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自定義Shape

1. 前言

這篇文章介紹了繼承并自定義Shape的方法，不過，恐怕，事實上，100個xaml的程序員99個都不會用到。寫出來是因為反正都學了，當作寫個筆記。

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通過這篇文章，你可以學到如下知識點：

  • 自定義Shape。

  • DeferRefresh模式。

  • InvalidateArrange的應用。

2. 從Path派生

UWP中的Shape大部分都是密封類--除了Path。所以要自定義Shape只能從Path派生。Template10給出了這個例子：RingSegment 。

從這個類中可以看到，自定義Shape只需要簡單地在每個自定義屬性的屬性值改變時或SizeChanged時調(diào)用private void UpdatePath()為Path.Data賦值就完成了，很簡單吧。

自定義Shape

RingSegment.StartAngle = 30;
RingSegment.EndAngle = 330;
RingSegment.Radius = 50;
RingSegment.InnerRadius = 30;

3. BeginUpdate、EndUpdate與DeferRefresh

這段代碼會產(chǎn)生一個問題：每更改一個屬性的值后都會調(diào)用UpdatePath()，那不就會重復調(diào)用四次？

事實上真的會，顯然這個類的作者也考慮過這個問題，所以提供了public void BeginUpdate()和public void EndUpdate()函數(shù)。

/// <summary>/// Suspends path updates until EndUpdate is called;/// </summary>public void BeginUpdate(){
    _isUpdating = true;
}/// <summary>/// Resumes immediate path updates every time a component property value changes. Updates the path./// </summary>public void EndUpdate(){
    _isUpdating = false;    UpdatePath();
}

使用這兩個方法重新寫上面那段代碼，就是這樣：

try{
    RingSegment.BeginUpdate();
    RingSegment.StartAngle = 30;
    RingSegment.EndAngle = 330;
    RingSegment.Radius = 100;
    RingSegment.InnerRadius = 80;
}finally{
    RingSegment.EndUpdate();
}

這樣就保證了只有在調(diào)用EndUpdate()時才執(zhí)行UpdatePath()，而且只執(zhí)行一次。

在WPF中，DeferRefresh是一種更成熟的方案。相信很多開發(fā)者在用DataGrid時多多少少有用過(主要是通過CollectionView或CollectionViewSource)。典型的實現(xiàn)方式可以參考DataSourceProvider。在UWPCommunityToolkit中也通過AdvancedCollectionView實現(xiàn)了這種方式。

在RingSegment中添加實現(xiàn)如下：

private int _deferLevel;public virtual IDisposable DeferRefresh(){
    ++_deferLevel;    return new DeferHelper(this);
}private void EndDefer(){
    Debug.Assert(_deferLevel > 0);
    --_deferLevel;    if (_deferLevel == 0)
    {        UpdatePath();
    }
}private class DeferHelper : IDisposable{    public DeferHelper(RingSegment source)    {
        _source = source;
    }    private RingSegment _source;    public void Dispose()    {
        GC.SuppressFinalize(this);        if (_source != null)
        {
            _source.EndDefer();
            _source = null;
        }
    }
}

使用如下：

using (RingSegment.DeferRefresh())
{
    RingSegment.StartAngle = 30;
    RingSegment.EndAngle = 330;
    RingSegment.Radius = 100;
    RingSegment.InnerRadius = 80;
}

使用DeferRefresh模式有兩個好處：

  • 調(diào)用代碼比較簡單

  • 通過_deferLevel判斷是否需要UpdatePath()，這樣即使多次調(diào)用DeferRefresh()也只會執(zhí)行一次UpdatePath()。譬如以下的調(diào)用方式：

using (RingSegment.DeferRefresh())
{
    RingSegment.StartAngle = 30;
    RingSegment.EndAngle = 330;
    RingSegment.Radius = 50;
    RingSegment.InnerRadius = 30;    using (RingSegment.DeferRefresh())
    {
        RingSegment.Radius = 51;
        RingSegment.InnerRadius = 31;
    }
}

也許你會覺得一般人不會寫得這么復雜，但在復雜的場景DeferRefresh模式是有存在意義的。假設現(xiàn)在要更新一個復雜的UI，這個UI由很多個代碼模塊驅(qū)動，但不清楚其它地方有沒有對需要更新的UI調(diào)用過DeferRefresh()，而創(chuàng)建一個DeferHelper 的消耗比起更新一次復雜UI的消耗低太多，所以執(zhí)行一次DeferRefresh()是個很合理的選擇。

看到++_deferLevel這句代碼條件反射就會考慮到線程安全問題，但其實是過慮了。UWP要求操作UI的代碼都只能在UI線程中執(zhí)行，所以理論上來說所有UIElement及它的所有操作都是線程安全的。

4. InvalidateArrange

每次更改屬性都要調(diào)用DeferRefresh顯然不是一個聰明的做法，而且在XAML中也不可能做到。另一種延遲執(zhí)行的機制是利用Coredispatcher的public IAsyncAction RunAsync(CoreDispatcherPriority priority, DispatchedHandler agileCallback)函數(shù)異步地執(zhí)行工作項。要詳細解釋RunAsync可能需要一整篇文章的篇幅，簡單來說RunAsync的作用就是將工作項發(fā)送到一個隊列，UI線程有空的時候會從這個隊列獲取工作項并執(zhí)行。InvalidateArrange就是利用這種機制的典型例子。MSDN上對InvalidateArrange的解釋是：

使 UIElement 的排列狀態(tài)（布局）無效。失效后，UIElement 將以異步方式更新其布局。

將InvalidateArrange的邏輯簡化后大概如下：

protected bool ArrangeDirty { get; set; }public void InvalidateArrange(){    if (ArrangeDirty == true)        return;

    ArrangeDirty = true;
    Dispatcher.RunAsync(Windows.UI.Core.CoreDispatcherPriority.Normal, () =>
    {
        ArrangeDirty = false;        lock (this)
        {            //Measure
            //Arrange
        }
    });
}

調(diào)用InvalidateArrange后將ArrangeDirty標記為True，然后異步執(zhí)行Measure及Arrange代碼進行布局。多次調(diào)用InvalidateArrange會檢查ArrangeDirty的狀態(tài)以免重復執(zhí)行。利用InvalidateArrange，我們可以在RingSegment的自定義屬性值改變事件中調(diào)用InvalidateArrange，異步地觸發(fā)LayoutUpdated并在其中改變Path.Data。
修改后的代碼如下：

private bool _realizeGeometryScheduled;private Size _orginalSize;private Direction _orginalDirection;private void OnStartAngleChanged(double oldStartAngle, double newStartAngle){    InvalidateGeometry();
}private void OnEndAngleChanged(double oldEndAngle, double newEndAngle){    InvalidateGeometry();
}private void OnRadiusChanged(double oldRadius, double newRadius){    this.Width = this.Height = 2 * Radius;    InvalidateGeometry();
}private void OnInnerRadiusChanged(double oldInnerRadius, double newInnerRadius){    if (newInnerRadius < 0)
    {        throw new ArgumentException("InnerRadius can't be a negative value.", "InnerRadius");
    }    InvalidateGeometry();
}private void OnCenterChanged(Point? oldCenter, Point? newCenter){    InvalidateGeometry();
}protected override Size ArrangeOverride(Size finalSize){    if (_realizeGeometryScheduled == false && _orginalSize != finalSize)
    {
        _realizeGeometryScheduled = true;
        LayoutUpdated += OnTriangleLayoutUpdated;
        _orginalSize = finalSize;
    }    base.ArrangeOverride(finalSize);    return finalSize;
}protected override Size MeasureOverride(Size availableSize){     return new Size(base.StrokeThickness, base.StrokeThickness);
}public void InvalidateGeometry(){    InvalidateArrange();    if (_realizeGeometryScheduled == false )
    {
        _realizeGeometryScheduled = true;
        LayoutUpdated += OnTriangleLayoutUpdated;
    }
}private void OnTriangleLayoutUpdated(object sender, object e){
    _realizeGeometryScheduled = false;
    LayoutUpdated -= OnTriangleLayoutUpdated;    RealizeGeometry();
}private void RealizeGeometry(){    //other code here

    Data = pathGeometry;
}

這些代碼參考了ExpressionSDK的Silverlight版本。ExpressionSDK提供了一些Shape可以用作參考。（安裝Blend后通?？梢栽谶@個位置找到它：C:\Program Files (x86)\Microsoft SDKs\Expression\Blend\Silverlight\v5.0\Libraries\Microsoft.Expression.Drawing.dll）由于比起WPF，Silverlight更接近UWP，所以Silverlight的很多代碼及經(jīng)驗更有參考價值，遇到難題不妨找些Silverlight代碼來作參考。

自定義Shape

InvalidateArrange屬于比較核心的API，文檔中也充斥著“通常不建議“、”通常是不必要的”、“慎重地使用它”等字句，所以平時使用最好要謹慎。如果不是性能十分敏感的場合還是建議使用Template10的方式實現(xiàn)。

5. 使用TemplatedControl實現(xiàn)

除了從Path派生，自定義Shape的功能也可以用TemplatedControl實現(xiàn)，一般來說這種方式應該是最簡單最通用的方式。下面的代碼使用TemplatedControl實現(xiàn)了一個三角形：

[TemplatePart(Name = PathElementName,Type =typeof(Path))]
[StyleTypedProperty(Property = nameof(PathElementStyle), StyleTargetType =typeof(Path))]public class TriangleControl : Control
    {        private const string PathElementName = "PathElement";    

        public TriangleControl()        {            this.DefaultStyleKey = typeof(TriangleControl);            this.SizeChanged += OnTriangleControlSizeChanged;
        }     

        /// <summary>
        ///     標識 Direction 依賴屬性。
        /// </summary>
        public static readonly DependencyProperty DirectionProperty =
            DependencyProperty.Register("Direction", typeof(Direction), typeof(TriangleControl), new PropertyMetadata(Direction.Up, OnDirectionChanged));        /// <summary>
        ///     獲取或設置Direction的值
        /// </summary>
        public Direction Direction
        {            get { return (Direction)GetValue(DirectionProperty); }            set { SetValue(DirectionProperty, value); }
        }        private static void OnDirectionChanged(DependencyObject obj, DependencyPropertyChangedEventArgs args)        {            var target = obj as TriangleControl;            var oldValue = (Direction)args.OldValue;            var newValue = (Direction)args.NewValue;            if (oldValue != newValue)
                target.OnDirectionChanged(oldValue, newValue);
        }        protected virtual void OnDirectionChanged(Direction oldValue, Direction newValue)        {            UpdateShape();
        }        /// <summary>
        /// 獲取或設置PathElementStyle的值
        /// </summary>  
        public Style PathElementStyle
        {            get { return (Style)GetValue(PathElementStyleProperty); }            set { SetValue(PathElementStyleProperty, value); }
        }        /// <summary>
        /// 標識 PathElementStyle 依賴屬性。
        /// </summary>
        public static readonly DependencyProperty PathElementStyleProperty =
            DependencyProperty.Register("PathElementStyle", typeof(Style), typeof(TriangleControl), new PropertyMetadata(null));        private Path _pathElement;        public override void OnApplyTemplate()        {            base.OnApplyTemplate();
            _pathElement = GetTemplateChild("PathElement") as Path;
        }        private void OnTriangleControlSizeChanged(object sender, SizeChangedEventArgs e)        {            UpdateShape();
        }        private void UpdateShape()        {            var geometry = new PathGeometry();            var figure = new PathFigure { IsClosed = true };
            geometry.Figures.Add(figure);            switch (Direction)
            {                case Direction.Left:
                    figure.StartPoint = new Point(ActualWidth, 0);                    var segment = new LineSegment { Point = new Point(ActualWidth, ActualHeight) };
                    figure.Segments.Add(segment);
                    segment = new LineSegment { Point = new Point(0, ActualHeight / 2) };
                    figure.Segments.Add(segment);                    break;                case Direction.Up:
                    figure.StartPoint = new Point(0, ActualHeight);
                    segment = new LineSegment { Point = new Point(ActualWidth / 2, 0) };
                    figure.Segments.Add(segment);
                    segment = new LineSegment { Point = new Point(ActualWidth, ActualHeight) };
                    figure.Segments.Add(segment);                    break;                case Direction.Right:
                    figure.StartPoint = new Point(0, 0);
                    segment = new LineSegment { Point = new Point(ActualWidth, ActualHeight / 2) };
                    figure.Segments.Add(segment);
                    segment = new LineSegment { Point = new Point(0, ActualHeight) };
                    figure.Segments.Add(segment);                    break;                case Direction.Down:
                    figure.StartPoint = new Point(0, 0);
                    segment = new LineSegment { Point = new Point(ActualWidth, 0) };
                    figure.Segments.Add(segment);
                    segment = new LineSegment { Point = new Point(ActualWidth / 2, ActualHeight) };
                    figure.Segments.Add(segment);                    break;
            }
            _pathElement.Data = geometry;
        }
    }
<Style TargetType="Path"       x:Key="PathElementStyle">
    <Setter Property="Stroke"            Value="RoyalBlue" />
    <Setter Property="StrokeThickness"            Value="10" />
    <Setter Property="Stretch"            Value="Fill" /></Style><Style TargetType="local:TriangleControl">
    <Setter Property="PathElementStyle"            Value="{StaticResource PathElementStyle}" />
    <Setter Property="Template">
        <Setter.Value>
            <ControlTemplate TargetType="local:TriangleControl">
                <Border Background="{TemplateBinding Background}"                        BorderBrush="{TemplateBinding BorderBrush}"                        BorderThickness="{TemplateBinding BorderThickness}">
                    <Path x:Name="PathElement"                          Style="{TemplateBinding PathElementStyle}" />
                </Border>
            </ControlTemplate>
        </Setter.Value>
    </Setter></Style>

自定義Shape

這種方式的好處是容易實現(xiàn)，而且兼容WPF和UWP。缺點是只能通過PathElementStyle修改Path的外觀，畢竟它不是Shape，而且增加了VisualTree的層次，不適合于性能敏感的場合。

當前題目：自定義Shape
網(wǎng)站URL：http://chinadenli.net/article8/ppcoop.html

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