【WPF学习】第六十八章 自定义绘图元素

　　上一章分析了wpf元素的内部工作元素——允许每个元素插入到wpf布局系统的measureoverride()和arrangeoverride()方法中。本章将进一步深入分析和研究元素如何渲染自身。

　　大多数wpf元素通过组合方式创建可视化外观。换句话说，典型的元素通过其他更基础的元素进行构建。例如，使用标记定义用户控件的组合元素，处理标记的方式与自定义窗口中的xaml相同。使用控件模板为自定义控件定义可视化树。并且当创建自定义面板时，根本不必定义任何可视化细节。组合元素由克难攻坚使用者提供，并添加到children集合。　

　　当然，知道现在才能使用组合。最终，一些类需要负责绘制内容。在wpf中，这些类位于元素树的底层。在典型窗口中，是通过单独的文本、形状以及位图执行渲染的，而不是通过高级元素。

一、onrender()方法

　　为了执行自定义渲染，元素必须重写onrender()方法，该方法继承自uielement基类。onrender()方法未必不需要替换组合——一些控件使用onrender()方法绘制可视化细节并使用组合在其上叠加其他元素。border和panel类是两个例子，border类在onrender()方法中绘制边框，panel类在onrender()方法中绘制背景。border和panel类都支持子内容，并且这些子内容在自定义的绘图细节之上进行渲染。

　　onrender()方法接受一个drawingcontext对象，该对象为绘制内容提供了了一套很有用的方法。在onrender()方法中执行绘图的主要区别是不能显示地创建和关闭drawingcontext对象。这是因为几个不同的onrender()方法可能使用相同的drawingcontext对象。例如，派生的元素可以执行一些自定义绘图操作并调用基类中的onrender()方法来绘制其他内容。这种方法是可行的，因为当开始这一过程时，wpf会自动创建drawingcontext对象，并且当不再需要时关闭对象。

　　关于wpf渲染，最令人惊奇的细节是实际上只需要使用很少的类。大多数类是通过其他更简单的类构建的，并且对于典型的控件，为了找到实际重写onrender()方法的类，需要进入到控件元素树中非常深的层次。下面是一些重写onrender()方法的类：

• 　　textblock类。无论在何处放置文本，都有textblock对象使用onrender()方法绘制文本。
• 　　image类。image类重写onrender()方法，使用drawingcontext.drawimage()方法绘制图形内容。
• 　　mediaelement类。如果正在使用该类播放视频文件，该类会重写onrender()方法以绘制视频帧。
• 　　各种形状类。shape基类重写了onrender()方法，通过使用drawingcontext.drawgeometry()方法，绘制在其内部存储的geometry对象。根据shape类的特定派生类，geometry对象可以表示椭圆、矩形或更复杂的由直线和曲线构成的路径。许多元素使用形状绘制小的可视化细节。
• 　　各种修饰类。这些类(如buttonchrome和listboxchrome)绘制通用控件的外侧外观，并在具*定的内部放置内容。其他许多继承自decorator的类，如border类，都重写了onrender()方法。
• 　　各种面板类。尽管面板的内容是由其子元素提供的，但是onrender()方法绘制具有背景色(假设设置了background属性)的矩形。

　　通常，onrender()方法的实现看起来很简单。例如，下面是继承自shape类的所有渲染代码：

protected override void onrender(drawingcontext drawingcontext)
{
    this.ensurerenderedgeometry();
    if(this._renderedgeometry!=geometry.empty)
    {
        drawingcontext.drawinggeometry(this.fill,this.getpen(),this._renderedgeometry);
    }
}

　　请记住，重写onrender()方法不是渲染内容并且将其添加到用户界面的唯一方法。也可以创建drawingvisual对象，并是哟addvisualchild()方法为uielement对象添加该可视化对象。然后可以调用drawingvisual.renderopen()方法为drawingvisual对象检索drawingcontext对象，并使用返回的drawingcontext对象渲染drawingvisual对象的内容。

　　在wpf中，一些元素使用这种策略在其他元素内容之上显示一些图形细节。例如，在拖放指示器、错误指示器以及焦点框中可以看到这种情况。在所有这些情况中，drawingvisual类允许元素在其他内容之上绘制内容，而不是在其他内容之下绘制内容。但对于大部分情况，是在专门的onrender()方法中进行渲染。

二、评估自定义绘图

　　当创建自定义元素时，可能会选择重写onrender()方法来绘制自定义内容。可在包含内容的元素(最常见的情况是继承自decorator的类)中重写onrender()方法，从而可以在内容周围添加图形装饰。也可以在没有任何嵌套内容的元素中重写onrender()方法，从而可以绘制元素的整个可视化外观。例如，可以创建绘制一些小的图形细节的自定义元素，然后可以通过组合，在其他类中使用自定义元素。wpf中的这方面示例是tickbar元素，该元素为slider控件绘制刻度标记。tickbar元素通过slider控件的默认控件模板(该模板还包括一个border和一个track元素，track元素又包含了两个repeatbutton控件和一个thumb元素)嵌入到slider控件的可视化树中。

　　一个明显的问题是需要确定何时使用较低级的onrender()方法，以及何时使用其他类(l例如，继承自shape类的元素)的组合来绘制所需的内容。为了做出决定，需要评估所需图形的复杂程度以及希望提供的交互能力。

　　例如，分析一下buttonchrome类。在buttonchrome类的wpf实现中，自定义的渲染代码考虑了各种属性，包括renderdefaulted、rendermouseover以及renderpressed。button类的默认控件模板在适当的时机使用触发器设置这些属性。例如，当将鼠标移动到按钮上时，button类使用触发器将buttonchrome.rendermouseover属性设置为true。

　　无论何时改变renderdefaulted、rendermouseover或renderpressed属性，buttonchrome类都会调用基本的invalidatevisual()方法来指示当前外观不在有效。wpf然后调用buttonchrome.onrender()方法来获取新的图形表示。

　　如果buttonchrome类使用组合，这种行为就更难实现。使用合适的元素为buttonchrome类创建标准外观很容易，但是当按钮的状态发生变化是，需要做更多的工作来修改外观。需要动态改变构成buttonchrome类的嵌套元素，如果外观变化很大的话，就必须隐藏一个元素并在合适的位置显示另一个元素。

　　大多数自定义元素不需要自定义渲染。但是当属性发生变化或执行特定操作是，需要渲染复杂的变化很大的可视化外观，此时使用自定义的渲染方法可能更加简单并且更便捷。

三、自定义绘图元素

　　通过前面对onrender()方法的介绍，理解其工作原理。下面使用onrender()方法创建自定义控件。

　　下面创建了一个名为customdrawnelement的元素，演示了一种简单的效果。该元素使用radialgradientbrush画刷绘制阴影背景，技巧是动态设置强调显示的渐变起点，使用其跟随鼠标。从而当用户在控件上移动鼠标时，白色的发光中心点跟随鼠标移动。

　　customdrawnelement元素不需要包含任何子内容，所以它直接继承自frameworkelement类。该元素只提供了一个可以设置的属性——渐变的背景色。

public class customdrawnelement:frameworkelement
    {
        public static dependencyproperty backgroundcolorproperty;

        static customdrawnelement()
        {
            frameworkpropertymetadata metadata = new frameworkpropertymetadata(colors.yellow);
            metadata.affectsrender = true;
            backgroundcolorproperty = dependencyproperty.register("backgroundcolor",
                typeof(color), typeof(customdrawnelement), metadata);
        }


        public color backgroundcolor
        {
            get
            {
                return (color)getvalue(backgroundcolorproperty);
            }
            set
            {
                setvalue(backgroundcolorproperty, value);
            }
        }
        ...
}

　　backgroundcolor依赖性属性使用frameworkpropertymetadata.affectrender标志明确进行了标识。因此，无论何时改变了背景色，wpf都自动调用onrender()方法。然而，当鼠标移动到新的位置时，也需要确保调用onrender()方法。这是通过在合适的时间调用invalidatevisual()方法实现的。

        . . .
        protected override void onmousemove(mouseeventargs e)
        {
            base.onmousemove(e);
            this.invalidatevisual();
        }

        protected override void onmouseleave(mouseeventargs e)
        {
            base.onmouseleave(e);
            this.invalidatevisual();
        }
       . . .

　　剩下的唯一细节是渲染代码。渲染代码使用drawingcontext.drawrectangle()方法绘制元素的背景。actualwidth和actualheight属性只是控件最终的渲染尺寸。

        . . .
        protected override void onrender(drawingcontext dc)
        {
            base.onrender(dc);

            rect bounds = new rect(0, 0, base.actualwidth, base.actualheight);
            dc.drawrectangle(getforegroundbrush(), null, bounds);
        }
        . . .

　　最后，名为getforegroundbrush()的私有辅助方法根据鼠标的当前位置构造正确的radialgradientbrush画刷。为了计算中心点，需要将鼠标在元素上悬停的当前位置转换成从0到1的相对位置，这正是radialgradientbrush画刷期望的结果。

        . . .
        private brush getforegroundbrush()
        {
            if (!ismouseover)
            {
                return new solidcolorbrush(backgroundcolor);
            }
            else
            {
                radialgradientbrush brush = new radialgradientbrush(colors.white, backgroundcolor);
                point absolutegradientorigin = mouse.getposition(this);
                point relativegradientorigin = new point(
                    absolutegradientorigin.x / base.actualwidth, absolutegradientorigin.y / base.actualheight);

                brush.gradientorigin = relativegradientorigin;
                brush.center = relativegradientorigin;
                brush.freeze();
                return brush;
            }
        }
        . . .

四、创建自定义装饰元素

　　作为一条通用规则，切勿在控件中使用自定义绘图。如果在控件中使用自定义绘图，就违反了wpf无外观空间的承诺。问题是一旦硬编码一些绘图逻辑，就会使控件可视化外观的一部分不能通过控件模板进行定制。更好的方法是设计单独的绘制自定义内容的元素(如上面示例中的customdrawnelement类)，然后在控件的默认模板内部使用自定义元素。

　　有必要快速分析一下如何修改上面示例，使其能够成为控件模板的一部分。在控件模板中，自定义绘图元素通常扮演两个角色：

• 　　它们绘制一些小的图形细节(例如滚动按钮上的箭头)。
• 　　它们在另一个元素的周围提供更详细的背景或边框。

　　第二种方法需要自定义装饰元素，可以通过两个轻微的改动将customdrawnelement类转换成自定义绘图元素。首先，使该类继承自decorator类：

public class customdrawndecorator:decorator

　　然后重写onmeasure()方法，指定需要的尺寸，所有装饰元素都会考虑它们的子元素，增加装饰所需要的额外空间，然后返回组合之后的尺寸。customdrawndecorator类不需要任何额外的空间来绘制边框，相反，使用下面的代码简单地使其自定和其内容具有相同的尺寸：

protected override size measureoverride(size constraint)
        {
            uielement child = this.child;
            if (child != null)
            {
                child.measure(constraint);
                return child.desiredsize;
            }
            else
            {
                return new size();
            }

        }

　　一旦创建自定义装饰元素，就可以在自定义控件模板中使用它们。例如，下面的按钮模板在按钮内容的后面放置了跟随鼠标踪迹的渐变背景。使用模板绑定确保使用对齐属性和内边距属性。

<controltemplate x:key="buttonwithcustomchrome">
            <lib:customdrawndecorator backgroundcolor="lightgreen">
                <contentpresenter margin="{templatebinding padding}"
         horizontalalignment="{templatebinding horizontalcontentalignment}"
         verticalalignment="{templatebinding verticalcontentalignment}"
         contenttemplate="{templatebinding contentcontrol.contenttemplate}"
         content="{templatebinding contentcontrol.content}"
         recognizesaccesskey="true" />
            </lib:customdrawndecorator>
        </controltemplate>

　　现在可以使用这个模板重新样式化按钮，使其具有新的外观。当然，为了使自定义装饰元素更加实用，当单击鼠标按钮时可能更希望改变它的外观。使用修改装饰类属性的触发器可以完成该工作。

　　本章示例源码：customdrawnelement.zip