WPF快速入门系列(7)——深入解析WPF模板
一、引言
模板从字面意思理解是“具有一定规格的样板"。在现实生活中，砖块都是方方正正的，那是因为制作砖块的模板是方方正正的，如果我们使模板为圆形的话，则制作出来的砖块就是圆形的，此时我们并不能说圆形的”砖块“不是砖块吧。因为形状只是它们的外观，其制作材料还是一样的。所以，模板可以理解为表现形式。WPF中的模板同样是表现形式的意思。
在WPF中包括三种模板：控件模板、数据模版和面板模板。它们都继承于FrameworkTemplate基类，其继承层次结果如下图所示：
从上图可以发现，FrameworkTemplate确实有三个子类，它们正是WPF中支持的三种模板。对于控件模板，即控件外观外衣，可以通过修改控件模板来自定义控件的外观表现，例如，可以通过修改按钮的控件模板使按钮表现为圆形；数据模板，即数据的外衣。用于从一个对象中提取数据，并在内容控件或列表控件的各个项中显示数据。面板模板即面板的外衣，而面板又用于进行布局的，所以面板的外衣也就是布局的外衣，通过修改面板模板可以自定义控件的布局。例如，ListBox默认是自从向下地显示每一项的，此时可以通过修改面板模板使其自左向右地显示每一项。
WPF模板其实都是外观的表现形式，不管是控件模板、数据模板还是面板模板，其都是改变控件的表现形式。只不过这三种控件的作用点不一样罢了。控件模板是针对于控件本身，修改它可以改变控件本身表现的样子；数据模板针对控件的数据，修改它可以改变控件绑定的数据表现样子。既然是决定数据的表现，从而决定其一般应用于数据绑定控件，如ListBox、ListView等控件。面板模板则针对于控件的布局，修改它可以影响控件的布局方式。
二、控件模板
在分别介绍这三种控件模板之前，我觉得你有必要先了解WPF的逻辑树和可视化树的内容，因为你要修改控件模板，则首先需要了解控件的组成。
2.1 WPF的逻辑树和可视化树
在许多技术中，元素和组件都是按树结构的形式进行组织的。使用这样的结构，开发人员可以直接操作树中的对象节点来程序对象，从而通过操作该对象来修改程序的表现和行为（这是了解逻辑树和可视化树的主要原因）。在WPF中，同样使用了树结构来组织元素之间的关系。WPF中支持逻辑树和可视化树的概念，并且WPF公开了两个提供树形视图帮助器类：LogicalTreeHelper 和 VisualTreeHelper。逻辑树指的是UI界面的组成元素的结构。先看下面的XAML代码的例子：
<Window x:Class="TemplateDemo.VisualTree" xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation" xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml" Title="MainWindow" Height="200" Width="300"> <StackPanel Margin="5"> <Button Padding="5" Margin="10">First Button</Button> <Button Padding="5" Margin="10">Second Button</Button> </StackPanel> </Window>
上面XAML的逻辑树如下图所示：
可视化树是逻辑树的扩展版本，它将元素分成更小的部分。上面XAML代码对应的可视化树如下图所示：
从上面可视化树可以看出，Button由多个可视化元素组成——使按钮具有阴影背景特征的边框(由ButtonChrome类表示)、内部的容器(一个ContentPresenter对象)以及存储按钮文本的文本块控件(由TextBlock表示)。上面的可视化树和逻辑树结构并不是我凭空想象出来的，而是有事实依据的，我们可以通过VisualTreeHelper类和LogicTreeHelper类提供的方法来查看窗口的可视化树和逻辑树，下面的例子实现了这个需求，具体的XAML实现如下所示：
<Window x:Class="TemplateDemo.Window1" xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation" xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml" Title="MainWindow" Height="380" Width="400"> <StackPanel Margin="5"> <Button Padding="5" Margin="5" Click="ShowLogicTree">Show Logic Tree Button</Button> <Button Padding="5" Margin="5" Click="ShowVisualTree">Show Visual Tree Button</Button> <!--TreeView控件用来显示窗口的逻辑树和可视化树--> <TreeView Name="treeElements" Margin="5"></TreeView> </StackPanel> </Window>
对应的后台代码实现入下所示：
public partial class Window1 : Window { public Window1() { InitializeComponent(); } // 把公共代码抽象出一个方法，从而使代码重用 public void ProcessElement(object obj, TreeViewItem item, TreeViewItem previousItem) { item.Header = obj.GetType().Name; item.IsExpanded = true; // 如果当前元素是第一个元素就添加到树集合上 // 如果是内嵌元素，则添加到它的父节点上 if (previousItem == null) { treeElements.Items.Add(item); } else { previousItem.Items.Add(item); } } private void PrintLogicTree(object obj, TreeViewItem previousItem) { TreeViewItem item = new TreeViewItem(); ProcessElement(obj, item, previousItem); // 如果不是DependencyObject，则返回 if (!(obj is DependencyObject)) return; // 递归打印逻辑树 foreach(object child in LogicalTreeHelper.GetChildren(obj as DependencyObject)) { // 这里为了避免死循环，因为TreeView的子元素包含Window1、StackPanel等控件 // 如果不加这个条件，控件会一直反复循环 if (child is TreeView) return; PrintLogicTree(child, item); } } private void PrintVisualTree(DependencyObject obj, TreeViewItem previousItem) { TreeViewItem item = new TreeViewItem(); ProcessElement(obj, item, previousItem); // 递归输出视觉树 for (int i = 0; i < VisualTreeHelper.GetChildrenCount(obj); i++) { if (obj is TreeView) return; PrintVisualTree(VisualTreeHelper.GetChild(obj, i), item); } } private void ShowLogicTree(object sender, RoutedEventArgs e) { treeElements.Items.Clear(); PrintLogicTree(this, null); } private void ShowVisualTree(object sender, RoutedEventArgs e) { treeElements.Items.Clear(); PrintVisualTree(this, null); } }
程序的运行效果如下图所示：
2.2 通过控件模板自定义控件外观
控件模板既然是控件的外衣，自然我们可以创建的新的控件模板，然后把新的控件模板应用到需要应用的控件中，这时候应用了新控件模板的控件，将会使用新的控件模板来渲染自身，从而改变控件的外观。这也是自定义控件外观的要旨。在WPF中按钮的默认控件是长方形的，我们可以通过创建一个新的控件模板来改变按钮的外观，下面的例子就实现了通过控件模板的方式自定义了一个圆形的按钮。具体的XAML代码如下所示：
<Window x:Class="TemplateDemo.ControlTemplate" xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation" xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml" Title="ControlTemplate" Height="300" Width="300"> <Window.Resources> <!--定义控件模板，并使用key标记--> <ControlTemplate x:Key="roundButtonTemplate" TargetType="Button"> <Grid> <Ellipse Name="ell" Fill="Orange" Width="100" Height="100"></Ellipse> <!--使用模板绑定来绑定按钮的内容--> <ContentPresenter Content="{TemplateBinding Button.Content}" VerticalAlignment="Center" HorizontalAlignment="Center"></ContentPresenter> </Grid> <!--定义模板触发器--> <ControlTemplate.Triggers> <Trigger Property="IsMouseOver" Value="True"> <Setter TargetName="ell" Property="Fill" Value="Yellow"/> </Trigger> </ControlTemplate.Triggers> </ControlTemplate> </Window.Resources> <StackPanel Margin="10"> <Button Content="Round Button" Template="{StaticResource roundButtonTemplate}"></Button> </StackPanel> </Window>
此时，你就可以看到按钮是一个圆形的了，并且当鼠标移动到按钮上时，会触发模板触发器来改变Ellipse的填充色，具体的运行效果如下图所示：
从上面的控件模板的使用可知，它和创建自定义控件不同，在很多情况下，你不需要编写自己的控件，你只是希望更改控件的外观。使用控件面板非常简单：
- 首先在资源集合中创建一个ControlTemplate，并指定key标记
- 然后赋值到控件的Template属性中。
三、数据模板
数据模板是数据的外衣，数据模板是一段定义如何绑定数据对象的XAML标记，有两种类型的控件支持数据模板：
- 内容控件通过ContentTemplate属性支持数据模板。内容模板用于显示任何放在Content属性中的内容。
- 列表控件，即继承自ItemsControl类的控件，通过ItemPlate属性支持数据模板。该模板用于显示由ItemSource提供集合中的每一项。
基于列表的模板实际上是以内容控件模板为基础的，因为列表中的每一项由一个内容控件包装的。如ListBox控件的ListBoxItem元素。下面让我们具体看看如何去创建一个数据模板吧。
3.1 如何定义数据模板
具体的XAML代码如下所示：
<Window x:Class="TemplateDemo.DataTemplate" xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation" xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml" xmlns:local ="clr-namespace:TemplateDemo;assembly=TemplateDemo" Title="DataTemplate" Height="300" Width="300"> <Window.Resources> <!--创建数据模板--> <DataTemplate x:Key="personDataTem"> <Border Name="blueBorder" Margin="3" BorderThickness="3" BorderBrush="Blue" CornerRadius="5"> <Grid Margin="3"> <Grid.RowDefinitions> <RowDefinition></RowDefinition> <RowDefinition></RowDefinition> </Grid.RowDefinitions> <TextBlock Name="nametxt" FontWeight="Bold" Text="{Binding Path=Name}"></TextBlock> <TextBlock Grid.Row="1" Text="{Binding Path=Age}"></TextBlock> </Grid> </Border> <!--定义数据模板触发器--> <DataTemplate.Triggers> <Trigger SourceName="blueBorder" Property="IsMouseOver" Value="True"> <Setter TargetName="blueBorder" Property="Background" Value="LightGray"/> <Setter TargetName="nametxt" Property="FontSize" Value="20"/> </Trigger> </DataTemplate.Triggers> </DataTemplate> </Window.Resources> <StackPanel Margin="5"> <ListBox Name="lstPerson" HorizontalContentAlignment="Stretch" ItemTemplate="{StaticResource personDataTem}"></ListBox> </StackPanel> </Window>
其对应的后台代码如下所示：
public partial class DataTemplate : Window { ObservableCollection<Student> persons = new ObservableCollection<Student>() { new Student() { Name ="LearningHard", Age=25}, new Student() { Name ="HelloWorld", Age=22} }; public DataTemplate() { InitializeComponent(); lstPerson.ItemsSource = persons; } } public class Student : INotifyPropertyChanged { public string ID { get { return Guid.NewGuid().ToString(); } } public string Name { get; set; } public int Age { get; set; } public event PropertyChangedEventHandler PropertyChanged; public void OnPropertyChanged(PropertyChangedEventArgs e) { if (PropertyChanged != null) PropertyChanged(this, e); } }
其运行效果如下图所示：
从上面数据模板的创建可知，使用DataTemplate很简单：
- 首先在资源集合中创建一个数据模板，并设置key标签。
- 然后将key赋值到控件的CellTemplate或ContentTemplate或ItemTemplate属性上即可。
3. 2 数据模板与控件模板的关系
从上面的介绍可知，控件只是数据和行为的载体，至于它本身长什么样子和数据长什么样子都是靠Template决定的。决定控件外观的是ControlTemplate，决定数据外观的是DataTemplate，它们正是Control类的Template和ContentTemplate两个属性的值。
一般来说，ControlTemplate内都有一个ContentPresenter，这个ContentPresenter的ContentTemplate就是DataTemplate类型。所以数据模板和控件模板的关系如下图所示：
四、创建面板模板
ItemsPanelTemplate用于指定项的布局。 ItemsControl 类型具有一个类型为ItemsPanelTemplate 的 ItemsPanel 属性。
每种ItemsControl都有其默认的ItemsPanelTemplate。对于 ListBox，默认值使用 VirtualizingStackPanel。 对于 MenuItem，默认值使用 WrapPanel。 对于 StatusBar，默认值使用 DockPanel。
自定义面板模板与自定义数据面板和数据面板一样简单，一样只需要首先定义一个面板模板在资源集合中，然后将其Key指定给ItemsPanel属性即可。具体的XAML实现如下所示：
<Window x:Class="TemplateDemo.ItemsPanelTemplate" xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation" xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml" Title="ItemsPanelTemplate" Height="300" Width="300"> <Window.Resources> <!--定义DataTemplate--> <DataTemplate x:Key="personDataTem"> <Border Name="blueBorder" Margin="3" BorderThickness="3" BorderBrush="Blue" CornerRadius="5"> <Grid Margin="3"> <Grid.RowDefinitions> <RowDefinition></RowDefinition> <RowDefinition></RowDefinition> </Grid.RowDefinitions> <TextBlock Name="nametxt" FontWeight="Bold" Text="{Binding Path=Name}"></TextBlock> <TextBlock Grid.Row="1" Text="{Binding Path=Age}"></TextBlock> </Grid> </Border> </DataTemplate> <!--定义ItemsPanelTemplate--> <ItemsPanelTemplate x:Key="listItemsPanelTem"> <StackPanel Orientation="Horizontal" VerticalAlignment="Center" HorizontalAlignment="Left"/> </ItemsPanelTemplate> </Window.Resources> <!--使用ItemsPanelTemplate只需要赋值给ItemsPanel属性即可--> <ListBox Name="lstPerson" ItemsPanel="{StaticResource listItemsPanelTem}" ItemTemplate="{StaticResource personDataTem}" /> </Window>
其后台代码和数据模板的后台代码一样，其实现代码为：
public partial class ItemsPanelTemplate : Window { ObservableCollection<Student> persons = new ObservableCollection<Student>() { new Student() { Name ="LearningHard", Age=25}, new Student() { Name ="HelloWorld", Age=22} }; public ItemsPanelTemplate() { InitializeComponent(); lstPerson.ItemsSource = persons; } }
此时程序运行的效果如下图所示，从下图结果可以看出，此时ListBox中的项不再是自上而下排列了，而是从左向右排列的。
五、总结
到这里，WPF模板的内容就介绍结束了，本文主要介绍了WPF中支持的三种模板：控件模板、数据模板和面板模板，然后各自定义并使用了自定义的模板，最后介绍了这三个模板之间的联系。使用这三个模板的方式都非常简单，都是先定义一个模板，然后在把对应的key应用到控件对应的属性中，对于控件模板，应用的是控件的Template，对于数据模板，应用的是控件的ItemTemplate属性，对于面板模板，应用的是控件的ItemsPanel属性。在下面的一篇博文将介绍如何实现一个MVVM的实例程序。
本文所有源码下载：TemplateDemo.zip
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