一站式WPF--依赖属性（DependencyProperty）一

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前端之家收集整理的这篇文章主要介绍了一站式WPF--依赖属性（DependencyProperty）一，前端之家小编觉得挺不错的，现在分享给大家，也给大家做个参考。

Windows Presentation Foundation (WPF) 提供了一组服务，这些服务可用于扩展公共语言运行时 (CLR) 属性的功能，这些服务通常统称为 WPF 属性系统。由 WPF 属性系统支持的属性称为依赖项属性。　　

这段是MSDN上对依赖属性（DependencyProperty）的描述。主要介绍了两个方面，WPF中提供了可用于扩展CLR属性的服务；被这个服务支持的属性称为依赖属性。

　　单看描述，云里雾里的，了解一个知识，首先要知道它产生的背景和为什么要有它，那么WPF引入依赖属性是为了解决什么问题呢？

从属性说起

　　属性是我们很熟悉的，封装类的字段，表示类的状态，编译后被转化为get_，set_方法，可以被类或结构等使用。 一个常见的属性如下:

  1. 1:publicclassNormalObject
  1. 2:{
  1. 3:privatestring_unUsedField;
  1. 4:
  1. 5:privatestring_name;
  1. 6:publicstringName
  1. 7:{
  1. 8:get
  1. 9:{
  1. 10:return_name;
  1. 11:}
  1. 12:set
  1. 13:{
  1. 14:_name=value;
  1. 15:}
  1. 16:}
  1. 17:}

　　在面向对象的世界里，属性大量存在，比如Button，就大约定义了70-80个属性来描述其状态。那么属性的不足又在哪里呢？

　　当然，所谓的不足，要针对具体环境来说。拿Button来讲，它的继承树是Button->ButtonBase->ContentControl->Control->FrameworkElement->UIElement->Visual->DependencyObject->…

　　每次继承，父类的私有字段都被继承下来。当然，这个继承是有意思的，不过以Button来说，大多数属性并没有被修改，仍然保持着父类定义时的默认值。通常情况，在整个Button对象的生命周期里，也只有少部分属性被修改，大多数属性一直保持着初始值。每个字段，都需要占用4K等不等的内存，这里，就出现了期望可以优化的地方：

  • 因继承而带来的对象膨胀。每次继承，父类的字段都被继承，这样，继承树的低端对象不可避免的膨胀。

  • 大多数字段并没有被修改，一直保持着构造时的默认值，可否把这些字段从对象中剥离开来，减少对象的体积。

依赖属性的原型


　　根据前面提出的需求，依赖属性就应运而生了。一个简单的依赖属性的原型如下：

DependencyProperty:

  1. 1:publicclassDependencyProperty
  1. 3:internalstaticDictionary<object,DependencyProperty>RegisteredDps=newDictionary<object,DependencyProperty>();
  1. 4:internalstringName;
  1. 5:internalobjectValue;
  1. 6:internalobjectHashCode;
  1. 7:
  1. 8:privateDependencyProperty(stringname,TypepropertyName,TypeownerType,objectdefaultValue)
  1. 10:this.Name=name;
  1. 11:this.Value=defaultValue;
  1. 12:this.HashCode=name.GetHashCode()^ownerType.GetHashCode();
  1. 13:}
  1. 14:
  1. 15:publicstaticDependencyPropertyRegister(stringname,TypepropertyType,244);">16:{
  1. 17:DependencyPropertydp=newDependencyProperty(name,propertyType,ownerType,defaultValue);
  1. 18:RegisteredDps.Add(dp.HashCode,dp);
  1. 19:returndp;
  1. 20:}
  1. 21:}
  1. 22:

DependencyObject:

  1. 1:publicclassDependencyObject
  1. 5:publicstaticreadonlyDependencyPropertyNameProperty=
  1. 6:DependencyProperty.Register("Name",typeof(string),typeof(DependencyObject),string.Empty);
  1. 8:publicobjectGetValue(DependencyPropertydp)
  1. 10:returnDependencyProperty.RegisteredDps[dp.HashCode].Value;
  1. 12:
  1. 13:publicvoidSetValue(DependencyPropertydp,objectvalue)
  1. 14:{
  1. 15:DependencyProperty.RegisteredDps[dp.HashCode].Value=value;
  1. 17:
  1. 18:publicstringName
  1. 19:{
  1. 20:get
  1. 21:{
  1. 22:return(string)GetValue(NameProperty);
  1. 23:}
  1. 24:set
  1. 25:{
  1. 26:SetValue(NameProperty,value);
  1. 27:}
  1. 28:}
  1. 29:}
  1. 30:

　　这里，首先定义了依赖属性DependencyProperty，它里面存储前面我们提到希望抽出来的字段。DP内部维护了一个全局的Map用来储存所有的DP，对外暴露了一个Register方法用来注册新的DP。当然，为了保证在Map中键值唯一，注册时需要根据传入的名字和注册类的的HashCode取异或来生成Key。这里最关键的就是最后一个参数，设置了这个DP的默认值。

　　然后定义了DependencyObject来使用DP。首先使用DependencyProperty.Register方法注册了一个新的DP（NameProperty)，然后提供了GetValue和SetValue两个方法来操作DP。最后，类似前面例子中的NormalObject，同样定义了一个属性Name，和NormalObject的区别是，实际的值不是用字段来保存在DependencyObject中的，而是保存在NameProperty这个DP中，通过GetValue和SetValue来完成属性的赋值取值操作。

　　当然，作为一个例子，为了简洁，很多情况没有考虑，现在来测试一下是否解决了前面的问题。

　　新建两个对象，NormalObject和DependencyObject，在VS下打开SOS查看：

  1. .loadsos
  2. extensionC:\WINDOWS\Microsoft.NET\Framework\v2.0.50727\sos.dllloaded
  3. !DumpHeap-stat-typeNormalObject
  4. total1objects
  5. Statistics:
  6. MTCountTotalSizeClassName
  7. 009e30d0116DPDemonstration.NormalObject
  8. Total1objects
  9. !DumpHeap-stat-typeDependencyObject
  10. total1objects
  11. Statistics:
  12. MTCountTotalSizeClassName
  13. 009e31a0112DPDemonstration.DependencyObject
  14. Total1objects

　　这里在对象中分别建立了一个_unUsedField的字段，.Net的GC要求对象的最小Size为12字节。如果对象的Size不足12字节，则会自动补齐。默认的Object对象占用8字节，Syncblk(4字节)以及TypeHandle（4字节），为了演示方便，加入了一个_unUsedField（4字节）来补齐。

　　这里，DependencyObject相比NormalObject，减少了_name的储存空间4字节。

再进一步

　　万里长征第一步，这个想法可以解决我们希望的问题，这个做法还不能让人接受。在这个实现中，所有DependencyObject共用一个DP，这个可以理解，但修改一个对象的属性后，所有对象的属性相当于都被修改了，这个就太可笑了。

　　所以对象属性一旦被修改，这个还是要维护在自己当中的，修改一下前面的DependencyObject，引入一个有效（Effective）的概念。

改进的DependencyObject，加入了_effectiveValues:

  1. 1:publicclassDependencyObject
  1. 2:{
  1. 3:privateList<EffectiveValueEntry>_effectiveValues=newList<EffectiveValueEntry>();
  1. 4:
  1. 5:publicstaticreadonlyDependencyPropertyNameProperty=
  1. 7:
  1. 8:publicobjectGetValue(DependencyPropertydp)
  1. 9:{
  1. 10:EffectiveValueEntryeffectiveValue=_effectiveValues.FirstOrDefault((i)=>i.PropertyIndex==dp.Index);
  1. 11:if(effectiveValue.PropertyIndex!=0)
  1. 12:{
  1. 13:returneffectiveValue.Value;
  1. 14:}
  1. 15:else
  1. 16:{
  1. 17:returnDependencyProperty.RegisteredDps[dp.HashCode].Value;
  1. 18:}
  1. 19:}
  1. 20:
  1. 21:publicvoidSetValue(DependencyPropertydp,objectvalue)
  1. 22:{
  1. 23:EffectiveValueEntryeffectiveValue=_effectiveValues.FirstOrDefault((i)=>i.PropertyIndex==dp.Index);
  1. 24:if(effectiveValue.PropertyIndex!=0)
  1. 25:{
  1. 26:effectiveValue.Value=value;
  1. 27:}
  1. 28:else
  1. 29:{
  1. 30:effectiveValue=newEffectiveValueEntry(){PropertyIndex=dp.Index,Value=value};
  1. 31:_effectiveValues.Add(effectiveValue);
  1. 32:}
  1. 33:}
  1. 34:
  1. 35:publicstringName
  1. 36:{
  1. 37:get
  1. 38:{
  1. 39:return(string)GetValue(NameProperty);
  1. 40:}
  1. 41:set
  1. 42:{
  1. 43:SetValue(NameProperty,value);
  1. 44:}
  1. 45:}
  1. 46:}

新引进的EffectiveValueEntry：

  1. 1:internalstructEffectiveValueEntry
  1. 3:internalintPropertyIndex{get;set;}
  1. 5:internalobjectValue{get;set;}
  1. 6:}

改进的DependencyProperty，加入了ProperyIndex:

  1. 3:privatestaticintglobalIndex=0;
  1. 4:internalstaticDictionary<object,244);">5:internalstringName;
  1. 6:internalobjectValue;
  1. 7:internalintIndex;
  1. 8:internalobjectHashCode;
  1. 9:
  1. 10:privateDependencyProperty(stringname,244);">11:{
  1. 12:this.Name=name;
  1. 13:this.Value=defaultValue;
  1. 14:this.HashCode=name.GetHashCode()^ownerType.GetHashCode();
  1. 16:
  1. 17:publicstaticDependencyPropertyRegister(stringname,244);">18:{
  1. 19:DependencyPropertydp=newDependencyProperty(name,244);">20:globalIndex++;
  1. 21:dp.Index=globalIndex;
  1. 22:RegisteredDps.Add(dp.HashCode,244);">23:returndp;
  1. 24:}
  1. 25:}

　　在DependencyObject加入了一个_effectiveValues，就是把所有修改过的DP都保存在EffectiveValueEntry里，这样，就可以达到只保存修改的属性，未修改过的属性仍然读取DP的默认值，优化了属性的储存。

更进一步的发展

　　到目前为止，从属性到依赖属性的改造一切顺利。但随着实际的使用，又一个问题暴露出来了。使用继承，子类可以重写父类的字段，换句话说，这个默认值应该是可以子类化的。那么怎么处理，子类重新注册一个DP，传入新的默认值？

　　当然，不会实现的这么丑陋。同一个DP，要想支持不同的默认值，那么内部就要维护一个对应不同DependencyObjectType的一个List，可以根据传入的DependencyObject的类型来读取它对应的默认值。

　　DP内需要维护一个自描述的List，按照微软的命名规则，添加新的类型属性元数据（PropertyMetadata）：

  1. 1:publicclassPropertyMetadata
  1. 3:publicTypeType{get;set;}
  1. 4:publicobjectValue{get;set;}
  1. 5:
  1. 6:publicPropertyMetadata(objectdefaultValue)
  1. 8:this.Value=defaultValue;
  1. 9:}
  1. 10:}

对应修改DependencyProperty

  1. 1:publicclassDependencyProperty
  1. 3:privatestaticintglobalIndex=0;
  1. 5:internalstringName;
  1. 6:internalobjectValue;
  1. 7:internalintIndex;
  1. 8:internalobjectHashCode;
  1. 9:privateList<PropertyMetadata>_MetadataMap=newList<PropertyMetadata>();
  1. 10:privatePropertyMetadata_defaultMetadata;
  1. 11:
  1. 12:privateDependencyProperty(stringname,objectdefaultValue)
  1. 13:{
  1. 14:this.Name=name;
  1. 15:this.Value=defaultValue;
  1. 16:this.HashCode=name.GetHashCode()^ownerType.GetHashCode();
  1. 17:
  1. 18:PropertyMetadataMetadata=newPropertyMetadata(defaultValue){Type=ownerType};
  1. 19:_MetadataMap.Add(Metadata);
  1. 20:_defaultMetadata=Metadata;
  1. 21:}
  1. 22:
  1. 23:publicstaticDependencyPropertyRegister(stringname,244);">24:{
  1. 25:DependencyPropertydp=newDependencyProperty(name,defaultValue);
  1. 26:globalIndex++;
  1. 27:dp.Index=globalIndex;
  1. 28:RegisteredDps.Add(dp.HashCode,dp);
  1. 29:returndp;
  1. 30:}
  1. 31:
  1. 32:publicvoidOverrideMetadata(TypeforType,PropertyMetadataMetadata)
  1. 33:{
  1. 34:Metadata.Type=forType;
  1. 35:_MetadataMap.Add(Metadata);
  1. 36:}
  1. 37:
  1. 38:publicPropertyMetadataGetMetadata(Typetype)
  1. 39:{
  1. 40:PropertyMetadatamedatata=_MetadataMap.FirstOrDefault((i)=>i.Type==type)??
  1. 41:_MetadataMap.FirstOrDefault((i)=>type.IsSubclassOf(i.Type));
  1. 42:if(medatata==null)
  1. 43:{
  1. 44:medatata=_defaultMetadata;
  1. 46:returnmedatata;
  1. 47:}
  1. 48:}

修改DenpendencyObject中的GetValue并更改_effectiveValues，为了简洁去掉了NameProperty以及SetValue.

  1. 3:privateList<EffectiveValueEntry>_effectiveValues=newList<EffectiveValueEntry>();
  1. 5:publicobjectGetValue(DependencyPropertydp)
  1. 6:{
  1. 7:EffectiveValueEntryeffectiveValue=_effectiveValues.FirstOrDefault((i)=>i.PropertyIndex==dp.Index);
  1. 8:if(effectiveValue.PropertyIndex!=0)
  1. 10:returneffectiveValue.Value;
  1. 12:else
  1. 14:PropertyMetadataMetadata;
  1. 15:Metadata=DependencyProperty.RegisteredDps[dp.HashCode].GetMetadata(this.GetType());
  1. 16:returnMetadata.Value;
  1. 17:}
  1. 18:}
  1. 19:}

这样，就可以定义一个SubDependencyObject，调用OverrideMedata向DP的_MetadataMap中加入新的Metadata。

  1. 1:publicclassSubDependencyObject:DependencyObject
  1. 3:staticSubDependencyObject()
  1. 4:{
  1. 5:NameProperty.OverrideMetadata(typeof(SubDependencyObject),newPropertyMetadata("SubName"));
  1. 6:}
  1. 7:}

　　创建一个DependencyObject以及SubDependencyObject，可以发现，Name的值已经被改为”SubName”了。当然，实际DP中对Metadata的操作比较繁琐，当子类调用OverrideMetadata时会涉及到Merge操作，把新的Metadata与父类的合二为一。并且在GetMetadata中，要取得自己或者是与它最近的父类的Metadata，为了可以获得最近的父类，WPF引入了一个DependencyObjectType的类，在构造时传入BaseType=this.base.GetType()，这里为了简单，忽略不计。

WPF对依赖属性的扩展

　　前面的例子里，依据优化储存的思想，我们打造了一个DependencyProperty。当然，有了这样一门利器，不好好打磨打磨真是对不起它，WPF在这个基础上对DP进行了扩展，使其更加的强大。

　　对通常的CLR属性来说，在Set中加入一些逻辑判断是很正常的，当然也可以在Set中发出一些事件或者更改其他一些属性。那么依赖属性，它对此又有什么支持呢？

　　顺水推舟，WPF在DP的PropertyMedata中加入了PropertyChangedCallback以及CoerceValueCallback等。这些Delegate可以在构造PropertyMetadata时传入，在SetValue过程中，会取得对应的PropertyMetadata，然后回调PropertyChangedCallback。这个PropertyMetadata可以在构建DP时传入，也可以在子类调用OverrideMetadata时传入，这就保证了同一个DP不同的DependencyObject可以有不同的应用。WPF对此进行了很多扩展，定义了一套属性赋值的规则，包括计算（calculate）、限制（Coerce）、验证（Validate）等等。

　　当然，这些扩展说开了会很多，WPF对此也进行了精巧的设计，这也就是我们开篇提到的WPF提供了一组服务，用于扩展CLR属性。

多属性值

　　发展都是由需求来推动的，在WPF的实现过程中，又产生了这样一个需要：

　　WPF是原生支持动画的，一个DP属性，比如Button的Width，你可以加入动画使他在1秒内由100变为200，在动画结束后，又希望它能恢复原来的属性值。同理，你可以在XAML表达式中对属性进行赋值，当表达式失效时同样期望他恢复成原来的属性值。这个需求来自于，对同一个属性的赋值可能发生在不同的场合，当对象状态改变时属性也要发生相应的变化，这里就产生了两个需要：

  • 属性对外暴露一个值，但内部可以存放多个值，根据状态（条件）的改变来确定当前值。

  • 这些状态（条件）要定义优先级，根据优先级来判断当前应取哪个值。

　　同一个属性有多个值，这个对CLR属性来说有些难为它了。但是对DP来说却很简单，本来DP的值就是保存在我们定义的EffectiveValueEntry中的，以前是保存一个Value，现在定义多个值就可以了。

  1. 3:privateobject_value;
  1. 5:internalintPropertyIndex{get;set;}
  1. 6:
  1. 7:internalobjectValue
  1. 8:{
  1. 9:get
  1. 10:{
  1. 11:return_value;
  1. 12:}
  1. 13:set
  1. 15:_value=value;
  1. 18:
  1. 19:internalModifiedValueModifiedValue
  1. 20:{
  1. 21:get
  1. 22:{
  1. 23:if(this._value!=null)
  1. 24:{
  1. 25:return(this._valueasModifiedValue);
  1. 26:}
  1. 27:returnnull;
  1. 30:}

对应的ModifiedValue：

  1. 1:internalclassModifiedValue
  1. 3:internalobjectAnimatedValue{get;set;}
  1. 4:internalobjectBaseValue{get;set;}
  1. 5:internalobjectCoercedValue{get;set;}
  1. 6:internalobjectExpressionValue{get;set;}
  1. 　　当属性没有被修改过，ModifiedValue为空，当修改过后，ModifiedValue被赋值。这里EffectiveValueEntry定义了很多方法如SetExpressionValue(object value),SetAnimatedValue(object value)等来向ModifiedValue中写入对应值；并且EffectiveValueEntry提供了IsAnimated，IsExpression等属性来表示当前的状态。当然，这个赋值的操作比较复杂，这个优先级分两大类：一 ModifiedValue中各属性的优先级；二 对于ExpressionValue来说，它又有自己的优先级，Local>Style>Template…这里就不详细解释了。
     
  2. 依赖属性的优点 
  3. 　　回过头来，总结一下依赖属性的优点：
     
    4.  
    5.  
    • 优化了属性的储存，减少了不必要的内存使用。
      •  
    7.  
    • 可以储存多个值，配合Expression以及Animation等，打造出更灵活的使用方式
      •

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