• WPF 依赖属性与依赖对象


    在介绍依赖属性之前,我先介绍下属性的历史

    属性的历史:
         早期C++的类中,只有字段及方法,暴露数据靠的是方法, 但是字段直接暴露会不安全,所以才用方法来暴露,在设置的时候加些约束,在MFC中就是这样的。但是为了访问某一个字段,总有设置及获得两个方法,太过分散,不利于管理。所以在C#中又引入了属性的概念,后来WPF又引入了依赖属性,可以节省实例对内存的开销,还可以通过binding依赖在其他对象上。
         注意:字段是每个实例都要占用内存开销,而属性就如同方法(可以反编译查看,其实就是两个方法,这表示属性仅仅是一个语法糖衣)一样,不管是静态方法还是实例方法,只有一个内存开销。如果没有为属性些默认的字段,编译器自己会加一个。
     
    依赖属性
      下面先看看什么是依赖属性,依赖属性的使用方式是什么:
      
     1   /// <summary>
     2     /// MainWindow.xaml 的交互逻辑
     3     /// </summary>
     4     public partial class MainWindow : Window
     5     {
     6         public MainWindow()
     7         {
     8             InitializeComponent();
     9         }
    10 
    11         private void btnClick_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
    12         {
    13             MyDependencyObject myDp = new MyDependencyObject();
    14             myDp.SetValue(MyDependencyObject.FlagProperty, this.txt1.Text);
    15             txt2.Text = (string)myDp.GetValue(MyDependencyObject.FlagProperty);
    16         }
    17     }
    18 
    19     public class MyDependencyObject:DependencyObject
    20     {
    21         public static readonly DependencyProperty FlagProperty =
    22             DependencyProperty.Register("Flag", typeof(string), typeof(MyDependencyObject));
    23 
    24     }
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          从上面的例子中,我们可以知道依赖对象作为依赖属性的宿主,才能形成完整的binding目标被数据所驱动。

      其中DependencyObject是WPF相当底层的一个基类,所有的UI控件都是继承与它。它又是继承与DispatchObject.

      也就是说,所有的UI控件,在WPF中,属性都是依赖属性。

      另外从上面的例子中可以看出来,主要由三个部分构成:

      1)注册依赖属性(还有其他重载方法):

        DependencyProperty.Register(string name, Type propertyType, Type ownerType)

        第一个参数是注册的属性的名称(这个名称跟将来要包装的CLR属性的名称一样),第二个参数是这个属性的返回类型,第三个是这个属性的寄托类的类型。

        这里要注意,这个依赖属性的对象名称一般都比注册的名称多一个Property,这是一种潜规则,虽然也可以为其他的值。

              另外注册的依赖属性对象都是public static readonly。

      2)依赖对象的SetValue方法。

        第一个参数是注册的依赖属性的对象名称(带Property后缀的),第二个是要设置的依赖属性的值。

      3)依赖对象的GetValue方法。

        参数就是注册的依赖属性的对象名称(带Property后缀的)。

      说到这里,我们暂时先搁下不谈,我们先看看一个一般的UI控件的属性是什么样子的:

      比如Textbox.Text属性,这个是个CLR属性,那么其跟依赖属性是什么关系了,原来在Text属性的内部,也是调用了SetValue, GetValue方法,

      并且还执行了类型转换(string类型),这样就相当于用这个包装器以实例属性的形式向外界暴露依赖属性,这样一个依赖属性才能成为数据源的path,

      我们再看看Textbox设定绑定的方法,其有一个SetBinding的方法,其实就是在内部调用的BindingOperations.SetBinding的方法,这也看出了微软希望能够

    设置绑定的对象时UI对象。我们自己在构造依赖对象的时候,也可以构造一个SetBinding的方法,以方便调用。

      如果直接使用BindingOperations:

             MyDependencyObject myDpo = new MyDependencyObject();
             private void DirectlyBinding()
             {
                  BindingOperations.SetBinding(myDpo, MyDependencyObject.FlagProperty, new Binding("Text") { Source = txt1 });
                  BindingOperations.SetBinding(txt2, TextBox.TextProperty , new Binding("Flag") { Source = myDpo });
             }

        注意第一句SetBinding是把txt1的Text CLR属性绑定到myDpo这个依赖对象的FlagProperty依赖属性上。

        第二句SetBinding是把myDpo的Flag CLR属性绑定到txt2这个依赖对象的TextProperty依赖属性上。

               特别是第二个参数千万不要搞错了,是第一个参数中的依赖属性。

        另外这个myDpo对象不能放到局部变量里面,否则是达不到效果的。

        另外还有一点,如果我事先在txt2中输入了字符,在txt1中输入字符是不会更新到txt2中的,不知道为什么?

      从以上我们可以看出,CLR属性其实就是依赖属性的代言人,有没有这个代言人,依赖属性都是存在的。

         为什么说依赖属性没有实现INotifyPropertyChanged接口,还可以再属性的值发生改变的时候与之关联的Binding对象依然可以得到通知呢?为什么说依赖属性天生就是合格的数据源呢?

         另外注册依赖属性的时候,最后还有第四个参数,这里没有列出来,其究竟能做什么呢?

      依赖属性到底比起CLR属性有何优势,为什么能够节省内存开销,为什么能够通过Binding依赖在其他对象上(winform中不一样也可以吗)?

      我们带着这些疑问,深入挖掘下依赖属性依赖对象的秘密。

           深入挖掘:

        首先从注册依赖属性看起,在注册的时候,究竟注册到哪里去了呢?

        通过深入源代码,发现最核心的地方在于一个函数(DependencyProperty的静态方法):

         private static DependencyProperty RegisterCommon(string name, Type propertyType, Type ownerType, PropertyMetadata defaultMetadata, ValidateValueCallback validateValueCallback)
            {
                FromNameKey key = new FromNameKey(name, ownerType);
                lock (Synchronized)
                {
                    if (PropertyFromName.Contains(key))
                    {
                        throw new ArgumentException(SR.Get(SRID.PropertyAlreadyRegistered, name, ownerType.Name));
                    }
                }
               ....
                // Create property
                DependencyProperty dp = new DependencyProperty(name, propertyType, ownerType, defaultMetadata, validateValueCallback);
             
                // Build key
                lock (Synchronized)
                {
                    PropertyFromName[key] = dp;
                }
                ......
                return dp;
            }

           其中:  private static Hashtable PropertyFromName = new Hashtable();

      当我们注册一个依赖属性的时候,通过FromNamekey来生成一个hashcode(通过注册的名称异或宿主得到),构造一个依赖属性,并且存到PropertyFroamName这个

    哈希表里面,这其中还检查依赖属性是否独一无二。

      在依赖属性的构造函数里面:

       private DependencyProperty(string name, Type propertyType, Type ownerType, PropertyMetadata defaultMetadata, ValidateValueCallback validateValueCallback)
            {
                this._name = name;
                this._propertyType = propertyType;
                this._ownerType = ownerType;
                this._defaultMetadata = defaultMetadata;
                this._validateValueCallback = validateValueCallback;
                DependencyProperty.Flags flags;
                lock (DependencyProperty.Synchronized)
                {
                    flags = (DependencyProperty.Flags)DependencyProperty.GetUniqueGlobalIndex(ownerType, name);
                    DependencyProperty.RegisteredPropertyList.Add(this);
                }
                if (propertyType.IsValueType)
                {
                    flags |= DependencyProperty.Flags.IsValueType;
                }
                if (propertyType == typeof(object))
                {
                    flags |= DependencyProperty.Flags.IsObjectType;
                }
                if (typeof(Freezable).IsAssignableFrom(propertyType))
                {
                    flags |= DependencyProperty.Flags.IsFreezableType;
                }
                if (propertyType == typeof(string))
                {
                    flags |= DependencyProperty.Flags.IsStringType;
                }
                this._packedData = flags;
            }

      其中GetUniqueGlobalIndex()方法,使得我们得到了依赖属性的唯一索引号,然后把依赖属性加到RegisteredPropertyList列表里面,它是一个静态成员;

             internal static ItemStructList<DependencyProperty> RegisteredPropertyList = new ItemStructList<DependencyProperty>(768);

      注册完成后,一个依赖属性实例就注册到了一个全局的Hashtable中去了(通过名称和宿主保证唯一性),而每个依赖属性又有唯一的索引号去表示,那么接下来就

    是如何使用依赖对象的SetValue和GetValue借助这个依赖属性实例保存及读取值了。

            这里自然就要去跟踪依赖对象的GetValue方法了:

        public object GetValue(DependencyProperty dp)
              {
                    base.VerifyAccess();
                    if (dp == null)
                   {
                          throw new ArgumentNullException("dp");
                    }
                  return this.GetValueEntry(this.LookupEntry(dp.GlobalIndex), dp, null, RequestFlags.FullyResolved).Value;
              }

       通过依赖属性的实例我们就可以得到这个实例对应的值,关键在于最后return的那句话,其中用到了dp.GlobalIndex.

            其中DependencyObject有一个数组EffectiveValueEntry[] _effectiveValueEntry,这个变量里面保存了值和索引(就是GlobalIndex),通过dp.GlobalIndex我们就可以取得相应的EffectiveValueEntry,其Value就是我们要找的值。如果数组没有包含这个值,就会返回依赖属性的默认值,是由DefaultMetadata提供。

            SetValue方法的奥秘,跟GetValue类似,我们肯定也是把值存进EffectiveValueEntry数组里面。

        说道这里,我举一个例子来说明,假设有一个依赖对象类A申明了10个依赖对象,A中注册了5个依赖属性,另外一个依赖对象类B申明了8个依赖对象,B中注册了4个依赖属性。

        那么在AB都注册完后,DependencyProperty的静态成员PropertyFromName和RegisterPropertyList就有5+4=9个成员。

      在A申明的10个依赖对象中,每个依赖对象都会有EffectiveValueEntry这个集合,那么也就是说每个对象都有存取5个值的能力,也就是说每个对象都可以开5个房间存取值。

      B申明的8个依赖对象也是一样,每个对象都有存取4个值的能力,存取值的索引每个都是一样的,也就是说B1对象和B2对象针对同样的依赖属性其索引是一样的。

      假设A的第一个对象A1设置了3个依赖属性的值,那么这个对象A1的EffectiveValueEntry只有3个成员,其他没有设置依赖属性的值的对象,他们的EffectiveValueEntry是没有成员的。

      在以前如果使用属性,那么总共需要内存开销(假设每个字段消耗1个字节),10*5+8*4 = 82个字节,那么现在因为只设置了一个对象的3个属性值,那么其实就只消耗了3个字节,所以这也就说明了为什么依赖属性可以节省空间的原因了,以时间来换取空间。

    总结:

      到目前为止,我们知道了依赖对象与依赖属性是息息相关的,也知道了为什么能够节省空间的原因,所有的UI控件的属性都是依赖属性,所以说,如果我们自己要写控件,依赖属性也是必不可少要写的方面,知道了依赖属性的深层次原理,下次写起来就不会那么费劲了,另外注册的时候最后还有一个参数这里没有解释,相信也不是很难,这里就略过了。例子就不用附带了。

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