WPF：从WPF Diagram Designer Part 1学习控件模板、移动、改变大小和旋转

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由于上周主要做了项目组产品架构、给公司新员工培训以及其他会议等事情，在OpenExpressApp对建模支持的初步计划中我列了一些建模任务还没有开展，其中参考部分在以前的blog中都已经介绍了（MetaModelEngine：元模型引擎开发思路、DSM：使用MetaEdit+编写Family Tree Modeling Language、读书笔记：Visual Studio DSL工具特定领域开发指南）。今天手头上没有其他重要事情了，可以开始进行学习WPF的图形设计器了，这也就是我在WPF - 图形设计器（Diagram Designer）中介绍的一个有源码的设计器，以前看过，觉得它已经实现了图形设计器的一些基本功能，只要先学会它就应该可以编写出自己的一个简易设计器。这个系列分为四部分，每部分都是在原有基础上扩展一些设计器功能，我也将分为四篇blog把从中学到的内容整理一下，对WPF和设计器感兴趣的可以看看。

WPF Diagram Designer: Part 1

这篇文章介绍了通过WPF的控件模板以及Thumb来实现图形设计器的移动Drag、改变大小resize和旋转rotate这三个几本功能，示例代码界面如下：

控件模板

　　以往我们在使用Window下的控件时，都是通过控件本身提供的很多属性来更改外观，而在WPF下，你会发现控件并没有提供太多的定制属性，这是因为WPF把外观和内容隔离开来，通过控件模板的概念让我们可以更方便、更有想象力的来定制我们需要的界面。模板可以允许我们用任何东西来完全替代一个元素的可视树，但控件本身的其他功能并不受影响。WPF中的每个Control的默认外观都是在模板中定义的，大家可以通过我以前说的这个工具来查看WPF －模板查看工具：Show Me The Template及如何查看第三方主题

　　控件模板由ControlTemplate类来表示，它派生自FrameworkTemplate抽象类，它的重要部分是它的VisualTree内容属性，它包含了定义想要的外观的可视树。通过以下方式可以定义一个控件模板类：

限制目标类型
ControlTemplate和Style一样，也有一个TargetType属性来限制模板可以被应用到的类型上，如果没有一个显示的TargetType，则目标类型将被隐式的设置为Control。由于没有默认的控件模板，所以它与Style是不同的，当使用TargetType时不允许移除模板的x:Key。
模板绑定TemplateBinding
在控件模板中，从目标元素插入属性值的关键是数据绑定，我们可以通过一个简单、轻量级的模板绑定TemplateBinding来处理。TemplateBinding的数据源总是目标元素，而Path则是目标元素的任何一个依赖属性。使用方式如上例的{TemplateBinding ContentControl.Content}，如果我们设置了TargetType，可以更简单的使用为{TemplateBinding Content}
TemplateBinding仅仅是一个便捷的设置模板绑定的机制，对于有些可冻结的属性（如Brush的Color属性）时绑定会失败，这时候我们可以使用常规的Binding来达到同样效果，通过使用一个RelativeSource，其值为{Relative Source TemplatedParent}以及一个Path。
ContentPresenter
在控件模板中应该使用轻量级的内容显示元素ContentPresenter，而不是ContentControl。ContentPresenter显示的内容和ContentControl是一样的，但是ContentControl是一个带有控件模板的成熟控件，其内部包含了ContentPresenter。
如果我们在使用ContentPresenter时忘记了将它的Content设置为{TemplateBinding Content}时，它将隐式的假设{TemplateBinding Content}就是我们需要的内容
与触发器交互
在模板内部可以使用触发器，但是在进行绑定时需要注意只能使用Binding，因为触发器位于控件可视树模板外部

Thumb

　　在WPF中有一个Thumb的控件，在MSDN文档中是这么写的: " ...represents a control that lets the user drag and resize controls." 从字面上来看这个是一个用来处理拖放和设置大小的控件，正好应该在图形设计器中来处理移动和改变大小等动作。在以下介绍的Move、Resize和Rotate这三个功能都是使用Thumb来做的。

移动（Move）

MoveThumb 是从Thumb继承下来，我们实现了DragDelta事件来处理移动操作，

代码

public class MoveThumb : Thumb
{
public MoveThumb()
{
DragDelta += new DragDeltaEventHandler(this.MoveThumb_DragDelta);
}

private void MoveThumb_DragDelta(object sender, DragDeltaEventArgs e)
{
ContentControl designerItem = DataContext as ContentControl;

if (designerItem != null)
{
Point dragDelta = new Point(e.HorizontalChange, e.VerticalChange);

RotateTransform rotateTransform = designerItem.RenderTransform as RotateTransform;
if (rotateTransform != null)
{
dragDelta = rotateTransform.Transform(dragDelta);
}

Canvas.SetLeft(designerItem, Canvas.GetLeft(designerItem) + dragDelta.X);
Canvas.SetTop(designerItem, Canvas.GetTop(designerItem) + dragDelta.Y);
}
}
}

实现代码中假定DataContext为我们需要操作的图形控件，这个可以在控件模板中看到：

RelativeSource
- PreviousData 列表的前一个数据项
- TemplatedParent 应用模板的元素
- Self 元素自身
- FindAncestor 通过父元素链去找

命中测试 IsHitTestVisible
如果我们现在拖动一个圆形，那么界面如下：

我们现在拖动时会发现，只能在灰色部分才允许拖动，在圆形区域由于捕获的不是MoveThumb而不能拖动。这时候我们只需要简单的设置IsHitTest为false即可

<Ellipse Fill="Blue" IsHitTestVisible="False"/>

Resize

更改大小仍旧使用的是Thumb，我们建立了一个控件模板：

设置了这个样式的Control界面如下图所示：

对于改变大小，我们只要按照MoveThumb一样，从Thumb继承一个ResizeThumb来处理改变大小的动作，对于控件模板，我们只要把上面的Thumb替换成ResizeThumb即可

代码

public class ResizeThumb : Thumb
{
public ResizeThumb()
{
DragDelta += new DragDeltaEventHandler(this.ResizeThumb_DragDelta);
}

private void ResizeThumb_DragDelta(object sender, DragDeltaEventArgs e)
{
Control item = this.DataContext as Control;

if (item != null)
{
double deltaVertical, deltaHorizontal;

switch (VerticalAlignment)
{
case VerticalAlignment.Bottom:
deltaVertical = Math.Min(-e.VerticalChange,
item.ActualHeight - item.MinHeight);
item.Height -= deltaVertical;
break;
case VerticalAlignment.Top:
deltaVertical = Math.Min(e.VerticalChange,
item.ActualHeight - item.MinHeight);
Canvas.SetTop(item, Canvas.GetTop(item) + deltaVertical);
item.Height -= deltaVertical;
break;
default:
break;
}

switch (HorizontalAlignment)
{
case HorizontalAlignment.Left:
deltaHorizontal = Math.Min(e.HorizontalChange,
item.ActualWidth - item.MinWidth);
Canvas.SetLeft(item, Canvas.GetLeft(item) + deltaHorizontal);
item.Width -= deltaHorizontal;
break;
case HorizontalAlignment.Right:
deltaHorizontal = Math.Min(-e.HorizontalChange,
item.ActualWidth - item.MinWidth);
item.Width -= deltaHorizontal;
break;
default:
break;
}
}

e.Handled = true;
}
}

加入到DesignerItemTemplate控件模板

<ControlTemplate x:Key="DesignerItemTemplate" TargetType="ContentControl">
<Grid DataContext="{Binding RelativeSource={RelativeSource TemplatedParent}}">
<s:MoveThumb Template="{StaticResource MoveThumbTemplate}" Cursor="SizeAll"/>
<Control Template="{StaticResource ResizeDecoratorTemplate}"/>
<ContentPresenter Content="{TemplateBinding ContentControl.Content}"/>
</Grid>
</ControlTemplate>

Rotate

我们实现旋转功能，仍旧是通过从Thumb继承下来一个RotateThumb，具体实现代码如下：

代码

public class RotateThumb : Thumb
{
private double initialAngle;
private RotateTransform rotateTransform;
private Vector startVector;
private Point centerPoint;
private ContentControl designerItem;
private Canvas canvas;

public RotateThumb()
{
DragDelta += new DragDeltaEventHandler(this.RotateThumb_DragDelta);
DragStarted += new DragStartedEventHandler(this.RotateThumb_DragStarted);
}

private void RotateThumb_DragStarted(object sender, DragStartedEventArgs e)
{
this.designerItem = DataContext as ContentControl;

if (this.designerItem != null)
{
this.canvas = VisualTreeHelper.GetParent(this.designerItem) as Canvas;

if (this.canvas != null)
{
this.centerPoint = this.designerItem.TranslatePoint(
new Point(this.designerItem.Width * this.designerItem.RenderTransformOrigin.X,
this.designerItem.Height * this.designerItem.RenderTransformOrigin.Y),
this.canvas);

Point startPoint = Mouse.GetPosition(this.canvas);
this.startVector = Point.Subtract(startPoint, this.centerPoint);

this.rotateTransform = this.designerItem.RenderTransform as RotateTransform;
if (this.rotateTransform == null)
{
this.designerItem.RenderTransform = new RotateTransform(0);
this.initialAngle = 0;
}
else
{
this.initialAngle = this.rotateTransform.Angle;
}
}
}
}

private void RotateThumb_DragDelta(object sender, DragDeltaEventArgs e)
{
if (this.designerItem != null && this.canvas != null)
{
Point currentPoint = Mouse.GetPosition(this.canvas);
Vector deltaVector = Point.Subtract(currentPoint, this.centerPoint);

double angle = Vector.AngleBetween(this.startVector, deltaVector);

RotateTransform rotateTransform = this.designerItem.RenderTransform as RotateTransform;
rotateTransform.Angle = this.initialAngle + Math.Round(angle, 0);
this.designerItem.InvalidateMeasure();
}
}

样式如下：

代码

<Style TargetType="{x:Type s:RotateThumb}">
<Setter Property="RenderTransformOrigin" Value="0.5,0.5"/>
<Setter Property="Cursor" Value="Hand"/>
<Setter Property="Control.Template">
<Setter.Value>
<ControlTemplate TargetType="{x:Type s:RotateThumb}">
<Grid Width="30" Height="30">
<Path Fill="#AAD0D0DD"
Stretch="Fill"
Data="M 50,100 A 50,50 0 1 1 100,50 H 50 V 100"/>
</Grid>
</ControlTemplate>
</Setter.Value>
</Setter>
</Style>

<ControlTemplate x:Key="RotateDecoratorTemplate" TargetType="{x:Type Control}">
<Grid>
<s:RotateThumb Margin="-18,-18,0,0" VerticalAlignment="Top" HorizontalAlignment="Left"/>
<s:RotateThumb Margin="0,-18,-18,0" VerticalAlignment="Top" HorizontalAlignment="Right">
<s:RotateThumb.RenderTransform>
<RotateTransform Angle="90" />
</s:RotateThumb.RenderTransform>
</s:RotateThumb>
<s:RotateThumb Margin="0,0,-18,-18" VerticalAlignment="Bottom" HorizontalAlignment="Right">
<s:RotateThumb.RenderTransform>
<RotateTransform Angle="180" />
</s:RotateThumb.RenderTransform>
</s:RotateThumb>
<s:RotateThumb Margin="-18,0,0,-18" VerticalAlignment="Bottom" HorizontalAlignment="Left">
<s:RotateThumb.RenderTransform>
<RotateTransform Angle="270" />
</s:RotateThumb.RenderTransform>
</s:RotateThumb>
</Grid>
</ControlTemplate>

加入移动、大小和旋转功能的DesignerItemStyle

装饰Adorner

WPF支持Adorner来修饰WPF控件，在改变大小等情况下我们可以根据需要来显示，有些建模工具支持选中控件后显示快捷工具条，这个就可以通过使用Adorner来实现。
本篇通过建立一个装饰类DesignerItemDecorator控件，加入DesignerItemTemplate中，由DesignerItemDecorator控件来控制是否显示以及如何显示装饰部分。

控件模板

<ControlTemplate x:Key="DesignerItemTemplate" TargetType="ContentControl">
<Grid DataContext="{Binding RelativeSource={RelativeSource TemplatedParent}}">
<s:MoveThumb Template="{StaticResource MoveThumbTemplate}" Cursor="SizeAll"/>
<ContentPresenter Content="{TemplateBinding ContentControl.Content}"/>
<s:DesignerItemDecorator x:Name="decorator" ShowDecorator="true"/>
</Grid>
<ControlTemplate.Triggers>
<Trigger Property="Selector.IsSelected" Value="True">
<Setter TargetName="decorator" Property="ShowDecorator" Value="true"/>
</Trigger>
</ControlTemplate.Triggers>
</ControlTemplate>
实现 class DesignerItemDecorator : Control
代码

public class DesignerItemDecorator : Control
{
private Adorner adorner;

public bool ShowDecorator
{
get { return (bool)GetValue(ShowDecoratorProperty); }
set { SetValue(ShowDecoratorProperty, value); }
}

public static readonly DependencyProperty ShowDecoratorProperty =
DependencyProperty.Register
("ShowDecorator", typeof(bool), typeof(DesignerItemDecorator),
new FrameworkPropertyMetadata
(false, new PropertyChangedCallback(ShowDecoratorProperty_Changed)));

private void HideAdorner()
{
...
}

private void ShowAdorner()
{
...
}

private static void ShowDecoratorProperty_Changed
(DependencyObject d, DependencyPropertyChangedEventArgs e)
{
DesignerItemDecorator decorator = (DesignerItemDecorator)d;
bool showDecorator = (bool)e.NewValue;

if (showDecorator)
{
decorator.ShowAdorner();
}
else
{
decorator.HideAdorner();
}
}
}
实现 class DesignerItemAdorner : Adorner
代码

public class DesignerItemAdorner : Adorner
{
private VisualCollection visuals;
private DesignerItemAdornerChrome chrome;

protected override int VisualChildrenCount
{
get
{
return this.visuals.Count;
}
}

public DesignerItemAdorner(ContentControl designerItem)
: base(designerItem)
{
this.chrome = new DesignerItemAdornerChrome();
this.chrome.DataContext = designerItem;
this.visuals = new VisualCollection(this);
}

protected override Size ArrangeOverride(Size arrangeBounds)
{
this.chrome.Arrange(new Rect(arrangeBounds));
return arrangeBounds;
}

protected override Visual GetVisualChild(int index)
{
return this.visuals[index];
}
}