不同的外观，就需要开发人员投入大量的精力设计定制的控件。因此，开发人员设计的UI与最初的设计大相径庭。WPF改变了这种情况。设计人员和开发人员可以使用相同的XAML代码。设计人员可以使用Expression Interactive Designer(EID)工具，开发人员则使用Visual Studio 2005，但他们可以用同一个项目文件工作。在这个合作过程中，设计人员使用与Visual Studio中相同的项目文件在EID中启动一个项目，接着，开发人员编写后台代码，同时设计人员改进UI。在开发人员改进功能的同时，设计人员还可以利用开发人员提供的功能，添加新的UI特性。当然，还可以用Visual Studio启动应用程序，以后再用EID改进UI。只是要小心，不要像处理Windows窗体那样设计UI，因为这没有充分利用WPF。图31-3显示了用WPF创建的Expression Interactive Designer。在这个应用程序中，工作区域和文档都是可以缩放的，因为WPF基于矢量图。图 31-3提示：比较EID和Visual Studio扩展，EID的优秀特性有定义样式、创建动画、使用图形等。为了合作，EID可以使用开发人员编写的后台编码类，设计人员可以在WPF元素中指定与.NET类的数据绑定。设计人员还可以在EID中启动完整的应用程序，来测试它。因为EID使用与Visual Studio相同的MS-Build文件，所以能编译后台编码的C#代码，运行应用程序。31.1.3 类层次结构WPF包含上千个类，有很深的层次结构。为了帮助理解类之间的关系，图31-4在一个类图中列出了一些WPF类。表31-1描述了一些类及其功能。图 31-4表 31-1类说 明DispatcherObjectDispatcherObject是一个抽象基类，用于绑定到一个线程上的类。与Windows窗体类似，WPF也要求仅从创建线程中调用方法和属性。派生自DispatcherObject的类有一个关联的Dispatcher对象，它可以用于切换线程Application在WPF应用程序中，会创建Application类的一个实例。这个类实现了Singleton模式，用于访问应用程序的窗口、资源和属性DependencyObjectDependencyObject是所有支持依赖属性的类的基类。依赖属性如前所述Visual所有可见元素的基类是Visual。这个类包含点击测试和传输等特性UIElement所有需要基本显示功能的WPF元素的抽象基类是UIElement。这个类提供了鼠标移动、拖放、按键的通道和起泡事件；提供了可以由派生类重写的虚显示方法；以及布局方法。WPF不再使用Window句柄，这个类就可以用作Window句柄(续表) 类说 明FrameworkElementFrameworkElement派生自基类UIElement，实现了由基类定义的方法的默认代码ShapeShape是所有图形元素的基类，例如Line、Ellipse、Polygon、RectangleControlControl派生自FrameworkElement，是所有用户交互元素的基类PanelPanel派生自FrameworkElement，是所有面板的抽象基类，这个类的Children属性用于面板中的所有UI元素，定义了安排子控件的方法。派生自Panel的类为子控件的布置方式定义了不同的类，例如WrapPanel、StackPanel、Canvas、GridContentControlContentControl是所有有单个内容的控件的基类，如Label、Button。内容控件的默认样式是受限制的，但可以使用模板改变其外观可以看出，WPF类有非常深的层次结构。本章将介绍提供核心功能的类，但不可能用一章的篇幅涵盖WPF的所有特性。31.1.4 命名空间Windows窗体类和WPF类很容易混淆。Windows窗体类位于System.Windows.Forms命名空间，而WPF类位于System.Windows命名空间及其子命名空间中，但不位于System.Windows. Forms命名空间。Windows窗体的Button类的全称是System.Windows. Forms.Button，而用于WPF的Button类的全称是System.Windows.Controls. Button。提示：Windows窗体详见第28和29章。WPF的命名空间及其功能如表31-2所述。表 31-2命 名 空 间 说 明System.Windows这是WPF的核心命名空间，其中包含WPF的核心类，如Application类、用于依赖对象的类、DependencyObject和DependencyProperty，所有WPF元素的基类FrameworkElementSystem.Windows.Annotations这个命名空间中的类用于用户在应用程序数据上创建的标识和记录，它们与文档分开存储。命名空间System.Windows.Annotations.Storage包含了存储标识的类System.Windows.AutomationSystem.Windows.Automation命名空间用于自动完成WPF应用程序。它有几个子命名空间。System.Windows.Automation.Peers命名空间包含用于自动化的WPF元素，如ButtonAutomationPeer和CheckBoxAutomationPeer。如果创建定制的自动化提供程序，就需要System.Windows.Automation. Provider命名空间。(续表) 命 名 空 间说 明System.Windows.Controls这个命名空间包含了所有WPF控件，如Button、Border、Canvas、ComboBox、Expander、Slider、ToolTip、TreeView等。在命名空间System.Windows.Controls.Primitives中，包含了在复杂控件中使用的类，如Popup、ScrollBar、StatusBar、TabPanel等System.Windows.Converters这个命名空间包含了用于数据转换的类。但它没有包含所有的转换类。核心转换类在System.Windows命名空间中定义System.Windows.Data这个命名空间由WPF数据绑定使用。其中的一个重要类是Binding，它用于定义WPF目标元素和CLR源之间的绑定System.Windows.Documents在处理文档时，可以使用这个命名空间中的许多类。内容元素FixedDocument和FlowDocument可以包含这个命名空间中的其他元素。System.Windows.Documents.Serialization命名空间中的类可以将文档写入磁盘System.Windows.InkWindows Tablet PC和Ultra Mobile PC使用得越来越多。在这些PC上，ink可以用于用户输入。System.Windows.Ink命名空间包含处理ink输入的类System.Windows.Input这个命名空间包含的几个类用于命令处理、键盘输入、使用触针等System.Windows.Interop这个命名空间中的类用于集成Win32和WPFSystem.Windows.Markup用于XAML标记代码的类位于这个命名空间System.Windows.Media要使用图像、音频和视频内容，可以使用这个命名空间中的类System.Windows.Navigation这个命名空间包含在窗口之间导航的类System.Windows.Resources这个命名空间包含资源的支持类System.Windows.ShapesUI的核心类位于这个命名空间，如Line、Ellipse、Rectangle等System.Windows.ThreadingWPF元素类似于绑定到单个线程上的Windows窗体控件。这个命名空间中的类可以处理多个线程，例如Dispatcher类就属于这个命名空间System.Windows.XpsXML Paper Specification(XPS)是一个新的文档规范，Microsoft Word也支持该规范。在System.Windows.Xps、System.Windows.Xps.Packaging和System.Windows.Xps.Serialization命名空间中，包含了创建和传送XPS文档的类31.2 形状形状是WPF的核心元素。利用形状，可以绘制矩形、线条、椭圆、路径、多边形和多义线等二维图形，这些图形用派生自抽象类Shape的类表示。图形在System.Windows. Shapes命名空间中定义。下面的XAML示例绘制了一个带腿的黄色笑脸，它用一个椭圆表示笑脸，两个椭圆表示眼睛，一个路径表示嘴，四个线条表示腿：图31-5显示了这些XAML代码的结果。因为这些图形都是基于矢量的，所以可以重新设置其大小。下面的代码指定了缩放比例为2，在图31-6中，图形增大了2倍。 图 31-5 图 31-6无论是按钮还是线条、矩形等图形，所有这些WPF元素都可以通过编程来访问。把Path元素的Name属性设置为mouth，就可以用变量名mouth以编程方式访问这个元素：在Path元素的后台编码属性Data中，mouth设置为一个新的图形。为了设置路径，Path类支持PathGeometry和路径标记语法。字母M定义了路径的起点，字母Q指定了二次贝塞尔曲线的一个控制点和终点。运行应用程序，会看到如图31-7所示的窗口。public Window1()InitializeComponent();mouth.Data = Geometry.Parse(M 62,125 Q 95,122 102,128);图 31-7在本章的前面提到，按钮可以包含任何内容。对XAML代码做一点儿修改，将Button元素作为内容添加到窗口中，会使图形显示在按钮中，如图31-8所示。图 31-8表31-3描述了System.Windows.Shapes命名空间中的图形。表 31-3Shape类说 明Line可以在坐标X1,Y1到X2,Y2之间绘制一条线Rectangle使用Rectangle类，可以指定Width和Height，绘制一个矩形Ellipse使用Ellipse类，可以绘制一个椭圆Path使用Path类可以绘制一系列直线和曲线。Data属性是Geometry类型。还可以使用派生自基类Geometry的类绘制图形，或使用路径标记语法来定义图形Polygon使用Polygon类可以绘制由线段连接而成的封闭图形。多边形由一系列赋予Points属性的Point对象定义PolyLine类似于Polygon类，使用PolyLine也可以绘制连接起来的线段，与多边形的区别是多义线不需要是封闭图形31.3 控件可以给WPF使用上百个控件。为了更好地理解它们，我们把控件分为如下类别： 简单控件 内容控件 有标题的内容控件 项控件 有标题的项控件31.3.1 简单控件简单控件是没有Content属性的控件。例如，Button类可以包含任意图形、任意元素，这对于简单控件而言没有问题。表31-4列出了简单控件及其功能。表 31-4简 单 控 件说 明PasswordBoxPasswordBox控件用于输入密码。这个控件有用于输入密码的特殊属性，例如PasswordChar定义了在用户输入密码时显示的字符，Password可以访问输入的密码。PasswordChanged事件在修改密码时调用ScrollBarScrollBar控件包含一个Thumb，用户可以在Thumb中选择一个值。如果文档在屏幕中放不下，就可以使用滚动条。一些控件包含滚动条，如果内容过多，就显示滚动条ProgressBar使用ProgressBar控件，可以指示某个时间较长的操作的进度Slider使用Slider控件，用户可以移动Thumb，选择一个范围的值。ScrollBar、ProgressBar和Slider派生自同一个基类RangeBaseTextboxTextbox控件用于显示简单的无格式文本RichTextboxRichTextbox控件通过FlowDocument类支持带格式的文本。RichTextBox和TextBox派生自同一个基类TextBoxBase 提示：尽管简单控件没有Content属性，但通过定义模板，完全可以定制这些控件的外观。模板详见本章后面的内容。31.3.2 内容控件ContentControl有Content属性，利用Content属性，可以给控件添加任意内容。Button类派生自基类ContentControl，所以可以在这个控件中添加任意内容。在上面的例子中，Button中有一个Canvas控件。表31-5列出了内容控件。表 31-5ContentControl控件说 明ButtonRepeatButtonToggleButtonCheckBoxRadioButton类Button、RepeatButton、ToggleButton和GridViewColumnHeader派生自同一个基类ButtonBase。所有这些按钮都响应Click事件。RepeatButton会重复响应Click事件，直到释放按钮为止ToggleButton是CheckBox和RadioButton的基类。这些按钮有开关状态。CheckBox可以由用户选择和取消选择，RadioButton可以由用户选择。清除RadioButton的选择必须通过编程来实现LabelLabel类表示控件的文本标签。这个类也支持访问键，例如菜单命令FrameFrame控件支持导航。使用Navigate()方法可以导航到一个页面内容上。如果该内容是一个网页，就使用浏览器控件来显示(续表) ContentControl控件说 明ListBoxItemListBoxItem是ListBox控件中的一项StatusBarItemStatusBarItem是StatusBar控件中的一项ScrollViewerScrollViewer是一个包含滚动条的内容控件，可以把任意内容放入这个控件，滚动条会在需要时显示ToolTipToolTip创建一个弹出窗口，显示控件的附加信息UserControl将UserControl类用作基类，可以为创建定制控件提供一种简单方式。但是，基类UserControl不支持模板WindowWindow类可以创建窗口和对话框。使用这个类，会获得一个带有最小化/最大化/关闭按钮和系统菜单的框架。在显示对话框时，可以使用方法ShowDialog()，方法Show()会打开一个窗口NavigationWindow类NavigationWindow派生自Window类，支持内容导航只有Frame控件包含在下面XAML代码的Window中。Source属性设置为，所以Frame控件导航到这个网站上，如图31-9所示。图 31-931.3.3 有标题的内容控件带标题的内容控件派生自HeaderContentControl基类。HeaderContentControl类又派生自基类ContentControl。 HeaderContentControl类的Header属性定义了标题的内容，HeaderTemplate属性可以对标题进行完全的定制。派生自基类HeaderContentControl的控件如表31-6所示。表 31-6HeaderContentControl说 明Expander使用Expander控件，可以创建一个带对话框的高级模式，它在默认情况下不显示所有的信息，只有用户展开它，才会显示更多的信息。在未展开模式下，只显示标题信息，在展开模式下显示内容GroupBoxGroupBox控件提供了边框和标题来组合控件TabItemTabItem控件是TabControl类中的项。TabItem的Header属性定义了标题的内容，这些内容用TabControl的标签显示Expander控件的简单用法如下面的例子所示。Expander控件的属性Header设置为Click for more。这个文本用于显示扩展。这个控件的内容只有在控件展开时才显示。图31-10中的示例程序包含折叠的Expander控件，图31-11中的示例程序展开了Expander控件。Short informationMore information here! 图 31-10 图 31-11提示：如果在展开Expander控件时，要修改该控件的标题文本，可以创建一个触发器，触发器详见本章后面的内容。31.3.4 项控件类ItemsControl包含一列可以用Items属性访问的数据项。派生自ItemsControl的类如表31-7所示。表 31-7ItemsControl说 明MenuContextMenu类Menu和ContextMenu派生自抽象基类MenuBase。把MenuItem元素放在数据项列表和相关的命令中，就可以给用户提供菜单StatusBarStatusBar控件通常显示在应用程序的底部，为用户提供状态信息。可以把StatusBarItem元素放在StatusBar列表中TreeView要分层显示数据项，可以使用TreeView控件ListBoxComboBoxTabControlListBox、ComboBox和TabControl都有相同的抽象基类Selector。这个基类可以从列表中选择数据项。ListBox显示列表中的数据项，ComboBox有一个附带的Button控件，只有点击按钮，才会显示数据项。在TabControl中，内容可以排列为表格31.3.5 带标题的项控件HeaderItemsControl是包含数据项和标题的控件的基类。类HeaderItemsControl派生自ItemsControl.派生自HeaderItemsControl的类如表31-8所示。表 31-8HeaderedItemsControl说 明MenuItem菜单类Menu和ContextMenu包含MenuItem类型的数据项。菜单项可以连接到命令上，因为MenuItem类实现了接口ICommandSourceTreeViewItem