Основы разработки WPF-приложений

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ WPF-ПРИЛОЖЕНИЙ

И.А. Соломатина

А.С. Нилова

Технология WPF (Windows Presentation Foundation) представляет собой подсистему для построения графических интерфейсов. В основе WPF лежит мощная инфраструктура, основанная на DirectX - API-интерфейсе графики с аппаратным ускорением, который обычно используется в современных компьютерных играх. Таким образом, ключевой особенностью рендеринга графики в WPF состоит в том, что значительная часть работы по отрисовке графики выполняется графическим процессором на видеокарте, что также позволяет воспользоваться аппаратным ускорением графики.

Одной из важных особенностей WPF является использование языка декларативной разметки интерфейса XAML, основанного на XML. При этом можно создавать графический интерфейс с помощью декларативного описания и кода на языках C# и VB.NET. [1,4]

В основе WPF лежит векторная система визуализации, не зависящая от разрешения и созданная с расчетом на возможности современного графического оборудования. WPF предоставляет средства для создания визуального интерфейса, включая язык XAML, элементы управления, привязку данных, макеты, двухмерную и трехмерную графику, анимацию, стили, шаблоны, документы, текст, мультимедиа и оформление.

WPF обеспечивает интерфейс пользователя высокого уровня и предоставляет следующие возможности:

1. Модель компоновки, которая обеспечивает размещение и упорядочивание элементов управления по их содержимому.

2. Многофункциональную модель рисования на базе графических примитивов.

3. Модель с форматированным текстом, которая обеспечивает отображение форматированного стилизованного текста в любой части пользовательского интерфейса, комбинирование текста со списками, рисунками и другими элементами интерфейса.

4. Задание анимации с помощью декларативного описания.

5. Поддержка аудиовизуальной среды для проигрывания любых аудио- и видеофайлов.

6. Стили и шаблоны, которые позволяют стандартизировать форматирование и управление визуализацией элементов управления, а также повторно использовать эти решения в различных местах проекта.

7. Команды, которые позволяют определять их в одном месте и многократно связывать с различными элементами управления в приложении.

8. Декларативный пользовательский интерфейс, который позволяет описывать содержимое окон или страниц с помощью языка XAML.

Основные компоненты архитектуры WPF приведены на рисунке 1.

Рис. 1

Компонент Presentation Framework содержит типы WPF верхнего уровня, включая представление окна, панелей и других элементов управления. Presentation Core содержит базовые типы, такие как: UIElement и Visual, от которых наследуются все формы и элементы управления. Windows Base включает различные типы, которые могут использоваться за пределами WPF, в частности, компоненты DispatcherObject и DependencyObject. Компонент MIL (Media Integration Level) является ядром визуализации WPF. Windows Codecs представляет собой низкоуровневый API-интерфейс для поддержки создания изображений. DirectX также является низкоуровневым API-интерфейсом, через который осуществляется визуализация всей графики в WPF. User32 используется для определения, какая программа получает тот или иной участок экрана.

Архитектура WPF определяет основные пространства имен для иерархии классов. Базовый набор элементов управления WPF определяет ключевые иерархии классов системы. На рисунке 2 приведена иерархия фундаментальных классов WPF, при этом абстрактные классы изображены овалами, а конкретные классы - прямоугольниками.

Рис. 2

Характеристика фундаментальных классов:

1. DispatcherObject. Приложения WPF используют знакомую однопоточную модель (single-thread affinity - STA), а это означает, что весь пользовательский интерфейс принадлежит единственному потоку. Будучи унаследованным от DispatcherObject, каждый элемент пользовательского интерфейса может обратиться к диспетчеру, чтобы направить код в поток пользовательского интерфейса.

2. DependencyObject. В WPF взаимодействие с экранными элементами осуществляется через свойства. За счет наследования от DependencyObject, классы WPF получают поддержку свойств зависимости.

3. Visual. Класс Visual является единственным объектом рисования, инкапсулирующим в себе инструкции рисования, дополнительные подробности рисования и базовую функциональность.

4. UIElement. Класс UIElement добавляет поддержку таких сущностей WPF, как: компоновка (layout), ввод (input), фокус (focus) и события (events). Так же в этом классе щелчки кнопками мыши и нажатия клавиш трансформируются в более удобные события, например, MouseEnter.

5. FrameworkElement. Класс FrameworkElement добавляет к функциональности UIElement задание полей, выравнивание, поддержку связывания данных, анимацию и стили.

6. 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.

7. Control. Элемент управления (control) - это элемент, который может взаимодействовать с пользователем. К нему относятся такие классы, как: TextBox, Button, ListBox. интерфейс технология триггер

8. ContentControl. Это базовый класс для всех элементов управления, которые содержат один определенный объект. Сюда относится все - от скромной метки Label до окна Window.

9. ItemsControl. Это базовый класс для всех элементов управления, которые отображают коллекцию объектов, например, ListBox, TreeView.

10. 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.

11. TextBlock. Это базовый класс для всех текстовых элементов управления. [2,3]

Одним из важных отличий WPF от WinForms является концепция ресурсов. В данном случае под ресурсами подразумевается свойство Resources, которое имеют контейнеры в WPF. Это свойство включает словарь (Resource dictionary) отдельных ресурсов. Каждый ресурс является каким-нибудь объектом, например, элемент управления, кисть, коллекция объектов. Преимуществом использования ресурсов является гибкость, их можно многократно использовать в различных частях приложения, динамически менять. Кроме того, некоторые объекты, например, коллекции пользовательских типов можно объявить только с помощью ресурсов.

Система ресурсов WPF позволяет определять объекты в одном месте и затем повторно использовать их в других частях разметки. Хотя ресурсы можно применять для хранения самых различных объектов, чаще всего в них хранятся стили. [1]

Стилем называется коллекция значений свойств, которые могут применяться к элементу. Система стилей WPF играет ту же роль, что и CSS (Cascading Style Sheet - каскадные таблицы стилей) в HTML-разметке. Подобно CSS, стили WPF позволяют определять общий набор характеристик форматирования и применять его повсюду в приложении для обеспечения согласованного вида.

Однако стили являются более мощными, поскольку их можно применять для стандартизации не связанных с форматированием характеристик, например, поведение какого-либо элемента управления. Вдобавок стили WPF поддерживают триггеры, которые позволяют изменять стиль элемента управления при изменении какого-либо свойства, и могут использовать шаблоны для переопределения встроенного внешнего вида элемента управления.

С помощью триггеров можно автоматизировать процесс внесения простых изменений в стили, что обычно требует написания рутинной логики обработки событий. Например, можно обеспечить реакцию на изменение значения свойства и соответствующим образом автоматически подстроить стиль.

Существуют следующие виды триггеров:

1. Trigger. Это простейшая форма триггера. Он следит за изменением в свойстве зависимости и затем использует средство установки для изменения стиля.

2. MultiTrigger. Похож на Trigger, но поддерживает проверку множества условий. Этот триггер вступает в действие, только если удовлетворены все заданные условия.

3. DataTrigger. Этот триггер работает с привязкой данных. Он похож на Trigger, но следит за изменением в любых связанных данных.

4. MultiDataTrigger. Этот триггер объединяет множество триггеров данных.

5. EventTrigger. Это наиболее сложный триггер. Он применяет анимацию, когда возникает соответствующее событие.

Триггеры связываются со стилями через коллекцию Style.Triggers. Каждый стиль может иметь любое количество триггеров, а каждый триггер является экземпляром класса, унаследованного от System.Windows.TriggerBase. С использованием коллекции FrameworkElement.Triggers триггеры можно применять к элементам напрямую, без создания стиля. Однако коллекция Triggers поддерживает только триггеры событий.

Каждый элемент управления имеет встроенное средство, определяющее способ его визуализации. Это средство называется шаблоном элемента управления (ControlTemplate) и определяется с помощью блока XAML-разметки. Внешний вид любого элемента управления WPF может быть полностью переопределен. Неизменным остается лишь поведение элемента управления, которое жестко привязано к классу элемента.

Когда принято решение воспользоваться элементом управления Button, это объясняется тем, что нужно поведение, подобное кнопке (другими словами, элемент, представляющий содержимое, на который можно нажать для активизации действия, и который может служить кнопкой по умолчанию или кнопкой отмены в окне). Однако можно практически произвольно изменять внешний вид кнопки и ее реакцию на наведение курсора и нажатие кнопок мыши, как и любой другой аспект внешности и визуального поведения.

В WPF существует три типа шаблонов, причем все они наследуются от базового класса FrameworkTemplate. Наряду с шаблонами элементов управления (представленными классом ControlTemplate) есть шаблоны данных (классы DataTemplate и HierarchicalDataTemplate), а также более специализированный шаблон панели для ItemsControl (ItemsPanelTemplate).

Шаблоны данных используются для извлечения данных из объекта и их отображения в элементе управления. Шаблоны данных незаменимы в сценариях привязки данных. В некоторой степени шаблоны данных и шаблоны элементов управления пересекаются. Например, оба типа шаблонов позволяют вставлять дополнительные элементы, применять форматирование и т.д. Однако шаблоны данных служат для добавления элементов внутрь существующего элемента управления.

Предварительно определенные аспекты этого элемента управления при этом не изменяются. С другой стороны, шаблоны элементов управления открывают более широкие возможности, позволяя полностью переписать модель содержимого элемента управления.

Шаблоны панелей применяются для управления компоновкой позиций в списочном элементе управления (элементов, унаследованных от класса ItemsControl). [4]

Размещено на Allbest.ru