Що таке WPF (Windows Presentation Foundation): Повний посібник з архітектури, XAML, елементів керування, макета, даних, графіки та налаштування

Windows Presentation Foundation (WPF) — це фреймворк інтерфейсу користувача .NET для створення сучасних, масштабованих, графічно-прискорених робочих столів Windows. апаратні засоби. Створений, щоб скористатися перевагами Direct3D та сучасні графічні процесори, що пропонують векторний механізм рендерингу, адаптивний макет, анімацію та чітке розділення між інтерфейсом та логікою завдяки XAML та коду, що лежить в його основі.

Окрім візуальної потужності, WPF інтегрує дуже надійну модель даних, стилі та шаблони, команди, розширену підтримку тексту та сумісність з мультимедіа, 2D/3D та якісною типографікою. Все це супроводжується зрілими інструментами у Visual Studio та Blend, екосистемою сторонніх елементів керування та можливістю взаємодії з існуючими технологіями, такими як Windows Forms або Win32.

Що таке WPF та його реалізації

WPF — це незалежний від роздільної здатності фреймворк для презентацій, який малює свій інтерфейс за допомогою конвеєра векторної графіки. і є невід'ємною частиною .NET. Такий незалежний від пристроїв підхід забезпечує чіткі та масштабовані інтерфейси між різними Точок на дюйм, що забезпечує доступність та якість зображення на будь-якому моніторі.

Існує два основних варіанти реалізації: версія .NET (відкрита та розміщена на GitHub) та версія .NET Framework 4, що постачається з Windows. Версія .NET працює виключно на Windows, хоча .NET є кросплатформним, і його конструктор XAML вимагає принаймні Visual Studio 2019 16.8 (або пізніших версій залежно від версії .NET). Версія на базі .NET Framework 4 підтримується Visual Studio 2017 та 2019 і розповсюджується як компонент самої операційної системи.

Міграція застосунків з .NET Framework на .NET має очевидні переваги: Покращена продуктивність, нові API, останні покращення мови, більша доступність та надійність, та оновлене оснащення. Якщо ви підтримуєте встановлену базу на основі .NET Framework, це зростання окупиться в середньостроковій перспективі підвищенням продуктивності та обслуговування, особливо у сценаріях LOB (напрямків бізнесу).

Історично WPF включався з часів Windows Vista, а також був доступний для Windows XP SP2 та Windows Server 2003, закріпивши за собою роль еталонного рівня інтерфейсу робочого столу в екосистемі .NET. На рівні технологічного сімейства Silverlight був підмножиною WPF, спрямованою на багатофункціональні веб- та мобільні додатки, успадкувавши модель XAML, хоча без підтримки 3D та зі зменшеним обсягом порівняно з WPF.

Рендеринг WPF базується на Direct3D, що дозволяє створювати складну графіку, узгоджені теми та переносити роботу на графічний процесор для зменшення навантаження на процесор. Такий акцент на векторах запобігає пікселізації під час масштабування та забезпечує плавний взаємодію, коли це дозволяє апаратне забезпечення.

Пов'язана стаття:

Як перевірити, чи використовується дискретна відеокарта у Windows 11

XAML, код на задній панелі та модель програмування

У WPF інтерфейс виражається за допомогою XAML (мови розмітки на основі XML), а поведінка реалізується за допомогою керованого коду (C# або VB.NET) у класах коду на основі коду. Такий розподіл обов'язків знижує витрати на розробку та обслуговування і дозволяє дизайнерам і розробникам працювати паралельно без дублювання.

Модель Програмування Він спирається на простір імен System.Windows та знайомі концепції (створення екземплярів класів, властивості, методи та події). і на двох власних стовпах: властивостях залежностей та маршрутизованих подіях. Властивості залежностей дозволяють зв'язування даних, стилі, анімацію та успадкування значень; Маршрутизовані події можуть проходити через візуальне дерево, спрощуючи керування складними взаємодіями.

Дерево елементів, згенероване XAML, визначає чітку ієрархію компонентів, і під час виконання фреймворк перетворює елементи та атрибути на фактичні екземпляри класу WPF. Наприклад, Елемент Window з атрибутом Title матеріалізується як екземпляр класу Window з встановленою властивістю Title.

Пов'язана стаття:

Виправте помилку інтерфейсу користувача в COD Cold War

Зв'язок між XAML та кодом програмного забезпечення оголошується за допомогою x:Class, а метод InitializeComponent, що генерується під час компіляції, прив'язує інтерфейс користувача до класу та реєструє обробники подій. Коли елемент керування оголошує контролер у XAML, система пов'язує подію (наприклад, Click on a Button) з відповідним методом у частковому класі.

WPF також підтримує архітектурні шаблони, такі як MVVM, завдяки своїй системі зв'язування даних, командам та DataContext. Це заохочує модульне тестування, повторне використання представлень та суворе розділення між логікою представлення та її структури.

Введення, команди, елементи керування та макет

Система введення WPF поєднує прямі та маршрутизовані події для тексту, фокусу та вказівника. і додає система команд, яка відокремлює дію від жесту користувача. Таким чином, Ту саму команду (Копіювати, Вирізати, Вставити) можна викликати з комбінації клавіш, меню або кнопки без дублювання логіки.

У WPF елемент керування — це будь-який елемент інтерфейсу користувача, розміщений у вікні або на сторінці, з визначеною поведінкою; фреймворк включає широкий спектр готових до використання елементів керування. Це пришвидшує створення багатофункціональних застосунків без необхідності створювати компоненти з нуля.

За функціями вбудовані елементи керування охоплюють такі категорії, як кнопки, відображення даних, навігація, меню, вибір, введення тощо. Нижче наведено приклади занять у кожній групі:

• Кнопки: Кнопка, КнопкаПовторити.
• Відображення даних: DataGrid, ListView, TreeView.
• Дати: Календар, Вибір дати.
• Діалогові вікна: ДіалоговеВокноВідкриттяФайлу, ДіалоговеВокноЗбереженняФайлу, ДіалоговеВокноДруку.
• Цифрове чорнило: InkCanvas, InkPresenter.
• Документи: Переглядач документів, FlowDocumentReader, FlowDocumentScrollViewer, FlowDocumentPageViewer, StickyNoteControl.
• Введення тексту: Текстове поле, Різне текстове поле, Поле для пароля.
• Дизайн: Border, Canvas, DockPanel, Grid, GridSplitter, GridView, Panel, StackPanel, WrapPanel, ScrollViewer, ScrollBar, Viewbox, VirtualizingStackPanel, Window, Thumb, GroupBox, Expander, Separator, ResizeGrip, BulletDecorator.
• ЗМІ: Зображення, Медіаелемент, Дія програвача звуку.
• Меню та бари: Меню, ContextMenu, ToolBar, StatusBar, ProgressBar.
• Навігація: Рамка, сторінка, вікно навігації, гіперпосилання, елемент керування вкладками.
• Вибір: Прапорець, радіокнопка, комбінований список, список, слайдер.
• Інформація про користувача: Мітка, текстовий блок, підказка, спливаюче вікно, текст доступу.

Система дизайну (верстка) є фундаментальною: розподіляє елементи керування за відносним розміром та розташуванням, узгоджуючи простір між батьками та дітьми, щоб адаптуватися до змін у вікні та на екранах. Це дозволяє уникнути логіки, пов'язаної з роздільною здатністю, та дозволяє створити адаптивний інтерфейс користувача.

Дизайнерські панелі охоплюють найпоширеніші візерунки: Canvas (абсолютне положення), DockPanel (прив'язка до країв), Grid (рядки та стовпці), StackPanel (горизонтальне або вертикальне стекування), VirtualizingStackPanel (віртуалізоване стекування) та WrapPanel (розрив рядка). Наприклад, DockPanel дозволяє закріплювати елементи керування до країв, а решта легко займати вільний простір.

Зв'язування даних, шаблонів та ресурсів

Прив'язка даних спрощує синхронізацію між об'єктами та інтерфейсом користувача, усуваючи необхідність копіювання значень вручну та полегшуючи поширення змін. Клас Binding з'єднує джерело та призначення, тоді як DataContext дозволяє елементам керування шукати властивості без явного зв'язку.

У XAML прив'язки оголошуються за допомогою виразів, а WPF пропонує перевірку, сортування, фільтрацію та групування колекцій; він також підтримує шаблони даних для визначення відображення кожного елемента. Завдяки цій архітектурі складні списки можна відображати з користувацькими макетами без шкоди для продуктивності.

WPF підтримує різні режими зв'язування: один єдиний, односпрямований (читання) та двонаправлений (читання та запис). У бізнес-застосунках поєднання цих режимів у списках і формах є поширеним явищем для полегшення редагування та перегляду.

Окрім об'єктів та колекцій .NET, як джерела даних можна легко використовувати запити LINQ (включно з LINQ to XML). Двигун не нав'язує представлення: це визначається шаблонами даних, які можна налаштувати для кожного типу пов'язаного об'єкта.

Стилі дозволяють стандартизувати зовнішній вигляд: Стиль призначає властивості певному типу або екземпляру, централізуючи кольори, шрифти та поля для всієї програми. Система ресурсів спрощує обмін цими стилями та пензлями між елементами керування та вікнами.

Модель контенту визначає, що елемент керування може розміщувати за допомогою контенту: прості елементи керування, такі як TextBox, або складні, що містять дерева елементів, такі як Button із внутрішніми макетами чи зображеннями. Така гнучкість дозволяє легко створювати складні інтерфейси без створення нових елементів керування з нуля.

Завдяки шаблонам візуальний вигляд елементів керування можна змінювати, не змінюючи їхньої поведінки: Шаблон керування дозволяє змінювати зовнішній вигляд елемента керування, а Шаблон даних визначає, як дані відображаються у списках і сітках.

Графіка, анімація, текст та розширені можливості налаштування

• Графічна система WPF пропонує незалежність від пристрою, точність координат та підтримку широких колірних просторів. Це призводить до чітких інтерфейсів, точних перетворень та високоякісного відтворення кольорів.
• У 2D-моделі він включає готові векторні фігури, геометрії для створення власних фігур та широку палітру пензлів для градієнтів, зображень, малюнків та текстур, а також підтримує такі трансформації, як обертання, масштабування або нахил. Ці форми беруть участь у вхідних даних, отримують фокус та інтегруються у візуальну модель.
• У 3D ви можете інтегрувати сцени з сітками, матеріалами та камерами; ви навіть можете проектувати 2D-контент на 3D-поверхні для створення захопливих вражень та інтерактивного керування в просторі. Хоча й обмежена порівняно з повноцінним Direct3D, підтримка 3D у WPF добре поєднується з інтерфейсом користувача, документами та мультимедіа.
• Механізм анімації є часовим та не пов'язаним з кадрами, що дозволяє анімувати будь-яку властивість залежностей за допомогою класів, таких як DoubleAnimation або ColorAnimation, якими керують розкадровки. Його можна запускати подіями або тригерами в XAML, що спрощує створення складних анімацій з мінімальним кодом.
• WPF вбудовано підтримує зображення та відео: такі формати, як BMP, JPEG, PNG, TIFF, GIF, значки та Windows Media Photo, а також WMV, MPEG та AVI, використовуючи кодеки, встановлені в системі.
• Що стосується типографіки та тексту, він підтримує OpenType та покращує ClearType, з апаратно-прискореним рендерингом, інтегрованим з графікою та анімацією для високоякісного читання.
• Візуальні ефекти були модернізовані: BitmapEffects застаріли, і починаючи з .NET 3.5 SP1, Effect дозволяє використовувати фільтри з прискоренням на графічному процесорі, такі як BlurEffect та DropShadowEffect, а також користувацькі ефекти за допомогою шейдерів.
• Режим збереження дозволяє розбити елементи керування на візуальні дерева та ефективно керувати оновленнями, використовуючи переваги прискорення графічного процесора. На обмеженому обладнанні деякі переваги зменшуються, але платформа все ще добре працює.
• Взаємодія між WPF та іншими технологіями проста: може розміщувати елементи керування WPF у застосунках Win32 і навпаки, що сприяє поступовій міграції та повторному використанню компонентів.
• Стратегії для користувацьких елементів керування включають UserControl, Control та FrameworkElement, залежно від рівня налаштування та розділення поведінки та зовнішнього вигляду. Тригери дозволяють змінювати стилі та шаблони у відповідь на події, не змінюючи базову поведінку, що збагачує ваш візуальний дизайн.
• Інструменти розробки покращилися: Visual Studio пропонує конструктор XAML, налагодження, профілювання продуктивності з підтримкою IntelliSense та попереднім переглядом, що пришвидшує створення та налаштування складних інтерфейсів користувача.
• Зовнішня екосистема включає розширені елементи керування від таких постачальників, як Infragistics, Telerik та DevExpress, а також ресурси з відкритим кодом та проекти, такі як Avalonia UI, що надихають на кросплатформні шаблони.
• Для програм у Windows, WPF поєднує продуктивність, сучасний дизайн та гнучку архітектуру, що робить його надійним вибором порівняно з такими альтернативами, як Windows Forms, веб-додатки або Java Swing.

Завдяки всьому вищезазначеному, WPF закріпився як потужна платформа для створення настільних додатків з високо настроюваними інтерфейсами користувачів, надійними моделями даних, розширеною графікою та підтримкою мультимедіа. Використовуючи такі ресурси, як XAML, прив'язки даних, стилі та шаблони, ви можете створювати узгоджені, доступні та зручні в обслуговуванні інтерфейси, що використовують апаратне прискорення та сумісність з існуючими технологіями.

Ісаак

Пристрасний письменник про світ байтів і технологій загалом. Я люблю ділитися своїми знаннями, пишучи, і саме це я буду робити в цьому блозі, показуватиму вам все найцікавіше про гаджети, програмне забезпечення, апаратне забезпечення, технологічні тренди тощо. Моя мета — допомогти вам орієнтуватися в цифровому світі в простий і цікавий спосіб.