【WPF学习】第六十七章 创建自定义面板

　　前面两个章节分别介绍了两个自定义控件:自定义的ColorPicker和FlipPanel控件。接下来介绍派生自定义面板以及构建自定义绘图控件。

　　创建自定义面板是一种特殊但较常见的自定义控件开发子集。前面以及介绍过有关面板方面的知识，了解到面板驻留一个或多个子元素，并且实现了特定的布局逻辑以恰当地安排子元素。如果希望构建自己的可拖动的工具栏或可停靠的窗口系统，自定义面板是很重要的元素。当创建需要非标准特定布局的组合控件时，自定义面板通常很有用的，例如停靠工具栏。

　　接下里介绍一个基本的Canvas面板部分以及一个增强版本的WrapPanel面板两个简单的示例。

一、两步布局过程

　　每个面板都使用相同的设备：负责改变子元素尺寸和安排子元素的两步布局过程。第一阶段是测量阶段(measure pass),在这一阶段面板决定其子元素希望具有多大的尺寸。第二个阶段是排列阶段(layout pass),在这一阶段为每个控件指定边界。这两个步骤是必需的，因为在决定如何分割可用空间时，面板需要考虑所有子元素的期望。

　　可以通过重写名称为MeasureOverride()和ArrangeOverride()方法，为这两个步骤添加自己的逻辑，这两个方法是作为WPF布局系统的一部分在FrameworkElement类中定义的。奇特的名称使用标识MeasureOverride()和ArrangeOverride()方法代替在MeasureCore()和ArrangeCore()方法中定义的逻辑，后两个方法在UIElement类中定义的。这两个方法是不能被重写的。

　　1、MeasureOverride()方法

　　第一步是首先使用MeasureOverride()方法决定每个子元素希望多大的空间。然而，即使是在MeasureOverride()方法中，也不能为子元素提供无限空间，至少，也应当将自元素限制在能够适应面板可用空间的范围之内。此外，可能希望更严格地限制子元素。例如，具有按比例分配尺寸的两行的Grid面板，会为子元素提供可用高度的一般。StackPanel面板会为第一个元素提供所有可用空间，然后为第二个元素提供剩余的空间等等。

　　每个MeasureOverride()方法的实现负责遍历子元素集合，并调用每个子元素的Measure()方法。当调用Measure()方法时，需要提供边界框——决定每个子空间最大可用空间的Size对象。在MeasureOverride()方法的最后，面板返回显示所有子元素所需的空间，并返回它们所期望的尺寸。

　　下面是MeasureOverride()方法的基本结构，其中没有具体的尺寸细节：

protected override Size MeasureOverride(Size constraint)
{
//Examine all the children
foreach (UIElement element in base.InternalChildren)
{
//Ask each child how much space it would like,given the
//availableSize constraint
Size availableSize=new Size{...};
element.Measure(availableSize);
//(you can now read element.DesiredSize to get the requested size.)
}

//Indicate how mush space this panel requires.
//This will be used to set the DesiredSize property of the panel.
return new Size(...);
}

　　Measure()方法不返回数值。在为每个子元素调用Measure()方法之后，子元素的DesiredSize属性提供了请求的尺寸。可以在为后续子元素执行计算是(以及决定面板需要的总空间时)使用这一信息。

　　因为许多元素直接调用了Measure()方法之后才会渲染它们自身，所以必须为每个子元素调用Measure()方法，即使不希望限制子元素的尺寸或使用DesiredSize属性也同样如此。如果希望让所有子元素能够自由获得它们所希望的全部空间，可以传递在两个方向上的值都是Double.PositiveInfinity的Size对象(ScrollViewer是使用这种策略的一个元素，原因是它可以处理任意数量的内容)。然后子元素会返回其中所有内容所需要的空间。否则，子元素通常会返回其中内容需要的空间或可用空间——返回较小值。

　　在测量过程的结尾，布局容器必须返回它所期望的尺寸。在简单的面包中，可以通过组合每个子元素的期望尺寸计算面板所期望的尺寸。

　　Measure()方法触发MeasureOverride()方法。所以如果在一个布局容器中放置另一个布局容器，当调用Measure()方法时，将会得到布局容器及其所有子元素所需要的总尺寸。

　　2、ArrangeOverride()方法

　　测量完所有元素后，就可以在可用的空间中排列元素了。布局系统调用面板的ArrangeOverride()方法，而面板为每个子元素调用Arrange()方法，以高速子元素为它分配了多大的控件（Arrange()方法会触发ArrangeOverride()方法，这与Measure()方法会触发MeasureOverride()方法非常类似).

　　当使用Measure()方法测量条目时，传递能够定义可用空间边界的Size对象。当使用Arrange()方法放置条目时，传递能够定义条目尺寸和位置的System.Windows.Rect对象。这时，就像使用Canvas面板风格的X和Y坐标放置每个元素一样(坐标确定布局容器左上角与元素左上角之间的距离)。

　　下面是ArrangeOverride()方法的基本结构。

protected override Size ArrangeOverride(Size arrangeBounds)
{
//Examine all the children.
foreach(UIElement element in base.InternalChildren)
{
//Assign the child it's bounds.
Rect bounds=new Rect(...);
element.Arrange(bounds);
//(You can now read element.ActualHeight and element.ActualWidth to find out the size it used ..)
}
//Indicate how much space this panel occupies.
//This will be used to set the AcutalHeight and ActualWidth properties
//of the panel.
return arrangeBounds;
}

　　当排列元素时，不能传递无限尺寸。然而，可以通过传递来自DesiredSize属性值，为元素提供它所期望的数值。也可以为元素提供比所需尺寸更大的空间。实际上，经常会出现这种情况。例如，垂直的StackPanel面板为其子元素提供所请求的高度，但是为了子元素提供面板本身的整个宽度。同样，Grid面板使用具有固定尺寸或按比例计算尺寸的行，这些行的尺寸可能大于其内部元素所期望的尺寸。即使已经在根据内容改变尺寸的容器中放置了元素，如果使用Height和Width属性明确设置了元素的尺寸，那么仍可以扩展该元素。

　　当使元素比所期望的尺寸更大时，就需要使用HorizontalAlignment和VerticalAlignment属性。元素内容被放置到指定边界内部的某个位置。

　　因为ArrangeOverride()方法总是接收定义的尺寸(而非无限的尺寸)，所以为了设置面板的最终尺寸，可以返回传递的Size对象。实际上，许多布局容器就是采用这一步骤来占据提供的所有空间。

二、Canvas面板的副本

　　理解这两个方法的最快捷方法是研究Canvas类的内部工作原理，Canvas是最简单的布局容器。为了创建自己的Canvas风格的面板，只需要简单地继承Panel类，并且添加MeasureOverride()和ArrangeOverride()方法，如下所示：

public class CanvasClone:System.Windows.Controls.Panel
{
...
}

　　Canvas面板在他们希望的位置放置子元素，并且为子元素设置它们希望的尺寸。所以，Canvas面板不需要计算如何分割可用空间。这使得MeasureOverride()方法非常简单。为每个子元素提供无限的空间：

protected override System.Windows.Size MeasureOverride(System.Windows.Size availableSize)
{
Size size = new Size(double.PositiveInfinity, double.PositiveInfinity);
foreach (UIElement element in base.InternalChildren)
{
element.Measure(size);
}
return new Size();
}

　　注意，MeasureOverride()方法返回空的Size对象。这意味着Canvas 面板根本不请求人和空间，而是由用户明确地为Canvas面板指定尺寸，或者将其放置到布局容器中进行拉伸以填充整个容器的可用空间。

　　ArrangeOverride()方法包含的内容稍微多一些。为了确定每个元素的正确位置，Canvas面板使用附加属性(Left、Right、Top以及Bottom)。附加属性使用定义类中的两个辅助方法实现：GetProperty()和SetProperty()方法。

　　下面是用于排列元素的代码：

protected override System.Windows.Size ArrangeOverride(System.Windows.Size finalSize)
{
foreach (UIElement element in base.InternalChildren)
{
double x = 0;
double y = 0;
double left = Canvas.GetLeft(element);
if (!DoubleUtil.IsNaN(left))
{
x = left;
}
double top = Canvas.GetTop(element);
if (!DoubleUtil.IsNaN(top))
{
y = top;
}
element.Arrange(new Rect(new Point(x, y), element.DesiredSize));
}
return finalSize;
}

三、更好的WrapPanel面板

　　WrapPanel面板执行一个简单的功能，该功能有有时十分有用。该面板逐个地布置其子元素，一旦当前行的宽度用完，就会切换到下一行。但有时候需要采用一种方法来强制立即换行，以便在新行中启动某个特定控件。尽管WrapPanel面板原本没有提供这一功能，但通过创建自定义控件可以方便地添加该功能。只需要添加一个请求换行的附加属性即可。此后，面板中的子元素可使用该属性在适当位置换行。

　　下面的代码清单显示了WrapBreakPanel类，该类添加了LineBreakBeforeProperty附加属性。当将该属性设置为true时，这个属性会导致在元素之前立即换行。

public class WrapBreakPanel : Panel
{
public static DependencyProperty LineBreakBeforeProperty;

static WrapBreakPanel()
{
FrameworkPropertyMetadata metadata = new FrameworkPropertyMetadata();
metadata.AffectsArrange = true;
metadata.AffectsMeasure = true;
LineBreakBeforeProperty = DependencyProperty.RegisterAttached("LineBreakBefore", typeof(bool), typeof(WrapBreakPanel), metadata);

}
...
}

　　与所有依赖项属性一样，LineBreakBefore属性被定义成静态字段，然后在自定义类的静态构造函数中注册该属性。唯一的区别在于进行注册时使用的是RegisterAttached()方法而非Register()方法。

　　用于LineBreakBefore属性的FrameworkPropertyMetadata对象明确指定该属性影响布局过程。所以，无论何时设置该属性，都会触发新的排列阶段。

　　这里没有使用常规属性封装器封装这些附加属性，因为不在定义它们的同一个类中设置它们。相反，需要提供两个静态方法，这来改那个方法能够使用DependencyObject.SetValue()方法在任意元素上设置这个属性。下面是LineBreakBefore属性需要的代码：

/// <summary>
/// 设置附加属性值
/// </summary>
/// <param name="element"></param>
/// <param name="value"></param>
public static void SetLineBreakBefore(UIElement element, Boolean value)
{
element.SetValue(LineBreakBeforeProperty, value);
}

/// <summary>
/// 获取附加属性值
/// </summary>
/// <param name="element"></param>
/// <returns></returns>
public static Boolean GetLineBreakBefore(UIElement element)
{
return (bool)element.GetValue(LineBreakBeforeProperty);
}

　　唯一保留的细节是当执行布局逻辑时需要考虑该属性。WrapBreakPanel面板的布局逻辑以WrapPanel面板的布局逻辑为基础。在测量阶段，元素按行排列，从而使面板能够计算需要的总空间。除非太大或LineBreakBefore属性被设置为true。否则每个元素都呗添加到当前行中。下面是完整的代码：

protected override Size MeasureOverride(Size constraint)
{
Size currentLineSize = new Size();
Size panelSize = new Size();

foreach (UIElement element in base.InternalChildren)
{
element.Measure(constraint);
Size desiredSize = element.DesiredSize;

if (GetLineBreakBefore(element) ||
currentLineSize.Width + desiredSize.Width > constraint.Width)
{
// Switch to a new line (either because the element has requested it
// or space has run out).
panelSize.Width = Math.Max(currentLineSize.Width, panelSize.Width);
panelSize.Height += currentLineSize.Height;
currentLineSize = desiredSize;

// If the element is too wide to fit using the maximum width of the line,
// just give it a separate line.
if (desiredSize.Width > constraint.Width)
{
panelSize.Width = Math.Max(desiredSize.Width, panelSize.Width);
panelSize.Height += desiredSize.Height;
currentLineSize = new Size();
}
}
else
{
// Keep adding to the current line.
currentLineSize.Width += desiredSize.Width;

// Make sure the line is as tall as its tallest element.
currentLineSize.Height = Math.Max(desiredSize.Height, currentLineSize.Height);
}
}

// Return the size required to fit all elements.
// Ordinarily, this is the width of the constraint, and the height
// is based on the size of the elements.
// However, if an element is wider than the width given to the panel,
// the desired width will be the width of that line.
panelSize.Width = Math.Max(currentLineSize.Width, panelSize.Width);
panelSize.Height += currentLineSize.Height;
return panelSize;
}

　　上面代码中的重要细节是检查LineBreakBefore属性。这实现了普遍WrapPanel面板没有提供的额外逻辑。

　　ArrangeOverride()方法的代码几乎相同。区别在于：面板在开始布局一行之前需要决定该行的最大高度(根据最高的元素确定)。这样，每个元素可以得到完整数量的可用空间，可用控件占用行的整个高度。与使用普通的WrapPanel面板进行布局时的过程相同。下面是完整的代码：

protected override Size ArrangeOverride(Size arrangeBounds)
{
int firstInLine = 0;

Size currentLineSize = new Size();

double accumulatedHeight = 0;

UIElementCollection elements = base.InternalChildren;
for (int i = 0; i < elements.Count; i++)
{

Size desiredSize = elements[i].DesiredSize;

if (GetLineBreakBefore(elements[i]) || currentLineSize.Width + desiredSize.Width > arrangeBounds.Width) //need to switch to another line
{
arrangeLine(accumulatedHeight, currentLineSize.Height, firstInLine, i);

accumulatedHeight += currentLineSize.Height;
currentLineSize = desiredSize;

if (desiredSize.Width > arrangeBounds.Width) //the element is wider then the constraint - give it a separate line
{
arrangeLine(accumulatedHeight, desiredSize.Height, i, ++i);
accumulatedHeight += desiredSize.Height;
currentLineSize = new Size();
}
firstInLine = i;
}
else //continue to accumulate a line
{
currentLineSize.Width += desiredSize.Width;
currentLineSize.Height = Math.Max(desiredSize.Height, currentLineSize.Height);
}
}

if (firstInLine < elements.Count)
arrangeLine(accumulatedHeight, currentLineSize.Height, firstInLine, elements.Count);

return arrangeBounds;
}

private void arrangeLine(double y, double lineHeight, int start, int end)
{
double x = 0;
UIElementCollection children = InternalChildren;
for (int i = start; i < end; i++)
{
UIElement child = children[i];
child.Arrange(new Rect(x, y, child.DesiredSize.Width, lineHeight));
x += child.DesiredSize.Width;
}
}

　　WrapBreakPanel面板使用起来十分简便。下面的一些标记演示了使用WrapBreakPanel面板的一个示例。在该例中，WrapBreakPanel面板正确地分割行，并且根据其子元素的尺寸计算所需的尺寸：

<Window x:Class="CustomControlsClient.WrapBreakPanelTest"
xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
xmlns:lib="clr-namespace:CustomControls;assembly=CustomControls"
Title="WrapBreakPanelTest" Height="300" Width="300">

<StackPanel>
<StackPanel.Resources>
<Style TargetType="{x:Type Button}">
<Setter Property="Margin" Value="3"></Setter>
<Setter Property="Padding" Value="5"/>
</Style>
</StackPanel.Resources>
<TextBlock Padding="5" Background="LightGray">Content above the WrapBreakPanel.</TextBlock>
<lib:WrapBreakPanel>
<Button>No Break Here</Button>
<Button>No Break Here</Button>
<Button>No Break Here</Button>
<Button>No Break Here</Button>
<Button lib:WrapBreakPanel.LineBreakBefore="True" FontWeight="Bold">Button with Break</Button>
<Button>No Break Here</Button>
<Button>No Break Here</Button>
<Button>No Break Here</Button>
<Button>No Break Here</Button>
</lib:WrapBreakPanel>
<TextBlock Padding="5" Background="LightGray">Content below the WrapBreakPanel.</TextBlock>
</StackPanel>
</Window>

　　下图显示了如何解释上面的标记：