Τι είναι το WPF (Windows Presentation Foundation): Ένας πλήρης οδηγός για την αρχιτεκτονική, το XAML, τα στοιχεία ελέγχου, τη διάταξη, τα δεδομένα, τα γραφικά και την προσαρμογή

Το Windows Presentation Foundation (WPF) είναι το πλαίσιο διεπαφής χρήστη .NET για τη δημιουργία σύγχρονων, κλιμακούμενων, επιταχυνόμενων με γραφικά εφαρμογών επιφάνειας εργασίας των Windows. υλικού. Γεννημένος για να αξιοποιεί το Direct3D και τις σημερινές GPU, προσφέροντας μια μηχανή απόδοσης που βασίζεται σε διανυσματικά γραφικά, responsive διάταξη, κινούμενα σχέδια και σαφή διαχωρισμό μεταξύ διεπαφής και λογικής χάρη στο XAML και τον κώδικα που κρύβεται πίσω από αυτό.

Εκτός από την οπτική του ισχύ, το WPF ενσωματώνει ένα πολύ ισχυρό μοντέλο δεδομένων, στυλ και πρότυπα, εντολές, προηγμένη υποστήριξη κειμένου και συμβατότητα με πολυμέσα, 2D/3D και ποιοτική τυπογραφία. Όλα αυτά συνοδεύονται από ώριμα εργαλεία στο Visual Studio και το Blend, ένα οικοσύστημα ελέγχων τρίτων και τη δυνατότητα διαλειτουργικότητας με υπάρχουσες τεχνολογίες όπως τα Windows Forms ή τα Win32.

Τι είναι το WPF και οι εφαρμογές του

Το WPF είναι ένα πλαίσιο παρουσίασης ανεξάρτητο από την ανάλυση που σχεδιάζει τη διεπαφή του με έναν αγωγό διανυσματικών γραφικών. και αποτελεί αναπόσπαστο μέρος του .NET. Αυτή η προσέγγιση ανεξάρτητη από συσκευές επιτρέπει καθαρές και επεκτάσιμες διεπαφές σε διαφορετικά περιβάλλοντα εργασίας. DPI, διευκολύνοντας την προσβασιμότητα και την οπτική ποιότητα σε οποιαδήποτε οθόνη.

Υπάρχουν δύο κύριες υλοποιήσεις: την έκδοση .NET (ανοιχτή και φιλοξενούμενη στο GitHub) και την έκδοση .NET Framework 4 που συνοδεύει τα Windows. Η έκδοση .NET εκτελείται αποκλειστικά σε Windows, αν και το .NET είναι cross-platform και ο σχεδιαστής XAML απαιτεί τουλάχιστον το Visual Studio 2019 16.8 (ή νεότερες εκδόσεις ανάλογα με την έκδοση .NET). Η έκδοση που βασίζεται στο .NET Framework 4 υποστηρίζεται από το Visual Studio 2017 και 2019 και διανέμεται ως στοιχείο του ίδιου του λειτουργικού συστήματος.

Η μετεγκατάσταση εφαρμογών από το .NET Framework στο .NET έχει σαφή οφέλη: Βελτιωμένη απόδοση, νέα API, τελευταίες βελτιώσεις γλώσσας, μεγαλύτερη προσβασιμότητα και αξιοπιστίακαι ενημερωμένα εργαλεία. Εάν διατηρείτε μια εγκατεστημένη βάση που βασίζεται στο .NET Framework, η αύξηση αποδίδει στην παραγωγικότητα και τη συντήρηση μεσοπρόθεσμα, ειδικά σε σενάρια LOB (γραμμή επιχείρησης).

Ιστορικά, το WPF έχει συμπεριληφθεί από τα Windows Vista και ήταν επίσης διαθέσιμο για τα Windows XP SP2 και Windows Server 2003, εδραιώνοντας τον εαυτό του ως το επίπεδο αναφοράς του UI της επιφάνειας εργασίας στο οικοσύστημα .NET. Σε επίπεδο οικογένειας τεχνολογίας, το Silverlight ήταν ένα υποσύνολο του WPF που στόχευε σε πλούσιες εφαρμογές ιστού και κινητών, κληρονομώντας το μοντέλο XAML, αν και χωρίς υποστήριξη 3D και με μειωμένο πεδίο εφαρμογής σε σύγκριση με το WPF.

Η απόδοση WPF βασίζεται στο Direct3D, επιτρέποντας σύνθετα γραφικά, συνεπή θέματα και μεταβίβαση εργασίας στην GPU για μείωση του φόρτου της CPU. Αυτή η έμφαση στα διανύσματα αποτρέπει την εικονοστοιχειοποίηση κατά την κλιμάκωση και διευκολύνει τις ρευστές εμπειρίες όποτε το επιτρέπει το υλικό.

Σχετικό άρθρο:

Πώς να ελέγξετε εάν χρησιμοποιείτε μια ειδική κάρτα γραφικών στα Windows 11

XAML, κώδικας πίσω από αυτό και μοντέλο προγραμματισμού

Στο WPF, η διεπαφή εκφράζεται χρησιμοποιώντας XAML (μια γλώσσα σήμανσης που βασίζεται σε XML) και η συμπεριφορά υλοποιείται χρησιμοποιώντας διαχειριζόμενο κώδικα (C# ή VB.NET) σε κλάσεις που βασίζονται στον κώδικα. Αυτός ο διαχωρισμός ευθυνών μειώνει το κόστος ανάπτυξης και συντήρησης και επιτρέπει στους σχεδιαστές και τους προγραμματιστές να εργάζονται παράλληλα χωρίς επικαλύψεις.

Μοντέλο προγραμματισμού Βασίζεται στον χώρο ονομάτων System.Windows και σε γνωστές έννοιες (δημιουργία κλάσης, ιδιότητες, μέθοδοι και συμβάντα) και σε δύο δικούς του πυλώνες: ιδιότητες εξάρτησης και δρομολογημένα συμβάντα. Οι ιδιότητες εξάρτησης επιτρέπουν τη σύνδεση δεδομένων, τα στυλ, τις κινούμενες εικόνες και την κληρονομικότητα τιμών. Τα δρομολογημένα συμβάντα μπορούν να ταξιδέψουν μέσα στο οπτικό δέντρο, απλοποιώντας τη διαχείριση σύνθετων αλληλεπιδράσεων.

Το δέντρο στοιχείων που δημιουργείται από το XAML ορίζει μια σαφή ιεραρχία στοιχείων και κατά τον χρόνο εκτέλεσης το πλαίσιο μετατρέπει στοιχεία και χαρακτηριστικά σε πραγματικές παρουσίες κλάσης WPF. Π.χ. Ένα στοιχείο Window με ιδιότητα Title υλοποιείται ως μια παρουσία της κλάσης Window με το σύνολο των ιδιοτήτων Title.

Σχετικό άρθρο:

Διορθώστε το σφάλμα διεπαφής χρήστη στον Ψυχρό Πόλεμο COD

Η σύνδεση μεταξύ της XAML και του κώδικα που βρίσκεται πίσω από αυτήν δηλώνεται με την x:Class και η μέθοδος InitializeComponent κατά τη μεταγλώττιση συνδέει το περιβάλλον χρήστη με την κλάση και καταχωρεί τους χειριστές συμβάντων. Όταν ένα στοιχείο ελέγχου δηλώνει έναν ελεγκτή σε XAML, το σύστημα συνδέει το συμβάν (όπως το Click on a Button) με την αντίστοιχη μέθοδο στην μερική κλάση.

Το WPF υποστηρίζει επίσης αρχιτεκτονικά μοτίβα όπως το MVVM χάρη στο σύστημα σύνδεσης δεδομένων, τις εντολές και το DataContext. Αυτό ενθαρρύνει τον έλεγχο μονάδων, την επαναχρησιμοποίηση προβολών και τον αυστηρό διαχωρισμό μεταξύ της λογικής προβολής και της λογικής παρουσίασης.

Είσοδος, εντολές, χειριστήρια και διάταξη

Το σύστημα εισόδου WPF συνδυάζει άμεσα και δρομολογημένα συμβάντα για κείμενο, εστίαση και δείκτη. και προσθέτει ένα σύστημα εντολών που αποσυνδέει την ενέργεια από την χειρονομία του χρήστη. Ετσι, Η ίδια εντολή (Αντιγραφή, Αποκοπή, Επικόλληση) μπορεί να κληθεί από συντομεύσεις πληκτρολογίου, μενού ή κουμπιά χωρίς να αντιγράφεται η λογική.

Στο WPF, ένα στοιχείο ελέγχου είναι οποιοδήποτε στοιχείο UI, που φιλοξενείται σε ένα παράθυρο ή σελίδα, με καθορισμένη συμπεριφορά. Το πλαίσιο περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα έτοιμων προς χρήση στοιχείων ελέγχου. Αυτό επιταχύνει τη δημιουργία πλούσιων εφαρμογών χωρίς να χρειάζεται να δημιουργούνται στοιχεία από την αρχή.

Ανά λειτουργία, τα ενσωματωμένα χειριστήρια καλύπτουν κατηγορίες όπως κουμπιά, εμφάνιση δεδομένων, πλοήγηση, μενού, επιλογή, εισαγωγή και άλλα. Παρακάτω παρατίθενται παραδείγματα τάξεων σε κάθε ομάδα:

• Κουμπιά: Κουμπί, κουμπί επανάληψης.
• Εμφάνιση δεδομένων: Πλέγμα δεδομένων, Προβολή λίστας, Προβολή δέντρου.
• Ημερομηνίες: Ημερολόγιο, Επιλογέας ημερομηνίας.
• Παράθυρα διαλόγου: OpenFileDialog, SaveFileDialog, PrintDialog.
• Ψηφιακό μελάνι: InkCanvas, InkPresenter.
• Έγγραφα: DocumentViewer, FlowDocumentReader, FlowDocumentScrollViewer, FlowDocumentPageViewer, StickyNoteControl.
• Εισαγωγή κειμένου: Πλαίσιο κειμένου, Πλούσιο πλαίσιο κειμένου, Πλαίσιο κωδικού πρόσβασης.
• σχεδιασμού: Περίγραμμα, Καμβάς, DockPanel, Πλέγμα, GridSplitter, GridView, Πίνακας, StackPanel, WrapPanel, ScrollViewer, ScrollBar, Viewbox, VirtualizingStackPanel, Παράθυρο, Thumb, GroupBox, Expander, Separator, ResizeGrip, BulletDecorator.
• Μεσο ΜΑΖΙΚΗΣ ΕΝΗΜΕΡΩΣΗΣ: Εικόνα, Στοιχείο Πολυμέσων, Δράση SoundPlayer.
• Μενού και μπαρ: Μενού, ContextMenu, ToolBar, Status Bar, ProgressBar.
• Πλοήγηση: Πλαίσιο, Σελίδα, Παράθυρο Πλοήγησης, Υπερσύνδεσμος, TabControl.
• Επιλογή: Πλαίσιο ελέγχου, Κουμπί ραδιοφώνου, Σύνθετο πλαίσιο, Πλαίσιο λίστας, Ρυθμιστικό.
• Πληροφορίες χρήστη: Ετικέτα, TextBlock, ToolTip, Αναδυόμενο παράθυρο, AccessText.

Το σύστημα σχεδιασμού (διάταξη) είναι θεμελιώδες: Κατανέμει τα χειριστήρια κατά σχετικό μέγεθος και θέση, διαπραγματευόμενο χώρο μεταξύ γονέων και παιδιών για να προσαρμοστεί στις αλλαγές στο παράθυρο και τις οθόνες. Αυτό αποφεύγει τη λογική που εξαρτάται από την ανάλυση και επιτρέπει ένα προσαρμοστικό περιβάλλον χρήστη.

Τα πάνελ σχεδιασμού καλύπτουν τα πιο συνηθισμένα μοτίβα: Canvas (απόλυτη θέση), DockPanel (συγκόλληση άκρων), Grid (γραμμές και στήλες), StackPanel (οριζόντια ή κάθετη στοίβαξη), VirtualizingStackPanel (εικονική στοίβαξη) και WrapPanel (αλλαγή γραμμής). Για παράδειγμα, το DockPanel σάς επιτρέπει να συνδέσετε τα χειριστήρια στις άκρες και τα υπόλοιπα να καταλαμβάνουν εύκολα τον ελεύθερο χώρο.

Σύνδεση δεδομένων, προτύπων και πόρων

Η σύνδεση δεδομένων απλοποιεί τον συγχρονισμό μεταξύ αντικειμένων και περιβάλλοντος εργασίας χρήστη, εξαλείφοντας την ανάγκη χειροκίνητης αντιγραφής τιμών και διευκολύνοντας τη διάδοση των αλλαγών. Η κλάση Binding συνδέει την πηγή και τον προορισμό, ενώ το DataContext επιτρέπει στα στοιχεία ελέγχου να αναζητούν ιδιότητες χωρίς σαφή καλωδίωση.

Από την XAML, οι συνδέσεις δηλώνονται χρησιμοποιώντας εκφράσεις και το WPF προσφέρει επικύρωση, ταξινόμηση, φιλτράρισμα και ομαδοποίηση σε συλλογές. Υποστηρίζει επίσης πρότυπα δεδομένων για τον ορισμό της εμφάνισης για κάθε στοιχείο. Χάρη σε αυτήν την αρχιτεκτονική, οι σύνθετες λίστες μπορούν να εμφανίζονται με προσαρμοσμένες διατάξεις χωρίς να επηρεάζεται η απόδοση.

Το WPF υποστηρίζει διαφορετικές λειτουργίες σύνδεσης: ένα μόνο, μονοκατευθυντικό (ανάγνωση) και αμφίδρομο (ανάγνωση και εγγραφή). Σε επιχειρηματικές εφαρμογές, ο συνδυασμός αυτών των λειτουργιών σε λίστες και φόρμες είναι συνηθισμένος για τη διευκόλυνση της επεξεργασίας και της προβολής.

Εκτός από τα αντικείμενα και τις συλλογές .NET, τα ερωτήματα LINQ (συμπεριλαμβανομένων των LINQ σε XML) μπορούν εύκολα να χρησιμοποιηθούν ως πηγές δεδομένων. Η μηχανή δεν επιβάλλει παρουσίαση: αυτό καθορίζεται από πρότυπα δεδομένων, τα οποία μπορούν να προσαρμοστούν για κάθε τύπο συνδεδεμένου αντικειμένου.

Τα στυλ σάς επιτρέπουν να τυποποιήσετε την εμφάνιση: Ένα στυλ αντιστοιχίζει ιδιότητες σε έναν συγκεκριμένο τύπο ή στιγμιότυπο, συγκεντρώνοντας χρώματα, γραμματοσειρές και περιθώρια για ολόκληρη την εφαρμογή. Το σύστημα Πόρων διευκολύνει την κοινή χρήση αυτών των στυλ και των πινέλων μεταξύ των στοιχείων ελέγχου και των παραθύρων.

Το μοντέλο περιεχομένου ορίζει τι μπορεί να φιλοξενήσει ένα στοιχείο ελέγχου με το Περιεχόμενο: απλά χειριστήρια όπως το TextBox ή σύνθετα που περιέχουν δέντρα στοιχείων, όπως το Button με εσωτερικές διατάξεις ή εικόνες. Αυτή η ευελιξία διευκολύνει τη δημιουργία σύνθετων διεπαφών χωρίς να δημιουργούνται νέα στοιχεία ελέγχου από την αρχή.

Χάρη στα πρότυπα, η οπτική εμφάνιση των στοιχείων ελέγχου μπορεί να αλλάξει χωρίς να αλλάξει η συμπεριφορά τους: Το ControlTemplate σάς επιτρέπει να τροποποιήσετε την εμφάνιση ενός στοιχείου ελέγχου και το DataTemplate καθορίζει τον τρόπο εμφάνισης των δεδομένων σε λίστες και πλέγματα.

Γραφικά, κινούμενα σχέδια, κείμενο και προηγμένη προσαρμογή

• Το σύστημα γραφικών WPF προσφέρει ανεξαρτησία συσκευών, ακρίβεια συντεταγμένων και υποστήριξη για ευρείς χρωματικούς χώρους. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ευκρινείς διεπαφές, ακριβείς μετασχηματισμούς και αναπαραγωγή χρωμάτων υψηλής ποιότητας.
• Σε 2D, περιλαμβάνει έτοιμα διανυσματικά σχήματα, γεωμετρίες για τη δημιουργία προσαρμοσμένων σχημάτων και μια ευρεία παλέτα πινέλων για διαβαθμίσεις, εικόνες, σχέδια και υφές, καθώς και υποστήριξη μετασχηματισμών όπως περιστροφή, κλιμάκωση ή ασύμμετρη αλλαγή. Αυτά τα σχήματα συμμετέχουν στην είσοδο, λαμβάνουν εστίαση και ενσωματώνονται στο οπτικό μοντέλο.
• Στο 3D, μπορείτε να ενσωματώσετε σκηνές με πλέγματα, υλικά και κάμερες. Μπορείτε ακόμη και να προβάλετε δισδιάστατο περιεχόμενο σε τρισδιάστατες επιφάνειες για καθηλωτικές εμπειρίες και διαδραστικούς ελέγχους στο χώρο. Αν και περιορισμένη σε σύγκριση με το πλήρες Direct3D, η υποστήριξη 3D στο WPF συνδυάζεται καλά με το περιβάλλον χρήστη, τα έγγραφα και τα πολυμέσα.
• Η μηχανή κίνησης είναι χρονική και αποσυνδεδεμένη από τα πλαίσια, επιτρέποντάς σας να προσθέσετε κίνηση σε οποιαδήποτε ιδιότητα εξάρτησης με κλάσεις όπως DoubleAnimation ή ColorAnimation, τις οποίες διαχειρίζονται τα Storyboards. Μπορεί να ενεργοποιηθεί από συμβάντα ή εναύσματα στην XAML, διευκολύνοντας πολύπλοκες κινούμενες εικόνες με λίγο κώδικα.
• Το WPF υποστηρίζει εγγενώς εικόνα και βίντεο: μορφές όπως BMP, JPEG, PNG, TIFF, GIF, εικονίδια και Windows Media Photo, καθώς και WMV, MPEG και AVI, χρησιμοποιώντας τους κωδικοποιητές που είναι εγκατεστημένοι στο σύστημα.
• Όσον αφορά την τυπογραφία και το κείμενο, διαθέτει υποστήριξη OpenType και βελτιώσεις ClearType, με απόδοση με επιτάχυνση υλικού, ενσωματωμένα γραφικά και κινούμενα σχέδια για μια εμπειρία ανάγνωσης υψηλής ποιότητας.
• Τα οπτικά εφέ έχουν εκσυγχρονιστεί: Τα BitmapEffects έχουν καταργηθεί και, από την έκδοση .NET 3.5 SP1 και μετά, το Effect επιτρέπει φίλτρα με επιτάχυνση GPU, όπως το BlurEffect και το DropShadowEffect, καθώς και προσαρμοσμένα εφέ χρησιμοποιώντας shaders.
• Η λειτουργία διατήρησης επιτρέπει την ανάλυση των στοιχείων ελέγχου σε οπτικά δέντρα και την αποτελεσματική διαχείριση των ενημερώσεων, αξιοποιώντας την επιτάχυνση της GPU. Σε περιορισμένο υλικό, ορισμένα πλεονεκτήματα μειώνονται, αλλά η πλατφόρμα εξακολουθεί να αποδίδει καλά.
• Η διαλειτουργικότητα μεταξύ του WPF και άλλων τεχνολογιών είναι απλή: μπορεί να φιλοξενήσει στοιχεία ελέγχου WPF σε εφαρμογές Win32 και αντίστροφα, διευκολύνοντας τις σταδιακές μετεγκαταστάσεις και την επαναχρησιμοποίηση στοιχείων.
• Οι στρατηγικές για προσαρμοσμένα στοιχεία ελέγχου περιλαμβάνουν τα UserControl, Control και FrameworkElement, ανάλογα με το επίπεδο προσαρμογής και τον διαχωρισμό συμπεριφοράς και εμφάνισης. Τα εναύσματα σάς επιτρέπουν να αλλάζετε στυλ και πρότυπα ως απόκριση σε συμβάντα χωρίς να τροποποιείτε την υποκείμενη συμπεριφορά, γεγονός που εμπλουτίζει τον οπτικό σας σχεδιασμό.
• Τα εργαλεία ανάπτυξης έχουν βελτιωθεί: Το Visual Studio προσφέρει σχεδίαση XAML, εντοπισμό σφαλμάτων και δημιουργία προφίλ απόδοσης, με υποστήριξη IntelliSense και προεπισκόπηση που επιταχύνει τη δημιουργία και τη ρύθμιση σύνθετων διεπαφών χρήστη.
• Το εξωτερικό οικοσύστημα περιλαμβάνει προηγμένα χειριστήρια από προμηθευτές όπως οι Infragistics, Telerik και DevExpress, καθώς και πόρους και έργα ανοιχτού κώδικα όπως το Avalonia UI που εμπνέουν μοτίβα μεταξύ πλατφορμών.
• Για εφαρμογές σε Windows, Το WPF συνδυάζει απόδοση, μοντέρνο σχεδιασμό και ευέλικτη αρχιτεκτονική, καθιστώντας το μια αξιόπιστη επιλογή σε σύγκριση με εναλλακτικές λύσεις όπως τα Windows Forms, οι εφαρμογές web ή το Java Swing.

Με όλα τα παραπάνω, το WPF έχει εδραιωθεί ως μια ισχυρή πλατφόρμα για τη δημιουργία εφαρμογών επιφάνειας εργασίας με εξαιρετικά προσαρμόσιμα UI, ισχυρά μοντέλα δεδομένων, προηγμένα γραφικά και υποστήριξη πολυμέσων. Χρησιμοποιώντας πόρους όπως XAML, συνδέσεις δεδομένων, στυλ και πρότυπα, μπορείτε να δημιουργήσετε συνεπείς, προσβάσιμες και συντηρήσιμες εμπειρίες που αξιοποιούν την επιτάχυνση υλικού και τη διαλειτουργικότητα με τις υπάρχουσες τεχνολογίες.

Ισαάκ

Παθιασμένος συγγραφέας για τον κόσμο των byte και της τεχνολογίας γενικότερα. Μου αρέσει να μοιράζομαι τις γνώσεις μου μέσω της γραφής, και αυτό θα κάνω σε αυτό το blog, θα σας δείξω όλα τα πιο ενδιαφέροντα πράγματα σχετικά με τα gadget, το λογισμικό, το υλικό, τις τεχνολογικές τάσεις και πολλά άλλα. Στόχος μου είναι να σας βοηθήσω να περιηγηθείτε στον ψηφιακό κόσμο με απλό και διασκεδαστικό τρόπο.