9.1.1 什么是WPF
Windows Presentation Foundation（WPF）是Microsoft在.NET 3.0中推出的一个重要新特性，它为Windows下应用程序开发提供一套全新的显示系统，旨在为用户提供方便的用户操作和震撼视觉体验的界面。WPF支持一套完整的应用程序开发功能，包括应用程序开发模型、资源、控件、图形、动画、布局、数据绑定、文档读写、本地化、安全性等。
WPF的核心是一个与分辨率无关的基于向量的呈现引擎，旨在充分发挥现代图形设备的优势，WPF开发和C#集成可以通过Visual Studio 2008非常方便地进行应用程序开发。WPF和公共语言运行环境（CLR）的完全集成，充分利用了CLR提供的类型安全、跨平台等特性。另外，WPF在CLR之上提供自身的程序模型和类库，如图9-1所示为MSDN上介绍的WPF 体系结构。其中，PresentationFramework和PresentationCore都是基于CLR之上，以托管代码的方式公开应用程序开发接口（API）的。而milcore则在CLR之下，是以非托管代码方式，直接和DirectX紧密集成的，可以充分利用DirectX在图形处理上的巨大便利和性能优势，从而为用户提供具有震撼视觉感受的用户界面。milcore是WPF隐藏于CLR之下的核心驱动组件，在实际应用程序开发中不太可能访问到，这里不再进一步介绍。
WPF体系结构中一个重要原理就是--基于属性，WPF提供的类库、操作方式等都尽可能使用属性，而不是方法或事件。因为属性是声明性的，较之方法和事件更加容易指定对象的意图（这在XAML中相当重要），所以属性系统是WPF体系结构中一个重要部分。在WPF 属性系统中，属性可以被继承和监视，当属性被更改时，属性联系的双方都被通知。由于被继承，所以子元素可以感受到父元素属性的变化，例如，父窗体的窗体大小属性被更改时，会自动通知到子窗体，并同步刷新界面。WPF属性系统的根本是System.Windows. DependencyObject类型，它是WPF属性系统的基类。
在WPF中，System.Windows.Media.Visual类型提供了界面元素的显示支持，它用于生成一个可视化树，树中每个元素都包含特定的绘制和实现能力，从而将需要的数据显示到界面。另外，Visual类还将托管的WPF组件和非托管的milcore组件链接到一起，通过在屏幕上定义一个矩形显示区域来提供显示框架，从而将可视化树中各元素呈现到屏幕上。
WPF中大部分类都是从UIElement、FrameworkElement、ContentElement、Framework ContentElement 4个类派生而来，这4个类称为基元素类。其中，UIElement是主要类，它是从Visual类派生而来，适用于支持大型数据模型的元素，这些元素用于在可以称为矩形屏幕区域的区域内进行呈现和布局，在该区域内，内容模型特意设置得更加开放，以允许不同的元素进行组合。
在WPF中，改变了传统Windows窗体应用程序中的窗体中相对位置计算的布局模式，在WPF中的布局更像网页上元素的布局，显得更加灵活。WPF支持5种常用的布局形式，如表9-1所示。
表9-1 WPF中的常用布局模式
模式说明
Canvas 定义一个区域，在此区域内，可以使用相对于Canvas 区域的坐标显式定位子元素，类似于传统的Windows窗体程序中相对坐标的布局方式
DockPanel 定义一个区域，在此区域内，可以使子元素互相水平或垂直排列，对于简单的单行或单列元素布局比较适用
Grid 定义由行和列组成的灵活网格区域，类似于网页开发中的网格布局，对于比较复杂而灵活的界面布局比较适用
StackPanel 沿水平或垂直方向将子元素排列成一行，对于简单的行或列布局比较适用
WrapPanel 从左至右按顺序位置定位子元素，在包含框的边缘处将内容断开至下一行，后续排序按照从上至下或从右至左的顺序进行，具体取决于Orientation属性的值
表9-1中列出的布局模式实际是不同类型的面板控件，这些面板本身可以装入其他类型的面板，这样就可以得到不同布局模式的组合，从而构建丰富灵活的应用程序界面。例如，在一个Grid面板的各单元内放入Canvas面板，就可以得到整体为Grid布局，但内部却是绝对位置布局的界面样式。
除了在窗体布局上的更改之外，WPF支持动画、二维图形、三维图形等图像处理和多媒体技术，另外，WPF还支持文档的打开和阅读等。由于篇幅限制，这里不再详细介绍。总之，通过WPF可以轻松开发出具有丰富UI的应用程序。
9.1.2 WPF开发模式
Windows Presentation Foundation（WPF）通过Visual Studio 2008提供了一套新的应用程序开发模式，该模式与https://www.doczj.com/doc/401160481.html,网页开发模式有几分相似之处，也是一种前后台开发模式。本节简单介绍一下这种开发模式的一些基本概念。
和普通的Windows窗体应用程序一样，WPF应用程序的开发也分界面设计和后台代码两个部分，WPF应用程序界面设计代码和https://www.doczj.com/doc/401160481.html,页面（见本书第19章）相似。WPF的界面代码是一种新的标记性语言--XAML，后台代码则是C#、https://www.doczj.com/doc/401160481.html,等.NET高级语言（本书实例中都使用C#）。
XAML可以理解成一种特殊的XML文件，因为它的格式和XML一致，但是，根据节点的不同意义，XAML节点可以描述不同的界面元素，所以XAML被用作WPF的UI编写语言。XAML简化了为.NET Framework编程模型创建UI的过程，XAML文件是指通常使用.xaml 为扩展名的XML文件。
在XAML中，界面上的每个UI元素都是一个节点，该节点包含多个子节点，每个子节点表示了父节点所包含的一个UI元素，从而就可以体现出UI上的控件等元素的布局方式。开发人员可以使用代码隐藏文件将UI定义与运行时逻辑相分离。与普通的XML不同，XAML 直接呈现托管对象的实例化，这种常规设计原则简化了使用XAML创建的对象的代码和调试访问。
XAML具有一组规则，这些规则将对象元素映射为类或结构，将XML节点的属性（Attribute）映射为类的属性（Property）或事件，并将XML命名空间映射为CLR命名空间。XAML 元素映射为引用的程序集中定义的https://www.doczj.com/doc/401160481.html,类型，而属性（Attribute）则映射为这些类型的成员。
示例代码9-1演示了一个简单的WPF窗体的XAML代码，层次大致是，一个Windows窗体包含一个Grid，Grid内部包含一个Label 控件和一个Button控件。其中Windows窗体映射到后台代码中的类为HelloWPF.Window1，标题为Title属性的值--HelloWPF，对象名称（Name属性）为FrmMain等。另外，Button控件的名称为btnShowMsg，Click事件处理函数为btnShowMsg_Click()。
示例代码9-1：
xmlns:x="https://www.doczj.com/doc/401160481.html,/winfx/2006/xaml" Title="HelloWPF" Height="179" Width="262" Name="FrmMain">
在WPF应用程序中，与XAML所描述的UI界面对应，还包含一个后台代码文件，本书用C#语言开发，名称为XAML文件名后面添加.cs后缀名，如示例代码9-1对应的XAML文件名称为Window1.xaml，对应的后台代码文件名为Window1.xaml.cs，如示例代码9-2所示为与示例代码9-1对应的后台代码。
其中，类Window1从Window类继承，对应到示例代码9-1中的FrmMain窗体所使用的类，btnShowMsg_Click()方法则对应到示例代码9-1中btnShowMsg的Click事件处理函数。这两个代码文件相互关联，并且一一对应，一个发生修改必须同时修改另外一个。
示例代码9-2：
namespace HelloWPF
{
///
/// Window1.xaml 的交互逻辑
///
public partial class Window1 : Window
{
public Window1( )
{
InitializeComponent( );
}
private void btnShowMsg_Click(object sender, RoutedEventArgs
e)
{
MessageBox.Show("Hello WPF, I'm coming !");
}
}
}
9.1.3 WPF应用程序
Windows Presentation Foundation（WPF）旨在提供用户界面应用程序开发框架，所以基于WPF的应用程序多为用户界面程序。Visual Studio 2008集成了WPF开发支持，提供下面4种类型的WPF应用程序创建向导。
WPF应用程序：也称WPF独立应用程序，创建一个在客户端直接运行的独立的应用程序，和Windows窗体应用程序类似。
WPF浏览器应用程序：创建一个可以承载在浏览器（IE6、IE7及以上版本）之内的应用程序，可以进行页面导航，但是和Web页面不一样。
WPF用户控件库：创建包含开发人员自行开发的WPF用户控件类库。
WPF自定义控件库：创建包含开发人员自行开发的自定义控件类库。
这些应用程序类型都包含在"C#"→"Windows"分类中。其中，WPF独立应用程序和WPF浏览器应用程序都比较常用，而控件库应用程序则多用在需要自行开发并发布独立的用户控件
类库中。
一个可执行的WPF应用程序通常需要一组核心功能，包括创建和管理通用应用程序基础结构、跟踪应用程序的生命周期、检索和处理命令行参数、处理资源文件、拦截未处理异常、返回退出代码等。另外，一个WPF应用程序除了可执行文件之外，还需要其他外部文件的支持，这些文件主要有资源文件、内容文件、源站点文件3类。
WPF应用程序的资源文件和Windows窗体应用程序的资源文件一样，在程序开发时期准备，并且被编译到应用程序内部。
内容文件则是独立于应用程序的文件，但是应用程序运行时这些文件是必需的，例如应用程序配置文件、数据库文件等。这些文件在发布时与应用程序一起发布，在开发期间不一定存在，但在应用程序编译时肯定存在，因为它们会被Visual Studio 2008自动移动到目标目录中。
最后，源站点文件是在编译时无法确定是否存在的文件，这些文件可能保存在远程应用程序中或是保存在远程Web网站上，需要在程序运行时临时从外部站点获取。在WPF应用程序中，如果使用这类文件，必须考虑到文件不存在的情况，并给出相应的处理。
WPF提供了4种类型的应用程序，本章将通过实例详细介绍最常用的两种应用程序--WPF独立应用程序和WPF浏览器应用程序，并将介绍在Visual Studio 2008中如何开发WPF应用程序。
9.2 WPF独立应用程序
WPF独立应用程序是可以在客户端独立运行的应用程序，它在操作界面、运行方式上和Win Form窗体应用程序十分类似，所以也是最常用的WPF应用程序之一，本节将介绍WPF独立应用程序的开发过程、代码结构、窗体和控件的使用等基础知识。
9.2.1 创建WPF独立应用程序
在Visual Studio 2008中，要创建一个WPF独立应用程序，只需根据创建向导执行即可，主要包括下面4个步骤：
（1）打开Visual Studio 2008开发环境，通过选择"文件"→"新建"→"项目"命令打开"新建项目"对话框。
（3），输入项目名称"HelloWPF"，选择项目存放位置，并选中"创建解决方案的目录"复选框。
（4）单击"确定"按钮，完成创建向导的设置，Visual Studio 2008会根据模板自动生成WPF 独立应用程序的基本框架以及默认的窗体。
通过Visual Studio 2008自动生成的WPF独立应用程序的代码结构如图9-3所示，其中，包括以下几个主要部分。
Properties：包含应用程序版本信息（AssemblyInfo.cs定义）、资源文件（Resources.resx定义）、配置信息（Settings.settings定义）。
引用：包含WPF应用程序必需的引用，PresentationCore、PresentationFramework是开发WPF 应用程序必需的引用。
App.xaml：应用程序的XAML代码，主导应用程序的启动和退出等，App.xaml.cs是App.xaml 的后台代码。
Window1.xaml：默认启动窗体的XAML代码，Window1.xaml.cs是Window1.xaml的后台代码，该窗体通常根据需要进行修改。
这个结构也是WPF应用程序的典型结构，其中代码文件是可以修改的，XAML代码有可视化设计器，可以轻松地进行界面布局和开发。
WPF应用程序的启动和Window Form窗体应用程序不一样，WPF应用程序是类似于网页的方式执行，每个窗体类似于一个页面，可以进行导航。这从应用程序启动代码可以看出，示例代码9-3是App.xaml的代码，其中
示例代码9-3：
xmlns="https://www.doczj.com/doc/401160481.html,/winfx/2006/xaml/presentation" xmlns:x="https://www.doczj.com/doc/401160481.html,/winfx/2006/xaml" StartupUri="Window1.xaml">
当一个应用程序中包含多个WPF窗体时，可以修改APP.xaml中的Application节点的StartupUri属性为需要作为主窗体启动的窗体，从而实现从任意窗体启动。
通过代码编辑器编写Window1.xaml和Window1.xaml.cs的代码分别如示例代码9-1和示例代码9-2所示，最后通过选择"调试"→"启动调试"命令生成并执行HelloWPF应用程序，得到的界面如图9-4所示。生成的可执行程序是以.exe作为扩展名的，默认在项目的Bin 目录下。从图9-4中可以看出，WPF独立应用程序和Win Form窗体应用程序产生的效果非常相似，但后台的实现原理完全不同，而且WPF的很多高级技术在Windows窗体应用程序中无法做到，这些将在深入学习WPF之后才能体会到。
9.2.2 WPF窗体介绍
在WPF中，一个独立的窗体用Window来表示，这和Win Form窗体不一样，Window是"窗口"的意思，这很符合Windows视窗系统的初衷。
和Win Form窗体一样，WPF窗体也分成工作区和非工作区两个区域，如图9-5所示，非工作区由WPF自动实现，包括标题栏、图标、最大化按钮、外围边框（白色的边框）、系统菜单。工作区是由WPF提供的一个矩形区域（灰色的矩形），它具体的内容由开发人员根据软件功能具体实现。
在.NET Framework 3.5类库中，所有WPF窗体的基类是System.Windows.Window，该类提供的功能包括绘制窗体、配置窗体外观和管理窗体生命周期等。每个WPF窗体都有一个所
谓的生命周期来表示窗体的存在时间，在窗体生命周期内可以访问，否则不能访问。
WPF窗体的生命周期从窗体对象的实例化开始，然后可以进行重复的打开、激活、停用等操作，最后关闭窗口，退出生命周期，在窗体运行期间，通过捕获用户操作，并以事件机制为开发人员提供响应用户操作的接口。
开发人员在开发一个新的WPF窗体时，主要是对窗体工作区进行设计和编码，包括设置窗体外观、响应窗体事件、设置窗体布局、添加控件、设置控件外观、响应控件事件等。在以后小节中将介绍窗体的具体开发。
9.2.3 修改WPF窗体外观
在Visual Studio 2008中，要修改窗体的外观有通过属性管理器修改、通过XAML代码直接修改和通过C#代码修改3种方法，无论哪一种方法，最终修改的都是该窗体对应的XAML 代码，但通过属性管理器会更加直观。在动态更改界面外观时则通过C#代码修改这种方法。WPF窗体中的每一个界面元素都直接映射到XAML代码中的一个节点，WPF窗体本身也映射到XAML代码中的
如示例代码9-4所示是一个窗体的XAML代码，其中
示例代码9-4：
xmlns:x="https://www.doczj.com/doc/401160481.html,/winfx/2006/xaml"
Title="示例窗体"Height="300" Width="300" Name="wndMain"
BorderThickness="1"Opacity ="2" WindowStyle="ThreeDBorderWindow" WindowStartupLocation="CenterScreen" Cursor= "AppStarting"
Background="Aquamarine" BorderBrush="Azure" OpacityMask="Aquamarine"
MinHeight= "100" MinWidth="100" Padding="3"
ForceCursor="False" Icon="icon1.ico" IsEnabled="False"
Foreground="Blue" Loaded="wndMain_Loaded">
在示例代码9-4中，除了Class属性外，其他属性都是对窗体外观属性的一些设置，本段代码设置窗体的背景颜色（Background）为蓝绿色（Aquamarine），定义窗体样式（WindowStyle）为三维边框窗体（ThreeDBorderWindow），标题（Title）为"示例窗体"，最小高度和宽度都为100像素等。这段代码绘制出来的WPF窗体如图9-6所示。其中最明显的效果是：背景颜色、标题、图标、边框。
注意：由于图9-6是在Windows经典主题下进行截图的，所以三维边框效果不明显，如果是在Windows Vista操作系统下运行该代码，可以得到更加美观的效果，包括标题变成蓝色、三维边框等。
从示例代码9-4可以看出，通过XAML修改WPF窗体的外观非常容易，但XAML设置的外观是静态的，要想动态修改，要用到第3种方法，通过C# 代码修改窗体类属性的值。如示例代码9-5所示，它是示例代码9-4对应的Window1类的代码，其中wndMain_Loaded()方法中通过代码的方式设置窗体标题为"示例窗体--1"，设置字体大小为10。
示例代码9-5：
namespace UseWPFWindow
{
///
/// Window1.xaml 的交互逻辑
///
public partial class Window1 : Window
{
public Window1( )
{
InitializeComponent( );
}
private void wndMain_Loaded(object sender,
RoutedEventArgs e)
{
this.Title = "示例窗体--1";
this.FontSize = 10;
}
}
}
开发人员可以为WPF设置多种不同的外观特性，比较常用的属性如表9-2所示，其中包括窗体标题、大小、字体、图标、前景色、背景色、边框样式、光标和右键菜单等，但在实际开发中只是根据需要修改其中的一个或多个即可。
表9-2 WPF窗体属性
属性名说明
Tiltle表示窗体的标题
Icon表示窗体左上角显示的图标
Cursor表示窗体中正常状态下使用的光标类型
WindowState表示窗体处于还原、最大化、最小化中某一种状
态
WindowStartupLoca tion 表示窗体启动时的位置，可选屏幕中央、父窗体中央、默认位置
WindowStyle表示窗体的边框样式
Width表示窗体的宽度，单位为像素
Height表示窗体的高度，单位为像素
MinWidth表示窗体的最小宽度，单位为像素
MinHeight表示窗体的最小高度，单位为像素
MaxWidth表示窗体的最大宽度，单位为像素
MaxHeight表示窗体的最大高度，单位为像素
Top表示窗体上边沿相对于桌面的位置，单位为像素Left表示窗体左边沿相对于桌面的位置，单位为像素FontFamily表示窗体上的字体，如宋体、黑体等
FontSize表示窗体上字体的大小
FontStretch表示窗体上字体的压缩或扩展程度
FontStyle表示窗体上字体的样式
FontWeight表示窗体上字体的粗细
Foreground表示窗体中用于绘制前景色的画笔
Background表示窗体中用于绘制背景颜色的画笔
BorderBrush表示窗体中用于绘制边框背景的画刷
BorderThickness表示窗体中边框的宽度，单位为像素
Margin表示窗体的外边距
Padding表示窗体的内边距
9.2.4 使用WPF窗体事件
事件是.NET中一种非常重要的消息通知机制，WPF虽然尽量使用属性，但事件同样是必不可少的组成部分。与Win Form窗体一样，WPF窗体也同样具有很多不同的事件，在实际开发中同样需要为这些事件增加事件处理函数。
在WPF窗体的整个生命周期中，下面这些重要的事件控制WPF窗体的执行、显示、用户操作、关闭等关键环节。
Loaded：窗体第一次启动时，需要加载窗体中的内容、空间等，第一次加载完成后引发该事件，通常可以在该事件中进行一些界面以及数据的初始化操作。
ContentRendered：在窗体的内容显示完成后引发该事件。
Actived：在窗体激活（变成前台窗体）时引发该事件。
Deactived：在窗体变成后台窗体时引发该事件。
Closing：在窗体即将关闭时引发该事件，在调用Window.Close()方法请求关闭窗体时引发该事件，可以在事件处理函数中进行关闭前确认、资源释放等操作。
Unloaded：在窗体中的显示元素全部移除之后引发该事件，这时窗体已经接近死亡，同样可以在事件处理函数中进行资源释放等操作。
Closed：在窗体已经关闭之后引发该事件，这时窗体已经关闭，马上结束生命周期，这是最后一次释放资源的机会
示例代码9-6：
xmlns:x="https://www.doczj.com/doc/401160481.html,/winfx/2006/xaml"
Title="示例窗体" Height="309" Width="308" Name="wndMain"
Icon="icon1.ico" IsEnabled ="True"
Foreground="Blue" Loaded="wndMain_Loaded" Closing="
wndMain_Closing" Closed=" wndMain_ Closed"
Activated="wndMain_Activated" Deactivated="wndMain_
Deactivated" Unloaded="wndMain_ Unloaded"
ContentRendered="wndMain_ContentRendered">
"206" Name="tbHint" Width="251" HorizontalScrollBarVisibility="Auto" VerticalScrollBarVisibility="Auto">
在XAML中指定事件处理函数之后，还需要保证对应的后台代码中必须包含对应的函数，否则无法正确编译。如示例代码9-7是与上面代码对应的后台代码，它的功能主要是在事件响应函数中增加提示信息，从而监视这些事件发生的顺序。
示例代码9-7：
namespace UseWPFWindow
{
///
/// Window1.xaml 的交互逻辑
///
public partial class Window1 : Window
{
public Window1( )
{
InitializeComponent( );
}
private void AppendString(string str)
{
this.tbHint.AppendText(System.DateTime.Now.ToString( ) + ":"
+ str + System.Environment.NewLine);
}
private void wndMain_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)
{
this.AppendString("wndMain_Loaded");
}
private void wndMain_Closing(object sender, https://www.doczj.com/doc/401160481.html,ponentModel.CancelEventArgs
e)
{
this.AppendString("wndMain_Closing");
MessageBox.Show("wndMain_Closing");
}
private void wndMain_Closed(object sender, EventArgs e)
{
this.AppendString("wndMain_Closed");
MessageBox.Show("wndMain_Closed");
}
private void wndMain_Activated(object sender, EventArgs e)
{
this.AppendString("wndMain_Activated");
}
private void wndMain_Deactivated(object sender, EventArgs e)
{
this.AppendString("wndMain_Deactivated");
}
private void wndMain_ContentRendered(object sender, EventArgs e)
{
this.AppendString("wndMain_ContentRendered");
}
private void wndMain_Unloaded(object sender, RoutedEventArgs e)
{
this.AppendString("wndMain_Unloaded");
MessageBox.Show("wndMain_Unloaded");
}
}
}
生成并运行示例代码9-6和示例代码9-7，在窗体第一次启动时，首先窗体被激活产生Activated事件，然后是窗体加载需要显示的内容完成，产生Loaded事件，接着是将这些内容显示到界面完成，产生ContentRendered事件。在窗体关闭时，首先产生一个即将关闭的Closing 事件，然后窗体切换到后台窗体，产生Deactivated事件，接着卸载窗体中所有元素完成，产生Unloaded事件，最后窗体彻底关闭，产生Closed事件。
在WPF窗体的整个生命周期中，除了以上介绍的几个主要事件之外，WPF窗体在运行过程中还要产生很多事件，包括鼠标事件、键盘事件、属性变更事件、拖放事件、焦点变更事件、外观变化事件等，理解并合理处理这些事件，可以大大提高应用程序开发的灵活性和多样性。