WPF 入门

1第12章WPF入门WPF（WindowsPresentationFoundation，视窗展示[呈现/展现/显示/表示]基础）是Windows的新一代图形子系统，它为开发人员提供了统一的编程模型，可用于构建合并了UI、媒体和文档的丰富Windows智能客户端用户体验。本章只介绍WPF的一些基本内容，更多的内容和细节，可阅读在本章最后一节中列出的相关图书。12.1概述Windows的图形子系统，经历了从GDI到GDI+再到WPF的发展过程。GDI是Windows1.0（1985年11月）就有的传统图形子系统，GDI+是随WindowsXP（2001年10月）引入的新式图形子系统，而WPF则是随WindowsVista和.NET3.0（2006年11月）推出的全新Windows图形子系统，它统一了桌面和浏览器等客户端应用程序的图形界面，基于DirectX、.NET框架和XAML，是Windows的下一代GUI显示系统。其中，XAML（eXtensibleApplicationMarkupLanguage，可扩展应用程序标记语言），是一种基于XML的用户界面标记语言，用于定义UI元素、数据绑定、事件和其他特性。WPF强调声明式描述，使用XAML是WPF的重要新特性，XAML（从而脚本语言JavaScript）可用于界面设计，这使得界面设计和界面编程可分离开来。WPF是（3.0以上版本的）.NET框架的组成部分，是为托管代码而设计的。.NET3.0建立在.NET2.0之上，WPF是其四个新组件中最主要的一个。参见下图WPF与.NET框架winxos11-01-28winxos11-01-28winxos11-01-28winxos11-01-282WPF开发平台构建于一个已过扩展的核心编程系统上，可支持一组广泛的应用程序开发功能，包括应用程序模型本身、资源、控件、图形、布局、数据绑定、文档以及安全性。WPF是下一代显示系统，用于生成能带给用户震撼视觉体验的Windows客户端应用程序。使用WPF，你可以创建广泛的独立应用程序以及浏览器承载的应用程序。如下图所示的Contoso公司的卫生保健样本应用程序：WPF作为.NET框架类型的一个子集存在，这些类型大多位于System.Windows命名空间。如果你以前已使用.NET框架通过诸如ASP.NET和Windows窗体之类的托管技术生成应用程序，那么你应该熟悉WPF的基本编程体验；你可以使用你最喜爱的.NET框架编程语言（如C#或VisualBasic）实例化类、设置属性、调用方法以及处理事件。为了支持某些更强大的WPF功能并简化编程体验，WPF包括了更多编程构造，这些编程构造增强了属性和事件：依赖项属性和路由事件。12.1.1构成WPF主要由MIL（MediaIntegrationLayer，媒体集成层）、编解码器、展示核心和展示框架四部分构成，参见下图：WPF架构图图中的红色部分是WPF的主要部件，其中的MIL和编解码器合称为milcore（MIL核GDIKernelCLRGDI+DirectXUser编解码器MIL展示核心展示框架Win32/64.NET托管代码本地代码GDI+的托管封装Windows窗体3心，对应的DLL为milcore.dll）是用本地代码编写的非托管组件，目的是实现与DirectX的紧密集成。WPF中的所有显示是通过DirectX引擎完成的，可实现高效的硬件和软件呈现。WPF还要求对内存和执行进行精确控制。而MIL中的组合引擎受性能影响关系大，所以才需要放弃CLR的许多优点来提高性能。WPF的另外两个组件——展示核心（对应的程序集为PresentationCore.dll）和展示框架（对应的程序集为PresentationFramework.dll）则是用托管代码编写的（对应的程序集DLL缺省安装时都位于目录C:\ProgramFiles\ReferenceAssemblies\Microsoft\Framework\v3.0\中）。WPF主要编程模型是通过托管代码公开的。在WPF的早期设计阶段，曾有过大量关于如何界定系统的托管组件和非托管组件的争论。CLR提供一系列的功能，可以令开发效率更高并且更加可靠（包括内存管理、错误处理和通用类型系统等），但这是需要付出代价的。图中的黄色部分是.NET传统的图形界面，其基础是对平面GDI+的托管封装，用户界面则是Windows窗体，它们都离不开底层的GDI。图中的其余部分都是Windows的部件。其中深蓝色部分为Windows的传统三大部件——核心（Kernal）/用户界面（User）/图形（GDI）、GDI+是从WindowsXP起引入的部件、DirectX和CLR则是从WindowsVista起引入的系统标准部件（在之前的Windows版本中DirectX和CLR只是外加模块）。WPF的帮助文档在MSDN中的位置：目录\.NET开发\.NETFrameworkSDK\.NETFramework3.5\WindowsPresentationFoundation\。12.1.2优点WPF具有如下亮点：新型界面与开发工具——Windows的用户界面（基于GDI），从3.0到XP一直没有什么本质的变化。传统的窗口、菜单、对话框和控件等界面元素，样式单调死板，远远不能满足现代化客户体验的需求。传统的GUI开发工具众多，包括C/C++/Win32API、MFC和VB等。.NET（基于GDI+）的基本用户界面是（与传统的WindowsGUI类似的）Windows窗体（Form），主要开发工具是C#与VB。WindowsVista和.NET3.0引入的WPF是全新的用户界面（与MFC功能包类似），支持样式（style）、模板（template）、皮肤（skin）和主题（theme）等，还支持矢量图形、3D动画、流媒体播放等。而且WPF可以给每个界面元素完全不同的外观。WPF的开发工具有C#、VB、XAML和JavaScript等。广泛整合——在传统的Windows和老版本的.NET平台上创建界面丰富友好的（多媒体）应用程序，除标准的2D图形和窗口/控件之外，还需要用到不同的开发接口和技术。而.NET3.0中的WPF，通过统一的编程模型和紧密整合，可以将各种媒体类型的数据组合在一起展现。参见下表：功能.NET2.0.NET3.0带控件的窗口Windows窗体WPF2D图形GDI+3D图形DirectX视频Windows媒体播放器APIPDF文档自己编程操作统一客户端——网络的客户端，有传统的C/S（Client/Server，客户/服务器）和现代的B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）两种类型。前者为与操作系统平台相关的4桌面应用程序，虽界面美观、反应迅速、且交互性强，但是难于开发（需针对不同运行平台开发不同版本）、部署和升级，安装、运行和维护的成本都高，一般称为胖客户（fatclient）；后者为在（与操作系统平台无关的）Web浏览器内运行的应用程序，其界面、交互性和反应速度正在获得不断改善，而且易于开发（不需针对不同运行平台开发不同版本）、部署和升级，安装、运行和维护的成本都低，一般称为瘦客户（thinclient）。使用传统的开发平台和工具，是不能编写可同时在这两种客户端都能运行的应用程序的，即使二者在功能和界面上是完全相同的，也是如此。由于分开编写这两种程序所用的平台、工具、语言、接口、类库和控件等都相差巨大，即使要从其中的一种移植到另一种，工作也是十分艰巨的。而WPF统一了这两种客户端的界面编程，使用WPF编写的一个程序，在分别设置和编译后，可同时在这两种客户端上运行，而且界面完全相同。与分辨率无关——由于客户端的用户设备千差万别，从2英寸的手机、到20英寸的计算机显示器、再到50英寸的平板电视，大小和分辨率差别都很大。传统的GUI（包括XP及以前版本的Windows操作系统）一般都采用图像作为界面元素（如鼠标光标、图标、各种控件中的图案等），为了适应于多种分辨率的需要，不得不创建和维护多个分辨率的版本，不然就会在高分辨率的显示设备上出现明显的马赛克现象。而建立在DirectX之上的WPF，采用了基于矢量图形的用户界面元素，能适应不同分辨率的显示设备。硬件加速——传统的Windows图形子系统（GDI/GDI+），是基于功能简单的老式显卡的，未能利用发展日新月异的2D/3D图形加速卡（GPU）的强大功能。而WPF是基于Direct3D创建的，WPF应用程序中的所有2D/3D图形和文字等内容，都会被转换成3D三角形、材质和其他Direct3D对象，并由硬件负责渲染。所以WPF支持3D界面，并可充分利用显卡的硬件加速功能。由于WPF主要是为Vista及以后版本的Windows设计的，在早期的版本中使用WPF会存在一些功能上的限制，例如3D对象没有抗锯齿功能、非矩形和透明窗口不支持硬件加速等。另外，Vista中有一个利于WPF应用程序的重大改进，它有一个会对GPU资源进行虚拟化和安排的新驱动模型，可解决在多个使用GPU的应用程序同时运行时可能出现的资源争夺问题。声明式编程——WindowsAPI一直使用自己的声明式资源脚本语言，来定义菜单和对话框的布局（见MFC项目的*.rc文件）。老式的.NET程序（如Windows窗体）虽然没有内建对声明式用户界面定义的支持，但是却是利用声明式定制属性和基于XML的配置和资源文件。但是WPF通过引入XAML，将声明式编程带入一个新的阶段。WPF和XAML的结合，十分类似于使用HTML来定义一个网页型用户界面，但是前者有着更惊人的表达能力，甚至超越了用户界面的范畴。WPF可以将XAML作为一种文档格式、一个2D图形和一种3D模型的表示。WPF的基于XAML的声明式界面编程，可以将用户界面的设计和用户界面的编程彻底分离，有利于专业人员的分工合作，也有利于程序员将注意力集中在逻辑算法和程序功能上。富创作和定制——在传统的WindowsGUI编程中，想在控件上绘图，或创建带有自己喜爱图案的按钮是非常困难的，更不用说在菜单和控件上实现动画和视频播放等多媒体功能了。而WPF使得这一切都变得异常简单，WPF控件具有尼从没见过的创作能力。例如，你可将动画按钮放入组合框控件中、可将视频片段放入菜单中。而且这些特别的定制，并不需要编写多少代码（甚至不要任何代码）就可以完成。同样，WPF也使创建具有完全不同外观“皮肤”的应用程序，变得十分简单。易于部署——WPF为部署（deployment）传统桌面应用程序和寄宿于浏览器中的应用程序提供了选择：使用WindowsInstaller和ClickOnce。WPF的一个新颖有趣的方面，5是它构建在ClickOnce之上，为与Web浏览器及其导航系统的直接整合提供了支持。总之，WPF集众家之长，将多种系统的最佳特性组合在一起，包括：DirectX的3D硬件加速、Windows窗体的开发效率、AdobeFlash的强大动画支持、HTML/XML的声明式标记和易于部署等。WPF的设计目标和主要动机，是将控件的外观显示和其控制功能分离开来，从而实现完美的MVC模型。12.1.3WPF应用程序种类WPF支持的应用程序种类有：桌面应用程序——可以用WPF编写界面美观、功能丰富的桌面应用程序，可进一步分成如下两类：传统桌面应用程序——采用传统的框架窗口或窗体作为界面，还可通过ClickOnce（点击一次）技术由远程Web服务器分发和安装。基于导航的WPF应用程序——采用（类似于Web浏览器的）导航架构的系列WPF桌面应用程序，具有向前和向后按钮、允许在页面间切换、能维护历史列表，例如Vista的资源管理器。Web浏览器应用程序——即RIA（RichInternetApplication，富互联网应用程序），可进一步分成如下两类：XBAP应用程序——XBAP（XAMLBrowserAplication，XAML浏览器应用程序