在WPF中实现平滑滚动

WPF实现滚动条还是比较方便的，只要在控件外围加上ScrollViewer即可，但美中不足的是：滚动的时候没有动画效果。在滚动的时候添加过渡动画能给我们的软件增色不少，例如Office 2013的滚动的时候支持动画看起来就舒服多了。 之前倒是研究过如何实现这个平滑滚动，不过网上的方案大部分大多数如下：

1. 通过VisualTree找到ScrollViewer
2. 在ScrollChanged事件中添加动画

这种方案效果并不好，以为我们的滚动很多时候都是一口气滚动好几格滚轮的，这个时候上一个动画还没有结束，下一个动画就来了，反而还出现了卡顿的感觉，并且网上的一些算法大部分还都会导致偏移错位。

趁着这两天有点时间，就研究了一下ScorllViewer，从MSDN文档中看到，它是支持两种滚动方式的：

物理滚动：

系统默认的滚动方案，控件本身啥都不用干，完全由ScrollViewer来实现滚动。这种方式的好处是简单，但也正由于简单，控件本身完全感知不到ScorllViewer的存在，也就无法加以控制了。

逻辑滚动：

将这种方式需要设置ScrollViewer的CanContentScroll为"True"才能生效，同时需要控件实现IScrollInfo接口。此时ScrollViewer只是将滚动事件通过IScrollInfo接口传递给控件，由控件本身自己去实现滚动。同时从IScrollInfo接口中读取相关的属性更新滚动条界面。

也就是说，逻辑滚动才是我们所需要的方案。由于它要求控件实现IScrollInfo接口，自行控制滚动。也就是说我们要实现自己的Panel，并且实现IScrollInfo接口。关于这个接口，MSDN上有一系列文章介绍过如何实现它：

• IScrollInfo in Avalon part I
• IScrollInfo in Avalon part II
• IScrollInfo in Avalon part III
• IScrollInfo in Avalon part IV

这个接口实现也不算麻烦，我倒没有细看这几篇文章，自己照着最后的一个例子尝试着弄了一阵子也弄出来了。实际上麻烦的地方不在于实现这个接口，而是实现Panel，我这里为了简单，直接继承了WrapPanel类，代码如下： 

    class MyWrapPanel : WrapPanel, IScrollInfo
    {
        TranslateTransform _transForm;
        public MyWrapPanel()
        {
            _transForm = new TranslateTransform();
            this.RenderTransform = _transForm;
        }

        #region Layout

        Size _screenSize;
        Size _totalSize;

        protected override Size MeasureOverride(Size availableSize)
        {
            _screenSize = availableSize;

            if (Orientation == Orientation.Horizontal)
                availableSize = new Size(availableSize.Width, double.PositiveInfinity);
            else
                availableSize = new Size(double.PositiveInfinity, availableSize.Height);

            _totalSize = base.MeasureOverride(availableSize);
            return _totalSize;
        }

        protected override Size ArrangeOverride(Size finalSize)
        {
            var size = base.ArrangeOverride(finalSize);
            if (ScrollOwner != null)
            {
                _transForm.Y = -VerticalOffset;
                _transForm.X = -HorizontalOffset;
                
                ScrollOwner.InvalidateScrollInfo();
            }
            return _screenSize;
        }
        #endregion

        #region IScrollInfo

        public ScrollViewer ScrollOwner { get; set; }
        public bool CanHorizontallyScroll { get; set; }
        public bool CanVerticallyScroll { get; set; }

        public double ExtentHeight { get { return _totalSize.Height; } }
        public double ExtentWidth { get { return _totalSize.Width; } }

        public double HorizontalOffset { get; private set; }
        public double VerticalOffset { get; private set; }

        public double ViewportHeight { get { return _screenSize.Height; } }
        public double ViewportWidth { get { return _screenSize.Width; } }

        void appendOffset(double x, double y)
        {
            var offset = new Vector(HorizontalOffset + x, VerticalOffset + y);

            offset.Y = range(offset.Y, 0, _totalSize.Height - _screenSize.Height);
            offset.X = range(offset.X, 0, _totalSize.Width - _screenSize.Width);

            HorizontalOffset = offset.X;
            VerticalOffset = offset.Y;

            InvalidateArrange();
        }

        double range(double value, double value1, double value2)
        {
            var min = Math.Min(value1, value2);
            var max = Math.Max(value1, value2);

            value = Math.Max(value, min);
            value = Math.Min(value, max);

            return value;
        }


        const double _lineOffset = 30;
        const double _wheelOffset = 90;

        public void LineDown()
        {
            appendOffset(0, _lineOffset);
        }

        public void LineUp()
        {
            appendOffset(0, -_lineOffset);
        }

        public void LineLeft()
        {
            appendOffset(-_lineOffset, 0);
        }

        public void LineRight()
        {
            appendOffset(_lineOffset, 0);
        }

        public Rect MakeVisible(Visual visual, Rect rectangle)
        {
            throw new NotSupportedException();
        }

        public void MouseWheelDown()
        {
            appendOffset(0, _wheelOffset);
        }

        public void MouseWheelUp()
        {
            appendOffset(0, -_wheelOffset);
        }

        public void MouseWheelLeft()
        {
            appendOffset(0, _wheelOffset);
        }

        public void MouseWheelRight()
        {
            appendOffset(_wheelOffset, 0);
        }

        public void PageDown()
        {
            appendOffset(0, _screenSize.Height);
        }

        public void PageUp()
        {
            appendOffset(0, -_screenSize.Height);
        }

        public void PageLeft()
        {
            appendOffset(-_screenSize.Width, 0);
        }

        public void PageRight()
        {
            appendOffset(_screenSize.Width, 0);
        }

        public void SetVerticalOffset(double offset)
        {
            this.appendOffset(HorizontalOffset, offset - VerticalOffset);
        }

        public void SetHorizontalOffset(double offset)
        {
            this.appendOffset(offset - HorizontalOffset, VerticalOffset);
        }
        #endregion
    }

基本上从代码中也能看出IScrollInfo接口的交互流程，这里就不多介绍了。

主界面代码如下： 

    <ItemsControl ItemsSource="{Binding}" >
        <ItemsControl.ItemTemplate>
            <DataTemplate>
                <Border BorderThickness="1" BorderBrush="Black" Margin="8" Width="150" Height="50">
                    <Rectangle Fill="{Binding}"  />
                </Border>
            </DataTemplate>
        </ItemsControl.ItemTemplate>
        <ItemsControl.ItemsPanel>
            <ItemsPanelTemplate>
                <local:MyWrapPanel />
            </ItemsPanelTemplate>
        </ItemsControl.ItemsPanel>
        <ItemsControl.Template>
            <ControlTemplate>
                <ScrollViewer CanContentScroll="True">
                    <ItemsPresenter />
                </ScrollViewer>
            </ControlTemplate>
        </ItemsControl.Template>
    </ItemsControl>

需要注意的是，这儿需要设置<ScrollViewer CanContentScroll="True">，否则使用的不是逻辑滚动。

数据源代码如下：

    var brushes = from property in typeof(Brushes).GetProperties()
                    let value = property.GetValue(null)
                    select value;

    this.DataContext = brushes.Take(100).ToArray();

由于使用了IscrollInfo接口，所有的滚动操作是自己实现的，这里我是通过设置Panel的RenderTransFrom的X，Y偏移来实现滚动操作的。运行后看上去上和WrapPanel没有什么区别，但是由于是自己控制的滚动，加上动画效果也只是分分钟的事情了，把上面代码的RenderTransFrom的X，Y硬切换改成动画切换即可：

    protected override Size ArrangeOverride(Size finalSize)
    {
        var size = base.ArrangeOverride(finalSize);
        if (ScrollOwner != null)
        {
            var yOffsetAnimation = new DoubleAnimation() { To = -VerticalOffset, Duration = TimeSpan.FromSeconds(0.3) };
            _transForm.BeginAnimation(TranslateTransform.YProperty, yOffsetAnimation);

            var xOffsetAnimation = new DoubleAnimation() { To = -HorizontalOffset, Duration = TimeSpan.FromSeconds(0.3) };
            _transForm.BeginAnimation(TranslateTransform.XProperty, xOffsetAnimation);

            ScrollOwner.InvalidateScrollInfo();
        }
        return _screenSize;
    }

对于其它的Panel，如Grid，DockPanel等，基本上也可以按照这种方式实现，IScrollInfo接口处基本上可以保持不变，只需要重写MeasureOverride和ArrangeOverride两个函数即可。一个特殊的控件是StackPanel，由于它本身已经实现了IScrollInfo接口，也就是说它本身就有自身的自绘制滚动的方案，并且没有提供接口在覆盖自身的自绘制滚动，因此我们需要自己写一个StackPanel，好在实现StackPanel并不难，由于篇幅有限，这里我懒得继续写了，读者朋友自己实现吧。至于那些非Panel的控件，实现就更简单了，也留着读者朋友自己实现吧。