一站式WPF--依赖属性（DependencyProperty）

2009-10-20 11:32 by 周永恒, 22441 阅读, 24 评论, 收藏, 编辑

　　书接上文，前篇文章介绍了依赖属性的原理和实现了一个简单的DependencyProperty（DP），这篇文章主要探讨一下如何使用DP以及有哪些需要注意的地方。

回顾

　　依赖属性是由DependencyObject来使用的，那么一个典型的使用场景是什么样呢？

使用DependencyProperty

　　一个简单的使用如下：

 1: public class SimpleDO : DependencyObject

 2: {

 3: 　　public static readonly DependencyProperty IsActiveProperty =

 4: 　　　　 DependencyProperty.Register("IsActive", typeof(bool), typeof(SimpleDO),

 5: 　　　　　　　 new PropertyMetadata((bool)false));

 6:  

 7: 　　public bool IsActive

 8: 　　{

 9: 　　　　get { return (bool)GetValue(IsActiveProperty); }

 10	   set { SetValue(IsActiveProperty, value); }

 11: 　 }

 12: }

SimpleDO sDo = new SimpleDO();

sDo.IsActive = true;

　　这里是使用DependencyProperty.Register来注册DP的，Register函数有很多重载，一个最全的形式如下：

public static DependencyProperty Register(string name, Type propertyType, Type ownerType, 

 　　　　　　　　　　PropertyMetadata typeMetadata, ValidateValueCallback validateValueCallback);

　　前4个参数在前篇文章已有介绍，主要是用来确定DP在全局Map中的键值，属性的类型以及内部属性元数据。最后一个参数是一个delegate，用来验证数据的有效性。

　　抛开验证的过程不说，先来看看PropertyMetadata。前篇提到，这个PropertyMetadata是可以子类化的，子类可以调用OverrideMetadata来重写PropertyMetadata。WPF属性系统对于依赖属性支持的策略就封装在Metadata中，那么这个PropertyMetada都有哪些呢？

　　常见的主要有FrameworkPropertyMetadata，UIPropertyMetadata以及PropertyMetadata。他们的继承关系是F->U->P。以最复杂的来说，FrameworkPropertyMetadata都提供了哪些功能呢？

FrameworkPropertyMetadata

　　FrameworkPropertyMetadata的构造函数提供了很多重载，一个最复杂的构造函数如下：

public FrameworkPropertyMetadata( object defaultValue, 

                                  FrameworkPropertyMetadataOptions flags, 

                                  PropertyChangedCallback propertyChangedCallback, 

                                  CoerceValueCallback coerceValueCallback,

                                  bool isAnimationProhibited,

                                  UpdateSourceTrigger defaultUpdateSourceTrigger);

　　其中第一个参数是默认值，最后两个参数分别是是否允许动画，以及绑定时更新的策略，这个不详细解释了。重点看一下里第三、四两个参数，两个CallBack。结合前面提到的ValidateValueCallback，这三个Callback分别代表Validate（验证），PropertyChanged（变化通知）以及Coerce（强制）。当然，作为Metadata，FrameworkPropertyMetadata只是储存了策略信息，WPF属性系统会根据这些信息来提供功能并在适当的时机回调传入的delegate。

　　那么WPF属性系统确定属性值的规则又是怎样呢？

处理DependencyProperty的规则

　　借用一个常见的图例，介绍一下WPF属性系统对依赖属性操作的基本步骤：

• 第一步，确定Base Value，对同一个属性的赋值可能发生在很多地方。比如控件的背景（Background），可能在Style或者控件的构造函数中都对它进行了赋值，这个Base Value就要确定这些值中优先级最高的值，把它作为Base Value。
• 第二步，估值。如果从第一步得到的值是一个表达式值（Expression），比如说一个绑定，WPF属性系统需要把它转化成一个实际值。
• 第三步，动画。如果当前属性正在作动画，那么因动画而产生的值会优于前面获得的值，这个也就是WPF中常说的动画优先。
• 第四步，强制。如果我们在FrameworkPropertyMetadata中传入了CoerceValueCallback，WPF属性系统会回调我们传入的的delagate，进行数据的强制赋值。在属性赋值过程中，Coerce拥有最高的优先级，这个优先级要大于动画的优先级别。
• 第五步，验证。如果在Register的时候传入了ValidateValueCallback，那么最后WPF会调用我们传入的delegate，来验证数据的有效性。当数据无效时会抛出异常来通知。

　　那么应该如何使用这些功能呢？

一个简单的例子

　　用一个简单的例子，来描述一下这个过程：

public class SimpleDO : DependencyObject

{

    public static readonly DependencyProperty ValueProperty =

        DependencyProperty.Register("Value", typeof(double), typeof(SimpleDO),

            new FrameworkPropertyMetadata((double)0.0,

                FrameworkPropertyMetadataOptions.None,

                new PropertyChangedCallback(OnValueChanged),

                new CoerceValueCallback(CoerceValue)), 

                new ValidateValueCallback(IsValidateValue));

    public double Value

    {

        get { return (double)GetValue(ValueProperty); }

        set { SetValue(ValueProperty, value); }

    }

    private static void OnValueChanged(DependencyObject d, DependencyPropertyChangedEventArgs e)

    {

        Console.WriteLine("ValueChanged new value is {0}", e.NewValue);

    }

    private static object CoerceValue(DependencyObject d, object value)

    {

        Console.WriteLine("CoerceValue value is {0}", value);

        return value;

    }     

    private static bool IsValidateValue(object value)

    {

        Console.WriteLine("ValidateValue value is {0}", value);

        return true;

    }  

}     

SimpleDO sDo = new SimpleDO();

sDo.Value = 1;

　　对应的输出：

ValidateValue value is 0

ValidateValue value is 0

ValidateValue value is 1

CoerceValue value is 1

ValueChanged new value is 1

　　当属性变化后，PropertyChangeCallback最终被调用。这里Validate和Coerce的顺序有些乱，并没有完全依照前面谈到的Coerce->Validate的顺序。WPF对属性赋值进行了优化，当属性被修改时，首先会调用Validate来判断传入的值是否有效，如果无效就不调用后面的操作，以提高性能。从这里也可以看出，CoerceValue后面并没有紧跟着ValidateValue，而是直接调用PropertyChanged了。这是因为前面已经验证过value，如果在Coerce中没有改变value，那么就不用再验证了。如果在Coerce中改变了value，那么这里还会再次调用ValidateValue来验证，Valiate在最后一步的意思是指整个Value赋值的过程中，一定会保证最终值得到验证。

　　当然，如果对Value作用了动画（需要修改SimpleDO继承于UIElement），比如：

DoubleAnimation animation = new DoubleAnimation(1, 20, 

     new Duration(TimeSpan.FromMilliseconds(5000)), FillBehavior.Stop);

sDo.BeginAnimation(SimpleDO.ValueProperty, animation);

　　那么在动画过程中，调用sDo.Value=30是不会有作用的，当然，这个值已经被存到LocalValue上了。在动画结束后，根据FillBehavior来决定是保留动画的最后值还是回到LocalValue上。当FillBehavior是Stop，动画结束后Value的值为30；如果是HoldEnd，那么动画结束后会一直保持动画的最后值20。

　　关于LocalValue（本地值），我们稍后再来细谈，先来回顾一下这个例子。在这个例子中，我们分别传入了三个delagate（PropertyChange，Coerce和Validate）。关于PropertyChangeCallback，这个再明显不过了，在属性值变化的时候调用。那么Coerce和Validate意义何在呢？

Coerce与Validate

　　DependencyObject提供了两个函数以支持调用Coerce和Validate，分别是

public void CoerceValue(DependencyProperty dp);

public void InvalidateProperty(DependencyProperty dp);

　　第一个函数较为常用，比如说Slider，它有三个属性相互作用，Value、Minimum和Maximum，这些属性相互作用，一个默认的规则是Minimum≤Value≤Maximum。那么当其中一个变化时，另外两个是如何响应做出调整呢？这里WPF使用的就是CoerceValue，这个实现也很简单，注册Maximum的时候加入CoerceValueCallback，在CoerceMaximum函数中判断，如果Maximum的值小于Minimum，则使Maximum值等于Minimum；同理在Value中也加入了CoerceValueCallback进行相应的强制判断。然后在Minimum的ChangedValueCallback被调用的时候，调用Maximum和Value的CoerceValue。

　　用一句话来形容这个用法就是，当相互作用的几个依赖属性其中一个发生变化时，在它的PropertyChangeCallback中调用受它影响的依赖属性的CoerceValue。当然，这些依赖属性要实现CoerceValueCallback，在其中保证相互作用关系的正确性。

　　后一个Validate主要是验证一下数据有效性，比如说传入的double参数是否是NaN等等。

　　相对来说，Coerce和Validate并不是特别常用，在WPF属性系统为我们提供的服务中，FrameworkPropertyMetadataOptions应该算有特色，定制性最强的。

FrameworkPropertyMetadataOptions

　　所谓Option（选项），肯定有相应的功能与之对应，那么这些开关都有哪些呢？

public enum FrameworkPropertyMetadataOptions

{

 　 None = 0,

 　 AffectsMeasure = 1,

 　 AffectsArrange = 2,

 　 AffectsParentMeasure = 4,

 　 AffectsParentArrange = 8,

 　 AffectsRender = 16,

 　 Inherits = 32,

 　 OverridesInheritanceBehavior = 64,

 　 NotDataBindable = 128,

 　 BindsTwoWayByDefault = 256,

 　 Journal = 1024,

 　 SubPropertiesDoNotAffectRender = 2048,

}

　　这些选项分为两类，一类是标记着Affect的，表示这个依赖属性变化后，会有哪些影响，包括（要重新测量，重新绘制等等）。另一类是剩下的，表示当选择了该选项后，依赖属性会具备什么功能，包括（默认双向绑定，属性继承等）。这里介绍一下属性继承（Inherits）。

　　继承是我们很熟悉的，子类可以继承父类的方法和属性等。这里是有父子关系的，那么属性继承的父子关系在哪？

　　WPF的依赖属性可继承性是依附于对象树的，这个对象树，具体来说是逻辑树。比如说，Window内部放置了一个Button，那么对象树就是Window—Button，Window是Button的父节点。在Window上设置字体大小（FontSize），这个值同样会作用在Button上，这个就是所谓的属性继承。在一般情况下，属性继承会沿着逻辑树一直传下去，除非对象更改了传递的策略。FrameworkElement对象中提供了属性

protected internal InheritanceBehavior InheritanceBehavior { get; set; }

子类可以重载这个属性传递SkipToAppNow等来截断这个继承，默认情况下，Frame就断开了这个继承链。

　　回过头来，说说LocalValue，这个配合EffectiveValue，构成了依赖属性中最精彩的故事。

LocalValue与EffectiveValue

　　依赖属性很强大，WPF也在不遗余力的宣扬它的美，就像魔术师一样，千变万化的魔术中总有它的底，让我们来掀一下它的底牌，看看它到底是什么玩意。

　　在前篇文章里，我们实现了一个EffectiveValue（EffectiveValueEntry），虽然很简陋，不过可以看出它的两大功能。一，只储存变化的值。二，内部储存多个值，根据优先级选择当前值。作为一个属性来说，任何时间，它都应该而且也只应该对外暴露一个值。那么需要解决的问题在哪里呢？第一，从空间上说，同一个依赖属性可能在很多地方被赋值，比如说在构造函数中，Style中，属性继承下来的等等。第二，从时间上说，这些在不同地方的赋值又可能在同一时间发生变化，比如说绑定正在变化的同时又在对该属性作动画。那么就要有一个清晰的规则来界定，为此引入了两个概念，BaseValue和LocalValue。

　　前面谈到了处理依赖属性操作的第一步就是，确定BaseValue，这个BaseValue，翻译过来叫基本值。这个基本，是针对动画（Animation）和强制（Coerce）来说的。当依赖属性处于动画或者强制中，它显示的是动画值或者强制值，一旦这两个状态失效，那么就会回到基本值来。

　　我们可以调用DependencyPropertyHelper的GetValueSource方法来获得当前依赖属性的信息：

ValueSource source = DependencyPropertyHelper.GetValueSource(sDo, SimpleDO.ValueProperty);

　　其中ValueSource如下：

public struct ValueSource

{

 　 public BaseValueSource BaseValueSource { get; }

 　 public bool IsAnimated { get; }

 　 public bool IsCoerced { get; }

 　 public bool IsExpression { get; }

}

　　其中的IsAnimated，IsCoerced，IsExpression用来指示当前依赖属性的状态，BaseValueSource指示当前BaseValue的优先级。它有

public enum BaseValueSource

{

 　 Unknown = 0,

 　 Default = 1,

 　 Inherited = 2,

 　 DefaultStyle = 3,

 　 DefaultStyleTrigger = 4,

 　 Style = 5,

 　 TemplateTrigger = 6,

 　 StyleTrigger = 7,

 　 ImplicitStyleReference = 8,

 　 ParentTemplate = 9,

 　 ParentTemplateTrigger = 10,

 　 Local = 11,

}

　　BaseValueSource的优先级别是从小到大，Local具有最高的优先级，这里的Local指在XAML声明时显式指定的属性值或者在后台手动赋值，如 <Button x:Name=”btn” Width=”12”/>或者在后台代码中btn.Width=12。也就是说，当你在后台对一个依赖属性赋值后，这个属性在Style中的值或者Trigger都会因优先级不够高而失去作用。这种情况是很常见的，很多时候，当依赖属性发生问题（绑定没有更新，Trigger没有反应）时，都可以查看当前依赖属性的ValueSource来判断是不是错误设置了DP而导致了优先级不够高才得不到响应。

　　那么这个LocalValue是从何而来，是指BaseValueSource中的Local么？

　　是的，DependencyObject提供了ReadLocalValue函数来读取当前的LocalValue

public object ReadLocalValue(DependencyProperty dp);

　　如果没有在XAML声明时或者在后台为依赖属性赋值，即使在Style中赋值，那么读取出的值都应为DependencyProperty.UnsetValue。如果在声明时使用了绑定，那么读出的值为BindingExpression，其他情况下会读取出当前local中的值。

　　那么LocalValue和EffctiveValue的区别在哪呢？DependencyObject提供了GetValue方法来取得属性值，这个值就是EffctiveValue，也就相当于魔术千变万化最终看到的结果，而LocalValue是内部设置的值。举一个简单的例子来说明一下：

　　仍然用Slider，它的Minimum，Value以及Maximum

 1: Slider slider = new Slider();

 2: slider.Minimum = 0;

 3: slider.Maximum = 10;

 4: slider.Value = 3;

 5:  

 6: slider.Minimum = 4; //After set, Value = 4; Value's Local Value = 3;

 7: slider.Minimum = 1; //After set, Value = Value's Local Value = 3;

 8: slider.Minimum = 13; //After set, Value = Maximum = 13;

　　第6行，当设置了Minimum=4后，Value的Coerce会被调用，在Coerce中，因为Value值（3）小于Minmum（4），Value值被强制为4。但Value的Local值仍然被保留，使用ReadLocalValue函数可以查看到Value的LocalValue仍然为3。第7行，Minimum的值为1后，在Value的Coerce中，因为Value的LocalValue（3）大于1，所以最终取得的Value和LocalValue都为3。

　　关于EffectiveValue和LocalValue，WPF对此的态度一直都是半遮半掩，一方面，在对外的函数或注释中对此有过说明；另一方面，又把它当作内部细节一语带过。但这确实是很多稀奇古怪bug的根源，希望朋友们都能看透这层画皮，更好的从内部掌握它。

　　谈过了依赖属性的功能，回过头来看看如何注册依赖属性，以及WPF提出的附加（Attached）这个概念。

附加（Attached）属性

　　在最前面的例子中，我们是使用DependencyProperty.Register来注册DP的，DP也对外提供了DependencyProperty.RegisterAttached方法来注册DP。这个RegisterAttached的参数和Register是完全一致的，那么Attached（附加）这个概念又从何而来呢？

　　其实我们使用依赖属性，一直在Attached（附加）。我们注册（构造）一个DP，然后在DependencyObject中通过GetValue和SetValue来操作DP，也就是把这个DP通过这样的方法粘贴到DependencyObject上，只不过是通过封装CLR属性来达到的。那么RegisterAttached又是怎样呢，来看一个最简单的应用：

public class AttachedHelper

{

 　 public static readonly DependencyProperty IsAttachedProperty =

 　　　　　　DependencyProperty.RegisterAttached("IsAttached", typeof(bool), typeof(AttachedHelper),

 　　　　　　　　　　new FrameworkPropertyMetadata((bool)false));

 　 public static bool GetIsAttached(DependencyObject d)

 　 {

 　　　 return (bool)d.GetValue(IsAttachedProperty);

 　 }

 　 public static void SetIsAttached(DependencyObject d, bool value)

 　 {

 　　　 d.SetValue(IsAttachedProperty, value);

 　 } 

}

　　在XAML中使用：

<local:SimpleDO x:Name="sDo" local:AttachedHelper.IsAttached="True"/>

　　在这个AttachedHelper中，并没有使用CLR属性IsAttached来封装，而是使用了SetIsAttached和GetIsAttached来存取IsAttached值，当然内部还是调用了SetValue与GetValue。XAML Parser提供了支持，local:AttachedHelper.IsAttached="True"最终会调用到SetIsAttached函数。

　　Register和RegisterAttached只是封装形式不同，内部的实现都是GetValue和SetValue，这个Attach（能力）是由DependencyObject和DependencyProperty这种分离的设计所产生的，并不是你使用RegisterAttached这个函数产生了多大魔力。当然，因为使用了静态函数封装，RegisterAttached这种方法更加动态化，我们可以在一个运行中的DependencyObject上对它调用SetIsAttached方法，把这个属性塞到DependencyObject内部的EffectiveValueEntry上去。

　　因为这种动态附加的能力，使用RegisterAttached注册的依赖属性也被称为附加属性，有了附加属性，因此也衍生出了一些精彩的设计，这些略过不提，来看看使用依赖属性有哪些需要注意的地方。

使用依赖属性要注意的地方

　　依赖属性，看这个词它应该也是个属性，那么传统CLR属性的一些用法（多态，Set里面Raise一些Event等）还适用么？

　　江湖险恶，小心。

　　拿前面SimpleDO的ValuePropety来说。你在后台代码中调用sDo.Value = 2，那么Value的set会被调用，但如果你在XAML赋值或者把它绑定到其他属性，程序运行后，Value的值正常，可是Value的set并没有被调到。这是怎么回事？

　　WPF对依赖属性进行了优化，在绑定等一些场合并不是调用属性的get,set方法，而是直接读取或设置依赖属性的EffectiveValue，也就是说，为了提高性能，绕开了你封装的方法，直接在DP内部去搞了。当然，不按规矩出牌，按照传统属性设置的多态，set里的逻辑就统统失效了。

　　WPF建议实现多态的方式是在PropertyChangedCallback中调用虚函数来实现，如：

private static void OnValueChanged(DependencyObject d, DependencyPropertyChangedEventArgs e)

{

 　((SimpleDO)d).OnValueChanged(e);

}

protected virtual void OnValueChanged(DependencyPropertyChangedEventArgs e)

{

}

　　子类通过重载OnValueChanged来实现多态。

　　当然，具体使用依赖属性出现的问题还会有很多，就不一一介绍了，接下来看看依赖属性为我们设计程序提供了哪些帮助。

使用依赖属性的新思维

　　依赖属性提供了很强大的功能，附加属性，属性变化通知，可继承，多属性值等等，关于这方面的宣传也到处可见，用武功秘籍来形容，大概是这样子的。

江湖新出现了一门武功，集旧派武功之大成，练到绝处，诡异莫测，绣花针亦可为武器，杀人于无形之中。当千辛万苦夺得秘籍之后，未翻书，体先寒，只见上面四个大字，“葵花宝典”……

　　确实，不是所有对象都可以使用依赖属性的，只有继承自DependencyObject的对象才可以使用DP，DependencyObject具有这样的能力源自它内部持有一个EffectiveValueEntry的数组，类似于一个百宝囊。这个也是在设计中经常被人遗忘的地方。

　　比如说，有两个Panel，一个Panel上又有很多Panel、控件，我们希望按照一定条件过滤，把符合条件的控件移到另一个Panel上去，然后点击恢复按钮这些控件又可以回到原位置。这里就可以定义一个附加属性，比如说OldParent，遍历第一个Panel的逻辑树，把符合条件的控件从它的Parent中移除，并且使用附加属性OldParent记录它的Parent，这样在恢复原位置的时候就可以拿到OldParent，然后再Add回去了。

　　当然，这类应用就是定义一个附加属性，然后附加到对象中去，应用的都比较简单，只是为了说明DependencyObject具有这样支持存取的能力，设计程序的时候不要浪费。

总结

　　关于依赖属性，可写的东西很多，每一个点展开都能有很多故事，像RegisterReadOnly，AddOwner等都没有详细介绍。依赖属性中，属性和使用它的对象分离是它的特色，两者之间的粘合和作用是它的难点，希望朋友们都能从内到外的看待依赖属性，更好的玩转它。