Windows Presentation Foundation 概述

欢迎使用 Windows Presentation Foundation 桌面指南（WPF），这是一个独立于分辨率的 UI 框架，它使用基于矢量的呈现引擎，旨在利用现代图形硬件。 WPF 提供了一组全面的应用程序开发功能，其中包括可扩展应用程序标记语言（XAML）、控件、数据绑定、布局、2D 和 3D 图形、动画、样式、模板、文档、媒体、文本和版式。 WPF 是 .NET 的一部分，因此可以生成包含 .NET API 其他元素的应用程序。

WPF 有两个实现：

1. .NET 版本（本指南）：

   GitHub 上托管的 WPF 的开源实现，该实现在 .NET 上运行。 XAML 设计器至少需要 Visual Studio 2019 版本 16.8。 但根据 .NET 版本，可能需要使用较新版本的 Visual Studio。

   尽管 .NET 是一种跨平台技术，但 WPF 仅在 Windows 上运行。

2. .NET Framework 4 版本：

   Visual Studio 2019 和 Visual Studio 2017 支持的 WPF 的 .NET Framework 实现。

   .NET Framework 4 是仅限 Windows 的 .NET 版本，被视为 Windows作系统组件。 此版本的 WPF 随 .NET Framework 一起分发。

此概述适用于新用户，涵盖 WPF 的主要功能和概念。 若要了解如何创建 WPF 应用，请参阅 教程：创建新的 WPF 应用。

为何从 .NET Framework 升级

将应用程序从 .NET Framework 升级到 .NET 时，你将受益于：

• 性能更好
• 新的 .NET API
• 最新语言改进
• 改进了用户辅助功能和可靠性
• 更新的工具和其他功能

若要了解如何升级应用程序，请参阅 如何将 WPF 桌面应用升级到 .NET。

使用 WPF 进行编程

WPF 作为 .NET 类型的子集存在，主要位于命名空间中 System.Windows 。 如果以前使用 .NET 构建了具有 ASP.NET 和 Windows 窗体等框架的应用程序，则应熟悉基本的 WPF 编程体验，你：

• 实例化类
• 设置属性
• 调用方法
• 处理事件

WPF 包含更多编程构造，可增强属性和事件： 依赖属性 和 路由事件。

标记和代码隐藏

WPF 允许你使用 标记 和 后置代码来开发应用程序，这种开发体验应该是 ASP.NET 开发人员所熟悉的。 通常使用 XAML 标记来实现应用程序的外观，同时使用托管编程语言（后台代码）来实现其行为。 这种外观和行为的分离具有以下优势：

• 开发和维护成本会降低，因为特定于外观的标记与行为特定的代码没有紧密耦合。

• 开发更高效，因为设计人员在设计应用程序的外观时，可以与开发人员同时实现应用程序的功能。

• WPF 应用程序的全球化和本地化 得以简化。

标记

XAML 是基于 XML 的标记语言，以声明方式实现应用程序的外观。 通常使用它来定义窗口、对话框、页面和用户控件，并用控件、形状和图形填充它们。

以下示例使用 XAML 实现包含单个按钮的窗口的外观：

<Window
    xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
    Title="Window with button"
    Width="250" Height="100">

  <!-- Add button to window -->
  <Button Name="button">Click Me!</Button>

</Window>

具体而言，此 XAML 使用 Window 和 Button 元素定义窗口和按钮。 每个元素都配置了属性，例如 Window 元素的 Title 属性来指定窗口的标题栏文本。 在运行时，WPF 将标记中定义的元素和属性转换为 WPF 类的实例。 例如，Window 元素转换为 Window 类的实例，该类 Title 属性是 Title 特性的值。

下图显示了上一示例中 XAML 定义的用户界面（UI）：

由于 XAML 是基于 XML 的，因此使用 XAML 撰写的 UI 在称为 元素树的嵌套元素的层次结构中组装。 元素树提供了创建和管理 UI 的逻辑直观方法。

代码隐藏

应用程序的主要行为是实现响应用户交互的功能。 例如，单击菜单或按钮，并在响应中调用业务逻辑和数据访问逻辑。 在 WPF 中，此行为在与标记关联的代码中实现。 此类代码称为代码隐藏。 下面的示例演示上一个示例的更新标记和代码隐藏：

<Window
    xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
    xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
    x:Class="SDKSample.AWindow"
    Title="Window with button"
    Width="250" Height="100">

  <!-- Add button to window -->
  <Button Name="button" Click="button_Click">Click Me!</Button>

</Window>

更新的 xmlns:x 标记定义命名空间并将其映射到为代码隐藏类型添加支持的架构。 该 x:Class 特性用于将代码隐藏类关联到此特定 XAML 标记。 考虑到此属性是在元素上声明的 <Window> ，代码隐藏类必须继承自该 Window 类。

using System.Windows;

namespace SDKSample
{
    public partial class AWindow : Window
    {
        public AWindow()
        {
            // InitializeComponent call is required to merge the UI
            // that is defined in markup with this class, including  
            // setting properties and registering event handlers
            InitializeComponent();
        }

        void button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            // Show message box when button is clicked.
            MessageBox.Show("Hello, Windows Presentation Foundation!");
        }
    }
}

Namespace SDKSample

    Partial Public Class AWindow
        Inherits System.Windows.Window

        Public Sub New()

            ' InitializeComponent call is required to merge the UI
            ' that is defined in markup with this class, including  
            ' setting properties and registering event handlers
            InitializeComponent()

        End Sub

        Private Sub button_Click(ByVal sender As Object, ByVal e As RoutedEventArgs)

            ' Show message box when button is clicked.
            MessageBox.Show("Hello, Windows Presentation Foundation!")

        End Sub

    End Class

End Namespace

从代码隐藏类的构造函数调用 InitializeComponent，以将标记中定义的 UI 与代码隐藏类合并在一起。 （在构建应用程序时，会自动为你生成InitializeComponent，因此你无需手动实现它。）x:Class和InitializeComponent的结合确保每次创建时实现都会被正确初始化。

请注意，在标记中，<Button>元素为Click特性定义了button_Click值。 当标记和代码隐藏初始化并协同工作作为一个整体时，按钮的 Click 事件会自动映射到 button_Click 方法。 单击按钮时，将调用事件处理程序，并通过调用 System.Windows.MessageBox.Show 方法显示消息框。

下图显示了单击按钮时的结果：

输入和命令

控制通常检测和响应用户输入。 WPF 输入系统同时使用直接事件和路由事件来支持文本输入、焦点管理和鼠标定位。

应用程序通常具有复杂的输入要求。 WPF 提供一个命令系统，用于将用户输入作与响应这些作的代码分开。 命令系统允许多个源调用相同的命令逻辑。 例如，采用不同应用程序使用的常见编辑作： 复制、 剪切和 粘贴。 通过使用命令实现这些操作，可以通过不同的用户操作来调用这些操作。

控件

应用程序模型所提供的用户体验是由构建的控件形成的。 在 WPF 中， 控件 是一个适用于具有以下特征的 WPF 类类别的伞式术语：

• 部署于窗口或页面中。
• 具有用户界面。
• 实现某种行为。

有关详细信息，请参阅 控件。

按函数排序的 WPF 控件

此处列出了内置 WPF 控件：

• 按钮： 和 ButtonRepeatButton。

• 数据显示：、DataGrid 和 ListViewTreeView。

• 日期显示和选择：Calendar 和 DatePicker。

• 对话框：OpenFileDialog、PrintDialog和 SaveFileDialog。

• 数字墨迹：InkCanvas 和 InkPresenter。

• 文档：、DocumentViewer、FlowDocumentPageViewer、FlowDocumentReader 和 FlowDocumentScrollViewerStickyNoteControl。

• 输入：TextBox、RichTextBox和 PasswordBox。

• 布局：Border、BulletDecorator、Canvas、DockPanel、Expander、Grid、GridView、GridSplitter、GroupBox、Panel、ResizeGrip、Separator、ScrollBar、ScrollViewer、StackPanel、Thumb、Viewbox、VirtualizingStackPanel、Window和 WrapPanel。

• 媒体：、Image 和 MediaElementSoundPlayerAction。

• 菜单：ContextMenu、Menu和 ToolBar。

• 导航：Frame、Hyperlink、Page、NavigationWindow和 TabControl。

• 选择：CheckBox、ComboBox、ListBox、RadioButton和 Slider。

• 用户信息：AccessText、Label、Popup、ProgressBar、StatusBar、TextBlock和 ToolTip。

布局

创建用户界面时，按位置和大小排列控件以形成布局。 任何布局的关键要求是适应窗口大小和显示设置的变化。 WPF 提供一流的可扩展布局系统，而不是强制你编写代码来适应这些情况下的布局。

布局系统的基石是相对定位，这增加了适应不断变化的窗口和显示条件的能力。 布局系统还管理控件之间的协商以确定布局。 协商是一个两步过程：首先，控件告诉它的父项它需要的位置和大小。 其次，父级告诉控件可以使用多少空间。

该布局系统通过基 WPF 类公开给子控件。 对于网格、堆叠和停靠等常见布局，WPF 包括多个布局控件：

• Canvas：子控件提供其自己的布局。

• DockPanel：子控件与面板的边缘对齐。

• Grid：子控件由行和列定位。

• StackPanel：子控件垂直或水平堆叠。

• VirtualizingStackPanel：子控件在水平或垂直的行上虚拟化并排列。

• WrapPanel：子控件按从左到右的顺序排列，当当前行上没有足够的空间时，将换行到下一行。

以下示例使用 DockPanel 来布局多个 TextBox 控件：

<Window
    xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
    xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
    x:Class="SDKSample.LayoutWindow"
    Title="Layout with the DockPanel" Height="143" Width="319">

  <!--DockPanel to layout four text boxes-->
  <DockPanel>
    <TextBox DockPanel.Dock="Top">Dock = "Top"</TextBox>
    <TextBox DockPanel.Dock="Bottom">Dock = "Bottom"</TextBox>
    <TextBox DockPanel.Dock="Left">Dock = "Left"</TextBox>
    <TextBox Background="White">This TextBox "fills" the remaining space.</TextBox>
  </DockPanel>

</Window>

DockPanel 允许子 TextBox 控件，以告诉它如何排列这些控件。 为了完成此操作，DockPanel 实现 Dock 附加了属性，该属性公开给子控件，以允许每个子控件指定停靠样式。

下图显示了前面的示例中 XAML 标记的结果：

数据绑定

大多数应用程序都是为了为用户提供查看和编辑数据的方法而创建的。 对于 WPF 应用程序，存储和访问数据的工作已经由许多不同的 .NET 数据访问库（如 SQL 和 Entity Framework Core）提供。 访问数据并将其加载到应用程序的托管对象后，WPF 应用程序的辛勤工作开始。 实质上，这涉及两件事：

1. 将数据从托管对象复制到控件中，可在其中显示和编辑数据。

2. 确保使用控件对数据所做的更改复制回托管对象。

为了简化应用程序开发，WPF 提供了功能强大的数据绑定引擎来自动处理这些步骤。 数据绑定引擎的核心单元是 Binding 类，其作业是将控件（绑定目标）绑定到数据对象（绑定源）。 下图说明了此关系：

WPF 支持直接在 XAML 标记中声明绑定。 例如，以下 XAML 代码使用“{Binding ... }”XAML 语法将Text属性绑定到对象TextBox的Name属性。 假定有一个数据对象设置为`Window`的`DataContext`属性，并且该对象具备`Name`属性。

<Window
     xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
     xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
     x:Class="SDKSample.DataBindingWindow">

   <!-- Bind the TextBox to the data source (TextBox.Text to Person.Name) -->
   <TextBox Name="personNameTextBox" Text="{Binding Path=Name}" />

</Window>

WPF 数据绑定引擎不仅提供绑定，还提供验证、排序、筛选和分组。 此外，数据绑定还支持使用数据模板为绑定数据创建自定义用户界面。

有关详细信息，请参阅 数据绑定概述。

图形和动画

WPF 提供了一组广泛的灵活图形功能，具有以下优势：

• 图形与分辨率和设备均无关。 WPF 图形系统中的基本度量单位是与设备无关的像素，该像素是一英寸的 1/96，为与分辨率无关且与设备无关的呈现提供了基础。 每个与设备无关的像素都会自动缩放，以匹配呈现它的系统的每英寸点数 (dpi) 设置。

• 改进了精度。 WPF 坐标系使用双精度浮点数字进行测量，而不是单精度。 转换和不透明度值也表示为双精度数字。 WPF 还支持宽色域（scRGB），并提供集成支持来管理来自不同颜色空间的输入。

• 高级图形和动画支持。 WPF 通过为你管理动画场景来简化图形编程;无需担心场景处理、呈现循环和双线性内插。 此外，WPF 还提供了点击测试支持和全面的 alpha 合成支持。

• 硬件加速。 WPF 图形系统利用图形硬件来最大程度地减少 CPU 使用率。

2D 图形

WPF 提供了一个通用矢量绘制的二维形状库，如矩形和椭圆。 形状不只是用于显示;形状实现控件所需的许多功能，包括键盘和鼠标输入。

WPF 提供的 2D 形状涵盖一套标准的基本形状。 但是，可能需要创建自定义形状来帮助设计自定义用户界面。 WPF 提供几何图形来创建自定义形状，该形状可直接绘制、用作画笔或用于剪辑其他形状和控件。

有关详细信息，请参阅 几何学概述。

WPF 2D 功能的子集包括视觉效果，如渐变、位图、绘图、使用视频绘制、旋转、缩放和倾斜。 这些效果都是通过画笔实现的。 下图显示了一些示例：

有关详细信息，请参阅 WPF 画笔概述。

3D 渲染

WPF 还包括与 2D 图形集成的 3D 渲染功能，以允许创建更令人兴奋的有趣的用户界面。 例如，下图显示呈现在三维形状上的二维图像：

有关详细信息，请参阅 3D 图形概述。

动画

WPF 动画支持可以使控件变大、抖动、旋转和淡出，以形成有趣的页面过渡等。 你可以对大多数 WPF 类（甚至自定义类）进行动画处理。 下图显示了运行中的一个简单动画：

有关详细信息，请参阅 动画概述。

文本和版式

为了提供高质量的文本呈现，WPF 提供以下功能：

• OpenType 字体支持。
• ClearType 增强功能。
• 高性能，得益于硬件加速。
• 将文本与媒体、图形和动画集成。
• 国际字体支持和回退机制。

作为文本与图形集成的演示，下图显示了文本修饰的应用：

有关详细信息，请参阅 Windows Presentation Foundation中的 版式。

自定义 WPF 应用

至此，你已了解开发应用程序的核心 WPF 构建基块：

• 使用应用程序模型来托管和交付应用程序内容，主要包括控件。
• 若要简化用户界面中控件的排列方式，请使用 WPF 布局系统。
• 使用数据绑定来减少将用户界面与数据集成的工作。
• 若要增强应用程序的视觉外观，请使用 WPF 提供的图形、动画和媒体支持的全面范围。

不过，基础知识通常不足以创建和管理真正独特的直观令人惊叹的用户体验。 标准 WPF 控件可能难以与您的应用程序所需的外观进行有效集成。 数据可能不会以最有效的方式显示。 应用程序的整体用户体验可能不适合 Windows 主题的默认外观。

因此，WPF 提供了各种机制来创建独特的用户体验。

内容模型

大多数 WPF 控件的主要用途是显示内容。 在 WPF 中，构成控件内容的项的类型和数量称为控件 内容模型。 某些控件可以包含单个项和内容类型。 例如，TextBox 的内容是分配给 Text 属性的字符串值。

但是，其他控件可以包含不同类型的内容的多个项;由属性指定的Content内容Button可以包含各种项，包括布局控件、文本、图像和形状。

有关各种控件支持的内容类型的详细信息，请参阅 WPF 内容模型。

触发器

尽管 XAML 标记的主要用途是实现应用程序的外观，但也可以使用 XAML 实现应用程序行为的一些方面。 一个示例是使用触发器根据用户交互更改应用程序的外观。 有关详细信息，请参阅 样式和模板。

模板

WPF 控件的默认用户界面通常是由其他控件和形状构成的。 例如，Button 由 ButtonChrome 和 ContentPresenter 控件组成。 ButtonChrome 提供标准按钮外观，而 ContentPresenter 显示由 Content 属性指定的按钮内容。

有时控件的默认外观可能与应用程序的整体外观冲突。 在这种情况下，可以使用 ControlTemplate 更改控件用户界面的外观，而无需更改其内容和行为。

例如，当单击 Button 时会引发 Click 事件。 通过更改按钮的模板以显示 Ellipse 形状，控件方面视觉对象已更改，但功能尚未更改。 你仍然可以单击控件的视觉元素，并触发Click事件，如预期。

数据模板

而控件模板允许你指定控件的外观，而数据模板允许你指定控件内容的外观。 数据模板通常用于增强绑定数据的显示方式。 下图显示 ListBox 的默认外观，它绑定到 Task 对象的集合，其中每个任务都具有名称、描述和优先级：

默认外观是你对 ListBox的期望。 但是，每个任务的默认外观仅包含任务名称。 若要显示任务名称、说明和优先级，必须使用 ListBox更改 DataTemplate 控件绑定列表项的默认外观。 下面是应用为 Task 对象创建的数据模板的示例。

ListBox 保持其行为和整体外观，仅更改了列表框中显示内容的外观。

有关详细信息，请参阅 数据模板化概述。

风格

样式使开发人员和设计人员能够对其产品的特定外观进行标准化。 WPF 提供强样式模型，其基础是 Style 元素。 样式可以将属性值应用于类型。 当被引用时，它们可以根据类型或单个对象自动应用于所有对象。 以下示例创建一个样式，该样式将窗口上每个 Button 对象的背景色设置为 Orange：

<Window
    xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
    xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
    x:Class="SDKSample.StyleWindow"
    Title="Styles">

    <Window.Resources>
        <!-- Style that will be applied to all buttons for this window -->
        <Style TargetType="{x:Type Button}">
            <Setter Property="Background" Value="Orange" />
            <Setter Property="BorderBrush" Value="Crimson" />
            <Setter Property="FontSize" Value="20" />
            <Setter Property="FontWeight" Value="Bold" />
            <Setter Property="Margin" Value="5" />
        </Style>
    </Window.Resources>
    <StackPanel>

        <!-- This button will have the style applied to it -->
        <Button>Click Me!</Button>

        <!-- This label will not have the style applied to it -->
        <Label>Don't Click Me!</Label>

        <!-- This button will have the style applied to it -->
        <Button>Click Me!</Button>

    </StackPanel>
</Window>

由于此样式面向所有 Button 控件，因此该样式会自动应用于窗口中的所有按钮，如下图所示：

有关详细信息，请参阅 样式和模板。

资源

应用程序中的控件应共享相同的外观，其中包括从字体和背景颜色到控件模板、数据模板和样式的任何内容。 可以使用 WPF 对用户界面资源的支持将这些资源封装在单个位置以供重复使用。

以下示例定义由 Button 和 Label共享的常见背景色：

<Window
    xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
    xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
    x:Class="SDKSample.ResourcesWindow"
    Title="Resources Window">

  <!-- Define window-scoped background color resource -->
  <Window.Resources>
    <SolidColorBrush x:Key="defaultBackground" Color="Red" />
  </Window.Resources>

  <!-- Button background is defined by window-scoped resource -->
  <Button Background="{StaticResource defaultBackground}">One Button</Button>

  <!-- Label background is defined by window-scoped resource -->
  <Label Background="{StaticResource defaultBackground}">One Label</Label>
</Window>

有关详细信息，请参阅 如何定义和引用 WPF 资源。

自定义控件

尽管 WPF 提供了大量自定义支持，但可能会遇到现有 WPF 控件无法满足应用程序或其用户的需求的情况。 当以下情况发生时，可能会发生这种情况：

• 无法通过自定义现有 WPF 实现的外观来创建所需的用户界面。
• 你所需的行为不被现有的 WPF 实现支持（或不容易实现）。

但是，此时可以利用三个 WPF 模型之一创建新控件。 每个模型都面向特定方案，并要求自定义控件派生自特定的 WPF 基类。 下面列出了三种模型：

• 用户控制模型
  自定义控件派生自 UserControl，由一个或多个其他控件组成。

• 控件模型 自定义控件派生自 Control ，用于生成实现，这些实现使用模板将其行为与其外观分开，这与大多数 WPF 控件非常类似。 派生自 Control 使得你可以更自由地创建自定义用户界面（相较用户控件），但它可能需要花费更多精力。

• 框架元素模型。
  自定义控件在通过自定义呈现逻辑（而不是模板）定义其外观时，派生自 FrameworkElement。

有关自定义控件的详细信息，请参阅 控件创作概述。

另请参阅

• 教程：创建新的 WPF 应用
• 将 WPF 应用迁移到 .NET
• WPF 窗口概述
• 数据绑定概述
• XAML 概述