WPF打印原理，自定义打印

一.基础知识

1.System.Printing命名空间

我们可以先看一下System.Printing命名空间，东西其实很多，功能也非常强大，可以说能够控制打印的每一个细节，曾经对PrintDialog失望的我看到了一丝曙光。

2.PrintDialog

可以看到PrintDialog除了构造函数有三个方法和一堆属性，PrintDocument接受一个分页器（DocumentPaginator，稍后介绍），PrintVisual可以打印Visual，也就是WPF中的大部分继承自Visual类的UI对象都可以打印出来，最后一个是ShowDialog方法，其实就是显示一个界面，可以配置一下纸张选择，横向打印还是纵向打印，但是其打印范围页的功能是没有实现的，无论怎么配置，都是全部打印出来，这个稍后会有解决办法。

至此，可以看出如果我们要随心所欲打印自己的东西那么PrintDialog一个是不够用的，要能够打印自定义的内容我们需要使用到强大的DocumentPaginator。

3.DocumentPaginator

  DocumentPaginator是一个抽象类，我们继承其看需要重写哪些东西

class TestDocumentPaginator : DocumentPaginator
    {
        public override DocumentPage GetPage(int pageNumber)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public override bool IsPageCountValid
        {
            get
            {
                return true;
            }
        }

        public override int PageCount
        {
            get
            {
                throw new NotImplementedException();
            }
        }

        public override Size PageSize
        {
            get;
            set;
        }

        public override IDocumentPaginatorSource Source
        {
            get
            {
                return null;
            }
        }
    }

注意GetPage方法，这个很重要，这也是分页器的核心所在，我们根据传入的页码返回内容DocumentPage，IsPageCountValid直接设置为True即可，PageCount即总页数，这个需要我们根据需求来分页来计算，PageSize就是纸张的大小，至于Source是用在什么地方还真没研究过，直接返回null。如何实现自定义打印稍后介绍。

3.PrintServer && PrintQueue

PrintServer可以获取本地的打印机列表或网络打印机,PrintQueue实际上代表的就是一个打印机，所以我们就能够获取到本地计算机上已经配置的打印机，还能够获取默认打印机哦

        private void LoadPrinterList()
        {
           var printServer = new PrintServer();

            //获取全部打印机
            PrinterList = printServer.GetPrintQueues();

            //获取默认打印机
            DefaultPrintQueue = LocalPrintServer.GetDefaultPrintQueue();
        }

 

4.PageMeidaSize && PageMediaSizeName

PageMediaSize包含了纸张的宽和高以及名称，PageMediaSizeName是一个枚举，把所有纸张的名称都列举出来了，所以我们就能够获取到打印机支持的纸张类型集合了

var pageSizeCollection = DefaultPrintQueue.GetPrintCapabilities().PageMediaSizeCapability;

二.自定义打印原理

我们看一下DocumentPage这个对象，构造函数需要传入一个Visual对象，打印的每一页其实就是打印每一页的Visual，这就好办了，WPF中有一个Visual的派生类DrawingVisual，DrawingVisual好比一个“画板”，我们可以在上面任意作画，有了画板我们还要拥有“画笔”DrawingContext。马上演示如何在画板上作画

private void DrawSomething()
        {
            var visual = new DrawingVisual();

            using (DrawingContext dc = visual.RenderOpen())
            {
                dc.DrawRectangle(Brushes.Black, new Pen(Brushes.Black, 1), new Rect(0, 0, 100, 100));
            }
        }

这样我就在左上角绘制了一个宽100高100的矩形，DrawingContext的方法很多

 

可以看到能够绘制许多基本的东西，如图片，文本，线段等。

到这儿，大家都该清楚了，自定义打印的原理就是使用DrawingVisual绘制自己的内容，然后交给DocumentPage，让打印机来处理。

下面演示一下打印5个页面，每个页面左上角显示页码

TestDocumentPaginator.cs

class TestDocumentPaginator : DocumentPaginator
    {

        #region 字段
         private int _pageCount;
        private Size _pageSize;
        #endregion

        #region 构造
        public TestDocumentPaginator()
        {
            //这个数据可以根据你要打印的内容来计算
            _pageCount = 5;

            //我们使用A3纸张大小
            var pageMediaSize = LocalPrintServer.GetDefaultPrintQueue()

                              .GetPrintCapabilities()

                              .PageMediaSizeCapability

                              .FirstOrDefault(x => x.PageMediaSizeName == PageMediaSizeName.ISOA3);

            if (pageMediaSize != null)
            {
                _pageSize = new Size((double)pageMediaSize.Width, (double)pageMediaSize.Height);
            }
        }
        #endregion

        #region 重写
        /// <summary>
        /// 
        /// </summary>
        /// <param name="pageNumber">打印页是从0开始的</param>
        /// <returns></returns>
        public override DocumentPage GetPage(int pageNumber)
        {
            var visual = new DrawingVisual();

            using (DrawingContext dc = visual.RenderOpen())
            {
                //设置要绘制的文本，文本字体，大小，颜色等
                FormattedText text = new FormattedText(string.Format("第{0}页", pageNumber + 1), 

                                                     CultureInfo.CurrentCulture, 

                                                     FlowDirection.LeftToRight, 

                                                     new Typeface("宋体"), 

                                                     30, 

                                                     Brushes.Black);

                //文本的左上角位置
                Point leftpoint = new Point(0, 0);

                dc.DrawText(text, leftpoint);
            }

            return new DocumentPage(visual, _pageSize, new Rect(_pageSize), new Rect(_pageSize));
        }

        public override bool IsPageCountValid
        {
            get
            {
                return true;
            }
        }

        public override int PageCount
        {
            get
            {
                return _pageCount;
            }
        }

        public override Size PageSize
        {
            get
            {
                return _pageSize;
            }
            set
            {
                _pageSize = value;
            }
        }

        public override IDocumentPaginatorSource Source
        {
            get
            {
                return null;
            }
        }
        #endregion
    }

 

private void ButtonBase_OnClick(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            PrintDialog p = new PrintDialog();

            TestDocumentPaginator docPaginator = new TestDocumentPaginator();

            p.PrintDocument(docPaginator, "测试");
        }

注意，这里我使用了MicroSoft的虚拟打印机XPS，然后使用XPS查看器查看

这样一共5页

三.打印范围页

我在使用PrintDialog的时候，尝试过打印范围页，就通过设置PrintDialog的几个参数，但都失败了，网上一搜，遇到此问题的少年还不少，于是网上有许多办法，比较容易搜到的是一个从PrintDialog派生类然后自己处理打印范围页，这个方法想法是好的，但是内部理解起来不容易，一定有更合适的方法，于是各种搜索（Google不能用了，只好用Bing），搜到这么一篇文章How to print a PageRange with WPF’s PrintDialog，文章没有讲得很清晰，其实原理很简单

对，分页器的分页器…，我们使用第二个分页器，在页码上加上一个基数，取第一个分页器的页面，也不知大家看明白没有，算了，我还是上代码吧

PageRangeDocumentPaginator.cs

class PageRangeDocumentPaginator : DocumentPaginator
    {
        private int _startIndex;
        private int _endIndex;
        private DocumentPaginator _paginator;

        public PageRangeDocumentPaginator(int startIndex, int endIndex, DocumentPaginator paginator)
        {
            _startIndex = startIndex;
            _endIndex = endIndex;
            _paginator = paginator;
        }

        public override DocumentPage GetPage(int pageNumber)
        {
            return _paginator.GetPage(pageNumber + _startIndex);
        }

        public override bool IsPageCountValid
        {
            get
            {
                return _paginator.IsPageCountValid;
            }
        }

        public override int PageCount
        {
            get
            {
                return _endIndex - _startIndex + 1;
            }
        }

        public override Size PageSize
        {
            get
            {
                return _paginator.PageSize;
            }
            set
            {
                _paginator.PageSize = value;
            }
        }

        public override IDocumentPaginatorSource Source
        {
            get
            {
                return null;
            }
        }
    }

这个方法实现很简单，也很巧妙。

四.打印预览

我们有了分页器，并且能够从分页器中GetPage（int pageNumber），得到某一页的DocumentPage，DocumentPage中包含了我们绘制的Visual，这个时候就可以将Visual拿出来，用一个Canvas在窗口上显示出来，达到一个预览的效果，但Canvas需要特殊处理一下

DrawingCanvas.cs

class DrawingCanvas : Canvas
    {
        #region 字段
        private List<Visual> _visuals = new List<Visual>();
        #endregion

        #region 公有方法

        public void AddVisual(Visual visual)
        {
            _visuals.Add(visual);

            base.AddLogicalChild(visual);
            base.AddVisualChild(visual);
        }

        public void RemoveVisual(Visual visual)
        {
            _visuals.Remove(visual);

            base.RemoveLogicalChild(visual);
            base.RemoveVisualChild(visual);
        }

        public void RemoveAll()
        {
            while (_visuals.Count != 0)
            {
                base.RemoveLogicalChild(_visuals[0]);
                base.RemoveVisualChild(_visuals[0]);

                _visuals.RemoveAt(0);
            }
        }

        #endregion

        #region 构造

        public DrawingCanvas()
        {
            Width = 200;
            Height = 200;
        }
        #endregion

        #region 重写
        protected override int VisualChildrenCount
        {
            get
            {
                return _visuals.Count;
            }
        }

        protected override Visual GetVisualChild(int index)
        {
            return _visuals[index];
        }
        #endregion
    }

这样就可以直接用Canvas直接Add我们的Visual了

 

五.异步打印

为什么会想到使用异步打印呢？当要打印的页面数量非常大的时候，比如400多页，在使用PrintDialog.PrintDocument的时候，会卡住界面很久，这不是我们所希望的。

其实PrintDialog内部是使用了XpsDocumentWriter的，它有一个WriteAsync方法

var doc = PrintQueue.CreateXpsDocumentWriter(queue);

doc.WriteAsync(new PageRangeDocumentPaginator(startIndex, endIndex, p));

但是啊，这么做还是不能完全解决界面卡住的问题，为什么呢？因为我们的分页器使用了DrawingVisual，Visual是DispatcherObject的派生类，那么对它的使用是要占用UI线程资源的。而我们的分页器是在主UI线程中创建的，异步方法其实是另开一个线程去处理，那么这个线程对Visual的访问还是会切换到主线程上，要不就会报错…，好吧，干脆开一个线程，重新创建分页器，创建XpsDocumentWriter，整个一套都在一个单独的线程中执行，于是

Task.Factory.StartNew(() =>
                    {
                        try
                        {
                            var p = PaginatorFactory.GetDocumentPaginator(_config);

                            p.PageSize = new Size(_paginator.PageSize.Width, _paginator.PageSize.Height);

                            var server = new LocalPrintServer();

                            var queue = server.GetPrintQueue(queueName);

                            queue.UserPrintTicket.PageMediaSize = PageSize;

                            queue.UserPrintTicket.PageOrientation = PageOrientation;

                            var doc = PrintQueue.CreateXpsDocumentWriter(queue);

                          }
                        catch (Exception ex)
                        {

                        }
                        finally
                        {
                            _dispatcher.BeginInvoke(new Action(() => Close()));
                        }
                    });

一试，界面完全不卡，因为这个时候已经不关UI线程的事了，需要注意一点就是，已经单独在一个线程中，那么就不需要使用异步打印方法了即WriteAsync，使用Writer即可，大家试一下就知道了。

六.源码

项目是一个实现打印预览的功能，目前我已经实现了DataTable的打印预览，BitmapImage和FrameworkElement的打印预览，后两者暂不支持完全异步的打印。

源码托管在开源中国：https://git.oschina.net/HelloMyWorld/HappyPrint.git，第一次把自己的东西共享出来，希望大家支持和斧正。

参考资料：《WPF编程宝典》第29章打印

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