Автор: Мак-Дональд М.
Теги: компьютерные технологии язык программирования c#
ISBN: 978-5-8459-1657-0
Год: 2011
Текст
Pro
WPF
in C# 2010:
Windows Presentation
Foundation in .NET 4
Matthew MacDonald
Apress®
WPF
Windows Presentation
Foundation в .NET 4
с примерами на С# 2010
ДЛЯ ПРОФЕССИОНАЛОВ
Мэтью Мак-Дональд
Москва • Санкт-Петербург • Киев
2011
ББК 32.973.26-018.2.75
М15
УДК 681.3.07
Издательский дом "Вильяме"
Зав. редакцией СИ. Тригуб
Перевод с английского Я.П. Волковой, А.А. Моргунова, Н.А. Мухина
Под редакцией Ю.Н. Артпеменко
По общим вопросам обращайтесь в Издательский дом "Вильяме" по адресу:
info@williamspublishing.com, http://www.williamspublishing.com
Мак-Дональд, Мэтью.
М15 WPF 4: Windows Presentation Foundation в .NET 4.0 с примерами на С# 2010 для
профессионалов. : Пер. с англ. — М. : ООО "И.Д. Вильяме", 2011. — 1024 с. : ил. —
Парал. тит. англ.
ISBN 978-5-8459-1657-0 (рус.)
ББК 32.973.26-018.2.75
Все названия программных продуктов являются зарегистрированными торговыми марками
соответствующих фирм.
Никакая часть настоящего издания ни в каких целях не может быть воспроизведена в какой
бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, будь то электронные или
механические, включая фотокопирование и запись на магнитный носитель, если на это нет письменного
разрешения издательства APress, Berkeley, CA.
Authorized translation from the English language edition published by APress, Inc., Copyright ©
2010 by Matthew MacDonald.
All rights reserved. No part of this work may be reproduced or transmitted in any form or by any
means, electronic or mechanical, including photocopying, recording, or by any information storage
or retrieval system, without the prior written permission of the copyright owner and the publisher.
Trademarked names may appear in this book. Rather than use a trademark symbol with every
occurrence of a trademarked name, we use the names only in an editorial fashion and to the benefit of the
trademark owner, with no intention of infringement of the trademark.
Russian language edition is published by Williams Publishing House according to the Agreement
with R&I Enterprises International, Copyright © 2011.
Научно-популярное издание
Мэтью Мак-Дональд
WPF 4: Windows Presentation Foundation в .NET 4.0
с примерами на С# 2010
для профессионалов
Верстка Т.Н. Артпеменко
Художественный редактор ВТ. Павлютпин
Подписано в печать 12.01.2011. Формат 70x100/16.
Гарнитура Times. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 82,56. Уч.-изд. л. 71,4.
Тираж 1500 экз. Заказ № 25054.
Отпечатано по технологии CtP
в ОАО "Печатный двор" им. А. М. ГЪрького
197110, Санкт-Петербург, Чкаловский пр., 15.
ООО "И. Д. Вильяме", 127055, г. Москва, ул. Лесная, д. 43, стр. 1
ISBN 978-5-8459-1657-0 (рус.) © Издательский дом "Вильяме", 2011
ISBN 978-1-43-027205-2 (англ.) © by Matthew MacDonald, 2010
Оглавление
Введение 20
Глава 1. Введение в WPF 25
Глава 2. XAML 46
Глава 3. Компоновка 81
Глава 4. Свойства зависимости 120
Глава 5. Маршрутизируемые события 133
Глава 6. Элементы управления 168
Глава 7. Класс Application 217
Глава 8. Привязка элементов 248
Глава 9. Команды 262
Глава 10. Ресурсы 288
Глава 11. Стили и поведения 302
Глава 12. Фигуры, кисти и трансформации 324
Глава 13. Классы Geometry и Drawing 361
Глава 14. Эффекты и класс Visual 381
Глава 15. Основы анимации 402
Глава 16. Расширенная анимация 441
Глава 17. Шаблоны элементов управления 469
Глава 18. Пользовательские элементы 508
Глава 19. Привязка данных 559
Глава 20. Форматирование привязанных данных 600
Глава 21. Представления данных 641
Глава 22. Элементы управления ListView, TreeView и DataGrid 657
Глава 23. Окна 696
Глава 24. Страницы и навигация 734
Глава 25. Меню, панели инструментов и ленты 780
Глава 26. Звук и видео 805
Глава 27. Трехмерная графика 827
Глава 28. Документы 866
Глава 29. Печать 914
Глава 30. Взаимодействие с Windows Forms 942
Глава 31. Многопоточность 964
Глава 32. Модель дополнений 976
Глава 33. Развертывание ClickOnce 998
Предметный указатель 1016
Содержание
Об авторе 19
О техническом рецензенте 19
Благодарности 19
Введение 20
Об этой книге 21
Обзор глав 21
Что необходимо для чтения этой книги 24
Исходный код примеров 24
От издательства 24
Глава 1. Введение в WPF 25
Эволюция графики в Windows 25
DirectX: новый графический механизм 26
Аппаратное ускорение и WPF 26
WPF: высокоуровневый API-интерфейс 28
Независимость от разрешения 31
Архитектура WPF 36
Иерархия классов 37
WPF4 40
Новые средства 41
WPF Toolkit 42
Visual Studio 2010 42
Поддержка множества целевых платформ 42
Клиентский профиль .NET 43
Визуальный конструктор Visual Studio 44
Резюме 45
Глава 2. XAML 46
Особенности XAML 47
Графический интерфейс пользователя до WPF 47
Разновидности XAML 48
Компиляция XAML 48
Основы XAML 50
Пространства имен XAML 51
Класс отделенного кода 52
Свойства и события в XAML 55
Простые свойства и конвертеры типов 56
Сложные свойства 57
Расширения разметки 59
Присоединенные свойства 60
Вложенные элементы 61
Специальные символы и пробелы 64
События 65
Полный пример автоответчика 66
Использование типов из других пространств имен 67
Загрузка и компиляция XAML 69
Только код 70
Код и не компилированный XAML 72
Код и скомпилированный XAML 74
Только XAML 75
XAML 2009 76
Автоматическая привязка событий 77
Ссылки 78
Встроенные типы 78
Содержание
7
Расширенное создание объектов 79
Резюме 80
Глава 3. Компоновка 81
Понятие компоновки в WPF 81
Философия компоновки WPF 82
Процесс компоновки 83
Контейнеры компоновки 83
Простая компоновка с помощью StackPanel 85
Свойства компоновки 87
Выравнивание 88
Поля 88
Минимальные, максимальные и явные размеры 90
Элемент Border 92
WrapPanelHDockPanel 93
WrapPanel 93
DockPanel 94
Вложение контейнеров компоновки 96
Grid 98
Тонкая настройка строк и колонок 100
Округление компоновки 102
Объединение строк и колонок 103
Разделенные окна 104
Группы с общими размерами 107
UniformGnd 110
Координатная компоновка с помощью Canvas 110
Z-порядок 111
InkCanvas 112
Примеры компоновки 114
Колонка настроек 114
Динамическое содержимое 116
Модульный пользовательский интерфейс 117
Резюме 118
Глава 4. Свойства зависимости 120
Свойства зависимости 120
Определение свойства зависимости 121
Регистрация свойства зависимости 121
Проверка свойств 128
Резюме 132
Глава 5. Маршрутизируемые события 133
Знакомство с маршрутизируемыми событиями 133
Определение, регистрация и упаковка маршрутизируемых событий 134
Совместное использование маршрутизируемых событий 135
Генерация маршрутизируемого события 135
Обработка маршрутизируемого события 135
Маршрутизация событий 137
События WPF 145
События времени существования 145
События ввода 147
Ввод с клавиатуры . 149
Ввод с использованием мыши 154
Сенсорный многопозиционный ввод 159
Резюме 167
8 Содержание
Глава 6. Элементы управления 168
Класс Control 169
Кисти фона и переднего плана 169
Шрифты 171
Курсоры мыши 176
Элементы управления содержимым 178
Выравнивание содержимого 181
Метки 183
Кнопки 183
Всплывающие подсказки 187
Специализированные контейнеры 194
КлассScrollViewer 194
Элементы управления содержимым с заголовками 197
Класс GroupBox 197
Класс Tabltem 197
Класс Expander 199
Текстовые элементы управления 202
Многострочный текст 202
Выделение текста 203
Проверка правописания 204
Класс PasswordBox 206
Элементы управления списками 206
КлассListBox 207
Класс ComboBox 210
Элементы управления, основанные на диапазонах значений 211
Класс Slider 211
Класс ProgressBar 212
Элементы управления датами 213
Резюме 216
Глава 7. Класс Application 217
Жизненный цикл приложения 217
Создание объекта Application 217
Наследование специального класса приложения 218
Останов приложения 220
События класса Application 221
Задачи приложения 223
Отображение экрана заставки 223
Обработка аргументов командной строки 224
Доступ к текущему приложению 225
Взаимодействие между окнами 226
Приложение одного экземпляра 227
Ресурсы сборки 233
Добавление ресурсов 234
Извлечение ресурсов 235
Упакованные URI 237
Ресурсы в других сборках 237
Файлы содержимого 238
Локализация 239
Создание локализуемых пользовательских интерфейсов 239
Подготовка приложения для локализации 240
Процесс перевода 241
Резюме 247
Содержание 9
Глава 8. Привязка элементов 248
Связывание элементов вместе 248
Выражение привязки 249
Ошибки привязки 249
Режимы привязки 250
Привязка OneWayToSource 252
Привязка Defaut 252
Создание привязки в коде 252
Множественные привязки 253
Обновления привязок 256
Привязка к объектам, не являющимся элементами 258
Свойство Source 258
Свойство RelativeSource 259
Свойство DataContext 260
Резюме 261
Глава 9. Команды 262
Общие сведения о командах 262
Модель команд WPF 264
Интерфейс ICommand 264
КлассRoutedCommand 265
Класс RoutedUICommand 266
Библиотека команд 267
Выполнение команд 268
Источники команд 268
Привязки команд 269
Использование множества источников команд 271
Точная настройка текста команды 272
Вызов команды напрямую 273
Отключение команд 274
Элементы управления со встроенными командами 276
Расширенные команды 278
Специальные команды 278
Использование одной и той же команды в разных местах 280
Использование параметра команды 281
Отслеживание и отмена команд 282
Резюме 287
Глава 10. Ресурсы 288
Общие сведения о ресурсах 288
Коллекция ресурсов 289
Иерархия ресурсов 290
Статические и динамические ресурсы 291
Неразделяемые ресурсы 293
Доступ к ресурсам в коде 294
Ресурсы приложения 294
Ресурсы системы 295
Словари ресурсов 296
Создание словаря ресурсов 296
Использование словаря ресурсов 297
Разделение ресурсов между сборками 298
Резюме 301
Глава 11. Стили и поведения 302
Основные сведения о стилях 302
10 Содержание
Создание объекта стиля 306
Установка свойств 307
Присоединение обработчиков событий 308
Множество уровней стилей 310
Автоматическое применение стилей по типу 311
Триггеры 313
Простой триггер 313
Триггер события 315
Поведения 317
Получение поддержки для поведений 317
Модель поведений 318
Создание поведения 319
Использование поведения 321
Поддержка использования поведений во время проектирования в Expression Blend 322
Резюме 323
Глава 12. Фигуры, кисти и трансформации 324
Понятие фигур 324
Классы фигур 325
Rectangle и Ellipse 327
Установка размеров и расположения фигур 328
Масштабирование фигур в Viewbox 330
Line 333
Polyline 334
Polygon 335
Наконечники и стыки линий 336
Пунктирные линии 337
Привязка к пикселям 339
Кисти 340
SolidColorBrush 341
LinearGradientBrush 341
RadialGradientBrush 344
ImageBrush 345
Мозаичная кисть ImageBrush 347
VisualBrush 350
BitmapCacheBrush 351
Трансформации 352
Трансформация фигур 354
Трансформация элементов 355
Прозрачность 356
Как сделать элемент частично прозрачным 356
Маски непрозрачности 358
Резюме 360
Глава 13. Классы Geometry и Drawing 361
Классы Path и Geometry 361
Геометрии линий, прямоугольников и эллипсов 362
Комбинирование фигур в GeometryGroup 363
Комбинирование объектов Geometry и CombinedGeometry 365
Кривые и прямые линии, представляемые с помощью PathGeometry 367
Мини-язык описания геометрии 372
Кадрирование геометрии 374
Рисунки 375
Отображение рисунка 376
Содержание 11
Экспорт рисунка 379
Резюме 380
Глава 14. Эффекты и класс Visual 381
Классы Visual 381
Рисование объектов Visual 382
Помещение визуальных объектов в оболочку элемента 384
Проверка попадания 387
Сложная проверка попадания 389
Эффекты 392
BlurEffect 393
КлассDropShadowEffeet 393
Класс ShaderEffeet 395
КлассWriteableBitmap 396
Генерация растрового изображения 397
Запись в WriteableBitmap 398
Более эффективная запись пикселей 399
Резюме 401
Глава 15. Основы анимации 402
Что собой представляет анимация WPF 403
Анимация на основе таймера 403
Анимация на основе свойств 404
Базовая анимация 405
Классы анимации 405
Анимация в коде 408
Одновременные анимации 413
Время жизни анимации 413
Класс TimeLine 414
Раскадровки 417
Раскадровка 418
Триггеры событий 418
Перекрывающиеся анимации 421
Синхронизированные анимации 422
Управление воспроизведением 423
Отслеживание хода анимации 427
Плавность анимации 428
Использование функции плавности 429
Режимы плавности 430
Классы функций плавности 431
Создание специальной функции плавности 434
Производительность анимации 436
Желательная частота кадров 436
Кэширование растровых изображений 438
Резюме 440
Глава 16. Расширенная анимация 441
Еще раз о типах анимаций 441
Анимированные трансформации 442
Анимированные кисти 446
Анимация построителей текстур 449
Анимация ключевого кадра 450
Дискретные анимации ключевого кадра 451
Плавные ключевые кадры 452
Сплайновые анимации ключевого кадра 453
12 Содержание
Анимация на основе пути 454
Анимация на основе кадра 456
Раскадровки в коде 459
DiaBHoe окно 460
Пользовательский элемент управления Bomb 461
Сброс бомб 463
Перехват бомбы 465
Подсчет бомб и очистка 466
Резюме 468
Глава 17. Шаблоны элементов управления 469
Логические и визуальные деревья 470
Что собой представляют шаблоны 474
Классы Chrome 477
Анализ элементов управления 478
Создание шаблонов элементов управления 481
Простая кнопка 481
Привязки шаблона 483
Триггеры, изменяющие свойства 484
Триггеры, использующие анимацию 487
Организация ресурсов для шаблонов 489
Рефакторинг шаблона элемента управления для кнопки 490
Применение шаблонов со стилями 491
Автоматическое применение шаблонов 494
Обложки, выбранные пользователем 495
Построение более сложных шаблонов 497
Вложенные шаблоны 497
Модификация полосы прокрутки 500
Примеры шаблонов элементов управления 504
Визуальные состояния 505
Резюме 507
Глава 18. Пользовательские элементы 508
Что собой представляют пользовательские элементы в WPF 509
Построение базового пользовательского элемента управления 512
Определение свойств зависимости 513
Определение маршрутизируемых событий 516
Добавление кода разметки 517
Использование элемента управления 519
Поддержка команд 519
Пристальный взгляд на UserControl 521
Создание элемента управления, лишенного внешнего вида 523
Рефакторинг кода указателя цвета 523
Рефакторинг кода разметки указателя цвета 524
Оптимизация шаблона элемента управления 526
Стили, специфичные для темы, и стиль по умолчанию 529
Поддержка визуальных состояний 531
Начало проектирования класса Flip Panel 532
Выбор частей и состояний 534
Шаблон элемента управления, принятый по умолчанию 535
Использование FlipPanel 542
Использование другого шаблона элемента управления 542
Пользовательские панели 544
Двухшаговый процесс компоновки 545
Клон Canvas 547
Содержание 13
Улучшенная панель WrapPanel 548
Рисованные элементы 551
Метод OnRender () 552
Выполнение специального рисования 553
Элемент, выполняющий специальное рисование 554
Специальный декоратор 556
Резюме 558
Глава 19. Привязка данных 559
Привязка пользовательских объектов к базе данных 559
Построение компонента доступа к данным 560
Построение объекта данных 563
Отображение привязанного объекта 563
Обновление базы данных 566
Уведомление об изменениях 566
Привязка к коллекции объектов 568
Отображение и редактирование элементов коллекции 569
Вставка и удаление элементов коллекций 572
Привязка объектов ADO.NET 573
Привязка к выражению LINQ 574
Повышение производительности больших списков 576
Виртуализация 577
Повторное использование контейнера элементов 578
Отложенная прокрутка 579
Проверка достоверности 579
Проверка достоверности в объекте данных 580
Класс ExceptionValidationRule 581
КлассDataErrorValidationRule 582
Специальные правила проверки достоверности 583
Реакция на ошибки проверки достоверности 586
Получение списка ошибок 586
Отображение отличающегося индикатора ошибки 587
Проверка достоверности множества значений 590
Поставщики данных 593
Поставщик ObjectDataProvider 594
Поставщик XmlDataProvider 597
Резюме 598
Глава 20. Форматирование привязанных данных 600
Еще раз о привязке данных 600
Преобразование данных 602
Свойство StringFormat 602
Что собой представляют конвертеры значений 604
Форматирование строк с помощью конвертера значений 604
Создание объектов с конвертером значений 606
Применение условного форматирования 608
Оценка множества свойств 610
Списочные элементы управления 611
Стили списков 614
СтильItemContainerStyle 614
Элемент ListBoxc флажками или переключателями 616
Стиль чередующихся элементов 618
Селекторы стиля 619
Шаблоны данных 622
Отделение и повторное использование шаблонов 624
14 Содержание
Более развитые шаблоны 625
Варьирование шаблонов 628
Селекторы шаблонов 629
Шаблоны и выбор 632
Изменение компоновки элемента 636
Элемент ComboBox 638
Резюме 640
Глава 21. Представления данных 641
Объект представления 641
Извлечение объекта представления 642
Навигация в представлении 642
Создание представления декларативным образом 645
Фильтрация, сортировка и группирование 647
Фильтрация коллекций 647
Фильтрация объекта DataTable 650
Сортировка 651
Группирование 652
Резюме 656
Глава 22. Элементы управления ListView, TreeView и DataGrid 657
Элемент управления L i s tVi e w 658
Создание столбцов с помощью Grid View 659
Изменение размера столбцов 660
Шаблоны ячеек 661
Создание специального представления 663
Элемент управления TreeView 671
Привязка данных к элементу управления Т г е еVi e w 672
Привязка элемента управления TreeView к объекту DataSet 674
Оперативное создание узлов 675
Элемент управления DataGrid 678
Изменение размера и порядка следования столбцов 680
Определение столбцов 682
Форматирование и стилизация столбцов 686
Форматирование строк 688
Детали строк 690
Закрепление столбцов 691
Выбор 692
Сортировка 692
Редактирование BDataGrid 692
Резюме 695
Глава 23. Окна 696
Класс Window 696
Отображение окна 699
Позиционирование окна 700
Сохранение и восстановление информации о местоположении окна 701
Взаимодействие окон 703
Владение окнами 705
Модель диалогового окна 705
Общие диалоговые окна 706
Непрямоугольные окна 708
Простое окно нестандартной формы 708
Прозрачные окна с содержимым необычной формы 711
Перемещение окон нестандартной формы 712
Содержание 15
Изменение размеров окон нестандартной формы 713
Шаблон элемента управления для окон 714
Эффект Aero Glass 718
Программирование для панели задач Windows 7 722
Применение списков часто используемых элементов 723
Изменение значков и окон предварительного просмотра,
отображаемых в панели задач 728
Резюме 733
Глава 24. Страницы и навигация 734
Общие сведения о страничной навигации 735
Страничные интерфейсы 735
Простое страничное приложение с элементом NavigationWindow 736
Класс Page 737
Гиперссылки 738
Размещение страниц во фрейме 741
Размещение страниц внутри другой страницы 742
Размещение страниц в веб-браузере 743
Хронология страниц 744
Более детальное рассмотрение URI-адресов в WPF 744
Хронология навигации 745
Добавление специальных свойств 747
Служба навигации 748
Программная навигация 748
События навигации 749
Управление журналом 751
Добавление в журнал специальных элементов 753
Страничные функции 757
Приложения ХВАР 760
Требования для приложений ХВАР 761
Создание приложения ХВАР 761
Развертывание приложения ХВАР 762
Обновление приложения ХВАР 764
Безопасность приложения ХВАР 765
Приложения ХВАР с полным доверием 766
Комбинирование приложений ХВАР и автономных приложений 767
Кодирование с обеспечением различных уровней безопасности 767
Эмуляция диалоговых окон с помощью элемента управления Popup 770
Вставка ХВАР-приложения в веб-страницу 772
Элемент управления WebBrowser 773
Навигация к странице 774
Построение дерева DOM 775
Написание сценариев для веб-страницы с помощью кода .NET 777
Резюме 779
Глава 25. Меню, панели инструментов и ленты 780
Меню 780
Класс Menu 781
Элементы меню 782
Класс ContextMenu 784
Разделители меню 785
Панели инструментов и строки состояния 786
Элемент управления Tool Bar 786
Элемент управления StatusBar 790
16 Содержание
Ленты 791
Добавление элемента управления Ribbon 792
Стилизация элемента управления Ribbon 793
Команды 794
Меню приложения 795
Вкладки, группы и кнопки 798
Изменение размеров элемента управления Ribbon 800
Панель быстрого запуска 802
Резюме 804
Глава 26. Звук и видео 805
Воспроизведение WAV-аудио 805
Класс SoundPlayer 806
Класс SoundPlayerAction 807
Системные звуки 808
Класс MediaPlayer 808
Элемент MediaElement 810
Программное воспроизведение аудио 810
Обработка событий 811
Воспроизведение аудио с помощью триггеров 812
Воспроизведение множества звуков 814
Изменение громкости, баланса, скорости и позиции воспроизведения 815
Синхронизация анимации с аудио 817
Воспроизведение видео 818
Видео-эффекты 819
Речь 822
Синтез речи 822
Распознавание текста 824
Резюме 826
Глава 27. Трехмерная графика 827
Основы трехмерной графики 828
Окно просмотра 828
Трехмерные объекты 829
Камера 836
Дополнительные сведения о трехмерной графике 840
Текстурирование и нормали 841
Более сложные фигуры 844
Коллекции Model3DGroup 845
Снова о материалах 847
Отображение текстур 849
Интерактивность и анимация 852
Трансформации 853
Вращения 854
Полеты 854
Шаровой манипулятор 857
Проверка попадания 858
Двухмерные элементы на трехмерных поверхностях 862
Резюме 865
Глава 28. Документы 866
Документы 866
Потоковые документы 867
Потоковые элементы 868
Форматирование элементов вывода содержимого 870
Содержание 17
Создание простого потокового документа 871
Блочные элементы 873
Строковые элементы 878
Программное взаимодействие с элементами 884
Выравнивание текста 887
Контейнеры потоковых документов, доступные только для чтения 888
Изменение масштаба 889
Страницы и колонки 890
Загрузка документов из файла 893
Печать 893
Редактирование потокового документа 894
Загрузка файла 894
Сохранение файла 896
Форматирование выделенного текста 897
Получение отдельных слов 899
Фиксированные документы 901
Аннотации 902
Классы аннотаций 902
Включение службы аннотаций 903
Создание аннотаций 905
Просмотр аннотаций 908
Реагирование на изменения аннотаций 911
Хранение аннотаций в фиксированном документе 911
Настройка внешнего вида наклеек 912
Резюме 913
Глава 29. Печать 914
Базовая печать 914
Печать элемента 915
Трансформация печатного вывода 917
Печать элементов без их отображения 919
Печать документа 920
Манипуляции страницами в печатном выводе документа 923
Специальная печать 925
Печать с помощью классов визуального уровня 926
Специальная печать с разбиением на страницы 928
Настройки и управление печатью 933
Поддержка настроек печати 933
Печать диапазонов страниц 934
Управление очередью печати 934
Печать через XPS 937
Создание документа XPS для предварительного просмотра перед печатью 938
Запись в документ XPS, находящийся в памяти 939
Печать непосредственно на принтер через XPS 939
Асинхронная печать 940
Резюме 941
Глава 30. Взаимодействие с Windows Forms 942
Оценка способности к взаимодействию 942
Средства, которые отсутствуют в WPF 943
Смешивание окон и форм 945
Добавление форм к приложению WPF 945
Добавление окон WPF в приложение Windows Forms 946
Отображение модальных окон и форм 946
18 Содержание
Отображение немодальных окон и форм 947
Визуальные стили элементов управления Windows Forms 947
Классы Windows Forms, которые не нуждаются во взаимодействии 948
Создание окон со смешанным содержимым 952
Зазор между WPF и Windows Forms 952
Размещение элементов управления Windows Forms в WPF 954
WPF и пользовательские элементы управления Windows Forms 956
Размещение элементов управления WPF в форме Windows Forms 957
Клавиши доступа, мнемоники и фокус 959
Отображение свойств 961
Резюме 963
Глава 31. Многопоточность 964
Многопоточность 964
Диспетчер 965
Класс DispatcherObject 966
Класс BackgroundWorker 968
Резюме 975
Глава 32. Модель дополнений 976
Выбор между MAF и MEF 976
Конвейер дополнения 977
Как работает конвейер 978
Структура каталогов дополнений 980
Подготовка решения, использующего модель дополнений 981
Приложение, использующее дополнения 982
Контракт 983
Представление дополнения 984
Дополнение 984
Адаптер дополнения 985
Представление хоста 986
Адаптер хоста 986
Хост 987
Добавление новых дополнений 990
Взаимодействие с хостом 990
Визуальные дополнения 995
Резюме 997
Глава 33. Развертывание ClickOnce 998
Что собой представляет развертывание приложения 999
Модель установки ClickOnce 1000
Ограничения ClickOnce 1001
Простая публикация ClickOnce 1002
Настройка издателя и продукта 1003
Запуск мастера публикации 1004
Развернутая файловая структура 1008
Установка приложения ClickOnce 1009
Обновление приложения ClickOnce 1010
Дополнительные параметры ClickOnce 1011
Версия публикации 1011
Обновления 1012
Ассоциации файлов 1013
Параметры публикации 1014
Резюме 1015
Предметный указатель
1016
Об авторе
Мэтью МакДональд — автор, преподаватель и обладатель звания Microsoft MVP.
Он написал свыше десятка книг по программированию в .NET, включая Pro Silverlight 3
in C# (Silverlight 3 с примерами на С# для профессионалов, ИД "Вильяме", 2010 г.),
Pro ASP.NET 3.5 in C# [Microsoft ASP.NET 3.5 с примерами на С# 2008 для профессионалов,
2-е изд., ИД "Вильяме", 2008 г.), а также предыдущее издание этой книги — Pro WPF in
С# 2008 [WPF: Windows Presentation Foundation в .NET 3.5 с примерами на С# 2008 для
профессионалов, 2-е изд., ИД "Вильяме", 2008 г.). Проживает в Торонто с женой и двумя
дочерьми.
0 техническом рецензенте
Фабио Клаудио Феррачати — плодовитый писатель на темы передовых технологий.
Фабио внес вклад в более чем десяток книг по .NET, C#, Visual Basic и ASP.NET. Имеет
звание .NET Microsoft Certified Solution Developer (MCSD) и живет в Риме.
Благодарности
Ни один автор не может завершить книгу без коллектива помощников. Я глубоко
признателен всей команде из Apress, включая Энн Коллетт (Anne Collett), которая
сопровождала это издание на протяжении всей работы, Ким Уимпсет (Kim Wimpsett) и
Мэрилин Смит (Marylin Smith), которые быстро и качественно выполняли
редактирование текста, а также многим другим людям, которые занимались версткой, рисованием
иллюстраций и вычиткой окончательной копии. Особую признательность хочу
выразить Гарри Корнеллу (Gary Cornell) за его неоценимые консультации по проекту.
Фабио Клаудио Феррачати и Кристоф Насарре (Christophe Nasarre) заслужили моей
искренней благодарности за проницательные и поучительные комментарии. Я также
благодарен легиону преданных блогеров из разных команд WPF, которые никогда не
забывали пролить свет на наиболее темные места WPF. Настоятельно рекомендую всем,
кто хочет узнать больше о будущем WPF, следить за их записями. Наконец, я бы никогда
не написал ни одной книги без поддержки жены и следующих замечательных людей:
Нора, Разя, Пол и Хамид. Спасибо вам всем!
Введение
Платформа .NET принесла с собой небольшую лавину новых технологий. Появился
совершенно новый способ написания веб-приложений (ASP.NET),
совершенно новый способ подключения к базам данных (ADO.NET), новые безопасные к типам
языки (С# и VB.NEH4) и управляемая исполняющая среда (CLR). Не последнее место
занимала и технология Windows Forms — библиотека классов для построения Windows-
приложений.
Хотя Windows Forms — зрелый и полнофункциональньгй набор инструментов, он
был тесно привязан к некоторым частям внутреннего устройства Windows, которые не
слишком изменились за последние 10 лет. Что более существенно, при создании
визуального представления стандартных пользовательских интерфейсных элементов, таких
как кнопки, текстовые поля, флажки и т.п., Windows Forms полагается на Windows API.
В результате его ингредиенты мало поддаются настройке и изменениям.
Например, чтобы построить стилизованную блестящую кнопку, придется создать
специальный элемент управления и нарисовать каждый аспект этой новой кнопки (во
всех разных состояниях), используя низкоуровневую модель рисования. Хуже того,
обычные окна разрезаются на отдельные области, и каждому элементу управления
отводится собственная такая область. В результате не существует такого хорошего
способа рисования в одном элементе управления (например, эффекта свечения под кнопки),
чтобы он распространялся на область, принадлежащую другому элементу. И не стоит
даже думать о создании анимационных эффектов вроде вращающегося текста,
мерцающих кнопок, сворачивающихся окон или активных предварительных просмотров,
потому что каждая-деталь должна быть нарисована вручную.
В Windows Presentation Foundation (WPF) эта ситуация изменилась за счет ввода
модели с совершенно другим устройством. Хотя платформа WPF включает знакомые
стандартные элементы управления, она рисует каждый текст, контур и фон
самостоятельно. В результате WPF может предоставить намного более мощные средства, которые
позволяют изменить визуализацию любой части экранного содержимого. С помощью
этих средств можно изменить стиль обычных элементов управления, таких как кнопки,
часто даже без написания кода. Кроме того, можно применять трансформации
объектов для вращения, растяжения, масштабирования и сдвига любой части
пользовательского интерфейса, и даже использовать встроенную систему анимации WPF, чтобы
делать все это прямо на глазах пользователя. И поскольку механизм WPF визуализирует
содержимое окна как часть одной операции, он может обрабатывать неограниченное
количество слоев перекрывающихся элементов, даже имеющих нерегулярную форму и
частичную прозрачность.
В основе WPF лежит мощная инфраструктура, основанная на DirectX — API-
интерфейсе графики с аппаратным ускорением, который обычно используется в
современных компьютерных играх. Это означает возможность применения развитых
графических эффектов, не платя за это производительностью, как это было в Windows Forms.
Фактически даже становятся доступными такие расширенные средства, как поддержка
видеофайлов и трехмерное содержимое. Используя эти средства (при наличии
хорошего инструмента графического дизайна), можно создавать бросающиеся в глаза
пользовательские интерфейсы и визуальные эффекты, которые были просто невозможны в
Windows Forms.
Введение 21
Хотя новейшие средства видео, анимации и 3-D часто привлекают максимум
внимания в WPF, важно отметить, что WPF можно применять для построения обычных
Windows-приложений со стандартными элементами управления и привычным внешним
видом. Фактически использовать стандартные элементы управления в WPF так же легко,
как и в Windows Forms. Более того, WPF расширяет средства, адресованные именно
бизнес-разработчикам, включая значительно усовершенствованную модель привязки
данных, набор классов для печати содержимого и управления очередями печати, а также
средства работы с документами для отображения огромных объемов форматированного
текста. Доступна даже модель для построения приложений на основе страниц, которые
гладко работают в Internet Explorer и могут запускаться с веб-сайта — и все это без
привычных предупреждений о безопасности или надоедливых приглашений к установке.
Вообще говоря, WPF комбинирует лучшее из мира Windows-разработки с
новейшими технологиями для построения современных, графически развитых пользовательских
интерфейсов. Хотя приложения Windows Forms будут еще жить долгие годы,
разработчикам, приступающим к новым проектам Windows, сначала стоит обратить внимание
HaWPF.
Об этой книге
Эта книга представляет собой углубленное руководство по WPF для
профессиональных разработчиков, знакомых с платформой .NET, языком С# и средой разработки Visual
Studio. Опыт работы с предыдущими версиями WPF не обязателен, хотя новые средства
в книге специально выделены во врезках "Что нового?" в начале каждой главы.
Книга предлагает полное описание каждого из основных средств WPF — от XAML
(языка разметки, используемого для определения пользовательских интерфейсов WPF)
до трехмерного рисования и анимации. По ходу чтения вы ознакомитесь с кодом,
который включает работу с другими средствами .NET Framework, такими как классы
ADO.NET, которые служат для запросов к базе данных. Эти средства здесь не
рассматриваются. За дополнительной информацией о средствах .NET, которые не являются
специфичными для WPF, обращайтесь к соответствующим книгам.
Обзор глав
Эта книга включает в себя 33 главы. Если вы только начинаете знакомство с WPF,
лучше читайте их по порядку, поскольку более поздние главы опираются на приемы,
продемонстрированные в ранних.
Ниже приводятся краткие описания всех глав.
Глава 1. Введение в WPF. Описана архитектура WPF, внутренние механизмы DirectX,
а также новая, независимая от устройства система измерения, которая
автоматически изменяет размеры пользовательских интерфейсов.
Глава 2. XAML. Рассматривается стандарт XAML, который используется для
определения пользовательских интерфейсов. Будет показано, зачем он был создан и как
работает, а также, как создавать базовые окна WPF с помощью различных подходов
к кодированию.
Глава 3. Компоновка. Дается углубленное представление панелей компоновки,
которые позволяют организовать элементы в окне WPF Будут рассматриваться различные
стратегии компоновки и строится некоторые распространенные типы окон.
Глава 4. Свойства зависимости. Описано использование в WPF свойств
зависимости для обеспечения поддержки таких ключевых средств, как привязка данных и
анимация.
22 Введение
Глава 5. Маршрутизируемые события. Рассматривается использование в WPF
маршрутизации событий с пузырьковым распространением и туннелированием
через элементы пользовательского интерфейса. В главе также содержится описание
базового набора событий мыши, клавиатуры и сенсорных панелей, поддерживаемых
всеми элементами WPF.
Глава 6. Элементы управления. Описаны элементы управления, знакомые
каждому разработчику Windows, такие как кнопки, текстовые поля и метки, и их
воплощение в WPF.
Глава 7. Класс Application. Рассматривается модель приложений WPF. Будет
показано, как создавать приложения одного экземпляра и приложения WPF, основанные
на документах.
Глава 8. Привязка элементов. Объясняется привязка данных в WPF Будет
показано, как привязать объекты любого типа к пользовательскому интерфейсу.
Глава 9. Команды. Описана модель команд WPF, которая позволяет связывать
несколько элементов управления с одинаковым логическим действием.
Глава 10. Ресурсы. Показано, как с помощью ресурсов встраивать двоичные файлы
в сборку и многократно использовать важные объекты по всему пользовательскому
интерфейсу.
Глава 11. Стили и поведения. Рассматривается система стилей WPF, которая
позволяет применять набор общих значений свойств к целой группе элементов
управления.
Глава 12. Фигуры, кисти и трансформации. Описана модель двухмерного
рисования в WPF. Будет показано, как создавать фигуры, изменять элементы с помощью
трансформаций и получать экзотические эффекты с помощью градиентов, укладки
плиткой и изображениями.
Глава 13. Классы Geometry и Drawing. Более глубоко рассматривается двухмерное
рисование. Будет показано, как создавать сложные пути, включающие дуги и
кривые, а также эффективно использовать сложную графику.
Глава 14. Эффекты и класс Visual. Рассматривается программирование
низкоуровневой графики. Будет показано, как применять эффекты в стиле Photoshop с
помощью построителей текстур, вручную создавать растровые изображения, а
также использовать визуальный уровень WPF для оптимизации рисования.
Глава 15. Основы анимации. Описана платформа анимации WPF, которая
позволяет интегрировать динамические эффекты в приложение, используя прямолинейную
декларативную разметку.
Глава 16. Расширенная анимация. Рассматриваются более сложные приемы
анимации, такие как анимация ключевого кадра, анимация, основанная на пути, и
анимация на основе кадров. Также предлагается детальный пример, демонстрирующий
создание и управление динамической анимацией в коде.
Глава 17. Шаблоны элементов управления. Показано, как придать совершенно
новый вид (и новое поведение) любому элементу управления WPF, подключая
специализированный шаблон. Также описано, как с помощью шаблонов создавать
приложения со сменными обложками.
Глава 18. Пользовательские элементы. Посвящена расширению существующих
элементов управления WPF и созданию собственных. Будет предложено несколько
примеров, включая основанный на шаблоне селектор цвета, переворачиваемую па-
Введение 23
нель, специальный контейнер компоновки и декоратор, который выполняет
специальное рисование.
Глава 19. Привязка данных. Рассматривается, как извлекать информацию из базы
данных, вставлять в специальные объекты данных и привязывать эти объекты к
элементам управления WPF. Также описаны приемы повышения
производительности больших связанных с данными списков посредством виртуализации, а также
перехват ошибок редактирования за счет проверки достоверности.
Глава 20. Форматирование привязанных данных. Описаны некоторые трюки
для превращения неформатированных данных в развитое экранное представление,
включающее изображения, элементы управления и эффекты выбора.
Глава 21. Представления данных. Объясняется использование представления в
окне, привязанном к данным, для навигации по списку элементов данных и
применения фильтрации, сортировки и группировки.
Глава 22. Элементы управления ListView, TreeView и DataGrid. Дается экскурс
по многофункциональным элементам управления WPF, включая ListView, TreeView
и DataGrid.
Глава 23. Окна. Рассматривается работа окон в WPF. Будет показано, как создавать
окна неправильной формы и использовать "стеклянные" эффекты Windows Vista.
Кроме того, будет реализовано большинства средств Windows 7 за счет настройки
списков часто используемых элементов в панели задач, миниатюр и налагаемых
значков.
Глава 24. Страницы и навигация. Описано построение страниц в WPF и
отслеживание хронологии навигации. Также будет показано, как строить основанные на
браузере приложения WPF, которые могут быть запущены с веб-сайта.
Глава 25. Меню, панели инструментов и ленты. Посвящена
командно-ориентированным элементам управления, таким как меню и панели инструментов. Также
демонстрируется более современный интерфейс на основе свободного загружаемого
элемента управления Ribbon.
Глава 26. Звук и видео. Описана поддержка мультимедиа в WPF. Будет показано,
как управлять воспроизведением звука и видео, и как реализовать
синхронизированные анимации и живые эффекты.
Глава 27. Трехмерная графика. Рассматривается поддержка рисования
трехмерных фигур в WPF. Будет показано, как создавать, трансформировать и анимировать
трехмерные объекты, а также, как помещать интерактивные двухмерные элементы
управления на трехмерные поверхности.
Глава 28. Документы. Описана поддержка форматированных документов в WPF.
Будет показано, как использовать потоковые документы для представления
больших объемов текста в наиболее читабельном виде и фиксированные документы для
отображения страниц, готовых к печати. Кроме того, рассматривается применение
элемента управления RichTextBox для редактирования документа.
Глава 29. Печать. Представлена модель печати WPF, которая позволяет выводить
текст и фигуры в печатный документ. Будет также показано, как управлять
настройками страниц и очередями печати.
Глава 30. Взаимодействие с Windows Forms. Описаны способы комбинирования
содержимого WPF и Windows Forms в пределах одного приложения и даже одного
окна.
24 Введение
Глава 31. Многопоточность. Рассматривается создание отзывчивых приложений
WPF, которые выполняют длительные задачи в фоновом режиме.
Глава 32. Модель дополнений. Показано, как создавать расширяемое приложение,
которое может динамически обнаруживать и подгружать отдельные компоненты.
Глава 33. Развертывание ClickOnce. Рассматриваются вопросы, связанны с
развертыванием приложений WPF с помощью технологии ClickOnce.
Что необходимо для чтения этой книги
Для того чтобы запустить приложение WPF, на компьютере должна быть
установлена система Windows 7, Windows Vista или Windows XP с Service Pack 2. Также
понадобится .NET Framework 4. Чтобы создавать приложения WPF (и открывать примеры
проектов, включенные в эту книгу), необходима среда Visual Studio 2010, которая
включает .NET Framework 4.
Существует еще одна возможность. Вместо использования любой версии Visual
Studio строить и тестировать приложения WPF можно с помощью инструмента
графического дизайна Expression Blend. В целом, Expression Blend предназначен для
дизайнеров графики, которые большую часть времени занимаются созданием внешнего вида,
в то время как Visual Studio — идеальная среда для работы программистов, пишущих
код приложений. В книге предполагается применение Visual Studio. За
дополнительными сведениями об Expression Blend следует обращаться к одной из
специализированных книг. (Кстати, для создания приложений с помощью WPF 4 понадобится Expression
Blend 4.)
Исходный код примеров
Исходный код всех рассматриваемых в настоящей книге примеров доступен на
вебсайте издательства по адресу http://www.williamspublishing.com/.
От издательства
Вы, читатель этой книги, и есть главный ее критик и комментатор. Мы ценим ваше
мнение и хотим знать, что было сделано нами правильно, что можно было сделать
лучше и что еще вы хотели бы увидеть изданным нами. Нам интересно услышать и любые
другие замечания, которые вам хотелось бы высказать в наш адрес.
Мы ждем ваших комментариев и надеемся на них. Вы можете прислать нам
бумажное или электронное письмо, либо просто посетить наш Web-сервер и оставить свои
замечания там. Одним словом, любым удобным для вас способом дайте нам знать,
нравится или нет вам эта книга, а также выскажите свое мнение о том, как сделать наши
книги более интересными для вас.
Посылая письмо или сообщение, не забудьте указать название книги и ее авторов, а
также ваш обратный адрес. Мы внимательно ознакомимся с вашим мнением и
обязательно учтем его при отборе и подготовке к изданию последующих книг.
Наши координаты:
E-mail: info@williamspublishing.com
WWW: http://www.williamspublishing.com
Информация для писем из:
России: 127055, г. Москва, ул. Лесная, д. 43, стр. 1
Украины: 03150, Киев, а/я 152
ГЛАВА 1
Введение в WPF
Windows Presentation Foundation (WPF) — это графическая система отображения
для Windows. Платформа WPF спроектирована для .NET под влиянием таких
современных технологий отображения, как HTML и Flash, и использует аппаратное
ускорение. Она также является наиболее радикальным изменением в пользовательском
интерфейсе Windows со времен Windows 95.
В этой главе вы ознакомитесь с архитектурой WPF. Вы узнаете, как она справляется
с различными разрешениями экрана, и получите общее представление о ее сборках и
классах. Также будут рассмотрены новые средства, добавленные к WPF 4.
Что нового? Если вы — опытный разработчик WPF, то можете сразу перейти к разделу "WPF 4"
настоящей главы, в котором подытожены изменения, произошедшие в последнем выпуске WPF
Эволюция графики в Windows
Трудно оценить важность WPF, не принимая во внимание тот факт, что
разработчики Windows-приложений в течение более 15 лет пользовались, по сути, одной и той
же технологией отображения. Стандартное Windows-приложение при создании
пользовательского интерфейса полагается на две основополагающие части операционной
системы Windows:
• User32 обеспечивает знакомый внешний вид и поведение таких элементов, как
окна, кнопки, текстовые поля и т.п.;
• GDI/GDI+ предоставляет поддержку рисования фигур, текста и изображений за
счет дополнительного усложнения (и часто неважной производительности).
С годами обе технологии совершенствовались, и API-интерфейсы, используемые
разработчиками для взаимодействия с ними, значительно менялись. Но как бы ни
разрабатывалось приложение — с помощью .NET и Windows Forms, (в прошлом) Visual Basic 6
или кода C++ на основе MFC — "за кулисами" работают одни и те же части
операционной системы Windows. Новые платформы просто предоставляют улучшенные оболочки
для взаимодействия с User32 и GDI/GDI+. Они могут быть более эффективными, менее
сложными, могут включать некоторые заранее подготовленные средства, чтобы не
приходилось создавать их самостоятельно, однако они не могут преодолеть
фундаментальные ограничения системных компонентов, разработанных более 10 лет назад.
На заметку! Базовое разделение ответственности между User32 и GDI/GDI+ было заложено свыше
15 лет назад в Windows 3.0. Конечно, часть User32 в те времена была просто User, поскольку
тогда программное обеспечение еще не вошло в 32-разрядный мир.
26 Глава 1. Введение в WPF
DirectX: новый графический механизм
В Microsoft разработали один обходной путь для преодоления ограничений,
присущих библиотекам User32 и GDI/GDI+. Этим путем является DirectX. Он начинался как
"топорный", полный ошибок инструментальный набор для создания игр на платформе
Windows. Главной его целью была скорость, и потому Microsoft тесно сотрудничала с
производителями видеокарт, чтобы обеспечить для DirectX аппаратную поддержку,
необходимую для отображения сложных текстур, специальных эффектов вроде частичной
прозрачности и трехмерной графики.
За годы, прошедшие с момента появления (вскоре после выхода Windows 95),
механизм DirectX обрел зрелость. Теперь это неотъемлемая часть Windows, которая
включает поддержку всех современных видеокарт. Однако API-интерфейс DirectX по-прежнему
несет в себе наследие своих корней как средства для разработки игр. Из-за
присущей DirectX сложности он почти никогда не использовался в традиционных Windows-
приложениях (в частности, в бизнес-приложениях).
Технология WPF в корне меняет ситуацию. Лежащая в основе WPF графическая
технология — это не GDI/GDI+. Теперь это DirectX. Примечательно, что приложения WPF
используют DirectX независимо от создаваемого типа пользовательского интерфейса.
Это значит, что создается ли сложная трехмерная графика (DirectX's forte), или просто
рисуются кнопки и простой текст — вся работа по рисованию проходит через
конвейер DirectX. В результате даже самые заурядные бизнес-приложения могут использовать
богатые эффекты вроде прозрачности и сглаживания. Также получается выигрыш от
аппаратного ускорения, и это означает, что DirectX передает как можно больше работы
узлу обработки графики (graphics processing unit — GPU), который представляет собой
отдельный процессор на видеокарте.
На заметку! Технология DirectX более эффективна, поскольку оперирует высокоуровневыми
конструкциями вроде текстур и градиентов, которые могут отображаться непосредственно
видеокартой. Компонент GDI/GDH- на это не способен, поэтому ему приходится преобразовывать их
в инструкции рисования пикселей, и потому отображение проходит намного медленнее даже
на современных видеокартах.
Один компонент, который остается на сцене (в ограниченной степени) — это User32.
Это объясняется тем, что WPF по-прежнему полагается на User32 в отношении таких
служб, как обработка и маршрутизация ввода, а также определение того, какое
приложение какой частью экрана владеет. Однако все рисование производится через DirectX.
На заметку! Это наиболее существенное изменение в WPR Технология WPF — это не оболочка для
GDI/GDI+. На самом деле это его замена — отдельный уровень, работающий через DirectX.
Аппаратное ускорение и WPF
Возможно, вам известно, что видеокарты различаются между собой в плане
поддержки специализированных средств визуализации и оптимизации. К счастью,
проблемой это не является, поскольку WPF обладает способностью выполнять всю работу с
использованием программных вычислений вместо того, чтобы полагаться на
встроенную поддержку видеокарты.
На заметку! В отношении программной поддержки WPF существует одно исключение. Из-за
слабой поддержки драйверов WPF выполняет сглаживание трехмерной графики только в случае,
если приложение запущено под управлением Windows Vista или Windows 7 (и есть встроенный
драйвер WDDM для установленной видеокарты).
Глава 1. Введение в WPF 27
Это значит, что при рисовании трехмерных фигур на компьютере с Windows XP вместо
гладких линий будут получены ступенчатые ломаные. Однако для двумерной графики сглаживание
обеспечивается всегда, независимо от операционной системы и поддержки драйверов.
Наличие мощной видеокарты не дает абсолютной гарантии, что вы получите
максимальную, с аппаратной поддержкой производительность на WPF. Программное
обеспечение также играет важную роль. Например, WPF не может обеспечить аппаратного
ускорения на видеокартах, если используются устаревшие драйверы. (Для устаревших
видеокарт, такие драйверы, скорее всего, будут единственно доступными.) Технология
WPF также обеспечивает более высокую производительность в средах операционных
систем Windows Vista и Windows 7, где она может пользоваться преимуществами новой
модели дисплейных драйверов Windows (Windows Display Driver Model — WDDM). Модель
WDDM предлагает несколько важных усовершенствований по сравнению с Windows XP
Display Driver Model (XPDM). Что более важно, WDDM позволяет запланировать
несколько операций GPU одновременно и отображать страницы памяти видеокарты на
обычную системную память, если вся память видеокарты израсходована.
Запомните в качестве главного эмпирического правила: WPF предоставляет
некоторого рода аппаратное ускорение всем драйверам WDDM и драйверам XPDM, созданным
после ноября 2004 г., когда Microsoft издала новые руководства по разработке
драйверов. Разумеется, уровень поддержки отличается. Когда инфраструктура WPF
запускается в первый раз, она оценивает видеокарту и назначает ей рейтинг от 0 до 2, как
описано во врезке "Уровни WPF".
Среди обещаний, связанных с WPF, было и то, что вам не нужно беспокоиться о
деталях и сложностях, связанных со специфическим аппаратным обеспечением. Технология
WPF достаточно интеллектуальна, чтобы по возможности использовать аппаратную
оптимизацию, но в случае неудачи все будет обработано программно. Поэтому если вы
запустите WPF-приложение на компьютере с унаследованной видеокартой, интерфейс
будет выглядеть так, как он был разработан. Конечно, программные альтернативы
могут оказаться значительно медленнее, так что вы столкнетесь с тем, что компьютеры
со старыми видеокартами не очень хорошо отрабатывают расширенные приложения
WPF — особенно те, что включают сложную анимацию или другие сложные
графические эффекты. На практике может быть принято решение упростить некоторые
сложные эффекты в пользовательском интерфейсе, в зависимости от уровня аппаратной
поддержки, доступной клиенту (определяется свойством RenderCapability.Tier).
На заметку! Целью WPF является взвалить на видеокарту как можно больше работы, чтобы
сложные графические процедуры ограничивались возможностями визуализации (узлом обработки
графики), а не вычислительной мощностью процессора (центральным процессором
компьютера). При таком подходе центральный процессор высвобождается для другой работы,
видеокарта используется максимально эффективно и появляется возможность пользоваться
преимуществами новых видеокарт по мере их появления.
Уровни WPF
Видеокарты значительно различаются между собой. Когда WPF оценивает видеокарту, то
учитывает множество факторов, включая объем памяти видеокарты, поддержку построителей текстур
(встроенные процедуры вычисления пиксельных эффектов наподобие прозрачности), вершинных
построителей текстур (встроенные процедуры вычисления значений вершин треугольника,
которые применяются при текстурировании трехмерных объектов). На основе всех этих деталей
определяется значение уровня визуализации WPF.
28 Глава 1. Введение в WPF
WPF распознает три уровня визуализации.
1. Уровень визуализации 0. Видеокарта не предоставляет никакого аппаратного ускорения.
Это соответствует версии DirectX ниже 7.0.
2. Уровень визуализации 1. Видеокарта обеспечивает частичное аппаратное ускорение. Это
соответствует версии DirectX выше 7.0, но ниже 9.0.
3. Уровень визуализации 2. Все средства, которые могут быть ускорены аппаратно, будут
ускорены. Это отвечает версии DirectX 9.0 и выше.
В некоторых ситуациях требуется программно проверить текущий уровень визуализации,
чтобы выборочно отключить некоторые сложные графические средства на менее мощных
картах. Для этого используется статическое свойство Tier класса System.Windows.Media.
RenderCapability. Но здесь должен быть предпринят один трюк. Чтобы извлечь значение
уровня из свойства Tier, необходимо выполнить сдвиг на 16 бит, как показано ниже:
int renderingTier = (RenderCapability.Tier » 16);
if (renderingTier == 0)
{...}
else if (renderingTier == 1)
{...}
Такое проектное решение допускает расширяемость. В будущих версиях WPF другие биты
свойства Tier могут быть использованы для сохранения информации о поддержке других свойств,
создавая в результате подуровни.
За дополнительной информацией об аппаратно ускоряемых средствах WPF для уровней 1 и 2, а
также за списками видеокарт соответствующих уровней обращайтесь по адресу http://msdn.
microsoft.com/ru-ru/library/ms742196(v=VS. 100) .aspx.
WPF: высокоуровневый API-интерфейс
Даже если бы единственным достоинством WPF было аппаратное ускорение через
DirectX, это уже стало бы значительным усовершенствованием, хоть и не
революционным. Однако WPF на самом деле включает целый набор высокоуровневых служб,
ориентированных на прикладных программистов.
Ниже приведен список некоторых наиболее существенных изменений, которые
привнесла с собой технология WPF в мир программирования Windows-приложений.
• Веб-подобная модель компоновки. Вместо того чтобы фиксировать элементы
управления на месте с определенными координатами, WPF поддерживает гибкий
поток, размещающий элементы управления на основе их содержимого. В
результате получается пользовательский интерфейс, который может быть адаптирован
для отображения высоко динамичного содержимого или к разным языкам.
• Богатая модель рисования. Вместо рисования пикселей в WPF вы имеете дело с
примитивами — базовыми фигурами, блоками текста и прочими графическими
ингредиентами. Кроме того, доступны такие новые средства, как действительно
прозрачные элементы управления, возможность укладывания друг на друга
множества уровней с разной степенью прозрачности, а также встроенная поддержка
трехмерной графики.
• Развитая текстовая модель. После многих лет нестандартной обработки текстов
WPF наконец-то предоставляет Windows-приложениям возможность отображения
расширенного стилизованного текста в любом месте пользовательского
интерфейса. И если нужно отображать значительные объемы текста, для повышения
читабельности можно воспользоваться развитыми средствами отображения
документов, такими как переносы, разбиение на колонки и выравнивание.
Глава 1. Введение в WPF 29
• Анимация как первоклассная программная концепция. В WPF нет необходимости
использовать таймер для того, чтобы заставить форму перерисовать себя. Вместо
этого доступна анимация — неотъемлемая часть платформы. Анимация определяется
декларативными дескрипторами, и WPF запускает ее в действие автоматически.
• Поддержка аудио и видео. Прежние инструментальные наборы для построения
пользовательских интерфейсов, такие как Windows Forms, были весьма
ограничены в работе с мультимедиа. Однако WPF включает поддержку
воспроизведения любого аудио- или видеофайла, поддерживаемого проигрывателем Windows
Media, позволяя воспроизводить более одного медиафайла одновременно. Что еще
больше впечатляет — WPF предоставляет в ваше распоряжение инструменты для
интеграции видеосодержимого в остальную часть пользовательского интерфейса,
позволяя выполнять такие экзотические трюки, как размещение видеоокна на
поверхности вращающегося трехмерного куба.
• Стили и шаблоны. Стили позволяют стандартизировать форматирование и
многократно использовать его по всему приложению. Шаблоны дают возможность
изменить способ отображения элементов, даже таких основополагающих, как
кнопки. Построение интерфейса с обложками еще никогда не было таким простым.
• Команды. Большинству пользователей известно, что не имеет значения, откуда
они инициируют команду открытия (Open) — через меню или панель
инструментов; конечный результат один и тот же. Теперь эта абстракция доступна коду —
можно определять команды приложения в одном месте и привязывать их к
множеству элементов управления.
• Декларативный пользовательский интерфейс. Хотя можно конструировать окно
WPF в коде, в Visual Studio используется другой подход. Содержимое каждого
окна сериализуется в виде XML-дескрипторов в документе XAML. Преимущество
состоит в том, что пользовательский интерфейс полностью отделяется от кода, и
дизайнеры графики могут использовать профессиональные инструменты для
редактирования файлы XAML, улучшая внешний вид всего приложения. (XAML —
это сокращение от Extensible Application Markup Language (расширяемый язык
разметки приложений), который описан в главе 2.)
• Приложения на основе страниц. Используя WPF, можно строить
браузер-подобные приложения, которые позволяют перемещаться по коллекции страниц,
оснащенной кнопками навигации "вперед" и "назад". WPF автоматически
обрабатывает все сложные детали, такие как хронология посещения страниц. Проект можно
даже развернуть в виде браузерного приложения, которое выполняется внутри
Internet Explorer.
Технология Windows Forms продолжает существовать
WPF — это платформа для будущего разработки пользовательских интерфейсов
Windows-приложений. Однако она не заменит полностью Windows Forms. Во многих
отношениях Windows Forms представляет собой кульминацию предшествующего
поколения технологий отображения, построенных на основе GDI/GDI+ и User32.
Так какую же платформу следует использовать при разработке нового Windows-
приложения? Если вы начинаете с нуля, идеальным выбором будет WPF, поскольку она
предлагает лучшие возможности для будущих расширений и лучшую
жизнеспособность. Аналогично, если нужно одно из средств, которые в WPF доступны, a Windows
Forms — нет, например, трехмерное рисование или страничная организация
приложений, то имеет смысл перейти на новую платформу. С другой стороны, если вы сделали
существенные вложения в бизнес-приложение на основе Windows Forms, то не стоит
30 Глава 1. Введение в WPF
перекодировать его на WPF. В ближайшие годы поддержка платформы Windows Forms
будет продолжаться.
Возможно, лучшая часть истории состоит в том, что в Microsoft предприняли
значительные усилия для построения уровня взаимодействия между WPF и Windows Forms
(он играет роль, аналогичную уровню взаимодействия, который позволяет
приложениям .NET продолжать пользоваться унаследованными компонентами СОМ). В главе 30 вы
узнаете о том, как использовать эту поддержку элементов управления Windows Forms в
приложениях WPF и наоборот WPF предлагает аналогичную надежную поддержку
интеграции с более старыми приложениями в стиле Win32.
DirectX также продолжает существовать
Существует одна область, для которой WPF не слишком хорошо подходит —
создание приложений с требованиями к графике реального времени, таких как эмуляторы
сложных физических процессов или современные интерактивные игры. Поскольку для
такого рода приложений нужна максимально возможная видеопроизводительность,
необходимо программировать на более низком уровне и использовать DirectX напрямую.
Библиотеки управляемого кода .NET для программирования DirectX доступны для
загрузки на сайте http://msdn.microsoft.com/directx.
На заметку! Начиная с WPF 3.5 SP1, в Microsoft начали разрушать некоторые границы между
DirectX и WPF. Теперь можно создать содержимое DirectX и поместить его внутри приложения
WPF. Фактически, можно даже создать на его основе кисть и использовать ее для рисования
элемента управления WPF, или же сделать ее текстурой и отобразить на трехмерную
поверхность WPF Тема интеграции WPF и DirectX выходит за рамки настоящей книги, поэтому
обращайтесь за этим в документацию MSDN, начиная с http://msdn.microsoft.com/ru-ru/
library/system.windows.interop.d3dimage(v=VS.100) .aspx.
Silverlight
Как и .NET Framework в целом, WPF представляет собой технологию,
ориентированную на Windows. Это значит, что приложения WPF могут использоваться только на
компьютерах, работающих под управлением операционной системы Windows. Приложения
WPF, основанные на браузерах, ограничены аналогичным образом — они работают
только на компьютерах Windows, хотя поддерживают браузеры и Internet Explorer, и Firefox.
Эти ограничения не изменятся: в конце концов, отчасти целью Microsoft в
отношении WPF является использование широких возможностей компьютеров Windows и
сохранение инвестиций в такие технологии, как DirectX. Однако технология Silverlight
спроектирована как подмножество платформы WPF, работает в любом современном
браузере (Firefox, Google Chrome и Safari) за счет использования подключаемого модуля,
и открыта для других операционных систем, таких как Linux и Mac OS. Этот
амбициозный проект вызвал значительный интерес среди разработчиков.
Во многих отношениях технология Silverlight основана на WPF и включает в себя
многие соглашения WPF (наподобие разметки XAML, которая рассматривается в следующей
главе). Тем не менее, Silverlight не охватывает ряд областей, среди которых трехмерная
графика и отображение форматированных документов. В будущих выпусках Silverlight
могут появиться некоторые новые средства, но наиболее сложные из них — вряд ли.
Конечной целью Silverlight является предоставление мощного ориентированного на
разработчика конкурента Adobe Flash. Однако Flash обладает ключевым
преимуществом — он используется в веб-приложениях повсеместно, и подключаемые модули Flash
установлены почти везде. Чтобы заставить разработчиков перейти на новую, менее
устоявшуюся технологию, Microsoft придется снабдить Silverlight средствами следующего
Глава 1. Введение в WPF 31
поколения, обеспечить основательную совместимость и непревзойденную проектную
поддержку.
На заметку! Silverlight имеет две потенциальные аудитории: веб-разработчики, которые хотят
создавать более интерактивные приложения, и разработчики Windows, которые хотят расширить
свои приложения. Более подробно технология Silverlight описана в книге Silverlight 3 с
примерами на С# для профессионалов (ИД "Вильяме", 2010 г.). Можно также посетить веб-сайт
http://silverlight.net.
Независимость от разрешения
Традиционные Windows-приложения связаны определенными предположениями
относительно разрешения экрана. Обычно разработчики рассчитывают на стандартное
разрешение монитора (вроде 1024x768 пикселей) и проектируют свои окна с учетом
этого, стараясь обеспечить разумное поведение при изменении размеров в большую и
меньшую сторону.
Проблема в том, что пользовательский интерфейс в традиционных Windows-
приложениях не является масштабируемым. В результате, если вы используете монитор
с высоким разрешением, который располагает пиксели более плотно, окно приложения
становится меньше и читать текст в нем труднее. Эта проблема особенно актуальна
для новых мониторов, которые имеют высокую плотность пикселей и соответственно
работают с более высоким разрешением.
Например, легче встретить мониторы (особенно на портативных компьютерах),
которые имеют плотность пикселей в 120 dpi или 144 dpi (точек на дюйм), чем более
традиционные 96 dpi. При их встроенном разрешении эти мониторы располагают пиксели
более плотно, создавая напрягающие глаз мелкие элементы управления и текст.
В идеале приложения должны использовать более высокую плотность пикселей,
чтобы отобразить больше деталей. Например, монитор с высоким разрешением может
отображать одинакового размера значки панели инструментов, но использовать
дополнительные пиксели для отображения мелкой графики. Подобным образом можно
сохранить некоторую базовую компоновку, но обеспечить более высокую четкость деталей.
По разным причинам такое решение было невозможно в прошлом. Хотя можно
изменять размер графического содержимого, нарисованного в GDI/GDI+, компонент User32
(который генерирует визуальное представление распространенных элементов
управления) не поддерживает реального масштабирования.
WPF не страдает от этой проблемы, потому что самостоятельно визуализирует все
элементы пользовательского интерфейса — от простых фигур до таких
распространенных элементов управления, как кнопки. В результате если вы создаете кнопку шириной
в 1 дюйм на обычном мониторе, она останется шириной в 1 дюйм и на мониторе с
высоким разрешением. WPF просто визуализирует ее более детализировано, с большим
количеством пикселей.
Так выглядит картина в целом, но нужно уточнить еще несколько деталей. Самое
важное, что следует осознать — WPF базирует свое масштабирование на системной
установке DPI, а не на DPI физического дисплейного устройства. Это совершенно
логично — в конце концов, если вы отображаете приложение на 100-дюймовом проекторе,
то, скорее всего, отойдете подальше на несколько шагов и будете ожидать увидеть
огромную версию окон. Конечно, не желательно, чтобы WPF масштабировал приложение,
уменьшая его до "нормального" размера. Аналогично, если вы используете портативный
компьютер с дисплеем высокого разрешения, то хотите увидеть несколько
уменьшенные окна; это цена, которую приходится платить за то, чтобы уместить всю
информацию на маленьком экране. Более того, у разных пользователей разные предпочтения на
32 Глава 1. Введение в WPF
этот счет. Некоторым нужны расширенные подробности, в то время как другие хотят
увидеть больше содержимого.
Так каким же образом WPF определяет, насколько большим должно быть окно
приложения? Краткий ответ состоит в том, что при вычислении размеров WPF использует
системную установку DPI. Но чтобы понять, как это в действительности работает,
необходимо более детально ознакомиться с системой измерений WPF.
Единицы WPF
Окно WPF и все элементы внутри него измеряются в независимых от устройства
единицах. Такая единица определена как 1/96 дюйма. Чтобы понять, что это означает
на практике, нужно рассмотреть пример.
Предположим, что вы создаете в WPF маленькую кнопку размером 96x96 единиц.
Если вы используете стандартную установку Windows DPI (96 dpi), то каждая
независимая от устройства единица измерения соответствует одному реальному физическому
пикселю. Это потому, что WPF использует следующее вычисление:
[Размер в физических единицах] = [Размер в независимых от устройства единицах]
х [DPI системы]
= 1/96 дюйма х 96 dpi
= 1 пиксель
По сути, WPF предполагает, что ему нужно 96 пикселей, чтобы отобразить один дюйм,
потому что Windows сообщает ему об этом через системную настройку DPI. Однако в
действительности это зависит от применяемого дисплейного устройства.
Например, рассмотрим 20-дюймовый жидкокристаллический монитор с
максимальным разрешением в 1600x1200 пикселей. Используя теорему Пифагора, вы можете
вычислить плотность пикселей для этого монитора, как показано ниже:
Гг_т л Vl6002 +12002 пикселей ^ пп ^
[DPI экрана] = = 100 dpi
19дюймов
В этом случае плотность пикселей составляет 100 dpi — немного больше того, что
предполагает Windows. В результате на этом мониторе кнопка размером 96x96 пикселей
будет несколько меньше одного дюйма.
С другой стороны, рассмотрим 15-дюймовый жидкокристаллический монитор с
разрешением 1024x768 пикселей. Здесь плотность пикселей составит около 85 dpi, поэтому
кнопка размером 96x96 пикселей окажется размером немного больше 1 дюйма.
В обоих случаях, если вы уменьшите размер экрана (скажем, переключившись на
разрешение 800x600), то кнопка (и любой другой экранный элемент) станет
пропорционально больше. Причина в том, что системная установка DPI останется 96 dpi. Другими
словами, Windows продолжает предполагать, что 96 пикселей составляют дюйм,
несмотря на то, что при меньшем разрешении потребуется существенно меньше пикселей.
Совет. Возможно, вам известно, что жидкокристаллические мониторы создаются с единственным
разрешением, которое называется естественным разрешением. При более низком разрешении
монитору приходится использовать интерполяцию, чтобы заполнить лишние пиксели, в это может
вызвать нерезкость. Чтобы получить наилучшее качество изображения, всегда лучше
использовать естественное разрешение. Если хотите иметь более крупные окна, кнопки и текст,
рассмотрите вместо этого возможность модификации системной установки DPI (как описано далее).
Системная установка DPI
До сих пор пример кнопки WPF работал точно так же, как любой другой
интерфейсный элемент в Windows-приложении любого иного типа. Отличие проявляется при из-
Глава 1. Введение в WPF 33
менении вашей системной установки DPI. В предыдущем поколении Windows это
средство иногда называли крупными шрифтами. Это потому, что системная установка DPI
влияет на размер системных шрифтов, часто оставляя прочие детали неизменными.
На заметку! Многие Windows-приложения не полностью поддерживают увеличенные установки
DPI. В худшем случае увеличение системной установки DPI может привести к появлению окон,
в которых некоторое содержимое увеличено, а другое — нет, что может привести к утере части
содержимого или даже к нефункциональным окнам.
Здесь поведение WPF отличается. WPF воспринимает системную установку DPI
естественным образом и без особых затрат. Например, если вы измените системную
установку DPI на 120 dpi (распространенный выбор пользователей экранов с большим
разрешением), WPF предполагает, что для заполнения дюйма пространства нужно 120
пикселей. WPF использует следующее вычисление для определения того, как он должен
транслировать логические единицы в физические пиксели устройства:
[Размер в физических единицах] = [Размер в независимых от устройства единицах]
х [DPI системы]
=1/96 дюйма х 120 dpi
=1,25 пикселя
Другими словами, когда вы устанавливаете системную настройку DPI в 120 dpi, то
механизм визуализации WPF предполагает, что одна независимая от устройства
единица измерения соответствует 1,25 пикселя. Если вы отображаете кнопку 96x96, то
физический ее размер составит 120x120 пикселей (потому что 96 х 1,25 = 120). Именно
такого результата вы и ожидаете — кнопка размером в 1 дюйм имеет такой же размер
на мониторе с повышенной плотностью пикселей.
Такое автоматическое масштабирование было бы не слишком полезным, если бы
касалось только кнопок. Но WPF использует независимые от устройства единицы для
всего, что отображает, включая фигуры, элементы управления, текст и любые другие
ингредиенты, которые помещаются в окно. В результате можно изменять системную
установку DPI, как вам заблагорассудится, и WPF незаметно подгонит размеры окон
приложения.
На заметку! В зависимости от системной установки DPI вычисляемый размер пикселя может быть
выражен дробным значением. Можно предположить, что WPF просто округляет все размеры до
ближайшего пикселя. Однако по умолчанию WPF поступает несколько иначе. Если грань
элементов приходится на точку между пикселями, WPF использует сглаживание, чтобы размыть эту
грань. Это может показаться странным решением, но на самом деле оно вполне оправдано.
Элементы управления не обязательно должны иметь прямые четкие грани, если для их
отображения применяется специально отрисованная графика, поэтому некоторая степень
сглаживания все равно необходима.
Шаги для изменения системной установки DPI зависят от операционной системы.
В следующих разделах объясняется, что следует делать, в зависимости от используемой
операционной системы.
Windows XP
1. Щелкните правой кнопкой мыши на рабочем столе и выберите в контекстном
меню пункт Свойства.
2. В открывшемся диалоговом окне перейдите на вкладку Параметры и щелкните на
кнопке Дополнительно.
34 Глава 1. Введение в WPF
3. На вкладке Общие выберите в списке Масштаб (количество точек на дюйм)
вариант Обычный размер (96 точек/дюйм) или Крупный размер A20 точек/дюйм).
Это две рекомендованных опции для Windows XP, потому что специальные
установки DPI, скорее всего, не будут поддерживаться старыми программами. Чтобы
попробовать установить собственное значение DPI, выберите вариант Особые
параметры. Затем можно указать определенное значение в процентах (например,
175% увеличивает стандартное значение 96 dpi до 168 dpi).
Windows Vista
1. Щелкните правой кнопкой мыши на рабочем столе и выберите в контекстном
меню пункт Персонализация.
2. В списке ссылок слева щелкните на Корректировка размеров шрифта (DPI).
3. Выберите один из переключателей 96 точек/дюйм и 120 точек/дюйм либо
щелкните на кнопке Другой размер шрифта, чтобы указать специальное
значение DPI. После этого можно задать значение в процентах (например, 175%
увеличивает стандартное значение 96 dpi до 168 dpi). Кроме того, здесь имеется
флажок Использовать масштабы в стиле Windows XP, который описан во врезке
"Масштабирование DPI в Windows Vista и Windows 7".
Windows 7
1. Щелкните правой кнопкой мыши на рабочем столе и выберите в контекстном
меню пункт Персонализация.
2. В списке ссылок внизу слева щелкните на Экран.
3. Выберите один из переключателей Мелкий (опция по умолчанию), Средний или
Крупный. Эти опции также описаны в процентах масштабирования A00%, 125%
или 150%) и на самом деле соответствуют значениями 96 dpi, 120 dpi и 144 dpi.
Первые две соответствуют стандартам, имеющимся в Windows Vista и Windows XP,
а третья — несколько больше. В качестве альтернативы можно щелкнуть на
ссылке Другой размер шрифта (точек на дюйм) и указать специальное значение
масштаба, как показано на рис. 1.1 (например, 175% увеличивает стандартное
значение 96 dpi до 168 dpi). Кроме того, здесь имеется флажок Использовать масштабы
в стиле Windows XP, который описана во врезке "Масштабирование DPI в Windows
Vista и Windows 7".
Выбор масштаба
ggj]
Для установки масштаба выберите процентное соотношение
из списка или переместите ползунок с
Масштаб от обычного размера:
1 |
1 1 '
0 1
Segoe 1Д 9 пт, 96 пикселей на дюйм
льзовать масштабы в
иле Windows №
помощью мыши.
100% -
1 1
2
•1
3
•
ОК ] [ Отмена )
Рис. 1.1. Изменение системной установки DPI
Глава 1. Введение в WPF 35
Масштабирование DPI в Windows Vista и Windows 7
Поскольку старые приложения печально известны отсутствием поддержки высоких значений DPI,
в Windows Vista появился новый прием, который получил название масштабирование растровых
изображений (bitmap scaling). В Windows 7 это средство также поддерживается.
Если вы запускаете приложение, которое не поддерживает высоких значений DPI, то Windows
изменяет размер содержимого окна до желаемого DPI, как если бы это было просто графическое
изображение. Преимущество такого решения в том, что приложению кажется, что оно работает при
стандартных 96 dpi. ОС Windows незаметно транслирует ввод (такой как щелчки кнопками мыши) и
маршрутизирует его в правильное место соответствующей "реальной" координатной системы.
Алгоритм масштабирования, используемый Windows, достаточно хорош — он старается
избегать размытости граней и использует аппаратную поддержку видеокарты, когда это позволяет
увеличить скорость, но это неизбежно приводит к некоторой общей размытости изображения.
К тому же это имеет серьезные ограничения, связанные с тем, что Windows не может распознать
старые приложения, которые поддерживают высокие значения DPI. Поэтому приложения
должны включать манифест или вызывать SetProcessDPIAware (в User32) для объявления о
своей поддержке высоких значений DPI. Хотя WPF-приложения обрабатывают этот шаг корректно,
приложения, разработанные до появления Windows Vista, не могут воспользоваться ни одним из
подходов, и обречены на неидеальное масштабирование растровых изображений.
Существуют два возможных решения. При наличии нескольких специфичных приложений, которые
поддерживают высокие установки DPI, но не сообщают об этом, эту деталь можно
сконфигурировать вручную. Для этого щелкните правой кнопкой мыши на ярлыке, запускающем приложение
(в меню Пуск) и выберите в контекстном меню пункт Свойства. На вкладке Совместимость
отметьте флажок Отключить масштабирование изображения при высоком разрешении
экрана. Однако если придется конфигурировать много приложений, эти действия могут
оказаться довольно утомительными.
Другое возможное решение заключается в том, чтобы вообще отключить масштабирование
растровых изображений. Для этого отметьте флажок Использовать масштабы в стиле Windows
ХР в диалоговом окне Выбор масштаба, которое показано на рис. 1.1. Единственное
ограничение этого подхода связано с тем, что могут существовать приложения, которые некорректно
отображаются (и потому могут даже оказаться неработоспособными) при высоких установках DPI.
По умолчанию флажок Использовать масштабы в стиле Windows XP отмечен для значений
120 dpi и менее, но не отмечен для значений свыше 120 dpi.
Растровая и векторная графика
Когда вы имеете дело с обычными элементами управления, то можете рассчитывать
на независимость WPF от разрешения. WPF автоматически заботится о том, чтобы все
имело правильные размеры. Однако если в приложении планируется использовать
изображения, подобной уверенности быть не может. Например, в традиционных Windows-
приложениях для команд панели инструментов применяются крошечные растровые
изображения. В приложении WPF такой подход не идеален, потому что растровое
изображение может отображать артефакты (размытые), которые будут
масштабироваться вверх и вниз согласно системной установке DPI. Вместо этого при проектировании
пользовательского интерфейса WPF даже самые мелкие значки обычно реализованы в
векторной графике. Векторная графика определена как набор фигур, каждая из
которых может быть легко масштабирована до любых размеров.
На заметку! Разумеется, отображение векторной графики требует больше времени, чем отрисов-
ка базового растрового изображения, но WPF включает набор приемов оптимизации, которые
призваны снизить накладные расходы, всегда обеспечивая разумную производительность.
36 Глава 1. Введение в WPF
Важность независимости от разрешения переоценить трудно. На первый взгляд это
кажется очевидным, элегантным решением старой проблемы (что так и есть). Однако
чтобы проектировать полностью масштабируемые интерфейсы, разработчики должны
взять на вооружение новый образ мышления.
Архитектура WPF
Технология WPF использует многоуровневую архитектуру. На вершине ваше
приложение взаимодействует с высокоуровневым набором служб, которые полностью
написаны на управляемом коде С#. Действительная работа по трансляции объектов
.NET в текстуры и треугольники Direct3D происходит "за кулисами", с
использованием низкоуровневого неуправляемого компонента по имени milcore.dll. Библиотека
milcore.dll реализована в неуправляемом коде потому, что ей требуется тесная
интеграция с Direct3D, и вдобавок для нее чрезвычайно важна производительность.
На рис. 1.2 показаны уровни, на которых построена работа приложения WPF.
PresentationFramework.dll
Управляемый
API-интерфейс WPF
PresentationCore.dll
WindowsBase.dll
/
\
/
X
milcore.dll
WindowsCodecs.dll
i
т
Direct3D
User32
Уровень
медиа-интеграции
Рис. 1.2. Архитектура WPF
Ниже описаны ключевые компоненты, присутствующие на рис. 1.2.
• PresentationFramework.dll содержит типы WPF верхнего уровня, включая
те, что представляют окна, панели и прочие виды элементов управления. Также
он реализует высокоуровневые программные абстракции, такие как стили.
Большинство классов, которые вы будете использовать, находятся
непосредственно в этой сборке.
• PresentationCore.dll содержит базовые типы, такие как UIElement и Visual,
от которых унаследованы все фигуры и элементы управления. Если вам не нужен
полный уровень абстракции окон и элементов управления, можете опуститься
ниже, на этот уровень, и продолжать пользоваться преимуществами механизма
визуализации WPF.
• WindowsBase.dll содержит еще более базовые ингредиенты, которые
потенциально могут применяться вне WPF, такие как Dispatcher Object и
Dependency Object, поддерживающие механизм свойств зависимости (эта тема
будет детально рассмотрена в главе 4).
Глава 1. Введение в WPF 37
• milcore.dll — ядро системы визуализации WPF и фундамент уровня медиа-
интеграции (Media Integration Layer — MIL). Его составной механизм
транслирует визуальные элементы в треугольники и текстуры, которых ожидает Direct3D.
Хотя milcore.dll считается частью WPF, это также важнейший компонент
операционных систем Windows Vista и Windows 7. В действительности DWM (Desktop
Window Manager — диспетчер окон рабочего стола) использует milcore.dll для
отображения рабочего стола.
На заметку! C6opKymilcore.dll иногда называют механизмом "управляемой графики". Подобно
тому, как общеязыковая исполняющая среда (common language runtime — CLR) управляет
жизненным циклом приложения .NET, milcore.dll управляет состоянием дисплея. И так же, как
CLR избавляет от забот об освобождении объектов и восстановлению памяти, milcore.dll
избавляет от необходимости думать о недействительности и перерисовке окна. Вы просто
создаете объекты с содержимым, которое хотите отобразить, a milcore.dll рисует
соответствующие части окна, когда оно перемещается, скрывается и раскрывается, сворачивается и
восстанавливается, и т.д.
• WindowsCodecs.dll —низкоуровневый API-интерфейс, обеспечивающий
поддержку изображений (например, обработку, отображение и масштабирование
растровых изображений и файлов JPEG).
• Direct3D — низкоуровневый API-интерфейс, через который визуализируется вся
графика в WPF.
• User32 используется для определения того, какое место на экране к какой
программе относится. В результате он по-прежнему вовлечен в WPF, но не участвует
в визуализации распространенных элементов управления.
Наиболее важный факт, который потребуется осознать, состоит в том, что Direct3D
визуализирует все рисование в WPF. При этом не важно, установлена на компьютере
видеокарта со скромными возможностями или же более мощная, используются базовые
элементы управления или рисуется более сложное содержимое, запускается
приложение в Windows ХР, Windows Vista или Windows 7. Даже двумерные фигуры и обычный
текст трансформируются в треугольники и проходят по трехмерному конвейеру. Какие-
либо обращения к GDI+ или User32 отсутствуют.
Иерархия классов
Читая эту книгу, большую часть времени вы потратите на изучение пространств
имен и классов WPF. Но прежде чем начать, полезно взглянуть на общую иерархию
классов, которые ведут к базовому набору элементов управления WPF
На рис. 1.3 показан базовый обзор некоторых ключевых ветвей иерархии классов.
Продвигаясь по главам этой книги, вы будете знакомиться с указанными (и связанными
с ними) классами более подробно.
В последующих разделах описаны основные классы из этой диаграммы. Многие
из них ведут к целым ветвям элементов (таких как фигуры, панели и элементы
управления).
На заметку! Основные пространства имен WPF начинаются в System.Windows
(например, System.Windows, System.Windows .Controls и System.Windows .Media).
Единственным исключением являются пространства имен, начинающиеся с System.Windows.
Forms, которые относятся к инструментам Windows Forms.
38 Глава 1. Введение в WPF
Shape
DispatcherObject
i
DependencyObject
i
Visual
Условные
обозначения
Абстрактный класс
Конкретный класс
ж
UlElement
FrameworkElement
I
Control
Panel
ContentControl
4 ItemsControl
Рис. 1.3. Фундаментальные классы WPF
System. Threading. DispatcherObject
Приложения WPF используют знакомую однопоточную модель (single-thread affinity —
STA), а это означает, что весь пользовательский интерфейс принадлежит единственному
потоку. Взаимодействовать с элементами пользовательского интерфейса из других
потоков небезопасно. Чтобы содействовать работе этой модели, каждое WPF-приложение
управляется диспетчером, координирующим сообщения (появляющиеся в результате
клавиатурного ввода, перемещений курсора мыши и таких процессов платформы, как
компоновка). Будучи унаследованным от DispatcherObject, каждый элемент
пользовательского интерфейса может удостовериться, выполняется ли код в правильном потоке,
и обратиться к диспетчеру, чтобы направить код в поток пользовательского
интерфейса. Подробнее о модели многопоточности WPF речь пойдет в главе 31.
System.Windows. DependencyObject
В WPF центральный путь взаимодействия с экранными элементами пролегает
через свойства. На ранней стадии цикла проектирования архитекторы WPF решили
создать более мощную модель свойств, которая положена в основу таких средств, как
уведомления об изменениях, наследуемые значения по умолчанию и более
экономичное хранилище свойств. Конечным результатом стало средство свойств зависимости
Глава 1. Введение в WPF 39
(dependency property), с которым вы ознакомитесь в главе 4. За счет наследования от
DependencyObject, классы WPF получают поддержку свойств зависимости.
System.Windows.Media.Visual
Каждый элемент, появляющийся в WPF, в основе своей является Visual. Класс
Visual можно воспринимать как единственный объект рисования, инкапсулирующий
в себе инструкции рисования, дополнительные подробности рисования (наподобие
отсечения, прозрачности и настроек трансформации) и базовую функциональность
(вроде проверки попадания). Класс Visual также обеспечивает связь между
управляемыми библиотеками WPF и сборкой milcore.dll, которая визуализирует отображение.
Любой класс, унаследованный от Visual, обладает способностью отображаться в окне.
Если вы предпочитаете создавать свой пользовательский интерфейс с применением
легковесного API-интерфейса, не обладающего высокоуровневыми средствами WPF, то
можете программировать непосредственно с использованием объектов Visual, как
описано в главе 14.
System. Windows. UIElement
Класс UIElement добавляет поддержку таких сущностей WPF, как компоновка
(layout), ввод (input), фокус (focus) и события (events) — все, что команда разработчиков
WPF называет аббревиатурой LIFE. Например, именно здесь определен двухшаговый
процесс измерения и организации компоновки, о котором вы узнаете в главе 18. Здесь
же щелчки кнопками мыши и нажатия клавиш трансформируются в более удобные
события, такие как MouseEnter. Как и со свойствами, WPF реализует расширенную
систему передачи событий, именуемую маршрутизируемыми событиями (routed events).
В главе 5 будет показано, как она работает. И, наконец, UIElement добавляет поддержку
команд (см. главу 9).
Sys tern. Windows. FrameworkElemen t
Класс FrameworkElement — конечный пункт в центральном дереве
наследования WPF Он реализует некоторые члены, которые просто определены в UIElement.
Например, UIElement устанавливает фундамент для системы компоновки WPF, но
FrameworkElement включает ключевые свойства (вроде HorizontalAlignment и
Margin), которые поддерживают его. UIElement также добавляет поддержку привязки
данных, анимации и стилей — все они являются центральными средствами.
System. Windows. Shapes. Shape
От этого класса наследуются базовые фигуры, такие как Rectangle, Polygon,
Ellipse, Line и Path. Эти фигуры могут использоваться наряду с более
традиционными графическими элементами Windows вроде кнопок и текстовых полей. Построением
фигур мы займемся в главе 12.
System. Windows. Controls. Control
Элемент управления (control) — это элемент, который может взаимодействовать
с пользователем. К нему очевидным образом относятся такие классы, как Text Box,
Button и ListBox. Класс Control добавляет дополнительные свойства для установки
шрифта, а также цветов переднего плана и фона. Но наиболее интересная деталь,
которую он предоставляет — это поддержка шаблонов, которая позволяет заменять
стандартный внешний вид элемента управления собственным рисованием. Шаблоны
элементов управления рассматриваются в главе 17.
40 Глава 1. Введение в WPF
На заметку! В программировании с применением Windows Forms любой визуальный компонент в
форме называется элементом управления. В WPF это не так. Визуальные единицы называются
элементами (element), и только некоторые из них являются элементами управления (те, что
могут принимать фокус и взаимодействовать с пользователем). Еще более запутывает эту
систему то, что многие элементы определены в пространстве имен System.Windows.Controls,
хотя они не унаследованы от System.Windows.Controls.Control и не могут считаться
элементами управления. Примером может служить класс Panel.
Sys tern. Windows. Controls. ContentControl
Это базовый класс для всех элементов управления, которые имеют отдельный
фрагмент содержимого. Сюда относится все — от скромной метки Label до окна Window.
Наиболее впечатляющая часть этой модели (которая более детально описана в главе 6)
заключается в том, что единственный фрагмент содержимого может быть чем угодно —
от обычной строки до панели компоновки, содержащей комбинацию других фигур и
элементов управления.
System. Windows. Controls. ItemsControl
Это базовый класс для всех элементов управления, которые отображают
коллекцию каких-то единиц информации, вроде ListBox и TreeView. Списочный элемент
управления замечательно гибок; например, используя встроенные средства класса
ItemsControl, можно трансформировать обычный ListBox в список переключателей,
список флажков, упорядоченный набор картинок или комбинацию совершенно разных
элементов по своему выбору. Фактически в WPF все меню, панели инструментов и
линейки состояния на самом деле являются специализированными списками, и классы,
реализующие их, наследуются от ItemsControl. Вы начнете использовать списки в
главе 19, когда пойдет речь о привязке данных. Их расширение вы изучите в главе 20, а
наиболее специализированные списочные элементы управления — в главе 22.
System. Windows. Controls. Panel
Это базовый класс для всех контейнеров компоновки — элементов, которые
содержат в себе один или более дочерних элементов и упорядочивают их в соответствии с
определенными правилами компоновки. Эти контейнеры образуют фундамент
системы компоновки WPF, и их использование — ключ к упорядочиванию содержимого
наиболее привлекательным и гибким способом. Система компоновки WPF более детально
рассматривается в главе 3.
WPF4
WPF 4 — относительно новая технология. Частично она входила в несколько
выпусков .NET и постепенно совершенствовалась.
• WPF 3.0. Первая версия WPF вышла вместе с двумя другими технологиями:
Windows Communication Foundation (WCF) и Windows Workflow Foundation (WF).
Все вместе это называлось .NET 3.0.
• WPF 3.5. ГЪд спустя, вышла новая версия WPF, как часть .NET Framework 3.5.
Новые средства WPF в основном были слегка усовершенствованы, включая
исправление ошибок и повышение производительности.
• WPF 3.5 SP1. Когда вышел пакет обновлений .NET Framework Service Pack 1 (SP1),
проектировщики WPF получили возможность добавить некоторые новые
средства, подобные сглаженной графике (благодаря построителям текстуры) и
изощренному элементу управления DataGrid.
Глава 1. Введение в WPF 41
• WPF 4. В последнем выпуске WPF появилось множество улучшений, включая
ценные новые средства, построенные на базе существующей инфраструктуры WPF.
Среди некоторых наиболее заметных изменений — улучшенная визуализация
текста, более естественная анимация и поддержка средств Windows 7, таких как
сенсорные возможности и новая панель задач.
Новые средства
В этой книге охвачены все концепции WPF, включая самые броские новые средства
и базовые принципы, которые остаются неизменными с момента появления этой
технологии. Однако если вы — опытный разработчик WPF, заглядывайте во врезки "Что
нового?", предлагаемые в начале каждой главы. В них детализируется относительно новый
материал, т.е. средства, которые появились в WPF 3.5 SP1 или WF 4. Если такой врезки
нет, то, скорее всего, в главе рассматриваются устоявшиеся средства WPF, которые в
последнем выпуске не изменились.
Приведенный ниже список поможет идентифицировать ряд наиболее заметных
изменений, произошедших со времени выхода WPF 3.0, а также отыскать главы, в
которых обсуждается каждое из средств.
• Новые элементы управления. Семейство элементов WPF продолжает расти.
Теперь оно включает профессиональный выглядящий DataGrid (глава 22),
стандартные DataPicker и Calendar (глава 6) и встроенный WebBrowser для
просмотра HTML-разметки и веб-серфинга (глава 24). Отдельная загрузка также добавляет
полезный элемент управления Ribbon (глава 25), который придает приложениям
современный вид.
• Усовершенствования двухмерной графики. Теперь визуальное представление
каждого элемента может быть радикально изменено посредством эффектов в духе
PhotoShop — через построители текстур (с использованием вплоть до версии 3
стандарта построителей текстуры). Разработчики, которые желают
манипулировать индивидуальными пикселями вручную, могут также генерировать и
модифицировать изображения с помощью класса WriteableBitmap. Оба средства
рассматриваются в главе 14.
• Облегчение анимации. Эти функции позволяют создавать более жизнеподобные
анимации, которые прыгают, ускоряются и качаются естественным образом.
Полное описание содержится в главе 15.
• Диспетчер визуального состояния. Впервые появившийся в Silverlight,
диспетчер визуального состояния (см. главу 17) облегчает изменение обложек элементов
управления без необходимости понимания их внутреннего устройства и работы.
• Windows 7. Новейшая операционная система от Microsoft добавила целый пакет
новых средств. WPF включает естественную поддержку улучшенной панели
задач, позволяя использовать списки переходов, перекрытия значков, уведомления
о ходе работ и панели инструментов с миниатюрами (все это рассматривается в
главе 23). При наличии соответствующего оборудования можно использовать
поддержку WPF сенсорных возможностей Windows 7 (глава 5), которые позволяют с
помощью жестов на сенсорном экране управлять визуальными объектами.
• Улучшенная визуализация. В WPF продолжает улучшаться качество отображения
за счет преодоления проблем, связанных с моделью рисования, не зависящей от
разрешения монитора. В WPF 4 можно использовать округление компоновки,
которое выравнивает контейнеры по границам пикселей, гарантируя чистое
изображение (см. главу 3). То же самое можно сделать при визуализации текста,
гарантируя его четкость даже при самых маленьких размерах (см. главу 6).
42
Глава 1. Введение в WPF
• Кэширование растровых изображений. При правильном сценарии рабочую
нагрузку процессора можно снижать, кэшируя сложную векторную графику в
памяти видеокарты. Эта техника удобна, в частности, в случае использования
анимации и описана в главе 16.
• XAML 2009. В WPF появилась новая версия стандарта разметки XAML,
используемого для объявления пользовательского интерфейса в окне или на странице.
В нем добавлен ряд небольших улучшений, но, скорее всего, вы пока не
захотите ими пользоваться, потому что стандарт не встроен в компилятор WPF XAML.
Подробнее об этой ситуации читайте в главе 2.
WPF Toolkit
Прежде чем новый элемент управления найдет свое место в библиотеках WPF
платформы .NET, он начинает свою жизнь в составе отдельной загрузки инструментального
набора WPF Toolkit. Хотя WPF Toolkit не предсказывает будущего направления развития
WPF, это замечательное место, где можно найти практичные компоненты и элементы,
выходящие за рамки обычных выпусков WPF. Так, например, WPF не включает никаких
инструментов построения диаграмм, а в WPF Toolkit вы найдете набор элементов для
создания столбчатых, круговых, линейных и прочих диаграмм.
В этой книге периодически встречаются ссылки на WPF Toolkit, когда имеет смысл
указать на полезную часть функциональности, которая не доступна в ядре
исполняющей среды .NET Для загрузки WPF Toolkit, ознакомления с его кодом либо изучения
документации обратитесь по адресу http://wpf.codeplex.com. Там же вы найдете
ссылки на другие управляемые Microsoft проекты WPF, включая WPF Features (куда входят
экспериментальные средства WPF) и средства тестирования WPF
Visual Studio 2010
Хотя пользовательские интерфейсы WPF можно строить вручную либо с помощью
графического инструмента Expression Blend, большинство разработчиков начинают с
Visual Studio и проводят в нем большую часть времени. В этой книге предполагается,
что вы пользуетесь Visual Studio, и периодически объясняется, как применять Visual
Studio для решения важнейших задач, таких как добавление ресурса,
конфигурирование свойств проекта или создание сборки с библиотекой элементов управления. Однако
много времени на исследование разнообразных средств времени проектирования
тратиться не будет. Вместо этого внимание будет сосредоточено на лежащей в основе
разметке и коде, что понадобится для создания профессиональных приложений.
На заметку! Возможно, вы уже знаете, как создается проект WPF в Visual Studio, но стоит кратко
напомнить. Сначала выберите пункт меню File о New о Project (Файл ^Создатьо Проект) Затем
в открывшемся диалоговом окне выберите группу Visual C#c=>Windows (в дереве слева), а в
ней — шаблон WPF Application (в списке справа). В главе 24 вы узнаете о более
специализированном шаблоне WPF Browser Application. Выбрав каталог, введите имя проекта и
щелкните на кнопке ОК. В результате получается базовая структура приложения WPF
Поддержка множества целевых платформ
В прошлом каждая версия Visual Studio была тесно привязана к определенной
версии .NET. Версия Visual Studio 2010 свободна от этого ограничения и позволяет
проектировать приложения, ориентированные на любую версию .NET— от 2.0 до 4.
Хотя очевидно невозможно создать приложение WPF для .NET 2.0, в версиях .NET 3.0
и 3.5 поддержка WPF имеется. Выбор в качестве целевой платформы .NET 3.0 обеспе-
Глава 1. Введение в WPF 43
чивает наиболее широкую совместимость (т.к. приложения .NET 3.0 могут работать под
управлением исполняющих сред .NET 3.0, 3.5 и 4). Выбор в качестве целевой
платформы .NET 3.5 или .NET 4 открывает доступ к новейшим средствам WPF, имеющимся в
.NET.
При создании нового проекта в Visual Studio можно выбирать целевую версию .NET
Framework в раскрывающемся списке, который расположен в верхней части
диалогового окна New Project (Новый проект) прямо над списком шаблонов проектов (рис. 1.4).
New Project
Instated Templates
л Visual С*
Windows
Web
Office
Cloud
Reporting
SharePoint
Sirverlight
::ШШ)
;
NET Framework 20
NET Framework ЗЛ
NET Framework 35
e! ' <|М1?1ге|п?1|Г|ТПн^,,1>
Sort by: Default
bplication Visual C*
Visual C*
Type: Visual C*
Windows Presentation Foundation client
application
ЧН Console Application
^gfj Class Library
d WPF Browser Application Visual C*
Location:
Solution:
Solution name:
Wpf Application
DADes ktop\
Create пел solution
Bro,
Create directory for solution
Add to source control
Рис. 1.4. Выбор целевой версии .NET Framework
Целевую версию можно изменить в любой момент позже, дважды щелкнув на узле
Properties (Свойства) в окне Solution Explorer (Проводник решения) и изменив выбор в
списке Target Framework (Целевая платформа).
Для обеспечения аккуратной поддержки множества целевых платформ Visual Studi