Window Presentation Foundation系列 (1)---从HelloWorld认知WPF

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       Ok，作为一个Programmer，绝大部分人对一种全新的语言的第一个程序应该都是Hello，World吧。在这里我也从这个开始,一个最简单的Hello World。代码如下：

    1: using System;
   2: using System.Windows;
   3:
   4: namespace HelloWorld
   5: {
   6:     class HelloWorld
   7:     {
   8:         [STAThread]
   9:         public static void Main(string [] args)
  10:         {
  11:             //Console.WriteLine("Hello, World! This is a most simple WPF Application");
  12:         }
  13:     }
  14: }

     

      使用命令行编译，如下 csc /out:.\HelloWorld.exe HelloWorld.cs。编译成功运行，运行会显示Hello, World! This is a simple WPF Application的一个消息。但是这个WPF很不完整，没有使用任何的WPF服务，也可以说跟WPF扯不上关系，它只是一个简单的C# Console程序。到底真正的WPF包含哪些关键的组件（或者核心的DLL文件）以及WPF能够做些什么？我们可以通过下面的图片来理解.

图 1

      上图中标为暗红色的是WPF的三大核心组件，其中milcore组件，它的职责是完成与Direct3D的交互。并且出于效率和安全考虑，milcore由非托管代码实现。WPF 中的所有显示是通过 DirectX 引擎完成的，可实现高效的硬件和软件呈现。WPF 还要求对内存和线程执行进行精确控制。milcore 中的组合引擎受性能影响关系大，需要放弃 CLR 的许多优点来提高性能。WPF的另外两大核心组件PresentationFramework和PresentationCore都位于通用语言运行库（CLR）之上。而那么就可以看出，WPF的大部分代码都是以托管形式存在的。这两大组件提供了WPF项目需要的函数库和功能库，由于是以托管的形式存在，所以也避免了我们直接操作底层和出现诸如内存泄露的可能性。

                                      

          图  2   

      从上面的这幅图可以看出一共分成了五大块（Core Presentation、User Interface Services、Base Services、Document Servies和XPS Viewer）：

• Core Presentation：包含了所有的图形效果，如图形、2D图形、3D图形、文本、音频、视频和显示效果。同时还包括强大的动画效果，动画可以应用前面的所有元素。最下面的那个就是视觉基本元素。
• User Interface Services：包含了应用程序服务、部署服务、控件库、布局和数据绑定.
• Base Services：提供了XAML支持、提高开发效率、输入和事件的支持、属性系统。
• Document Servies和XPS Viewer则提供了基本的打印和表报服务，可以通过这些组件实现自定义的打印和显示效果。

      好了，再继续改进Hello World，改进后的代码如下：

   1: using System;
   2: using System.Windows;
   3: namespace HelloWorld
   4: {
   5:     [STAThread]
   6:     public static void Main(string [] args)
   7:     {
   8:         //MessageBox.Show("Hello, World! This is a simple WPF Application");
   9:
  10:         Window wnd = new Window();
  11:         wnd.Width = 800;
  12:         wnd.Height = 600;
  13:         wnd.Title = "Hello World";
  14:         wnd.Show();
  15:
  16:         Application app = new Application();
  17:         app.Run();
  18:     }
  19: }

           再次通过命令行编译，编译命令如下（这里为了便于理解，我对编译命令做了排版，实际使用中并不需要这样）

 

   1:  csc  /target:winexe /out:.\HelloWorld.exe
   2:
   3:  /reference:"C:\Program Files\Reference Assemblies\Microsoft\Framework\v3.0\presentationframework.dll"
   4:
   5:  /reference:"C:\Program Files\Reference Assemblies\Microsoft\Framework\v3.0\windowsbase.dll"
   6:
   7:  /reference:"C:\Program Files\Reference Assemblies\Microsoft\Framework\v3.0\presentationcore.dll"
   8:
   9:  HelloWorld.cs

   

           注意，在这里引用了prensentationframework.dll、presentationcore.dll和windowsbase.dll这三个WPF的核心DLL。在这里使用.net Reflector(http://reflectoraddins.codeplex.com/)来查看编译后的exe文件的IL代码如下：          

    图  3

          

          由上图，我们可以清楚地看出来，WPF程序的编译过程，并且可以看到它链接了那些WPF组件。

          当然，一个真正的WPF程序远不止一个消息对话框或者一个简单的什么都没有的窗体而已，它是需要有Application类的实例。在这里我们来分别继承一个Application和Windows,具体代码如下：

   1:  using System;  

   2:  using System.Windows;  

   3:  namespace HelloWorld  

   4:  {  

   5:      class HelloWorld : Application  

   6:      {  

   7:          [STAThread]  

   8:          public static void Main(string [] args)  

   9:          {  

  10:      /*      #region // simple I 

  11:              MessageBox.Show("Hello, World! This is a simple WPF Application"); 

  12:              #endregion // simple I 

  13:               

  14:              #region // simple II 

  15:              Window wnd = new Window(); 

  16:              wnd.Width = 800; 

  17:              wnd.Height = 600; 

  18:              wnd.Title = "Hello World"; 

  19:              wnd.Show(); 

  20:               

  21:              Application app = new Application(); 

  22:              app.Run(); 

  23:              #endregion // simple II 

  24:      */        

  25:              #region // simple III  

  26:              HelloWorldWnd wnd = new HelloWorldWnd();  

  27:              wnd.Show();  

  28:                

  29:              HelloWorld helloWorld = new HelloWorld();  

  30:              helloWorld.Run();  

  31:              #endregion // simple III  

  32:          }  

  33:      }  

  34:        

  35:      class HelloWorldWnd : Window  

  36:      {  

  37:          public HelloWorldWnd()  

  38:          {  

  39:              this.Width = 400;  

  40:              this.Height = 300;  

  41:              this.Title = "Hello World Windows";  

  42:          }  

  43:      }  

  44:  }  

       同样使用Reflector来查看IL代码，如下所示：

图  4

图 5

 

       上两图分别是从Application继承的类HelloWorld和从Window继承的HelloWorldWnd类的IL代码，比较图3，基本上是一样的过程，只不过分别是俩个类而已。

 

       不过通过最后的HelloWorld和HelloWorldWnd类，我们可以看出来，其实可以将WPF的代码分隔开来，HelloWorld里面实现了WPF的“行为”；而HelloWorldWnd则实现了WPF的“外观”。这样我们就可以分别将注意力放在不同的事情上，比如设计师可以专注于UI设计，而软件工程师则可以专注于程序的逻辑处理。好了，如果我们为WPF的“外观”的代码定义一种声明式的格式，并且这种格式的文件可以通过工具拖拽等方式来创建，那就Perfect了。是不是描述的有点像flex啊，好了其实我们是幸运的，MS为我们实现了这些。具体的在WPF中表现为XAML格式。用XAML来实现HelloWorldWnd类的代码如下：

 

   1:  <!-- HelloWorldWindow.axml -->
   2:  <Window x:Class = "HelloWorld.HelloWorldWnd"
   3:          xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
   4:          xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
   5:          Title="Hello World Windows"
   6:          Width="400" Height="300">
   7:  </Window>

 

       其实很简单的，一种声明式的语法，简单地描述了这个windows的特征。XAML的规范定义了一些规则，来把.Net的命名空间、类型、属性、事件等一系列元素映射成XAML的命名空间、元素和特征。XAML被尽可能地设计成直接映射，比如一个XAML元素就映射一个.Net的类名，一个XAML属性（Attribute）就映射成相应类的属性（Property）名或者类的相应的事件名。这样XAML不仅仅只能为WPF类所用，还可以让有默认构造函数的.Net的类可以在XAML文件中直接完成初始化。比如上面的Window类

 

       好了，我们看看Visual Studio .Net 2010创建的一个WPF Application项目的结构图，截图如下：

                                                                                                        图 6

      从图6中标准WPF程序结构图可以看出，WPF需要PresentationCore、PresentationFramework和WIndowsBase这三个核心的组件的支持；XAML和Code-behind文件的关系；关键字partial在WPF中的作用。

 

      代码隐藏（code-behind）文件的扩展名为.xaml.cs，它包含了xaml中未定义的部分，通过关键字partial让编译器把它和xaml定义合成一个完整的类定义。一般在代码隐藏文件中实现类的一“行为”处理，比如元素是事件等。

 

      通过上面的例子，大概了解清楚了WPF程序的基本框架，当然一些具体的细节，需要自己具体去查询MSDN等资料。