使用 Microsoft.NET Frameworks 創(chuàng)建基于 Windows 的應(yīng)用程序

Shawn Burke
Microsoft Corporation
2000年9月

摘要： ：本文介紹了 Win 表單這一新的窗體程序包，借助這一程序包，開(kāi)發(fā)人員能夠充分利用 Microsoft Windows 操作系統(tǒng)所提供的 UI 功能。

目錄

• 簡(jiǎn)介
• 介紹 Win Forms
• 更好的易學(xué)易用性
• 布局
• GDI+
• 訪問(wèn)底層系統(tǒng)
• 結(jié)論

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簡(jiǎn)介

目前 Web 已成了街談巷議的話題，看起來(lái)好像 Microsoft? Visual Studio? 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)對(duì)創(chuàng)建基于 Microsoft Windows? 的傳統(tǒng)應(yīng)用程序的支持有所減弱。實(shí)際上，Microsoft 對(duì)基于 Windows 的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)方面的投資在不斷加大。

Win 表單是一個(gè)新的窗體程序包，借助這一程序包，開(kāi)發(fā)人員能夠充分利用 Microsoft Windows? 操作系統(tǒng)所提供的豐富的用戶界面功能，創(chuàng)建基于 Windows 的應(yīng)用程序。Win Forms 是新的 Microsoft?.NET 平臺(tái)的一個(gè)組成部分，它提供了許多新技術(shù)，包括通用的應(yīng)用程序框架、可管理的執(zhí)行環(huán)境、一體化的安全性以及面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)原則。而且，Win Forms 全面支持快速簡(jiǎn)便地接入 Web Services 以及建立豐富的基于 ADO+ 數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)感知應(yīng)用程序。得益于 Visual Studio 中新的共享開(kāi)發(fā)環(huán)境，開(kāi)發(fā)人員能夠使用包括 Microsoft Visual Basic? 和 C# 在內(nèi)的任何支持 .NET 平臺(tái)的語(yǔ)言創(chuàng)建 Win Forms 應(yīng)用程序。

介紹 Win Forms

就像剛才所說(shuō)的，Win Forms 是專(zhuān)用于 Windows 客戶機(jī) UI 編程的 .NET Framework 的命名空間。它與 ASP+ UI 程序包（即 Web Forms）共享同樣的設(shè)計(jì)原則，但其類(lèi)和實(shí)現(xiàn)卻全然不同。在 Microsoft Win32? API 和 Web 組件之間沒(méi)有魔術(shù)般變形的類(lèi)。就像所有的 .NET Frameworks 一樣，一致性已成為優(yōu)先考慮的問(wèn)題。其目的是為了 Win Forms 開(kāi)發(fā)人員能夠迅速適應(yīng)在 Web Forms 中編寫(xiě)代碼，反之亦然。例如，所有命名空間都有 Button 類(lèi)，每一個(gè)都有文本、默認(rèn)的 OnClick 事件以及 ForeColor 、 BackColor 和 Font 屬性。

Win Forms 的所有控件都基于 System.WinForms.Control 類(lèi)。 Control 已內(nèi)置了所有基本的 HWND 功能，并且它能處理我們已經(jīng)熟悉并喜愛(ài)的絕大多數(shù)通用 WM_xxxx 消息。 RichControl 由 Control 派生而來(lái)，其中添加了布局邏輯和繪圖代碼。System.WinForms 命名空間中的絕大多數(shù)控件實(shí)際上都由 RichControl 派生而來(lái)。 ScrollableControl 能夠支持窗口客戶區(qū)域的滾動(dòng)。一般情況下，對(duì)滾動(dòng)功能的支持是通過(guò) ContainerControl 實(shí)現(xiàn)的，后者由 ScrollableControl 派生而來(lái)，并增加了對(duì)管理子控件、焦點(diǎn)問(wèn)題和跨欄的支持。 Form 由 ContainerControl 派生而來(lái)，是 Win Form 的頂級(jí)控件，它帶有控制標(biāo)題欄、系統(tǒng)菜單、非矩形窗口和默認(rèn)控件的屬性。 UserControl 也由 ContainterControl 派生而來(lái)，是開(kāi)發(fā)人員能夠創(chuàng)建的控件的基本類(lèi)。UserControl 一般用于托管其它子控件，但對(duì)于外部客戶機(jī)來(lái)說(shuō)，它又是作為單個(gè)單元出現(xiàn)的。UserControl 和 Form 在 Microsoft? Visual Studio.NET 中都有可視設(shè)計(jì)器，您會(huì)找到用于添加和設(shè)計(jì)由其所派生的類(lèi)的項(xiàng)。

圖 1. Win Forms 控件層次結(jié)構(gòu)

既然我們已了解 Win Forms 的（最）基本方面，讓我們揭開(kāi)它的面紗，看看其表面下的一些相當(dāng)不錯(cuò)的功能。

更好的易學(xué)易用性

Win Forms 的主要目的是盡可能地提高定位到 Win32 平臺(tái)的開(kāi)發(fā)人員的工作效率。無(wú)論是圖形設(shè)備界面 (GDI) 還是窗口狀態(tài)管理，為 Win32 編程通常都是很困難的。例如，類(lèi)似 WS_BORDER 或 WS_CAPTION 的一些窗口樣式只能在創(chuàng)建窗口時(shí)指定或修改。而 WS_VISIBLE 或 WS_CHILD 等其它窗口樣式則可以對(duì)已創(chuàng)建的窗口進(jìn)行修改。Win Forms 盡力消除了這些細(xì)微的差別，并確保操作過(guò)程始終保持一致性。可以隨時(shí)地、不限次序地對(duì) Win Forms 控件的屬性進(jìn)行設(shè)置，總能產(chǎn)生預(yù)期效果。如果改動(dòng)過(guò)程需要?jiǎng)?chuàng)建新的 HWND，Win Forms 框架能夠自動(dòng)地、透明地重新生成窗口，并為其應(yīng)用相適宜的所有設(shè)置。

由控件獲得通知或事件在 Win Forms 中也要容易得多。Win Forms 事件都基于稱(chēng)為 Delegates 的一個(gè)通用語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)功能。Delegates 從本質(zhì)上講是對(duì)類(lèi)型安全的、可靠的函數(shù)指針。對(duì)于任一控件的任一事件，都可以添加代理處理程序；絕不會(huì)強(qiáng)迫您創(chuàng)建派生類(lèi)以通過(guò)替代處理事件，創(chuàng)建事件映射，或僅為處理一個(gè)事件而為類(lèi)的所有事件實(shí)施一個(gè)接口。也可以通過(guò)替代派生類(lèi)處理事件，但這種方式一般用于控件創(chuàng)建者或更為高級(jí)的應(yīng)用。匯集某一按鈕的 Click 事件相當(dāng)簡(jiǎn)單：

      
        public class ButtonClickForm: System.WinForms.Form {private System.WinForms.Button button1;public ButtonClickForm() {// 創(chuàng)建按鈕button1 = new System.WinForms.Button();      // 添加處理程序button1.AddOnClick(new System.EventHandler(button1_Click));// 將按鈕添加到窗體中this.Controls.Add(button1);  }private void button1_Click(object sender, EventArgs e) {MessageBox.Show("button1 clicked!");  }    }
      
    

這里，我們創(chuàng)建了一個(gè)按鈕，并添加了一個(gè)名為 button1_Click 的處理程序方法，通過(guò)短短幾行代碼，在單擊該按鈕后，將調(diào)用這一方法。請(qǐng)注意，即使處理程序方法被標(biāo)記為專(zhuān)用，創(chuàng)建這一掛鉤的代碼仍可以使用該方法，單擊按鈕后，按鈕將能夠激活這一方法的事件。

啟動(dòng) Win Forms 項(xiàng)目的過(guò)程也得到了簡(jiǎn)化。使用 Visual Studio.NET 創(chuàng)建 Win Forms 項(xiàng)目的過(guò)程只會(huì)創(chuàng)建一個(gè)要編譯的項(xiàng)目文件：Form1.cs。沒(méi)有頭文件，沒(méi)有接口定義文件，沒(méi)有引導(dǎo)程序文件，沒(méi)有資源文件，沒(méi)有庫(kù)文件。項(xiàng)目所需的所有信息都包含在窗體的代碼中。這樣做有一個(gè)好處：項(xiàng)目由一個(gè)簡(jiǎn)單的單窗體應(yīng)用程序擴(kuò)展到復(fù)雜的、帶有多個(gè)代碼文件的多窗體應(yīng)用程序要方便得多。鏈接過(guò)程不需要中間對(duì)象文件，只有代碼和已構(gòu)建的、受管理的所有 DLL。只要您習(xí)慣了這一方法，就能明顯地感覺(jué)到創(chuàng)建 .NET Framework 應(yīng)用程序和創(chuàng)建 C/C++ 應(yīng)用程序之間復(fù)雜性的不同。因?yàn)樾畔H僅包含在代碼文件中，在 Visual Studio.NET 環(huán)境外創(chuàng)建版本的過(guò)程也非常容易，無(wú)論是 Visual Basic 代碼、C# 代碼，還是任何其它語(yǔ)言編寫(xiě)的針對(duì) .NET Framework 的代碼。

因?yàn)?Win Forms 建立在通用語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)的基礎(chǔ)之上，開(kāi)發(fā)人員可以任選目前針對(duì)通用語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)的眾多語(yǔ)言中的一種，構(gòu)建 Win32 應(yīng)用程序。開(kāi)發(fā)人員現(xiàn)在可以使用多種語(yǔ)言編寫(xiě) Win Forms 應(yīng)用程序（或 Web Forms 應(yīng)用程序或 Data 應(yīng)用程序）：從 C# 到 COBOL 到 Eiffel 再到 Perl 等等，中間還有很多種（上一次計(jì)數(shù)是 17 種）。方便易用再加上廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合相得益彰，為開(kāi)發(fā)人員提供了深厚的基礎(chǔ)，使他們能夠迅速有效地使用 Win Forms 構(gòu)建實(shí)用的應(yīng)用程序。

布局

如果您曾嘗試創(chuàng)建能夠正常調(diào)整大小的窗體，您就會(huì)知道這一過(guò)程有多么困難。Microsoft Foundation Classes (MFC) 或早期的 Visual Basic 版本沒(méi)有對(duì)這一功能提供內(nèi)置的支持。然而現(xiàn)在只需幾行代碼（通常情況下您甚至不需要編寫(xiě)這些代碼，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)就能通過(guò) Property Browser 實(shí)現(xiàn)這些功能！），即可創(chuàng)建能夠正常調(diào)整大小的對(duì)話框。

基本布局由兩條組成：Anchoring 和 Docking。 RichControl 有一個(gè) Anchor 屬性，它是一種枚舉類(lèi)型，可以用“或”操作將這些值組合在一起，以說(shuō)明控件將與其父控件的某一邊保持恒定距離。例如，如果您將一個(gè)按鈕置于窗體上，并將 Anchor 屬性設(shè)置為 AnchorStyles.BottomRight ，則在調(diào)整按鈕的大小時(shí)，按鈕將與窗體的底邊和右邊保持同一距離。此外，如果將 Anchor 設(shè)置為 AnchorStyles.All ，則按鈕的各個(gè)邊都與窗體的對(duì)應(yīng)邊保持同一距離，在調(diào)整按鈕大小時(shí)仍要滿足這些約束條件。

Docking 實(shí)際上是 Anchoring 的一個(gè)特殊情況。 RichControl 的 Dock 屬性說(shuō)明控件要將自身固定到其父控件的哪一邊。Docking 可以是 Top、Left、Right、Bottom 或 Fill。在每種情況下，控件都將移動(dòng)到盡量靠近指定邊，并調(diào)整其大小，以填滿那一邊。如果父控件的大小有所調(diào)整，這一狀況仍將保持。將一個(gè)控件移動(dòng)到父控件的底端，并將 Anchor 設(shè)置為 AnchorStyle.BottomLeftRight ，可以模擬 Docking Bottom。在此處的示例中，列表框是 Docked Left，按鈕與窗體的頂端、左邊和右邊保持恒定距離，由此它們保持了相對(duì)位置和大小。下面的示例對(duì)話框（圖 2）完全使用 Visual Studio.NET 中的 Win Forms 設(shè)計(jì)器創(chuàng)建，只花了兩分鐘的時(shí)間，沒(méi)有編寫(xiě)一行代碼。

圖 2. 使用 Win Forms 設(shè)計(jì)器所創(chuàng)建的可調(diào)整大小的對(duì)話框

      
        // ResizableSample.csnamespace ResizableSampleNamespace {    using System;using System.Drawing;using System.ComponentModel;using System.WinForms;/// <summary>///    ResizableSample 的摘要說(shuō)明。/// </summary>public class ResizableSample : System.WinForms.Form {/// <summary> ///    為 Win Forms 設(shè)計(jì)器所要求 /// </summary>private System.ComponentModel.Container components;private System.WinForms.Button button3;private System.WinForms.Button button2;private System.WinForms.Button button1;private System.WinForms.ListBox listBox1;public ResizableSample() {// 為 Win Form 設(shè)計(jì)器支持所要求InitializeComponent();        }/// <summary>///    釋放正在使用的所有資源/// </summary>public override void Dispose() {base.Dispose();components.Dispose();        }/// <summary>///    應(yīng)用程序的主入口點(diǎn)。/// </summary>public static void Main(string[] args) {Application.Run(new ResizableSample());        }/// <summary>        ///    設(shè)計(jì)器支持所要求的方法 — 不要用編輯器        ///    修改這一方法的內(nèi)容/// </summary>private void InitializeComponent()   {this.components = new System.ComponentModel.Container();this.button2 = new System.WinForms.Button();this.button3 = new System.WinForms.Button();this.button1 = new System.WinForms.Button();this.listBox1 = new System.WinForms.ListBox();//@design this.TrayLargeIcon = false;//@design this.TrayHeight = 0;this.Text = "Resizable Dialog";this.IMEMode = System.WinForms.IMEMode.Off;this.AutoScaleBaseSize = new System.Drawing.Size(5, 13);this.ClientSize = new System.Drawing.Size(256, 173);button2.Location = new System.Drawing.Point(152, 60);button2.Size = new System.Drawing.Size(92, 32);button2.TabIndex = 2;button2.Anchor = System.WinForms.AnchorStyles.TopLeftRight;button2.Text = "Cancel";button3.Location = new System.Drawing.Point(152, 120);button3.Size = new System.Drawing.Size(92, 44);button3.TabIndex = 3;button3.Anchor = System.WinForms.AnchorStyles.All;button3.Text = "Filler";button1.Location = new System.Drawing.Point(152, 8);button1.Size = new System.Drawing.Size(92, 32);button1.TabIndex = 1;button1.Anchor = System.WinForms.AnchorStyles.TopLeftRight;button1.Text = "OK";listBox1.Size = new System.Drawing.Size(120, 173);listBox1.Dock = System.WinForms.DockStyle.Left;listBox1.TabIndex = 0;listBox1.Items.All = new object[] {"Item One","Item Two","Item Three","Item Four"};this.Controls.Add(button3);this.Controls.Add(button2);this.Controls.Add(button1);this.Controls.Add(listBox1);   }    }}
      
    

GDI+

Win Forms 全面利用了 GDI+ 這一 Microsoft 下一代的二維圖形系統(tǒng)。Win Forms 中的圖形編程模式完全是面向?qū)ο蟮模魇礁鳂拥漠?huà)筆、筆刷、圖像和其它圖形對(duì)象與 .NET Framework 的其它部分一樣，遵循了簡(jiǎn)單易用的指導(dǎo)方針。開(kāi)發(fā)人員目前可以使用相當(dāng)不錯(cuò)的一些繪圖新功能，如 alpha 混色、漸變色、紋理、消除鋸齒以及采用除位圖外的其它圖像格式。與 Windows 2000 操作系統(tǒng)分層和透明的窗口功能配合使用，開(kāi)發(fā)人員能夠毫不費(fèi)力地創(chuàng)建豐富的、更為圖形化的 Win32 應(yīng)用程序。

如果觸發(fā)了控件的 OnPaint 事件，能夠由 PaintEventArgs 訪問(wèn)的 System.Drawing.Graphics 對(duì)象就成為一個(gè) GDI+ 圖形對(duì)象。圖形對(duì)象能夠執(zhí)行的所有操作都通過(guò) GDI+ 實(shí)施。作為一個(gè)示例，使用 GDI+ 創(chuàng)建一個(gè)繪制漸變背景的按鈕。

圖 3. 使用 GDI+ 創(chuàng)建的按鈕

以下是實(shí)現(xiàn)這一按鈕的代碼：

      
        public class GradientButton : Button {// 保留顏色設(shè)置的成員private Color startColor;private Color endColor;            // 書(shū)寫(xiě)文字時(shí)我們將需要它private static StringFormat format = new StringFormat();public GradientButton() : base() {// 初始化顏色 startColor = SystemColors.InactiveCaption;endColor = SystemColors.ActiveCaption;format.Alignment = StringAlignment.Center;format.LineAlignment = StringAlignment.Center;    }            /// <summary>/// 漸變色的終止顏色// </summary>public Color EndColor {get {return this.endColor;         }set {this.endColor = value;// 如有必要，則導(dǎo)致重新繪制if (this.IsHandleCreated && this.Visible) {Invalidate();            }         }   }            /// <summary>/// 漸變色的起始顏色// </summary>public Color StartColor {get {return this.startColor;         }set {this.startColor = value;// 如有必要，則導(dǎo)致重新繪制if (this.IsHandleCreated && this.Visible) {Invalidate();           }        }   }    protected override void OnPaint(PaintEventArgs pe) {// 繪制按鈕的常規(guī)背景以形成 // 邊框，等等。              base.OnPaint(pe);Graphics g = pe.Graphics;Rectangle clientRect = this.ClientRectangle;// 縮小矩形，以免繪制時(shí)出界clientRect.Inflate(-1,-1);// 創(chuàng)建漸變筆刷，從// 左上角運(yùn)行到右下角。Brush backgroundBrush = new LinearGradientBrush(new Point(clientRect.X,clientRect.Y), new Point(clientRect.Width, clientRect.Height), startColor, endColor);// 以漸變色填充背景....g.FillRectangle(backgroundBrush, clientRect);// 在客戶機(jī)區(qū)域的中間書(shū)寫(xiě)文字。g.DrawString(this.Text, this.Font, new SolidBrush(this.ForeColor), clientRect, format);   }}
      
    

就像您所看到的，這并不是非常困難。得益于 Win Forms 和 GDI+ 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，無(wú)需編寫(xiě)任何復(fù)雜的代碼，即可實(shí)現(xiàn)我們的 GradientButton ，并且在設(shè)計(jì)器中，可以通過(guò) Property Browser 操作 Text 、 Font 、 StartColor 和 EndColor 。

訪問(wèn)底層系統(tǒng)

許多框架的一個(gè)缺點(diǎn)就是：如果人們編寫(xiě)的應(yīng)用程序類(lèi)型與示例和演示中的嚴(yán)格一致，則這些框架的效果相當(dāng)不錯(cuò)，但有時(shí)開(kāi)發(fā)人員發(fā)現(xiàn)，一旦他們希望用框架進(jìn)行一些有創(chuàng)造性的工作，某些情況下就會(huì)碰到障礙或遭到失敗。如果遇到這一情況，Win Forms 框架自始至終都能夠允許開(kāi)發(fā)人員訪問(wèn)系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，希望 Win Forms 這樣一個(gè)設(shè)計(jì)優(yōu)良的框架不會(huì)使用戶遭遇這種情況，但可能發(fā)生的情況幾乎是無(wú)限的。所有的控件都有 Handle 屬性，允許訪問(wèn)控件的窗口句柄 (HWND)，GDI 對(duì)象也提供了類(lèi)似的句柄訪問(wèn)過(guò)程。而且， Control 實(shí)際上擁有一個(gè)名為 WndProc 的受保護(hù)的虛擬方法，對(duì)于少數(shù) Win Forms 尚不能支持的消息，可以替代該方法，添加處理方式。

例如，假設(shè)您的應(yīng)用程序是資源密集型的，需要響應(yīng) WM_COMPACTING。如果系統(tǒng)檢測(cè)到內(nèi)存不足，會(huì)向所有高層窗口廣播 WM_COMPACTING，您就會(huì)知道 Win Forms 框架對(duì)這一消息沒(méi)有提供內(nèi)置支持，由此，可以添加如下處理過(guò)程：

      
        /// <summary>///    Win32Form1 的摘要說(shuō)明。/// </summary>public class CompactableForm : System.WinForms.Form {private EventHandler handler;public void AddOnCompacting(EventHandler h) {handler = (EventHandler) Delegate.Combine(handler, h);}protected override void OnCompacting(EventArgs e) {// 查看運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)能否釋放任何東西System.GC.Collect();// 調(diào)用任一處理程序。if (handler != null) handler(this, e);   }public void RemoveOnCompacting(EventHandler h) {handler = (EventHandler) Delegate.Remove(handler, h);}protected override void WndProc(ref Message m) {case (m.msg) {case win.WM_COMPACTING:OnCompacting(EventArgs.Empty);break;      }base.WndProc(m);   }    }
      
    

只需數(shù)行代碼，當(dāng)系統(tǒng)試著收集未用資源時(shí)，利用新的 CompactableForm 類(lèi)或由此派生的類(lèi)即可得到通知，并作出響應(yīng)。

結(jié)論

盡管在許多開(kāi)發(fā)人員的計(jì)劃中，針對(duì) Web 的開(kāi)發(fā)是當(dāng)前工作的重點(diǎn)，而定位于熟悉的 Win32 平臺(tái)仍然是一個(gè)不得不面對(duì)的情況。有了 Win Forms，Windows 開(kāi)發(fā)人員無(wú)論是新手還是老手，都會(huì)發(fā)現(xiàn)使用豐富的接口創(chuàng)建復(fù)雜的應(yīng)用程序是一個(gè)很方便的過(guò)程，而這些接口與 .NET Framework 中具有 Web 和數(shù)據(jù)功能的許多技術(shù)配合良好。

通過(guò)利用跨語(yǔ)言繼承、碎片收集和安全性等通用語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)提高工作效率的優(yōu)秀功能，開(kāi)發(fā)人員將從 .NET Framework 和 Win Forms 中獲益。