可复用的WPF或者Silverlight应用程序和组件设计(5)——布局重用

内容概述

我去年写过几篇关于在WPF和Silverlight中实现可复用的设计的文章，分别如下，如果有兴趣地可以先参考一下

今天要继续写第五篇的原因在于最近的一些思考，也是我被问到的一个问题：我们知道WPF中的布局控件有很多，例如Grid,StackPanel,Canvas等等，利用他们，编写一定的XAML定义，就可以设计出来足够灵活多样的界面。但这里会有一个问题，如果我们很多界面都很类似，例如有某种固定格式的布局要求，那么是否在每个界面上都应该去定义一次呢？

[备注]和前几篇文章不同的是，这一篇没有录制视频，因为我还是觉得文字的部分很重要。

本文源代码可以通过 https://files.cnblogs.com/chenxizhang/WpfApplicationSample.zip  下载

问题详细描述

想象一下下面这样一个示意图

image

如果只有一个界面的话，那么我们可以很简单地实现，如下面所示

<Window x:Class="WpfApplicationSample.MainWindow"
        xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        xmlns:extension="clr-namespace:System.Windows.Extensions;assembly=WPFExtension"
        Title="MainWindow"
        Height="350"
        Width="525">
    
    <Window.Resources>
        <Style TargetType="TextBlock">
            <Setter Property="FontSize"
                    Value="30"></Setter>
        </Style>
    </Window.Resources>
    
    <Grid extension:GridHelper.ShowBorder="True">
        <Grid.RowDefinitions>
            <RowDefinition Height="80"></RowDefinition>
            <RowDefinition Height="*"></RowDefinition>
        </Grid.RowDefinitions>

        <Grid.ColumnDefinitions>
            <ColumnDefinition Width="*"></ColumnDefinition>
            <ColumnDefinition Width="100"></ColumnDefinition>
        </Grid.ColumnDefinitions>
        
        
        <!--顶部控件-->
        <ContentControl>
            <ContentControl.Content>
                <TextBlock Text="Top"></TextBlock>
            </ContentControl.Content>
        </ContentControl>
        
        
        <!--主体控件-->
        <ContentControl Grid.Row="1">
            <ContentControl.Content>
                <TextBlock Text="Main"></TextBlock>
            </ContentControl.Content>
        </ContentControl>
        
        <!--右侧控件-->
        <ContentControl Grid.Column="1"
                        Grid.RowSpan="2">
            <ContentControl.Content>
                <TextBlock Text="Right"></TextBlock>
            </ContentControl.Content>
        </ContentControl>
    </Grid>
</Window>

这个界面看起来是这样的：

image

所以，我们完全可以做得出来。但是问题的关键在于，如果有很多窗口都是这样的布局，那么我们是否应该每个窗口都去这样定义？还是说能否从一定意义上实现布局重用：能不能让这个Grid默认就有两行和两列呢？

[备注] 上面的代码中，为了给Grid添加边框线，使用到了我以前写的一个扩展组件，可以通过这里了解如何使用：http://nuget.org/packages/WPFSilverlightExtension/

Windows Forms里面的做法

很久以前，那时候还没有WPF，我们都使用Windows Forms这个技术来做界面。那时候，对于上面提到的这种布局重用的问题，有一个很简单的解决方案：窗体继承。

对于这一种技术，本文并不打算对此进行展开讨论，有兴趣的朋友可以参考MSDN：http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa983613(v=VS.71).aspx

是否可以通过Style来实现对Grid行和列的定制

虽然确实有很多人怀念Windows Forms那种经典的界面开发，但时光之轮总是催我们向前。回到现在我们在用的WPF这个技术，对于控件和界面重用，WPF提供了很强大的Style功能。所以，基于上面这样的需求，我们会很自然地想到是否可以通过Style来实现。

        <Style TargetType="Grid">
            <Setter Property="ColumnDefinitions">
                <Setter.Value>
                    <ColumnDefinition Width="*"></ColumnDefinition>
                    <ColumnDefinition Width="100"></ColumnDefinition>
                </Setter.Value>
            </Setter>
            <Setter Property="RowDefinitions">
                <Setter.Value>
                    <RowDefinition Height="80"></RowDefinition>
                    <RowDefinition Height="*"></RowDefinition>
                </Setter.Value>
            </Setter>
        </Style>

如果能这样写，当然是很好的。但问题是，你不能这样写。错误如下


image

如果去查看Grid的类型定义，会发现这个属性确实只有get方法器

image

是否可以通过对Grid进行扩展来实现行和列的定制

一计不成，我们可以继续想办法。有着良好的面向对象素养的同学一定可以想到，那么要不就对Grid做一个扩展，默认提供行和列的定义，这样行不行呢？例如

using System.Windows.Controls;

namespace WpfApplicationSample
{
    class LayoutGrid:Grid
    {


        protected override void OnInitialized(System.EventArgs e)
        {
            base.OnInitialized(e);

            //默认提供两行两列的实现
            base.ColumnDefinitions.Add(new ColumnDefinition());
            base.ColumnDefinitions.Add(new ColumnDefinition() { Width = new System.Windows.GridLength(100) });

            base.RowDefinitions.Add(new RowDefinition() { Height = new System.Windows.GridLength(80) });
            base.RowDefinitions.Add(new RowDefinition());
        }
    }
}

然后，我们在界面上可以像下面这样使用。很明显，这样可以简化很多了。
<Window x:Class="WpfApplicationSample.MainWindow"
        xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        xmlns:extension="clr-namespace:System.Windows.Extensions;assembly=WPFExtension"
        xmlns:local="clr-namespace:WpfApplicationSample"
        Title="MainWindow"
        Height="350"
        Width="525">
    
    <Window.Resources>
        <Style TargetType="TextBlock">
            <Setter Property="FontSize"
                    Value="30"></Setter>
        </Style>
    </Window.Resources>
    
    
    <local:LayoutGrid extension:GridHelper.ShowBorder="true">
        <!--顶部控件-->
        <ContentControl>
            <ContentControl.Content>
                <TextBlock Text="Top"></TextBlock>
            </ContentControl.Content>
        </ContentControl>


        <!--主体控件-->
        <ContentControl Grid.Row="1">
            <ContentControl.Content>
                <TextBlock Text="Main"></TextBlock>
            </ContentControl.Content>
        </ContentControl>

        <!--右侧控件-->
        <ContentControl Grid.Column="1"
                        Grid.RowSpan="2">
            <ContentControl.Content>
                <TextBlock Text="Right"></TextBlock>
            </ContentControl.Content>
        </ContentControl>

    </local:LayoutGrid>

</Window>

这个方案的美中不足，在于使用者还是需要记住要在具体的内容控件上面设置Grid.Row，Grid.Column等相关信息，而且，如果他忘记写，或者没有按照规范写，实际上就没有实现界面的统一，因为你没有办法强制他必须写，或者怎么写。

要想实现界面的统一，就必须把这种可能改变界面的属性，从使用者的身边移开。

使用用户控件实现PlaceHolder式的控件模板

既然直接扩展Grid并不能完整地实现我们的需求，我接下来想到是否可以使用用户控件来封装，而且为了让用户使用简单，同时也避免用户不按照规定使用，所以我借鉴了ASP.NET中的母版页(master page)这样的技术，使用类似PlaceHolder这样的方式来实现了一个控件模板。

<UserControl x:Class="WpfApplicationSample.TemplateLayout"
             xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
             xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
             xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"
             xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"
             xmlns:extension="clr-namespace:System.Windows.Extensions;assembly=WPFExtension"
             mc:Ignorable="d"
             d:DesignHeight="300"
             d:DesignWidth="300"
             x:Name="root">
    <Grid extension:GridHelper.ShowBorder="True">
        <Grid.RowDefinitions>
            <RowDefinition Height="80"></RowDefinition>
            <RowDefinition Height="*"></RowDefinition>
        </Grid.RowDefinitions>

        <Grid.ColumnDefinitions>
            <ColumnDefinition Width="*"></ColumnDefinition>
            <ColumnDefinition Width="100"></ColumnDefinition>
        </Grid.ColumnDefinitions>

        <!--顶部控件-->
        <ContentControl Content="{Binding TopControl,ElementName=root}">
        </ContentControl>


        <!--主体控件-->
        <ContentControl Grid.Row="1"
                        Content="{Binding MainControl,ElementName=root}">
        </ContentControl>

        <!--右侧控件-->
        <ContentControl Grid.Column="1"
                        Grid.RowSpan="2"
                        Content="{Binding RightControl,ElementName=root}">
        </ContentControl>
    </Grid>
</UserControl>

需要注意的是，因为这里是定义一个控件模板，所以具体的内容控件是没有内容的，我们希望使用者可以后期再插入具体的内容。这里使用到了绑定的技术。为了支持绑定，我们在这个控件中添加了三个依赖属性，如下

using System.Windows;
using System.Windows.Controls;

namespace WpfApplicationSample
{
    /// <summary>
    /// Interaction logic for TemplateLayout.xaml
    /// </summary>
    public partial class TemplateLayout : UserControl
    {
        public TemplateLayout()
        {
            InitializeComponent();
        }




        public object TopControl
        {
            get { return (object)GetValue(TopControlProperty); }
            set { SetValue(TopControlProperty, value); }
        }

        // Using a DependencyProperty as the backing store for TopControl.  This enables animation, styling, binding, etc...
        public static readonly DependencyProperty TopControlProperty =
            DependencyProperty.Register("TopControl", typeof(object), typeof(TemplateLayout), new PropertyMetadata(null));





        public object MainControl
        {
            get { return (object)GetValue(MainControlProperty); }
            set { SetValue(MainControlProperty, value); }
        }

        // Using a DependencyProperty as the backing store for MainControl.  This enables animation, styling, binding, etc...
        public static readonly DependencyProperty MainControlProperty =
            DependencyProperty.Register("MainControl", typeof(object), typeof(TemplateLayout), new PropertyMetadata(null));





        public object RightControl
        {
            get { return (object)GetValue(RightControlProperty); }
            set { SetValue(RightControlProperty, value); }
        }

        // Using a DependencyProperty as the backing store for RightControl.  This enables animation, styling, binding, etc...
        public static readonly DependencyProperty RightControlProperty =
            DependencyProperty.Register("RightControl", typeof(object), typeof(TemplateLayout), new PropertyMetadata(null));


    }
}

那么，如何来使用这个模板控件呢？大致是下面这样的：

    <local:TemplateLayout>
        <local:TemplateLayout.TopControl>
            <TextBlock Text="Top"></TextBlock>
        </local:TemplateLayout.TopControl>
        <local:TemplateLayout.MainControl>
            <TextBlock Text="Main"></TextBlock>
        </local:TemplateLayout.MainControl>
        <local:TemplateLayout.RightControl>
            <TextBlock Text="Right"></TextBlock>
        </local:TemplateLayout.RightControl>
    </local:TemplateLayout>

很显然，这样使用起来更加简洁方便，而且使用者只能往我们预先定义好的三个内容区域中去填充内容，而不可能因为错误的设置属性（或者忘记设置属性）而导致界面布局不一致。

image

看起来相当不错，几乎已经完全实现了我们的要求。我以前也就一直这样用，直到最近发现一个问题。

如果我们出于一些目的，希望给这些内容控件添加名称，以便在后台代码中访问到它。例如下面这样：

    <local:TemplateLayout>
        <local:TemplateLayout.TopControl>
            <TextBlock Text="Top" x:Name="topTextBlock"></TextBlock>
        </local:TemplateLayout.TopControl>
        <local:TemplateLayout.MainControl>
            <TextBlock Text="Main"></TextBlock>
        </local:TemplateLayout.MainControl>
        <local:TemplateLayout.RightControl>
            <TextBlock Text="Right"></TextBlock>
        </local:TemplateLayout.RightControl>
    </local:TemplateLayout>

看起来是一个很平常的修改，但你立即会发现，这会导致无法编译通过。

image

Cannot set Name attribute value 'topTextBlock' on element 'TextBlock'. 'TextBlock' is under the scope of element 'TemplateLayout', which already had a name registered when it was defined in another scope.

这个错误实在是让人捉摸不透，目前也没有找到合理的解释。可能的解释是这样：因为我们的TextBlock其实是嵌入到TemplateLayout中，而TemplateLayout默认会为内部的控件生成一个名称，所以就不允许再定义名称。

为此，我也找了很多资料，一个最接近的讨论在这里

http://stackoverflow.com/questions/5758342/how-to-create-wpf-usercontrol-which-contains-placeholders-for-later-usage

这个问题描述到了和本文比较接近的情况，而且也提到了如果假如名称，会出现错误。但是该文也没有可用的解决方案。

针对这个问题，我做了不少研究，同时也找了一些朋友进行讨论。其中和韦恩卑鄙 的讨论中，他给了我一个启发，打开了我另外一个思路：如果说定义名称是必须的，那么既然WPF内部的命名规范无法通过，那么是否可以通过自己的一种什么机制来定义名称呢？最终我确定使用附加属性来实现了该功能。荣誉属于韦恩卑鄙。

通过附加属性来为控件添加名称

我创建了如下这样一个类型，添加了一个附加属性，并且为控件查找提供了一个方法。 

using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Windows;

namespace WpfApplicationSample
{
    public class LayoutExtension
    {
        /// <summary>
        /// 这个方法用来获取控件
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T">指定控件类型，例如TextBlock</typeparam>
        /// <param name="name">指定控件名称</param>
        /// <returns></returns>
        public static T GetControl<T>(string name)
            where T : class
        {
            return controls.FirstOrDefault(t => t.Key == name).Value as T;
        }


        private static Dictionary<string, DependencyObject> controls;
        static LayoutExtension()
        {
            controls = new Dictionary<string, DependencyObject>();
        }

        public static string GetName(DependencyObject obj)
        {
            return (string)obj.GetValue(NameProperty);
        }

        public static void SetName(DependencyObject obj, string value)
        {
            obj.SetValue(NameProperty, value);

        }

        // Using a DependencyProperty as the backing store for Name.  This enables animation, styling, binding, etc...
        public static readonly DependencyProperty NameProperty =
            DependencyProperty.RegisterAttached("Name", typeof(string), typeof(LayoutExtension), new PropertyMetadata(string.Empty, (d, e) =>
            {
                if (e.NewValue != null)
                {
                    var name = e.NewValue.ToString();

                    if (!controls.ContainsKey(name))
                        controls.Add(name, d);
                }
            }));

    }
}

如何使用这个扩展呢？

    <local:TemplateLayout>
        <local:TemplateLayout.TopControl>
            <TextBlock Text="Top"
                       local:LayoutExtension.Name="topTextBlock"></TextBlock>
        </local:TemplateLayout.TopControl>
        <local:TemplateLayout.MainControl>
            <TextBlock Text="Main"></TextBlock>
        </local:TemplateLayout.MainControl>
        <local:TemplateLayout.RightControl>
            <TextBlock Text="Right"></TextBlock>
        </local:TemplateLayout.RightControl>
    </local:TemplateLayout>

然后，如果需要在后台代码中访问这个控件，就可以大致像下面这样操作

using System.Windows;
using System.Windows.Controls;
using System.Windows.Media;

namespace WpfApplicationSample
{
    /// <summary>
    /// Interaction logic for MainWindow.xaml
    /// </summary>
    public partial class MainWindow : Window
    {
        public MainWindow()
        {
            InitializeComponent();

            Loaded += MainWindow_Loaded;
        }

        void MainWindow_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            var txt = LayoutExtension.GetControl<TextBlock>("topTextBlock");
            txt.Foreground = new SolidColorBrush(Colors.Red);

        }
    }
}

image

如何更加方便地使用这个扩展？

为了使得大家更加方便地使用这个扩展，我将其合并到了我之前写过的针对WPF和Silverlight的扩展包中，大家可以通过nuget package manager搜索wpfsilverlightextension下载安装这个扩展包

image

目前这个扩展，既支持WPF，也支持Silverlight。可以免费使用。

如果是使用这个包的话，那么在导入名称空间的时候，我习惯用extension这个名称，所以在具体页面中用的时候，大致上是下面这样

    <local:TemplateLayout>
        <local:TemplateLayout.TopControl>
            <TextBlock Text="Top"
                       extension:LayoutExtension.Name="topTextBlock"></TextBlock>
        </local:TemplateLayout.TopControl>
        <local:TemplateLayout.MainControl>
            <TextBlock Text="Main"></TextBlock>
        </local:TemplateLayout.MainControl>
        <local:TemplateLayout.RightControl>
            <TextBlock Text="Right"></TextBlock>
        </local:TemplateLayout.RightControl>
    </local:TemplateLayout>
 
 

是否一定要使用这个扩展？

看起来还不错，但是是否一定要使用这个扩展呢？并不见得。因为我之前就说过，我以前没有意识到这个Name会出问题，是因为我几乎大部分时候都没有命名这种需要。为什么呢？因为我们大部分时候都会使用mvvm这种模式进行WPF应用程序的开发，在这种情况下，我们是不会在代码中去访问到控件的。例如下面是一个较为真实的例子：

<Page x:Class="EmployeePage"
      xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
      xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
      xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"
      xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"
      xmlns:local="clr-namespace:SMSApplicationSample"
      xmlns:extension="clr-namespace:System.Windows.Extensions;assembly=WPFExtension"
      xmlns:tk="clr-namespace:Xceed.Wpf.Toolkit;assembly=WPFToolkit.Extended"
      mc:Ignorable="d"
      d:DesignHeight="300"
      d:DesignWidth="300"
      Title="EmployeePage">

    <Page.DataContext>
        <local:EmployeePageViewModel></local:EmployeePageViewModel>
    </Page.DataContext>

    <tk:BusyIndicator 
        IsBusy="{Binding IsBusy}"
        BusyContent="Data loading,pls wait...">
       
        <local:TemplateLayout>
            <local:TemplateLayout.Condition>
                <!--加载所有员工-->
                <DataGrid ItemsSource="{Binding Employees}"
                          SelectedItem="{Binding CurrentEmployee,Mode=TwoWay}">
                    <!--通过前台的选择，TwoWay的方式可以将CurrentEmployee的更新告诉后台，并且去更新绑定了该属性的元素，这个机制就是所谓的依赖属性的通知功能-->
                </DataGrid>
            </local:TemplateLayout.Condition>
            <local:TemplateLayout.Result>
                <!--显示一个员工-->
                <ContentControl Content="{Binding CurrentEmployee}">
                    <ContentControl.ContentTemplate>
                        <DataTemplate>
                            <Grid extension:GridHelper.ShowBorder="True">
                                <Grid.RowDefinitions>
                                    <RowDefinition Height="auto"></RowDefinition>
                                    <RowDefinition Height="auto"></RowDefinition>
                                    <RowDefinition Height="auto"></RowDefinition>
                                    <RowDefinition Height="auto"></RowDefinition>
                                </Grid.RowDefinitions>
                                <Grid.ColumnDefinitions>
                                    <ColumnDefinition Width="100"></ColumnDefinition>
                                    <ColumnDefinition Width="*"></ColumnDefinition>
                                    <ColumnDefinition Width="100"></ColumnDefinition>
                                </Grid.ColumnDefinitions>

                                <Image Source="{Binding Photo}"
                                       Grid.Column="2"
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                                <TextBlock Text="{Binding FirstName}"
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                                <TextBlock Text="LastName:"
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                                <TextBlock Text="{Binding LastName}"
                                           Grid.Row="1"
                                           Grid.Column="1"></TextBlock>

                                <TextBlock Text="Title:"
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                                <TextBlock Text="Address:"
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            <local:TemplateLayout.Action>
                <!--显示一些按钮，可以添加，删除，修改员工-->
                <StackPanel>
                    <Button Content="New..."
                            Command="{Binding NewCommand}"></Button>
                    <Button Content="Update..."
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                            Command="{Binding DeleteCommand}"></Button>

                    <Button Content="Show Report..."
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