Язык программирования C#9 и платформа .NET5

Варианты графической визуализации WPF

Как и с другими аспектами разработки приложений WPF, существует выбор из нескольких способов выполнения графической визуализации после принятия решения делать это посредством разметки XAML или процедурного кода C# (либо их комбинации). В частности, инфраструктура WPF предлагает следующие три индивидуальных подхода к визуализации графических данных.

• Фигуры. Инфраструктура WPF предоставляет пространство имен System.Windows.Shapes, в котором определено небольшое количество классов для визуализации двумерных геометрических объектов (прямоугольников, эллипсов, многоугольников и т.п.). Хотя такие типы просты в использовании и очень мощные, в случае непродуманного применения они могут привести к значительным накладным расходам памяти.

• Рисунки и геометрические объекты. Второй способ визуализации графических данных в WPF предполагает работу с классами, производными от абстрактного класса System.Windows.Media.Drawing. Используя классы, подобные GeometryDrawing или ImageDrawing (в дополнение к различным геометрическим объектам), можно визуализировать графические данные в более легковесной (но менее функциональной) манере.

• Визуальные объекты. Самый быстрый и легковесный способ визуализации графических данных в WPF предусматривает работу с визуальным уровнем, который доступен только через код С#. С применением классов, производных от System.Windows.Media.Visual, можно взаимодействовать непосредственно с графической подсистемой WPF.

Причина предоставления разных способов решения той же самой задачи (т.е. визуализации графических данных) связана с расходом памяти и в конечном итоге с производительностью приложения. Поскольку WPF является системой, интенсивно использующей графику, нет ничего необычного в том, что приложению требуется визуализировать сотни или даже тысячи различных изображений на поверхности окна, и выбор реализации (фигуры, рисунки или визуальные объекты) может оказать огромное влияние.

Важно понимать, что при построении приложения WPF высока вероятность использования всех трех подходов. В качестве эмпирического правила запомните: если нужен умеренный объем интерактивных графических данных, которыми может манипулировать пользователь (принимающих ввод от мыши, отображающих всплывающие подсказки и т.д.), то следует применять члены из пространства имен System.Windows.Shapes.

Напротив, рисунки и геометрические объекты лучше подходят, когда необходимо моделировать сложные и по большей части не интерактивные векторные графические данные с использованием разметки XAML или кода С#. Хотя рисунки и геометрические объекты способны реагировать на события мыши, а также поддерживают проверку попадания и операции перетаскивания, для выполнения таких действий обычно приходится писать больше кода.

Наконец, если требуется самый быстрый способ визуализации значительных объемов графических данных, то должен быть выбран визуальный уровень. Например, предположим, что инфраструктура WPF применяется для построения научного приложения, которое должно отображать тысячи точек на графике данных. За счет использования визуального уровня точки на графике можно визуализировать оптимальным образом. Как будет показано далее в главе, визуальный уровень доступен только из кода С#, но не из разметки XAML.

Независимо от выбранного подхода (фигуры, рисунки и геометрические объекты или визуальные объекты) всегда будут применяться распространенные графические примитивы, такие как кисти (для заполнения ограниченных областей), перья (для рисования контуров) и объекты трансформаций (которые видоизменяют данные). Исследование начинается с классов из пространства имен System.Windows.Shapes.

На заметку! Инфраструктура WPF поставляется также с полнофункциональным API-интерфейсом, который можно использовать для визуализации и манипулирования трехмерной графикой, но в книге он не рассматривается.

Визуализация графических данных с использованием фигур

Члены пространства имен System.Windows.Shapes предлагают наиболее прямолинейный, интерактивный и самый затратный в плане расхода памяти способ визуализации двумерного изображения. Это небольшое пространство имен (расположенное в сборке PresentationFramework.dll) состоит всего из шести запечатанных классов, которые расширяют абстрактный базовый класс Shape: Ellipse, Rectangle, Line, Polygon, Polyline и Path.

Абстрактный класс Shape унаследован от класса FrameworkElement, который сам унаследован от UIElement. В указанных классах определены члены для работы с изменением размеров, всплывающими подсказками, курсорами мыши и т.п. Благодаря такой цепочке наследования при визуализации графических данных с применением классов, производных от Shape, объекты получаются почти такими же функциональными (с точки зрения взаимодействия с пользователем), как элементы управления WPF.

Скажем, для выяснения, щелкнул ли пользователь на визуализированном изображении, достаточно обработать событие MouseDown. Например, если написать следующую разметку XAML для объекта Rectangle внутри элемента управления Grid начального окна Window:

 <Rectangle x:Name="myRect" Height="30" Width="30" Fill="Green"
 MouseDown="myRect_MouseDown"/>

то можно реализовать обработчик события MouseDown, который изменяет цвет фона прямоугольника в результате щелчка на нем:

 private void myRect_MouseDown(object sender, MouseButtonEventArgs e)
 {
  // Изменить цвет прямоугольника в результате щелчка на нем.
  myRect.Fill = Brushes.Pink;
 }

В отличие от других инструментальных наборов, предназначенных для работы с графикой, вам не придется писать громоздкий код инфраструктуры, в котором вручную сопоставляются координаты мыши с геометрическим объектом, выясняется попадание курсора внутрь границ, выполняется визуализация в неотображаемый буфер и т.д. Члены пространства имен System.Windows.Shapes просто реагируют на зарегистрированные вами события подобно типичному элементу управления WPF (Button и т.д.).

Недостаток всей готовой функциональности связан с тем, что фигуры потребляют довольно много памяти. Если строится научное приложение, которое рисует тысячи точек на экране, то использование фигур будет неудачным выбором (по существу таким же расточительным в плане памяти, как визуализация тысяч объектов Button). Тем не менее, когда нужно сгенерировать интерактивное двумерное векторное изображение, фигуры оказываются прекрасным вариантом.

Помимо функциональности, унаследованной от родительских классов UIElement и FrameworkElement, в классе Shape определено множество собственных членов, наиболее полезные из которых кратко описаны в табл. 26.1.

На заметку! Если вы забудете установить свойства Fill и Stroke, то WPF предоставит "невидимые" кисти, вследствие чего фигура не будет видна на экране!

Добавление прямоугольников, эллипсов и линий на поверхность Canvas

Вы построите приложение WPF, которое способно визуализировать фигуры, с применением XAML и С#, и попутно исследуете процесс проверки попадания. Создайте новый проект приложения WPF по имени RenderingWithShapes и измените заголовок главного окна в MainWindow.xaml на Fun with Shapes!. Модифицируйте первоначальную разметку XAML для элемента Window, заменив Grid панелью DockPanel, которая содержит (пока пустые) элементы Toolbar и Canvas. Обратите внимание, что каждому содержащемуся элементу посредством свойства Name назначается подходящее имя.