Aracılığıyla paylaş

WPF Mimarisi

Bu konu başlığında Windows Presentation Foundation (WPF) sınıf hiyerarşisine yönelik kılavuzlu bir tur sunulmaktadır. WPF'nin ana alt sistemlerinin çoğunu kapsar ve bunların nasıl etkileşime geçtiğini açıklar. Ayrıca WPF'nin mimarları tarafından yapılan bazı seçimlerin ayrıntıları da yer alır.

System.Object

Birincil WPF programlama modeli yönetilen kod aracılığıyla kullanıma sunulur. WPF'nin tasarım aşamasında, sistemin yönetilen bileşenleri ile yönetilmeyen bileşenler arasında çizginin nereye çekilmesi gerektiği konusunda bir dizi tartışma vardı. CLR, geliştirmeyi daha üretken ve sağlam hale getiren (bellek yönetimi, hata işleme, ortak tür sistemi vb.) bir dizi özellik sağlar, ancak bunların bir maliyeti vardır.

WPF'nin ana bileşenleri aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Diyagramın kırmızı bölümleri (PresentationFramework, PresentationCore ve milcore), WPF'nin ana kod bölümleridir. Bunlardan yalnızca biri yönetilmeyen bir bileşendir : milcore. Milcore, DirectX ile sıkı tümleştirmeyi etkinleştirmek için yönetilmeyen kodla yazılır. WPF'deki tüm görüntüler DirectX altyapısı aracılığıyla yapılır ve verimli donanım ve yazılım işlemeye olanak sağlar. WPF ayrıca bellek ve yürütme üzerinde de ince denetime ihtiyaç duyuyor. Milcore'daki bileşim altyapısı son derece performansa duyarlıdır ve performans elde etmek için CLR'nin birçok avantajından vazgeçmeyi gerektirir.

.NET Framework içinde WPF'nin konumu .

WPF'nin yönetilen ve yönetilmeyen bölümleri arasındaki iletişim, bu konunun ilerleyen bölümlerinde ele alınmıştır. Yönetilen programlama modelinin geri kalanı aşağıda açıklanmıştır.

System.Threading.DispatcherObject

WPF'deki nesnelerin çoğu, eşzamanlılık ve iş parçacığı yönetimi için temel yapı taşlarını sağlayan DispatcherObject'dan türetilir. WPF, dağıtıcı tarafından uygulanan bir mesajlaşma sistemini temel alır. Bu, tanıdık Win32 ileti pompasına çok benzer; aslında WPF dağıtıcısı, çapraz iş parçacığı çağrıları gerçekleştirmek için User32 iletilerini kullanır.

WPF'de eşzamanlılık tartışıldığında gerçekten anlaşılması gereken iki temel kavram vardır: dağıtıcı nesne ve iş parçacığı bağlılığı.

WPF'nin tasarım aşamasında amaç, tek bir yürütme iş parçacığına, ancak iş parçacığı olmayan "affinitized" modeline geçmekti. bir bileşen, bir tür durumu depolamak için yürütülen iş parçacığının kimliğini kullandığında iş parçacığı benzitesi oluşur. Bunun en yaygın biçimi, durumu depolamak için iş parçacığına özgü depolama alanını (TLS) kullanmaktır. İş parçacığı benzitesi, her mantıksal yürütme iş parçacığının işletim sistemindeki yalnızca bir fiziksel iş parçacığına sahip olmasını gerektirir ve bu da bellek yoğunluklu hale gelebilir. Sonuç olarak, WPF'nin iş parçacığı modeli, iş parçacığı bağlılığı ile tek iş parçacıklı yürütme şeklinde olan mevcut User32 iş parçacığı modeliyle eş zamanlı hale getirildi. Bunun birincil nedeni birlikte çalışabilirlikti: OLE 2.0, pano ve Internet Explorer gibi sistemlerin tümü için tek iş parçacığı benşimi (STA) yürütmesi gerekir.

STA iş parçacığına sahip nesneleriniz olduğu düşünüldüğünde, iş parçacıkları arasında iletişim kurmak ve doğru iş parçacığında olduğunuzu doğrulamak için bir yönteme ihtiyacınız vardır. Burada dağıtıcının rolü yatıyor. Dağıtıcı, birden çok öncelikli kuyruğa sahip temel bir ileti gönderme sistemidir. İletilere örnek olarak ham giriş bildirimleri (fare taşındı), çerçeve işlevleri (düzen) veya kullanıcı komutları (bu yöntemi yürüt) verilebilir. DispatcherObjecttüreterek, STA davranışına sahip bir CLR nesnesi oluşturursunuz ve oluşturma sırasında dağıtıcıya bir işaretçi verilir.

System.Windows.DependencyObject

WPF oluştururken kullanılan birincil mimari felsefelerden biri, yöntemler veya olaylara göre özelliklere yönelik bir tercihti. Özellikler bildirim temellidir ve eylem yerine amacı daha kolay belirtmenizi sağlar. Bu, kullanıcı arabirimi içeriğini görüntülemek için model temelli veya veri temelli bir sistemi de destekler. Bu felsefe, bir uygulamanın davranışını daha iyi denetlemek için bağlanabileceğiniz daha fazla özellik oluşturmanın amaçlanan etkisine sahipti.

Özellikler tarafından yönetilen bir sisteme daha fazla sahip olabilmek için, CLR'nin sunduğundan daha zengin bir özellik sistemine ihtiyaç vardı. Bu zenginliğe basit bir örnek, değişiklik bildirimleridir. İki yönlü bağlamayı etkinleştirmek için, değişiklik bildirimini desteklemek için bağlamanın her iki tarafına da ihtiyacınız vardır. Davranışın özellik değerlerine bağlı olması için özellik değeri değiştiğinde size bildirilmesi gerekir. Microsoft .NET Framework,INotifyPropertyChangebir arabirime sahiptir ve nesnenin değişiklik bildirimlerini yayımlamasına olanak tanır, ancak isteğe bağlıdır.

WPF, DependencyObject türünden türetilen daha zengin bir özellik sistemi sağlar. Özellik sistemi, özellik ifadeleri arasındaki bağımlılıkları izlediği ve bağımlılıklar değiştiğinde özellik değerlerini otomatik olarak yeniden doğrulayan bir "bağımlılık" özellik sistemidir. Örneğin, devralan bir özelliğiniz varsa (FontSizegibi), özellik değeri devralan bir öğenin üst öğesinde değişirse sistem otomatik olarak güncelleştirilir.

WPF özellik sisteminin temeli bir özellik ifadesi kavramıdır. WPF'nin bu ilk sürümünde özellik ifade sistemi kapatılır ve ifadelerin tümü çerçevenin bir parçası olarak sağlanır. İfadeler, özellik sisteminde veri bağlama, stil oluşturma veya devralma işleminin sabit kodlanmış olmamasının, çerçevenin daha sonraki katmanları tarafından sağlanmasının nedenidir.

Özellik sistemi ayrıca özellik değerlerinin seyrek depolanmasını sağlar. Nesneler onlarca (yüzlerce değilse) özelliğe sahip olabileceğinden ve değerlerin çoğu varsayılan durumunda olduğundan (devralınan, stiller tarafından ayarlanan vb.), nesnenin her örneğinde tanımlanan her özelliğin tam ağırlığı olması gerekmez.

Özellik sisteminin son yeni özelliği, ekli özelliklerin kavramıdır. WPF öğeleri, oluşturma ve bileşen yeniden kullanımı ilkesine göre oluşturulur. Genellikle bazı içeren öğenin (Grid düzen öğesi gibi) davranışını denetlemek için alt öğeler üzerinde ek verilere (Satır/Sütun bilgileri gibi) ihtiyacı vardır. Bu özelliklerin tümünü her öğeyle ilişkilendirmek yerine, herhangi bir nesnenin diğer herhangi bir nesne için özellik tanımları sağlamasına izin verilir. Bu, JavaScript'in "expando" özelliklerine benzer.

System.Windows.Media.Visual

Bir sistem tanımlandığında, bir sonraki adım pikselleri ekrana çekme işlemidir. Visual sınıfı, her biri isteğe bağlı olarak çizim yönergelerini ve bu yönergelerin nasıl işlenmesine ilişkin meta verileri (kırpma, dönüştürme vb.) içeren bir görsel nesne ağacı oluşturmayı sağlar. Visual son derece hafif ve esnek olacak şekilde tasarlanmıştır, bu nedenle özelliklerin çoğu genel API'ye maruz kalmaz ve büyük ölçüde korumalı geri çağırma işlevlerine dayanır.

Visual, WPF oluşturma sisteminin giriş noktasıdır. Visual, yönetilen API ve yönetilmeyen milcore adlı bu iki alt sistem arasındaki bağlantı noktasıdır.

WPF, milcore tarafından yönetilen yönetilmeyen veri yapılarını geçirerek verileri görüntüler. Oluşturma düğümleri olarak adlandırılan bu yapılar, her düğümde işleme yönergeleri içeren hiyerarşik bir görüntüleme ağacını temsil eder. Aşağıdaki şeklin sağ tarafında gösterilen bu ağaca yalnızca bir mesajlaşma protokolü aracılığıyla erişilebilir.

WPF programlama sırasında, bu mesajlaşma protokolü aracılığıyla oluşturma ağacına dahili olarak iletişim kuran Visual öğeleri ve türetilmiş türler oluşturursunuz. WPF'deki her bir Visual, bir, hiç veya birkaç bileşim düğümü oluşturabilir.

Windows Presentation Foundation Görsel Ağacı.

Burada dikkat edilmesi gereken çok önemli bir mimari ayrıntı vardır; görseller ve çizim yönergelerinin tamamı önbelleğe alınır. Grafik terimleriyle WPF, korunan bir işleme sistemi kullanır. Bu, oluşturma sistemi kullanıcı koduna yapılan geri çağrıları engellemeden sistemin yüksek yenileme hızlarında yeniden boyanmasına olanak tanır. Bu, yanıt vermeyen bir uygulamanın görünümünü önlemeye yardımcı olur.

Diyagramda gerçekten fark edilemeyen bir diğer önemli ayrıntı da sistemin oluşturma işlemini nasıl gerçekleştirdiğini gösterir.

User32 ve GDI'da sistem, anında mod kırpma sisteminde çalışır. Bir bileşenin render edilmesi gerektiğinde, sistem bileşenin piksellere dokunmasına izin verilmeyen bir kırpma sınırı oluşturur ve ardından bileşenden bu kutudaki pikselleri boyaması istenir. Bu sistem, bellek kısıtlanmış sistemlerde çok iyi çalışır çünkü bir şey değiştiğinde yalnızca etkilenen bileşene dokunmanız gerekir; hiçbir iki bileşen tek bir pikselin rengine katkıda bulunmaz.

WPF bir "boyacı algoritması" boyama modeli kullanır. Başka bir deyişle, her bileşeni kırpmak yerine her bileşenin ekranda arkadan öne doğru işlenmesi istenir. Bu, her bileşenin önceki bileşenin ekranını boyamasına olanak tanır. Bu modelin avantajı karmaşık, kısmen saydam şekillere sahip olmanızdır. Günümüzün modern grafik donanımıyla bu model nispeten hızlıdır (User32/ GDI oluşturulduğunda bu durum geçerli değildi).

Daha önce belirtildiği gibi WPF'nin temel felsefesi daha bildirim temelli, "özellik merkezli" bir programlama modeline geçmektir. Görsel sistemde bu, birkaç ilginç yerde gösterilir.

İlk olarak, korunan mod grafik sistemi hakkında düşünürseniz, bu durum emredici DrawLine/DrawLine türü modelden veri odaklı modele (yeni Çizgi()/yeni Çizgi()) geçiş yapmaktır. Bu veri temelli işlemeye taşıma, çizim yönergelerindeki karmaşık işlemlerin özellikler kullanılarak ifade edilmesini sağlar. Drawing'dan türeyen türler, etkili bir şekilde işleme için nesne modelini oluşturur.

İkincisi, animasyon sistemini değerlendirirseniz neredeyse tamamen bildirim temelli olduğunu görürsünüz. Bir geliştiricinin sonraki konumu veya sonraki rengi hesaplamasını gerektirmek yerine, animasyonları bir animasyon nesnesinde bir özellik kümesi olarak ifade edebilirsiniz. Bu animasyonlar daha sonra geliştiricinin veya tasarımcının amacını ifade edebilir (bu düğmeyi 5 saniye içinde buradan oraya taşıyabilir) ve sistem bunu gerçekleştirmenin en verimli yolunu belirleyebilir.

System.Windows.UIElement

UIElement Düzen, Giriş ve Olaylar gibi temel alt sistemleri tanımlar.

Düzen, WPF'de temel bir kavramdır. Birçok sistemde sabit bir düzen modeli kümesi vardır (HTML düzen için üç modeli destekler; akış, mutlak ve tablolar) veya düzen için model yoktur (User32 yalnızca mutlak konumlandırmayı gerçekten destekler). WPF, geliştiricilerin ve tasarımcıların kesinlik temelli mantık yerine özellik değerleriyle yönlendirilebilen esnek, genişletilebilir bir düzen modeli istediği varsayımıyla başladı. UIElement düzeyinde, düzen için temel sözleşme tanıtılır: Measure ve Arrange geçişleri olan iki aşamalı bir model.

Measure, bir bileşenin ne kadar boyuta sahip olacağını belirlemesine olanak tanır. Bu, Arrange'dan ayrı bir aşamadır çünkü bir üst öğenin, bir alt öğeden en uygun konumunu ve boyutunu belirlemek amacıyla birkaç kez ölçmesini isteyeceği birçok durum vardır. Üst öğelerin, alt öğelerin ölçülmesini istemeleri, WPF'nin başka bir temel felsefesini gösterir – içeriğe göre boyutlandırma. WPF'deki tüm denetimler, içeriklerinin doğal boyutuna göre boyutlandırma özelliğini destekler. Bu, yerelleştirmeyi çok daha kolay hale getirir ve öğeler yeniden boyutlandırdıkça öğelerin dinamik düzenini sağlar. Arrange aşaması, bir ebeveynin her bir çocuk öğeyi konumlandırmasına ve son boyutunu belirlemesine olanak tanır.

Çoğunlukla WPF'nin çıkış tarafı hakkında konuşarak çok fazla zaman harcanır – Visual ve ilgili nesneler. Ancak giriş tarafında da çok büyük miktarda yenilik vardır. WPF için giriş modelindeki büyük olasılıkla en temel değişiklik, giriş olaylarının sistem üzerinden yönlendirildiği tutarlı modeldir.

Giriş, çekirdek modu cihaz sürücüsünde bir sinyal olarak kaynaklanır ve Windows çekirdeği ve User32'yi içeren karmaşık bir işlem aracılığıyla doğru işleme ve iş parçacığına yönlendirilir. Girişe karşılık gelen User32 iletisi WPF'ye yönlendirildikten sonra WPF ham giriş iletisine dönüştürülür ve dağıtıcıya gönderilir. WPF, ham giriş olaylarının birden çok gerçek olaya dönüştürülmesini sağlar ve "MouseEnter" gibi özelliklerin sistemin düşük bir düzeyinde ve garantili teslimle uygulanmasını sağlar.

Her giriş olayı en az iki olaya dönüştürülür: bir "önizleme" olayı ve gerçek olay. WPF'deki tüm olaylar, öğe ağacında yönlendirme kavramına sahiptir. Olaylar, ağaçtan köke doğru bir hedeften geçerse "kabarcık" olarak adlandırılır ve kökten başlayıp bir hedefe doğru aşağı doğru ilerlerse "tünel" olarak adlandırılır. Giriş önizleme olayları tüneli, ağaçtaki herhangi bir öğeyi etkinleştirerek olay üzerinde filtreleme veya eylem gerçekleştirme fırsatı sunar. Normal (önizleme olmayan) olaylar daha sonra hedeften köke kadar kabarır.

Tünel ve kabarcık aşaması arasındaki bu bölme, klavye hızlandırıcıları gibi özelliklerin bileşik dünyada tutarlı bir şekilde çalışmasını sağlar. User32'de, desteklemek istediğiniz tüm hızlandırıcıları içeren tek bir genel tabloya sahip olarak (Ctrl+N ile "Yeni" eşlemesi) klavye hızlandırıcıları uygularsınız. Uygulamanızın dağıtıcısında TranslateAccelerator çağırarak User32'deki giriş iletilerini algılamanız ve kayıtlı bir hızlandırıcıyla eşleşip eşleşmediğini saptamanız gerekir. WPF'de sistem tamamen "birleştirilebilir" olduğundan bu işe yaramaz; herhangi bir öğe herhangi bir klavye hızlandırıcısını işleyebilir ve kullanabilir. Giriş için bu iki aşama modeline sahip olmak, bileşenlerin kendi "TranslateAccelerator" uygulamalarını sağlar.

Bunu bir adım ileriye götürmek için UIElement Ayrıca CommandBindings'i de tanıtır. WPF komut sistemi, geliştiricilerin bir komut bitiş noktası (ICommanduygulayan bir şey) açısından işlevsellik tanımlamasına olanak tanır. Komut bağlamaları, bir öğenin giriş hareketi (Ctrl+N) ile komut (Yeni) arasında eşleme tanımlamasını sağlar. Hem giriş hareketleri hem de komut tanımları genişletilebilir ve kullanım zamanında birlikte bağlanabilir. Bu, örneğin son kullanıcının uygulama içinde kullanmak istediği anahtar bağlamalarını özelleştirmesine izin vermenizi önemsiz hale getirir.

Konu başlığındaki bu noktaya kadar, WPF'nin "çekirdek" özellikleri – PresentationCore derlemesinde uygulanan özellikler odak noktası olmuştur. WPF oluşturulurken, temel parçalar (düzenleme sözleşmesi için Measure ve Arrangegibi) ile çerçeve parçaları (Gridgibi belirli bir düzenin uygulanması gibi) arasında net bir ayrım yapılması istenen sonuçtu. Amaç, yığında dış geliştiricilerin gerekirse kendi çerçevelerini oluşturmasına olanak sağlayacak bir genişletilebilirlik noktası sağlamaktı.

System.Windows.FrameworkElement

FrameworkElement iki farklı şekilde bakılabilir. WPF'nin alt katmanlarında sunulan alt sistemlerde bir dizi ilke ve özelleştirme sunar. Ayrıca bir dizi yeni alt sistemi de tanıtır.

FrameworkElement tarafından sunulan birincil ilke, uygulama düzeni etrafındadır. FrameworkElement, UIElement tarafından sunulan temel düzen sözleşmesinin üzerine inşa eder ve düzen yazarlarının tutarlı bir şekilde özellik odaklı düzen semantiğine sahip olmasını kolaylaştıran bir düzen "yuvası" kavramı ekler. HorizontalAlignment, VerticalAlignment, MinWidthve Margin gibi özellikler (birkaçını adlandırmak için) düzen kapsayıcılarının içindeki FrameworkElement tutarlı davranıştan türetilen tüm bileşenleri sağlar.

FrameworkElement ayrıca WPF'nin temel katmanlarında bulunan birçok özelliğe daha kolay API maruziyeti sağlar. Örneğin, FrameworkElementBeginStoryboard yöntemi aracılığıyla animasyona doğrudan erişim sağlar. Storyboard, bir grup özelliğe karşı birden fazla animasyonu senaryolaştırmanın bir yolunu sağlar.

FrameworkElement'ın tanıttığı en önemli iki şey, veri bağlama ve stillerdir.

WPF'deki veri bağlama alt sistemi, uygulama kullanıcı arabirimi (UI) oluşturmak için Windows Forms veya ASP.NET kullanan herkes için nispeten tanıdık olmalıdır. Bu sistemlerin her birinde, belirli bir öğedeki bir veya daha fazla özelliğin bir veri parçasına bağlanmasını istediğinizi ifade etmenin basit bir yolu vardır. WPF özellik bağlama, dönüştürme ve liste bağlama için tam desteğe sahiptir.

WPF'de veri bağlamanın en ilginç özelliklerinden biri, veri şablonlarının tanıtılmasıdır. Veri şablonları, bir veri parçasının nasıl görselleştirilmesi gerektiğini bildirimli olarak belirtmenize olanak sağlar. Veriyle bağlanabilir özel bir kullanıcı arabirimi oluşturmak yerine, sorunu farklı bir açıdan ele alabilir ve verilerin oluşturulacak görünümü belirlemesine izin verebilirsiniz.

Stil oluşturma, gerçekten basit bir veri bağlama biçimidir. Stil oluşturmayı kullanarak paylaşılan bir tanımdan bir veya daha fazla öğe örneğine bir özellik kümesi bağlayabilirsiniz. Stiller bir öğeye açık başvuruyla (Style özelliğini ayarlayarak) veya örtük olarak bir stili öğenin CLR türüyle ilişkilendirerek uygulanır.

System.Windows.Controls.Control

Denetimin en önemli özelliği şablon oluşturmadır. WPF'nin oluşturma sistemini korumalı mod işleme sistemi olarak düşünüyorsanız, şablon oluşturma, denetimin işlemesini parametreli, bildirim temelli bir şekilde tanımlamasına olanak tanır. ControlTemplate, denetim tarafından sunulan özelliklere bağlamalar içeren bir alt öğe kümesi oluşturmak için bir betikten başka bir şey değildir.

Control, şablon yazarlarının bir denetimin görünümünü özelleştirmek için kullanabilecekleri Foreground, Background, Paddinggibi bazı varsayılan özellikler sağlar. Denetimin uygulanması bir veri modeli ve etkileşim modeli sağlar. Etkileşim modeli bir komut kümesini (pencere için kapat gibi) tanımlar ve giriş hareketlerine bağlar (pencerenin üst köşesindeki kırmızı X işaretine tıklama gibi). Veri modeli, etkileşim modelini özelleştirmek veya görüntüyü özelleştirmek için bir özellik kümesi sağlar (şablon tarafından belirlenir).

Bu, veri modeli (özellikler), etkileşim modeli (komutlar ve olaylar) ve görüntüleme modeli (şablonlar) arasında bölünerek denetimin görünümünün ve davranışının tam olarak özelleştirilmesini sağlar.

Denetimlerin veri modelinin yaygın bir yönü, içerik modelidir. Buttongibi bir denetime bakarsanız, Objecttüründe "content" adlı bir özelliği olduğunu görürsünüz. Windows Forms ve ASP.NET'da bu özellik genellikle bir dize olur; ancak bu, bir düğmeye yerleştirebileceğiniz içerik türünü sınırlar. Bir düğmenin içeriği basit bir dize, karmaşık bir veri nesnesi veya öğe ağacının tamamı olabilir. Veri nesnesi söz konusu olduğunda, bir görüntü oluşturmak için veri şablonu kullanılır.

Özet

WPF, dinamik, veri odaklı sunu sistemleri oluşturmanıza olanak sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Sistemin her bölümü, davranışı yönlendiren özellik kümeleri aracılığıyla nesneler oluşturmak üzere tasarlanmıştır. Veri bağlama, sistemin temel bir parçasıdır ve her katmanda tümleştirilir.

Geleneksel uygulamalar bir görüntü oluşturur ve ardından bazı verilere bağlanır. WPF'de, denetimin her yönüyle ilgili her şey bir tür veri bağlaması tarafından oluşturulur. Düğmenin içinde bulunan metin, düğmenin içinde oluşturulmuş bir denetim oluşturularak ve görünümünü düğmenin içerik özelliğine bağlayarak görüntülenir.

WPF tabanlı uygulamalar geliştirmeye başladığınızda çok tanıdık geliyor olmalıdır. Windows Forms veya ASP.NET ile aynı şekilde özellikleri ayarlayabilir, nesneleri ve veri bağlamayı kullanabilirsiniz. WPF mimarisine yönelik daha ayrıntılı bir araştırmayla, verileri temel olarak uygulamanın temel sürücüsü olarak değerlendiren çok daha zengin uygulamalar oluşturma olasılığının mevcut olduğunu göreceksiniz.

Ayrıca bakınız

  • Last updated on