WPF：从WPF Diagram Designer Part 1学习控件模板、移动、改变大小和旋转

　　由于上周主要做了项目组产品架构、给公司新员工培训以及其他会议等事情，在OpenExpressApp对建模支持的初步计划中我列了一些建模任务还没有开展，其中参考部分在以前的blog中都已经介绍了（MetaModelEngine：元模型引擎开发思路、DSM：使用MetaEdit+编写Family Tree Modeling Language、读书笔记：Visual Studio DSL工具特定领域开发指南）。今天手头上没有其他重要事情了，可以开始进行学习WPF的图形设计器了，这也就是我在WPF - 图形设计器（Diagram Designer）中介绍的一个有源码的设计器，以前看过，觉得它已经实现了图形设计器的一些基本功能，只要先学会它就应该可以编写出自己的一个简易设计器。这个系列分为四部分，每部分都是在原有基础上扩展一些设计器功能，我也将分为四篇blog把从中学到的内容整理一下，对WPF和设计器感兴趣的可以看看。

WPF Diagram Designer: Part 1

这篇文章介绍了通过WPF的控件模板以及Thumb来实现图形设计器的移动Drag、改变大小resize和旋转rotate这三个几本功能，示例代码界面如下：

控件模板

　　以往我们在使用Window下的控件时，都是通过控件本身提供的很多属性来更改外观，而在WPF下，你会发现控件并没有提供太多的定制属性，这是因为WPF把外观和内容隔离开来，通过控件模板的概念让我们可以更方便、更有想象力的来定制我们需要的界面。模板可以允许我们用任何东西来完全替代一个元素的可视树，但控件本身的其他功能并不受影响。WPF中的每个Control的默认外观都是在模板中定义的，大家可以通过我以前说的这个工具来查看WPF － 模板查看工具：Show Me The Template及如何查看第三方主题

　　控件模板由ControlTemplate类来表示，它派生自FrameworkTemplate抽象类，它的重要部分是它的VisualTree内容属性，它包含了定义想要的外观的可视树。通过以下方式可以定义一个控件模板类：

 <Canvas>    
   <Canvas.Resources>
      <ControlTemplate x:Key="DesignerItemTemplate" TargetType="ContentControl">
         <ContentPresenter Content="{TemplateBinding ContentControl.Content}"/>
      </ControlTemplate>
   </Canvas.Resources>  
   <ContentControl Name="DesignerItem"
                   Width="100"
                   Height="100"
                   Canvas.Top="100"
                   Canvas.Left="100"
                   Template="{StaticResource DesignerItemTemplate}">
      <Ellipse Fill="Blue"/>
   </ContentControl>
</Canvas>

• 限制目标类型
  ControlTemplate和Style一样，也有一个TargetType属性来限制模板可以被应用到的类型上，如果没有一个显示的TargetType，则目标类型将被隐式的设置为Control。由于没有默认的控件模板，所以它与Style是不同的，当使用TargetType时不允许移除模板的x:Key。
• 模板绑定TemplateBinding
  在控件模板中，从目标元素插入属性值的关键是数据绑定，我们可以通过一个简单、轻量级的模板绑定TemplateBinding来处理。TemplateBinding的数据源总是目标元素，而Path则是目标元素的任何一个依赖属性。使用方式如上例的{TemplateBinding ContentControl.Content}，如果我们设置了TargetType，可以更简单的使用为{TemplateBinding Content}
  TemplateBinding仅仅是一个便捷的设置模板绑定的机制，对于有些可冻结的属性（如Brush的Color属性）时绑定会失败，这时候我们可以使用常规的Binding来达到同样效果，通过使用一个RelativeSource，其值为{Relative Source TemplatedParent}以及一个Path。
• ContentPresenter
  在控件模板中应该使用轻量级的内容显示元素ContentPresenter，而不是ContentControl。ContentPresenter显示的内容和ContentControl是一样的，但是ContentControl是一个带有控件模板的成熟控件，其内部包含了ContentPresenter。
  如果我们在使用ContentPresenter时忘记了将它的Content设置为{TemplateBinding Content}时，它将隐式的假设{TemplateBinding Content}就是我们需要的内容
• 与触发器交互
  在模板内部可以使用触发器，但是在进行绑定时需要注意只能使用Binding，因为触发器位于控件可视树模板外部

Thumb

　　在WPF中有一个Thumb的控件，在MSDN文档中是这么写的: " ...represents a control that lets the user drag and resize controls." 从字面上来看这个是一个用来处理拖放和设置大小的控件，正好应该在图形设计器中来处理移动和改变大小等动作。在以下介绍的Move、Resize和Rotate这三个功能都是使用Thumb来做的。

移动（Move）

MoveThumb 是从Thumb继承下来，我们实现了DragDelta事件来处理移动操作，

  public class MoveThumb : Thumb
    {
        public MoveThumb()
        {
            DragDelta += new DragDeltaEventHandler(this.MoveThumb_DragDelta);
        }

        private void MoveThumb_DragDelta(object sender, DragDeltaEventArgs e)
        {
            ContentControl designerItem = DataContext as ContentControl;

            if (designerItem != null)
            {
                Point dragDelta = new Point(e.HorizontalChange, e.VerticalChange);

                RotateTransform rotateTransform = designerItem.RenderTransform as RotateTransform;
                if (rotateTransform != null)
                {
                    dragDelta = rotateTransform.Transform(dragDelta);
                }

                Canvas.SetLeft(designerItem, Canvas.GetLeft(designerItem) + dragDelta.X);
                Canvas.SetTop(designerItem, Canvas.GetTop(designerItem) + dragDelta.Y);
            }
        }
    }

实现代码中假定DataContext为我们需要操作的图形控件，这个可以在控件模板中看到：

<ControlTemplate x:Key="DesignerItemControlTemplate" TargetType="ContentControl">
  <Grid> 
    <s:DragThumb DataContext="{Binding RelativeSource={RelativeSource TemplatedParent}}"  Cursor="SizeAll"/> 
    <ContentPresenter Content="{TemplateBinding ContentControl.Content}"/>
  </Grid> 
</ControlTemplate> 

• RelativeSource
  

  • PreviousData 列表的前一个数据项
  • TemplatedParent 应用模板的元素
  • Self  元素自身 
  • FindAncestor 通过父元素链去找

• 命中测试 IsHitTestVisible
  如果我们现在拖动一个圆形，那么界面如下：
  
  我们现在拖动时会发现，只能在灰色部分才允许拖动，在圆形区域由于捕获的不是MoveThumb而不能拖动。这时候我们只需要简单的设置IsHitTest为false即可


   <Ellipse Fill="Blue" IsHitTestVisible="False"/>
  

Resize

更改大小仍旧使用的是Thumb，我们建立了一个控件模板：

<ControlTemplate x:Key="ResizeDecoratorTemplate" TargetType="Control">
  <Grid>
    <Thumb Height="3" Cursor="SizeNS" Margin="0 -4 0 0"
           VerticalAlignment="Top" HorizontalAlignment="Stretch"/>
    <Thumb Width="3" Cursor="SizeWE" Margin="-4 0 0 0"
           VerticalAlignment="Stretch" HorizontalAlignment="Left"/>
    <Thumb Width="3" Cursor="SizeWE" Margin="0 0 -4 0"
           VerticalAlignment="Stretch" HorizontalAlignment="Right"/>
    <Thumb Height="3" Cursor="SizeNS" Margin="0 0 0 -4"
           VerticalAlignment="Bottom"  HorizontalAlignment="Stretch"/>
    <Thumb Width="7" Height="7" Cursor="SizeNWSE" Margin="-6 -6 0 0"
           VerticalAlignment="Top" HorizontalAlignment="Left"/>
    <Thumb Width="7" Height="7" Cursor="SizeNESW" Margin="0 -6 -6 0"
           VerticalAlignment="Top" HorizontalAlignment="Right"/>
    <Thumb Width="7" Height="7" Cursor="SizeNESW" Margin="-6 0 0 -6"
           VerticalAlignment="Bottom" HorizontalAlignment="Left"/>
    <Thumb Width="7" Height="7" Cursor="SizeNWSE" Margin="0 0 -6 -6"
           VerticalAlignment="Bottom" HorizontalAlignment="Right"/>
   </Grid>
 </ControlTemplate>

设置了这个样式的Control界面如下图所示：

对于改变大小，我们只要按照MoveThumb一样，从Thumb继承一个ResizeThumb来处理改变大小的动作，对于控件模板，我们只要把上面的Thumb替换成ResizeThumb即可

public class ResizeThumb : Thumb
{
    public ResizeThumb()
    {
        DragDelta += new DragDeltaEventHandler(this.ResizeThumb_DragDelta);
    }

    private void ResizeThumb_DragDelta(object sender, DragDeltaEventArgs e)
    {
        Control item = this.DataContext as Control;

        if (item != null)
        {
            double deltaVertical, deltaHorizontal;

            switch (VerticalAlignment)
            {
                case VerticalAlignment.Bottom:
                    deltaVertical = Math.Min(-e.VerticalChange, 
                        item.ActualHeight - item.MinHeight);
                    item.Height -= deltaVertical;
                    break;
                case VerticalAlignment.Top:
                    deltaVertical = Math.Min(e.VerticalChange, 
                        item.ActualHeight - item.MinHeight);
                    Canvas.SetTop(item, Canvas.GetTop(item) + deltaVertical);
                    item.Height -= deltaVertical;
                    break;
                default:
                    break;
            }

            switch (HorizontalAlignment)
            {
                case HorizontalAlignment.Left:
                    deltaHorizontal = Math.Min(e.HorizontalChange, 
                        item.ActualWidth - item.MinWidth);
                    Canvas.SetLeft(item, Canvas.GetLeft(item) + deltaHorizontal);
                    item.Width -= deltaHorizontal;
                    break;
                case HorizontalAlignment.Right:
                    deltaHorizontal = Math.Min(-e.HorizontalChange, 
                        item.ActualWidth - item.MinWidth);
                    item.Width -= deltaHorizontal;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }

        e.Handled = true;
    }
}

• 加入到DesignerItemTemplate控件模板
  

  <ControlTemplate x:Key="DesignerItemTemplate" TargetType="ContentControl">
    <Grid DataContext="{Binding RelativeSource={RelativeSource TemplatedParent}}">
      <s:MoveThumb Template="{StaticResource MoveThumbTemplate}" Cursor="SizeAll"/>
      <Control Template="{StaticResource ResizeDecoratorTemplate}"/>
      <ContentPresenter Content="{TemplateBinding ContentControl.Content}"/>
    </Grid>
  </ControlTemplate>
  

Rotate

我们实现旋转功能，仍旧是通过从Thumb继承下来一个RotateThumb，具体实现代码如下：

   public class RotateThumb : Thumb
    {
        private double initialAngle;
        private RotateTransform rotateTransform;
        private Vector startVector;
        private Point centerPoint;
        private ContentControl designerItem;
        private Canvas canvas;

        public RotateThumb()
        {
            DragDelta += new DragDeltaEventHandler(this.RotateThumb_DragDelta);
            DragStarted += new DragStartedEventHandler(this.RotateThumb_DragStarted);
        }

        private void RotateThumb_DragStarted(object sender, DragStartedEventArgs e)
        {
            this.designerItem = DataContext as ContentControl;

            if (this.designerItem != null)
            {
                this.canvas = VisualTreeHelper.GetParent(this.designerItem) as Canvas;

                if (this.canvas != null)
                {
                    this.centerPoint = this.designerItem.TranslatePoint(
                        new Point(this.designerItem.Width * this.designerItem.RenderTransformOrigin.X,
                                  this.designerItem.Height * this.designerItem.RenderTransformOrigin.Y),
                                  this.canvas);

                    Point startPoint = Mouse.GetPosition(this.canvas);
                    this.startVector = Point.Subtract(startPoint, this.centerPoint);

                    this.rotateTransform = this.designerItem.RenderTransform as RotateTransform;
                    if (this.rotateTransform == null)
                    {
                        this.designerItem.RenderTransform = new RotateTransform(0);
                        this.initialAngle = 0;
                    }
                    else
                    {
                        this.initialAngle = this.rotateTransform.Angle;
                    }
                }
            }
        }

        private void RotateThumb_DragDelta(object sender, DragDeltaEventArgs e)
        {
            if (this.designerItem != null && this.canvas != null)
            {
                Point currentPoint = Mouse.GetPosition(this.canvas);
                Vector deltaVector = Point.Subtract(currentPoint, this.centerPoint);

                double angle = Vector.AngleBetween(this.startVector, deltaVector);

                RotateTransform rotateTransform = this.designerItem.RenderTransform as RotateTransform;
                rotateTransform.Angle = this.initialAngle + Math.Round(angle, 0);
                this.designerItem.InvalidateMeasure();
            }
        }

样式如下：

  <!-- RotateThumb Style -->
  <Style TargetType="{x:Type s:RotateThumb}">
    <Setter Property="RenderTransformOrigin" Value="0.5,0.5"/>
    <Setter Property="Cursor" Value="Hand"/>
    <Setter Property="Control.Template">
      <Setter.Value>
        <ControlTemplate TargetType="{x:Type s:RotateThumb}">
          <Grid Width="30" Height="30">
            <Path Fill="#AAD0D0DD"
                  Stretch="Fill"
                  Data="M 50,100 A 50,50 0 1 1 100,50 H 50 V 100"/>
          </Grid>
        </ControlTemplate>
      </Setter.Value>
    </Setter>
  </Style>

  <!-- RotateDecorator Template -->
  <ControlTemplate x:Key="RotateDecoratorTemplate" TargetType="{x:Type Control}">
    <Grid>
      <s:RotateThumb Margin="-18,-18,0,0" VerticalAlignment="Top" HorizontalAlignment="Left"/>
      <s:RotateThumb Margin="0,-18,-18,0" VerticalAlignment="Top" HorizontalAlignment="Right">
        <s:RotateThumb.RenderTransform>
          <RotateTransform Angle="90" />
        </s:RotateThumb.RenderTransform>
      </s:RotateThumb>
      <s:RotateThumb Margin="0,0,-18,-18" VerticalAlignment="Bottom" HorizontalAlignment="Right">
        <s:RotateThumb.RenderTransform>
          <RotateTransform Angle="180" />
        </s:RotateThumb.RenderTransform>
      </s:RotateThumb>
      <s:RotateThumb Margin="-18,0,0,-18" VerticalAlignment="Bottom" HorizontalAlignment="Left">
        <s:RotateThumb.RenderTransform>
          <RotateTransform Angle="270" />
        </s:RotateThumb.RenderTransform>
      </s:RotateThumb>
    </Grid>
  </ControlTemplate>

加入移动、大小和旋转功能的DesignerItemStyle

 <Style x:Key="DesignerItemStyle" TargetType="ContentControl">
  <Setter Property="MinHeight" Value="50"/>
  <Setter Property="MinWidth" Value="50"/>
  <Setter Property="RenderTransformOrigin" Value="0.5,0.5"/>
  <Setter Property="Template">
    <Setter.Value>
      <ControlTemplate TargetType="ContentControl">
        <Grid DataContext="{Binding RelativeSource={RelativeSource TemplatedParent}}">
          <Control x:Name="RotateDecorator" 
                   Template="{StaticResource RotateDecoratorTemplate}" 
                   Visibility="Collapsed"/>
          <s:MoveThumb Template="{StaticResource MoveThumbTemplate}" 
                       Cursor="SizeAll"/>
          <Control x:Name="ResizeDecorator" 
                   Template="{StaticResource ResizeDecoratorTemplate}" 
                   Visibility="Collapsed"/>
          <ContentPresenter Content="{TemplateBinding ContentControl.Content}"/>
        </Grid>
        <ControlTemplate.Triggers>
          <Trigger Property="Selector.IsSelected" Value="True">
            <Setter TargetName="ResizeDecorator" 
                Property="Visibility" Value="Visible"/>
            <Setter TargetName="RotateDecorator" 
                Property="Visibility" Value="Visible"/>
          </Trigger>
        </ControlTemplate.Triggers>
      </ControlTemplate>
    </Setter.Value>
  </Setter>
</Style>  

装饰Adorner

   
WPF支持Adorner来修饰WPF控件，在改变大小等情况下我们可以根据需要来显示，有些建模工具支持选中控件后显示快捷工具条，这个就可以通过使用Adorner来实现。
本篇通过建立一个装饰类DesignerItemDecorator控件，加入DesignerItemTemplate中，由DesignerItemDecorator控件来控制是否显示以及如何显示装饰部分。

• 控件模板
  

  <ControlTemplate x:Key="DesignerItemTemplate" TargetType="ContentControl">
    <Grid DataContext="{Binding RelativeSource={RelativeSource TemplatedParent}}">
      <s:MoveThumb Template="{StaticResource MoveThumbTemplate}" Cursor="SizeAll"/>
      <ContentPresenter Content="{TemplateBinding ContentControl.Content}"/>
      <s:DesignerItemDecorator x:Name="decorator" ShowDecorator="true"/>
    </Grid>
    <ControlTemplate.Triggers>
      <Trigger Property="Selector.IsSelected" Value="True">
        <Setter TargetName="decorator" Property="ShowDecorator" Value="true"/>
      </Trigger>      
    </ControlTemplate.Triggers>
  </ControlTemplate>
  

• 实现  class DesignerItemDecorator : Control
  

  public class DesignerItemDecorator : Control
  {
      private Adorner adorner;
  
      public bool ShowDecorator
      {
          get { return (bool)GetValue(ShowDecoratorProperty); }
          set { SetValue(ShowDecoratorProperty, value); }
      }
  
      public static readonly DependencyProperty ShowDecoratorProperty =
          DependencyProperty.Register
              ("ShowDecorator", typeof(bool), typeof(DesignerItemDecorator),
          new FrameworkPropertyMetadata
              (false, new PropertyChangedCallback(ShowDecoratorProperty_Changed)));
  
  
      private void HideAdorner()
      {
          ...
      }
  
      private void ShowAdorner()
      {
          ...
      }
  
      private static void ShowDecoratorProperty_Changed
          (DependencyObject d, DependencyPropertyChangedEventArgs e)
      {
          DesignerItemDecorator decorator = (DesignerItemDecorator)d;
          bool showDecorator = (bool)e.NewValue;
  
          if (showDecorator)
          {
              decorator.ShowAdorner();
          }
          else
          {
              decorator.HideAdorner();
          }
      }
  }

• 实现  class DesignerItemAdorner : Adorner
  

   public class DesignerItemAdorner : Adorner
  {
      private VisualCollection visuals;
      private DesignerItemAdornerChrome chrome;
  
      protected override int VisualChildrenCount
      {
          get
          {
              return this.visuals.Count;
          }
      }
  
      public DesignerItemAdorner(ContentControl designerItem)
           : base(designerItem)
      {
          this.chrome = new DesignerItemAdornerChrome();
          this.chrome.DataContext = designerItem;
          this.visuals = new VisualCollection(this);         
      }
  
      protected override Size ArrangeOverride(Size arrangeBounds)
      {
          this.chrome.Arrange(new Rect(arrangeBounds));
          return arrangeBounds;
      }
  
      protected override Visual GetVisualChild(int index)
      {
          return this.visuals[index];
      }
  }

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