New UWP Community Toolkit - Staggered panel

概述

前面 New UWP Community Toolkit 文章中，我们对 2.2.0 版本的重要更新做了简单回顾，其中简单介绍了 Staggered panel，本篇我们结合代码详细讲解  Staggered panel 的实现。

Staggered panel 是一种交错排列的面板控件，允许面板中的 item 以非整齐排列的方式排列，每个 item 会被添加到当前占用空间最小的列。这种排列方式，非常适用于图片类，新闻资讯类的应用，官方示例展示如下图：

Source: https://github.com/Microsoft/UWPCommunityToolkit/blob/master/Microsoft.Toolkit.Uwp.UI.Controls/StaggeredPanel/StaggeredPanel.cs

Doc: https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/uwpcommunitytoolkit/controls/staggeredpanel

Namespace: Microsoft.Toolkit.Uwp.UI.Controls; Nuget: Microsoft.Toolkit.Uwp.UI.Controls;

开发过程

代码分析

StaggeredPanel 类继承自 Panel类，我们先来看看它的构成：

• public static 依赖属性：PaddingProperty, DesiredColumnWidthProperty
• public 变量：Padding, DesiredColumnWidth
• private 变量：_columnWidth
• public 方法：StaggeredPanel()
• protected override 方法：MeasureOverride(availableSize), ArrangeOverride(finalSize)
• private 方法：GetColumnIndex(columnHeights), OnHorizontalAlignmentChanged(sender, dp)
• private static 方法：OnDesiredColumnWidthChanged(d, e), OnPaddingChanged(d, e)

我们先来看一下 StaggeredPanel 中可在调用类中获取、设置和绑定的两个依赖属性：

• DesiredColumnWidth - 获取和设置 StaggeredPanel 内 Item 期望列宽度的属性，默认值宽度是 250d；
• Padding - 获取和设置 StaggeredPanel 内 Item padding 属性，默认值是 Thickness 的默认值 (0,0,0,0)，它也是本次 V2.2.0 更新加入的内容

public static readonly DependencyProperty DesiredColumnWidthProperty = DependencyProperty.Register(
    nameof(DesiredColumnWidth),
    typeof(double),
    typeof(StaggeredPanel),
    new PropertyMetadata(250d, OnDesiredColumnWidthChanged));
 
public static readonly DependencyProperty PaddingProperty = DependencyProperty.Register(
    nameof(Padding),
    typeof(Thickness),
    typeof(StaggeredPanel),
    new PropertyMetadata(default(Thickness), OnPaddingChanged));

而这两个依赖属性注册的 On***Changed 如下，获取当前 StaggeredPanel 后，强制触发一次 Measure 的重新计算：

private static void OnDesiredColumnWidthChanged(DependencyObject d, DependencyPropertyChangedEventArgs e)
{
    var panel = (StaggeredPanel)d;
    panel.InvalidateMeasure();
}
 
private static void OnPaddingChanged(DependencyObject d, DependencyPropertyChangedEventArgs e)
{
    var panel = (StaggeredPanel)d;
    panel.InvalidateMeasure();
}

接下来看一下 StaggeredPanel 的类构造方法：

可以看到，构造方法中注册了一个属性变化后的回调事件，针对 Panel.HorizontalAlignmentProperty 的变化，注册了 OnHorizontalAlignmentChanged 方法，这个方法的功能也很简单，就是强制触发一次 Measure 计算。

public StaggeredPanel()
{
    RegisterPropertyChangedCallback(Panel.HorizontalAlignmentProperty, OnHorizontalAlignmentChanged);
}

private void OnHorizontalAlignmentChanged(DependencyObject sender, DependencyProperty dp)
{
    InvalidateMeasure();
}

然后来看两个 override 方法：MeasureOverride(availableSize) 和 ArrangeOverride(finalSize)

MeasureOverride(availableSize) ：

该方法作用是传入可用的尺寸，基于其对子元素大小的计算确定它在布局期间所需要的尺寸，我们来看一下具体实现过程：

1. 根据 availableSize，去掉 Padding 对应方向的值，获得新的 availableSize，也就是子元素可用的尺寸；

2. 在期望列宽和可用宽度间获得正确的列宽，根据列宽计算当前布局中可用的列数；如果当前控件的横向对齐方式对拉伸，重新设置列宽，这时列宽实际就是期望列宽度；

3. 遍历 panel 中的 children，根据 GetColumnIndex(columnHeights) 方法传回指定 child 的列索引，计算原则是找到 columnHeights 数组中最小值，返回索引；根据返回的索引，把对应 child 的高度加到 columnHeights 对应索引中，更新  columnHeights 数组中每列的总高度值；

4. 在 columnHeights 数组中 ，找到最大值，返回新的尺寸：宽度为可用尺寸的宽度，高度为列数组的最大值；可以看出，这个尺寸就是根据子元素计算出的 panel 需要的空间大小；

protected override Size MeasureOverride(Size availableSize)
{
    availableSize.Width = availableSize.Width - Padding.Left - Padding.Right;
    availableSize.Height = availableSize.Height - Padding.Top - Padding.Bottom;
 
    _columnWidth = Math.Min(DesiredColumnWidth, availableSize.Width);
    int numColumns = (int)Math.Floor(availableSize.Width / _columnWidth);
    if (HorizontalAlignment == HorizontalAlignment.Stretch)
    {
        _columnWidth = availableSize.Width / numColumns;
    }
 
    var columnHeights = new double[numColumns];
 
    ; i < Children.Count; i++)
    {
        var columnIndex = GetColumnIndex(columnHeights);
 
        var child = Children[i];
        child.Measure(new Size(_columnWidth, availableSize.Height));
        var elementSize = child.DesiredSize;
        columnHeights[columnIndex] += elementSize.Height;
    }
 
    double desiredHeight = columnHeights.Max();
 
    return new Size(availableSize.Width, desiredHeight);
}

ArrangeOverride(finalSize)：

该方法作用是根据 Measure 方法计算的最终尺寸，实际去排列 Item，排列完成后给出元素实际占用的尺寸，来看一下具体实现过程：

1. 计算列数，根据 panel 横向对齐方式，在居中和靠右时，重新设置横向偏移值，考虑最终宽度和实际元素宽度的偏差；

2. 遍历 panel 的 children，在排列时对 child 宽度做矫正，如果 child 宽度大于列宽，则把宽度调整到列宽，根据宽高比调整高度；

3. 排列后，重新计算当前占用空间的 bounds，调整列数组中对应列的高度；

protected override Size ArrangeOverride(Size finalSize)
{
    double horizontalOffset = Padding.Left;
    double verticalOffset = Padding.Top;
    int numColumns = (int)Math.Floor(finalSize.Width / _columnWidth);
    if (HorizontalAlignment == HorizontalAlignment.Right)
    {
        horizontalOffset += finalSize.Width - (numColumns * _columnWidth);
    }
    else if (HorizontalAlignment == HorizontalAlignment.Center)
    {
        horizontalOffset += (finalSize.Width - (numColumns * _columnWidth)) / ;
    }
 
    var columnHeights = new double[numColumns];
 
    ; i < Children.Count; i++)
    {
        var columnIndex = GetColumnIndex(columnHeights);
 
        var child = Children[i];
        var elementSize = child.DesiredSize;
 
        double elementWidth = elementSize.Width;
        double elementHeight = elementSize.Height;
        if (elementWidth > _columnWidth)
        {
            double differencePercentage = _columnWidth / elementWidth;
            elementHeight = elementHeight * differencePercentage;
            elementWidth = _columnWidth;
        }
 
        Rect bounds = new Rect(horizontalOffset + (_columnWidth * columnIndex), columnHeights[columnIndex] 
                                                + verticalOffset, elementWidth, elementHeight);
        child.Arrange(bounds);
 
        columnHeights[columnIndex] += elementSize.Height;
    }
 
    return base.ArrangeOverride(finalSize);
}

最后来看一下前面 MeasureOverride 和 ArrangeOverride 方法中都用到的 GetColumnIndex(columnHeights) 方法：

这个方法的作用是根据传入的列高度数组，计算当前高度最小的列索引；这也是 StaggeredPanel 可以实现每次添加到最小高度列的关键方法；

private int GetColumnIndex(double[] columnHeights)
{
    ;
    ];
    ; j < columnHeights.Length; j++)
    {
        if (columnHeights[j] < height)
        {
            columnIndex = j;
            height = columnHeights[j];
        }
    }
 
    return columnIndex;
}

调用示例

下面示例中，我们使用了 GridView 控件，用 StaggeredPanel 作为 ItemsPanelTemplate；上面说到了两个依赖属性，我们分别作了设置，从下面的运行图中也可以体现出来。大家也可以看到，StaggeredPanel 中 child 的排列规则，确实是按照每个列高度最小的列来排列；而在 panel 宽度变化时，也对应作了重新的计算和排列。

<GridView.ItemTemplate>
    <DataTemplate>
        <Grid>
            <Grid.Background>
                <SolidColorBrush Color="{Binding Color}"/>
            </Grid.Background>
            <Image Source="{Binding Thumbnail}" Stretch="Uniform"/>
            <Border Background="#44000000" VerticalAlignment="Top">
                <TextBlock Foreground="White" Margin="5,3">
                    <Run Text="{Binding Title}"/>
                </TextBlock>
            </Border>
        </Grid>
    </DataTemplate>
</GridView.ItemTemplate>
<GridView.ItemsPanel>
    <ItemsPanelTemplate>
        <controls:StaggeredPanel DesiredColumnWidth="135" Padding="25,25,25,25"
                                    HorizontalAlignment="Stretch"/>
    </ItemsPanelTemplate>
</GridView.ItemsPanel>

 

总结

到这里我们就把 UWP Community Toolkit 中的 StaggeredPanel 功能的源代码实现过程和简单的调用示例讲解完成了，希望能对大家更好的理解和使用这个控件有所帮助，也希望能启发大家去做出更丰富排列规则的 Panel 控件。欢迎大家多多交流，谢谢！

最后，再跟大家安利一下 UWPCommunityToolkit 的官方微博：https://weibo.com/u/6506046490, 大家可以通过微博关注最新动态。

衷心感谢 UWPCommunityToolkit 的作者们杰出的工作，Thank you so much, UWPCommunityToolkit authors!!!