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Application

一.介紹

WPF和 傳統的WinForm 類似， WPF 同樣需要一個 Application 來統領一些全局的行為和操作，并且每個 Domain （應用程序域）中只能有一個 Application 實例存在。和 WinForm 不同的是 WPF Application 默認由兩部分組成 : App.xaml 和 App.xaml.cs，這有點類似于 Delphi Form（我對此只是了解，并沒有接觸過Delphi ），將定義和行為代碼相分離。當然，這個和WebForm 也比較類似。XAML 從嚴格意義上說并不是一個純粹的 XML 格式文件，它更像是一種 DSL(Domain Specific Language，領域特定語言)，它的所有定義都直接映射成某些代碼，只是具體的翻譯工作交給了編譯器完成而已。WPF應用程序由 System.Windows.Application類來進行管理。

二.創建WPF應用程序

創建WPF應用程序有兩種方式：

1、Visual Studio和Expression Blend默認的方式，使用App.xaml文件定義啟動應用程序

    App.xaml文件的內容大致如下所示：

2、可以自已定義類，定義Main方法實現對WPF應用程序的啟動

    在項目中添加一個類，類的代碼如下，在項目選項中，設定此類為啟動項。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Configuration;
using System.Data;
using System.Linq;
using System.Windows;

namespace WPFApplications
{
    /// <summary>
    /// Interaction logic for App.xaml
    /// </summary>
    public partial class App : Application
    {
        [STAThread]
        static void Main()
        {
            // 定義Application對象作為整個應用程序入口  
            Application app = new Application();
            // 方法一：調用Run方法，參數為啟動的窗體對象 ，也是最常用的方法 
            Window2 win = new Window2();
            app.Run(win);

            // 方法二：指定Application對象的MainWindow屬性為啟動窗體，然后調用無參數的Run方法  
            //Window2 win = new Window2();  
            //app.MainWindow = win; 
            //win.Show();       
            // win.Show()是必須的，否則無法顯示窗體
            //app.Run();  

            // 方法三：通過Url的方式啟動
            //app.StartupUri = new Uri("Window2.xaml", UriKind.Relative); 
            //app.Run();
        }
    }
}

三、Application應用程序關閉

  對關閉選項更改的時候，可以直接在App.xaml中更改：

<Application x:Class="WPFApplications.App"
    xmlns="//schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
    xmlns:x="//schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
    StartupUri="Window2.xaml"
    ShutdownMode="OnExplicitShutdown">
    <Application.Resources>
    </Application.Resources>
</Application>

   同樣你也可以在代碼文件（App.xaml.cs）中進行更改，但必須注意這個設置寫在app.Run()方法之前 ，如下代碼：
app.ShutdownMode = ShutdownMode.OnExplicitShutdown;
app.Run(win);

四、Application對象的事件

應用程序的事件處理可以：

1、在App.xaml中做事件的綁定，在App.xaml.cs文件中添加事件的處理方法

    在App.xaml文件中：

<Application x:Class="WPFApplications.App"
    xmlns="//schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
    xmlns:x="//schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
    StartupUri="Window1.xaml"
    Startup="Application_Startup"
    Exit="Application_Exit"
    DispatcherUnhandledException="Application_DispatcherUnhandledException">
    <Application.Resources>
         
    </Application.Resources>
</Application>

    在App.xaml.cs文件中：

public partial class App : Application
{
    [STAThread]
    static void Main()
    {
        // 定義Application對象作為整個應用程序入口  
          Application app = new Application();
        // 方法一：調用Run方法，參數為啟動的窗體對象 ，也是最常用的方法 
          Window2 win = new Window2();
        app.Run(win);
    }

    private void Application_DispatcherUnhandledException(object sender, System.Windows.Threading.
DispatcherUnhandledExceptionEventArgs e)
    {

    }

    private void Application_Exit(object sender, ExitEventArgs e)
    {
    }
}

2、在自定義的類中可以做正常的C#的事件綁定：

public partial class App : Application
{
    [STAThread]
    static void Main()
    {
        // 定義Application對象作為整個應用程序入口  
          Application app = new Application();
        // 調用Run方法，參數為啟動的窗體對象 ，也是最常用的方法 
          Window2 win = new Window2();
        app.Startup += new StartupEventHandler(app_Startup);
        app.DispatcherUnhandledException += new System.Windows.Threading.
DispatcherUnhandledExceptionEventHandler(app_DispatcherUnhandledException);
        app.Run(win);  
    }

    static void app_DispatcherUnhandledException(object sender, System.Windows.Threading.
           DispatcherUnhandledExceptionEventArgs e)
    {
        throw new NotImplementedException();
    }

    static void app_Startup(object sender, StartupEventArgs e)
    {
        throw new NotImplementedException();
    }
}

如果通過XAML啟動窗體的話，也會編譯成為為如下的程序，默認路徑為Debug文件夾得App.g.cs文件：

public partial class App : System.Windows.Application {
    
    /// <summary>
    /// InitializeComponent
    /// </summary>
    [System.Diagnostics.DebuggerNonUserCodeAttribute()]
    public void InitializeComponent() {
        
        #line 4 "..\..\App.xaml"
        this.StartupUri = new System.Uri("Window5.xaml", System.UriKind.Relative);
        
        #line default
        #line hidden
    }
    
    /// <summary>
    /// Application Entry Point.
    /// </summary>
    [System.STAThreadAttribute()]
    [System.Diagnostics.DebuggerNonUserCodeAttribute()]
    public static void Main() {
        WPFApplications.App app = new WPFApplications.App();
        app.InitializeComponent();
        app.Run();
    }
}

五、WPF應用程序生存周期

當然這幅圖也只是簡單的概括了WPF的執行順序和生命周期，具體還要細致研究才是。

窗體類基本概念

對于WPF應用程序,在Visual Studio和Expression Blend中，自定義的窗體均繼承System.Windows.Window類.大家都可能聽說過或者看過Applications = Code + Markup: A Guide to the Microsoft Windows Presentation Foundation這本書，它里面就是用XAML和后臺代碼兩種形式來實現同一個功能，那么我們這里定義的窗體也由兩部分組成：

1、 XAML文件，在這里面通常全部寫UI的東西（希望大家還記得這兩幅圖）

2、后臺代碼文件

namespace WPFApplications
{
    /// <summary>
    /// Interaction logic for Window5.xaml
    /// </summary>
    public partial class Window5 : Window
    {
        public Window5()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void btnOK_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            lblHello.Content = "Hello World Changed";
        }
    }
}

也可以將后臺代碼放在XAML文件中，上面的例子可以改寫為：

<Window x:Class="WPFApplications.Window5"
    xmlns="//schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
    xmlns:x="//schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
    Title="Window5" Height="300" Width="300">
    <StackPanel>
        <Label x:Name="lblHello">Hello,World!</Label>
        <Button x:Name="btnOK" Width="88" Height="22" Content="Click"   
               Click="btnOK_Click"/>
        <x:Code>
            <![CDATA[ 
            void btnOK_Click(object sender, System.Windows.RoutedEventArgs e) 
            {  
            lblHello.Content = "Hello World Changed";  
            }  
            ]]>  
        </x:Code>
    </StackPanel>
</Window>

二、窗體的生命周期

1、顯示窗體

• 構造函數
• Show()、ShowDialog()方法：Show()方法顯示非模態窗口，ShowDialog()方法顯示模態窗口，這個基本和 WinForm類似
• Loaded事件：窗體第一次Show()或ShowDialog()時引發的事件，通常在此事件中加載窗體的初始化數據，但如果用了MVVM模 式，基本就不在這里面寫。

2、關閉窗體

• Close()方法：關閉窗體，并釋放窗體的資源
• Closing事件、Closed事件：關閉時、關閉后引發的事件，通常在Closing事件中提示用戶是否退出等信息。

3、窗體的激活

• Activate()方法：激活窗體
• Activated、Deactivated事件：當窗體激動、失去焦點時引發的事件

4、窗體的生命周期

為了證實上面的結論，我們用下面的代碼進行測試：

public partial class Window3 : Window
  {
      public Window3()
      {
          this.Activated += new EventHandler(Window1_Activated);
          this.Closing += new System.ComponentModel.CancelEventHandler(Window1_Closing);
          this.ContentRendered += new EventHandler(Window1_ContentRendered);
          this.Deactivated += new EventHandler(Window1_Deactivated);
          this.Loaded += new RoutedEventHandler(Window1_Loaded);
          this.Closed += new EventHandler(Window1_Closed);
          this.Unloaded += new RoutedEventHandler(Window1_Unloaded);
          this.SourceInitialized += new EventHandler(Window1_SourceInitialized);

          InitializeComponent();
      }


      void Window1_Unloaded(object sender, RoutedEventArgs e)
      {
          Debug.WriteLine("Unloaded");
      }

      void Window1_SourceInitialized(object sender, EventArgs e)
      {
          Debug.WriteLine("SourceInitialized");
      }

      void Window1_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)
      {
          Debug.WriteLine("Loaded");
      }

      void Window1_Deactivated(object sender, EventArgs e)
      {
          Debug.WriteLine("Deactivated");
      }

      void Window1_ContentRendered(object sender, EventArgs e)
      {
          Debug.WriteLine("ContentRendered");
      }

      void Window1_Closing(object sender, System.ComponentModel.CancelEventArgs e)
      {
          Debug.WriteLine("Closing");
          MessageBoxResult dr = MessageBox.Show("Cancel the window?",
 "Answer", MessageBoxButton.YesNo, MessageBoxImage.Question);
          if (dr == MessageBoxResult.No)
          {
              e.Cancel = true;
          }
      }

      void Window1_Closed(object sender, EventArgs e)
      {
          Debug.WriteLine("Closed");
      }

      void Window1_Activated(object sender, EventArgs e)
      {
          Debug.WriteLine("Activated");
      }

  }

執行結果為：

WPF窗體的詳細的屬性、方法、事件請參考MSDN，有很多的屬性、方法、事件與Windows應用程序中 System.Windows.Forms.Form類頗為相似，其中常用的一些屬性、方法、事件有：

1. 窗體邊框模式（WindowStyle屬性）和是否允許更改窗體大小（ResizeMode屬性） 。
2. 窗體啟動位置（WindowStartupLocation屬性）和啟動狀態（WindowState屬性） 等。
3. 窗體標題（Title屬性）及圖標 。
4. 是否顯示在任務欄（ShowInTaskbar）
5. 始終在最前（TopMost屬性）

Dispatcher及多線程

到這個UI和后臺線程交互這個問題，大家都可能在WinForm中遇到過，記得幾年前我參加一個外資企業的面試，公司的其中一道題就是說在 WinForm 中如何使用后臺線程來操作UI，所以對這個問題比較記憶猶新。

WPF線程分配系統提供一個Dispatcher屬性、VerifyAccess  和 CheckAccess 方法來操作線程。線程分配系統位于所有 WPF 類中基類，大部分WPF 元素都派生于此類，如下圖的Dispatcher類：

WPF 應用程序啟動后，會有兩個線程：

1. 一個是用來處理UI呈現（處理UI的請求，比如輸入和展現等操作）。
2. 一個用來管理 UI的 （對UI元素及整個UI進行管理）。

與 Dispatcher 調度對象想對應的就是 DispatcherObject，在 WPF 中絕大部分控件都繼承自 DispatcherObject，甚至包括 Application。這些繼承自 DispatcherObject 的對象具有線程關聯特征，也就意味著只有創建這些對象實例，且包含了 Dispatcher 的線程(通常指默認 UI 線程)才能直接對其進行更新操作。

當我們嘗試從一個非 UI 線程更新一個UI元素，會看到如下的異常錯誤。

  XAML代碼：

<Window x:Class="WPFApplications.Window2"
    xmlns="//schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
    xmlns:x="//schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
    Title="Window2" Height="300" Width="300">
    <StackPanel>
        <Label x:Name="lblHello">Hello,World!</Label>
    </StackPanel>
</Window>

后臺代碼：

public partial class Window2 : Window
{
    public Window2()
    {
        InitializeComponent();
        Thread thread = new Thread(ModifyUI);
        thread.Start();
    }

    private void ModifyUI()
    {
        // 模擬一些工作正在進行
        Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(5));
        lblHello.Content = "Hello,Dispatcher";
    }
}

錯誤截圖：

按照 DispatcherObject 的限制原則，我們改用 Window.Dispatcher.Invoke() 即可順利完成這個更新操作。

private void ModifyUINew()
{
    // 模擬一些工作正在進行
    Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(5));
    this.Dispatcher.BeginInvoke(DispatcherPriority.Normal,(ThreadStart)delegate()
    {
        lblHello.Content = "Hello,Dispatcher";
    });
}

 如果在其他工程或者類中，我們可以用 Application.Current.Dispatcher.Invoke方法來完成同樣的操作，它們都指向 UI Thread Dispatcher這個唯一的對象。

Dispatcher 同時還支持 BeginInvoke 異步調用，如下代碼：

private void btnHello_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    new Thread(() =>
    {
        Application.Current.Dispatcher.BeginInvoke(DispatcherPriority.Normal,
            new Action(() =>
            {
                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(5));
                this.lblHello.Content = DateTime.Now.ToString();
            }));
    }).Start();
}

關于Dispatcher和WPF多線程， 還有很多要講，由于篇幅有限且精力有限，我這里只講一些我們最常見的應用，同時包括Freezable 的處理等問題，大家可以查閱MSDN或者查閱國外相關的專題。

類繼承結構

在WPF中常用的的控件類繼承結構如下圖所示（圖中圓圈的表示抽象類，方框的表示實體類）：

• System.Object 類：大家都知道在.Net中所有類型的根類型,在圖中沒有畫出來，DispatcherObject 就繼承于它，所以它是整個應用系統的基類。
• System.Windows.Threading.DispatcherObject 類：WPF 中的絕大多數對象是從 DispatcherObject 派生的，它提供了用于處理并發和線程的基本構造。WPF 是基于調度程序實現的消息系統。
• System.Windows.DependencyObject類：WPF基本所有的控件都實現了依賴屬性，它表示一個參與依賴項屬性系統的對 象。
• System.Windows.Media.Visual類：為 WPF 中的呈現提供支持，其中包括命中測試、坐標轉換和邊界框計算等。
• System.Windows.UIElement 類：UIElement 是 WPF 核心級實現的基類，該類建立在 Windows Presentation Foundation (WPF) 元素和基本表示特征基礎上。
• System.Windows.FrameworkElement類：為 Windows Presentation Foundation (WPF) 元素提供 WPF 框架級屬性集、事件集和方法集。此類表示附帶的 WPF 框架級實現，它是基于由UIElement定義的 WPF 核心級 API 構建的。
  • System.Windows.Controls.Control 類：表示 用戶界面 (UI) 元素的基類，這些元素使用 ControlTemplate 來定義其外觀。
    • System.Windows.Controls.ContentControl類：表示包含單項內容的控件。
    • System.Windows.Controls.ItemsControl 類：表示一個可用于呈現項的集合的控件。

•  
  • System.Windows.Controls.Panel類：為所有 Panel 元素（布局）提供基類。使用 Panel 元素在 Windows Presentation Foundation (WPF) 應用程序中放置和排列子對象。
  • System.Windows.Sharps.Sharp類：為 Ellipse、Polygon 和 Rectangle 之類的形狀元素提供基類。

除了上面的圖以外，還有幾個命名空間也很重要，如下：

•  
  • System.Windows.Controls.Decorator 類：提供在單個子元素（如 Border 或 Viewbox）上或周圍應用效果的元素的基類。
  • System.Windows.Controls.Image 類：表示顯示圖像的控件。
  • System.Windows.Controls.MediaElement類：表示包含音頻和 /或視頻的控件。

WPF的邏輯樹和視覺樹

關于這部分的內容講起來就比較多了，正如上次大家的留言里說的一樣，這個內容如果拉開來講肯定就要開幾個篇幅，所以我們今天主要以講清楚概念為重 點，先看下面的一個XAML代碼的例子：

<Window x:Class="WPFApplications.Window1"
    xmlns="//schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
    xmlns:x="//schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
    Title="Window1" Height="300" Width="300">
    <StackPanel>
        <Label>Hello,World!</Label>
    </StackPanel>
</Window>

上面這個UI非常的簡單，Window是一個根結點，它有一個子結點StackPanel，StackPanel有一個子結點Label。注意 Label下還有一個子結點string（LabelText），它同時也是一個葉子結點。這就構成了窗口的一個邏輯樹。邏輯樹始終存在于WPF的UI 中，不管UI是用XAML編寫還是用代碼編寫。WPF的每個方面（屬性、事件、資源等等）都是依賴于邏輯樹的。

視覺樹基本上是邏輯樹的一種擴展。邏輯樹的每個結點都被分解為它們的核心視覺組件。邏輯樹的結點對我們來說是不可見的。而視覺樹不同，它暴露了視覺 的實現細節。下面是Visual Tree結構就表示了上面四行XAML代碼的視覺樹結構（下面這幅圖片來源于WPF揭秘）：

當然并不是所有的邏輯樹結點都可以擴展為視覺樹結點。只有從 System.Windows.Media.Visual或者System.Windows.Media.Visual3D繼承的元素才能被視覺樹所包 含。其他的元素不能包含是因為它們本身沒有自己的提交（Rendering）行為。在Windows Vista SDK Tools當中的XamlPad提供查看Visual Tree的功能。需要注意的是XamlPad目前只能查看以Page為根元素，并且去掉了SizeToContent屬性的XAML文檔。如下圖所示：

在visual studio的命令行中輸入xamlpad就可以進入如下的界面：

 
通過上圖我們可以看到Visual Tree確實比較復雜，其中還包含有很多的不可見元素，比如ContentPresenter等。Visual Tree雖然復雜，但是在一般情況下，我們不需要過多地關注它。我們在從根本上改變控件的風格、外觀時，需要注意Visual Tree的使用，因為在這種情況下我們通常會改變控件的視覺邏輯。 比如我們在自己寫一些控件的時候，再比如我們對某些外觀進行特別訂制的時候。
WPF 中還提供了遍歷邏輯樹和視覺樹的輔助類：System.Windows.LogicalTreeHelper和 System.Windows.Media.VisualTreeHelper。注意遍歷的位置，邏輯樹可以在類的構造函數中遍歷。但是，視覺樹必須在經 過至少一次的布局后才能形成。所以它不能在構造函數遍歷。通常是在OnContentRendered進行，這個函數為在布局發生后被調用。
 其 實每個Tree結點元素本身也包含了遍歷的方法。比如，Visual類包含了三個保護成員方法VisualParent、 VisualChildrenCount、GetVisualChild。通過它們可以訪問Visual的父元素和子元素。而對于 FrameworkElement，它通常定義了一個公共的Parent屬性表示其邏輯父元素。特定的FrameworkElement子類用不同的方式 暴露了它的邏輯子元素。比如部分子元素是Children Collection，有是有時Content屬性，Content屬性強制元素只能有一個邏輯子元素。

為了弄清楚這些概念，我們就通過如下代碼作為演示：

public partial class Window1 : Window
{
    public Window1()
    {
        InitializeComponent();
        PrintLogicalTree(0, this);
    }

    protected override void OnContentRendered(EventArgs e)
    {
        base.OnContentRendered(e);
        PrintVisualTree(0, this);
    }

    void PrintLogicalTree(int depth, object obj)
    {
        // 打印空格，方便查看
        Debug.WriteLine(new string(' ', depth) + obj);

        //  如果不是DependencyObject，如string等類型
        if (!(obj is DependencyObject)) return;

        //  遞歸打印邏輯樹
        foreach (object child in LogicalTreeHelper.GetChildren(
            obj as DependencyObject))
        {
            PrintLogicalTree(depth + 1, child);
        }
    }

    void PrintVisualTree(int depth, DependencyObject obj)
    {
        //打印空格，方便查看
        Debug.WriteLine(new string(' ', depth) + obj);

        //  遞歸打印視覺樹
        for (int i = 0; i < VisualTreeHelper.GetChildrenCount(obj); i++)
        {
            PrintVisualTree(depth + 1, VisualTreeHelper.GetChild(obj, i));
        }
    }
}

結果為：

篇主要對Application、window、多線程、類繼承結構、邏輯樹與可視樹等的理論和實際Demo進行了探討，通過這一篇文章，我們可以大概了 解WPF在這些元素上的處理，同時也給我后面的內容奠定了基礎，后面會逐漸牽涉到實際的一些案例和新的概念，所以如果有不熟悉且對這個專題感興趣的朋友可 以仔細看一下這篇文章，在文章后面也會把本文用到的代碼附加上去，大家可以下載下來進行測試。
 

慧都點評：

正如本文作者講述的一樣，隨著電腦硬件設備的高速更新，特別是圖形處理系統GPU的飛速發展，硬件系統已經不再成為制約軟件性能的主要因素，越來越 多的軟件開發商開始選擇WPF，越來越多的用WPF開發的效果絢麗，超強的用戶體驗，簡單便捷部署方式的軟件應用到生活和工作中。

與此同時各大控件開發商也在WPF開發方面推出自己的WPF控件，下面就為大家推薦幾款非常棒的WPF的控件。

1、最早，最有名氣的當屬美國ActiproSoftware公司出品的：WPF Studio WPF studio 包含12個WPF子控件，囊括了，圖表，條碼，表格，編輯器，預覽，元素庫等等WPF開發中最有用的控件。根據慧都控件網測試和客戶反饋來看，WPF Studio是功能最強大，效果最好的WPF控件。

2、傳統WinForm老大，DevExpress 開始發力，在最新版的DEV2010中同步推出DXperience™ WPF Subscription  控件包，包括了表格、圖表、工具條、打印輸出、數據編輯、導航面板、頁面布局等10個子控件，以DevExpress的業界老大的實力，這款DXperience™ WPF Subscription 絕對是性價比和功能強大的象征。

 3、來自加拿大的ComponentArt公司，同樣在2010推出控件套包 包含16個功能子控件，

功能十分強大，加上其比較便宜的價格，性價比尤其突出。

4、ComponentOne公司的 ComponentOne Studio for WPF 2010 v1  ，套包中包含21個功能子控件，除了包含常見的圖表，報表，編輯器，工具條等，甚至包含了媒體播放器，顏色編輯器等等特別功能。ComponentOne 更新比較快，從其Rodemap看，其2010 V2版本，將新增日歷，地圖，停靠面板等新功能。因此它適合功能需求全面的用戶，價格相對偏高，適合大中型軟件企業。