C# WPF入门到精通：全面掌握Windows Presentation Foundation开发

第一部分：WPF基础入门

1. WPF概述与核心概念

Windows Presentation Foundation（WPF）是微软推出的用于构建Windows桌面应用程序的UI框架，作为.NET Framework的一部分首次发布于2006年。与Windows Forms相比，WPF引入了多项革命性改进：

XAML标记语言：实现界面与逻辑的分离
矢量图形系统：支持分辨率无关的界面渲染
数据驱动UI：强大的数据绑定能力
样式与模板：高度可定制的视觉呈现
硬件加速：利用DirectX实现高性能渲染

2. 开发环境配置

推荐开发环境：

Visual Studio 2022（社区版即可）
.NET 6/7/8（WPF已跨平台支持）

创建第一个WPF项目：

打开Visual Studio
选择”创建新项目”
搜索”WPF应用程序”
设置项目名称和位置
选择目标框架（推荐.NET 6+）
点击”创建”

3. XAML基础语法

XAML（eXtensible Application Markup Language）是WPF的核心标记语言，用于定义用户界面：

<Window x:Class="WpfApp.MainWindow"
        xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        Title="MainWindow" Height="450" Width="800">
    <Grid>
        <Button Content="点击我" HorizontalAlignment="Center" 
                VerticalAlignment="Center" Click="Button_Click"/>
    </Grid>
</Window>

对应C#代码文件：

public partial class MainWindow : Window
{
    public MainWindow()
    {
        InitializeComponent();
    }

    private void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
    {
        MessageBox.Show("按钮被点击了!");
    }
}

第二部分：WPF核心组件

4. 布局系统与面板控件

WPF提供了多种布局容器，每种都有特定的布局行为：

面板类型	布局行为	适用场景
Grid	行列表格式布局	复杂结构化界面
StackPanel	单行/单列顺序排列	简单线性排列的控件
DockPanel	停靠到边缘的布局	类似IDE的主界面布局
WrapPanel	自动换行布局	流式排列的项目集合
Canvas	绝对定位布局	需要精确定位的图形元素
UniformGrid	均匀分布的网格	简单网格布局

Grid布局示例：

<Grid>
    <Grid.RowDefinitions>
        <RowDefinition Height="Auto"/>
        <RowDefinition Height="*"/>
        <RowDefinition Height="2*"/>
    </Grid.RowDefinitions>
    <Grid.ColumnDefinitions>
        <ColumnDefinition Width="Auto"/>
        <ColumnDefinition Width="*"/>
    </Grid.ColumnDefinitions>

    <Label Grid.Row="0" Grid.ColumnSpan="2" Content="标题" FontSize="16"/>
    <TextBox Grid.Row="1" Grid.Column="1" Text="内容区域"/>
    <Button Grid.Row="2" Grid.Column="0" Content="确定"/>
    <Button Grid.Row="2" Grid.Column="1" Content="取消"/>
</Grid>

5. 常用控件详解

5.1 基础控件

Button：按钮控件，支持各种点击交互
TextBox：文本输入框
Label：静态文本显示
ComboBox：下拉选择框
ListBox：列表框
CheckBox：复选框
RadioButton：单选按钮

5.2 高级控件

DataGrid：数据表格，支持复杂数据展示
TreeView：树形视图
TabControl：选项卡控件
ProgressBar：进度条
Slider：滑块控件
Calendar/DatePicker：日期选择控件

DataGrid使用示例：

<DataGrid x:Name="dataGrid" AutoGenerateColumns="False">
    <DataGrid.Columns>
        <DataGridTextColumn Header="姓名" Binding="{Binding Name}"/>
        <DataGridTextColumn Header="年龄" Binding="{Binding Age}"/>
        <DataGridCheckBoxColumn Header="是否在职" Binding="{Binding IsActive}"/>
    </DataGrid.Columns>
</DataGrid>

public class Employee
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    public bool IsActive { get; set; }
}

// 数据绑定
dataGrid.ItemsSource = new List<Employee>
{
    new Employee { Name = "张三", Age = 28, IsActive = true },
    new Employee { Name = "李四", Age = 35, IsActive = false }
};

第三部分：WPF高级特性

6. 数据绑定深入

WPF的数据绑定系统是其最强大的功能之一，支持多种绑定模式：

<TextBlock Text="{Binding UserName, Mode=OneWay}"/>
<Slider Value="{Binding Volume, Mode=TwoWay}"/>
<Label Content="{Binding Score, StringFormat=分数：{0}}"/>
<Image Source="{Binding Avatar, Converter={StaticResource ImageConverter}}"/>

绑定模式：

OneTime：一次性绑定
OneWay：源→目标单向绑定
TwoWay：双向绑定
OneWayToSource：目标→源单向绑定

INotifyPropertyChanged实现：

public class User : INotifyPropertyChanged
{
    private string _name;
    public string Name
    {
        get => _name;
        set
        {
            _name = value;
            OnPropertyChanged();
        }
    }

    public event PropertyChangedEventHandler PropertyChanged;

    protected virtual void OnPropertyChanged([CallerMemberName] string propertyName = null)
    {
        PropertyChanged?.Invoke(this, new PropertyChangedEventArgs(propertyName));
    }
}

7. 样式与模板

7.1 样式(Style)

<Window.Resources>
    <Style x:Key="HighlightButton" TargetType="Button">
        <Setter Property="Background" Value="LightBlue"/>
        <Setter Property="FontWeight" Value="Bold"/>
        <Setter Property="Template">
            <Setter.Value>
                <ControlTemplate TargetType="Button">
                    <Border Background="{TemplateBinding Background}" 
                            CornerRadius="5" Padding="10,5">
                        <ContentPresenter HorizontalAlignment="Center"
                                        VerticalAlignment="Center"/>
                    </Border>
                </ControlTemplate>
            </Setter.Value>
        </Setter>
    </Style>
</Window.Resources>

<Button Style="{StaticResource HighlightButton}" Content="样式按钮"/>

7.2 控件模板(ControlTemplate)

<ControlTemplate x:Key="RoundButtonTemplate" TargetType="Button">
    <Grid>
        <Ellipse Fill="{TemplateBinding Background}" Stroke="Black"/>
        <ContentPresenter HorizontalAlignment="Center" 
                          VerticalAlignment="Center"/>
    </Grid>
</ControlTemplate>

<Button Template="{StaticResource RoundButtonTemplate}" 
        Content="圆形按钮" Width="100" Height="100"/>

8. 动画与视觉效果

基本动画示例：

<Button Content="动画按钮" Width="100" Height="40">
    <Button.Triggers>
        <EventTrigger RoutedEvent="Button.Click">
            <BeginStoryboard>
                <Storyboard>
                    <DoubleAnimation Storyboard.TargetProperty="Width"
                                    To="200" Duration="0:0:0.5"
                                    AutoReverse="True"/>
                    <ColorAnimation Storyboard.TargetProperty="Background.Color"
                                   To="Red" Duration="0:0:0.5"
                                   AutoReverse="True"/>
                </Storyboard>
            </BeginStoryboard>
        </EventTrigger>
    </Button.Triggers>
</Button>

3D变换示例：

<Viewport3D>
    <Viewport3D.Camera>
        <PerspectiveCamera Position="0,0,5" LookDirection="0,0,-1"/>
    </Viewport3D.Camera>
    <ModelVisual3D>
        <ModelVisual3D.Content>
            <GeometryModel3D>
                <GeometryModel3D.Geometry>
                    <MeshGeometry3D Positions="-1,-1,0 1,-1,0 -1,1,0 1,1,0"
                                   TriangleIndices="0 1 2 1 3 2"/>
                </GeometryModel3D.Geometry>
                <GeometryModel3D.Material>
                    <DiffuseMaterial Brush="Blue"/>
                </GeometryModel3D.Material>
            </GeometryModel3D>
        </ModelVisual3D.Content>
    </ModelVisual3D>
</Viewport3D>

第四部分：WPF实战与架构

9. MVVM架构模式

MVVM（Model-View-ViewModel）是WPF开发的最佳实践架构：

Model：数据模型和业务逻辑
View：用户界面(XAML)
ViewModel：连接View和Model的桥梁

简单MVVM实现：

// Model
public class Product
{
    public string Name { get; set; }
    public decimal Price { get; set; }
}

// ViewModel
public class ProductViewModel : INotifyPropertyChanged
{
    private ObservableCollection<Product> _products;
    public ObservableCollection<Product> Products
    {
        get => _products;
        set
        {
            _products = value;
            OnPropertyChanged();
        }
    }

    public ICommand AddCommand { get; }

    public ProductViewModel()
    {
        Products = new ObservableCollection<Product>();
        AddCommand = new RelayCommand(AddProduct);
    }

    private void AddProduct(object parameter)
    {
        Products.Add(new Product { Name = "新产品", Price = 9.99m });
    }

    // INotifyPropertyChanged实现...
}

// View
<Window.DataContext>
    <local:ProductViewModel/>
</Window.DataContext>
<Grid>
    <ListView ItemsSource="{Binding Products}">
        <ListView.View>
            <GridView>
                <GridViewColumn Header="名称" DisplayMemberBinding="{Binding Name}"/>
                <GridViewColumn Header="价格" DisplayMemberBinding="{Binding Price}"/>
            </GridView>
        </ListView.View>
    </ListView>
    <Button Command="{Binding AddCommand}" Content="添加" HorizontalAlignment="Right"/>
</Grid>

10. 依赖注入与现代化WPF开发

现代WPF开发推荐使用依赖注入和模块化架构：

// 使用Microsoft.Extensions.DependencyInjection
var services = new ServiceCollection();
services.AddSingleton<MainWindow>();
services.AddTransient<IProductService, ProductService>();
services.AddTransient<ProductViewModel>();

var provider = services.BuildServiceProvider();
var mainWindow = provider.GetRequiredService<MainWindow>();
mainWindow.Show();

11. 性能优化技巧

虚拟化容器：对大量数据使用VirtualizingStackPanel

   <ListBox VirtualizingStackPanel.IsVirtualizing="True"/>

UI线程优化：耗时操作使用异步/await

   private async void LoadData_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
   {
       var data = await Task.Run(() => dataService.GetLargeDataSet());
       dataGrid.ItemsSource = data;
   }

冻结自由对象：对不变的资源使用Freezable.Freeze()

   var brush = new SolidColorBrush(Colors.Blue);
   brush.Freeze(); // 使画笔不可变，提高性能

减少绑定数量：复杂界面使用x:Shared="False"减少资源实例

第五部分：WPF进阶主题

12. 自定义控件开发

创建自定义控件的基本步骤：

创建继承自Control的类
定义默认样式（在Generic.xaml中）
添加依赖属性
重写OnRender或使用模板

自定义环形进度条示例：

public class CircularProgressBar : Control
{
    static CircularProgressBar()
    {
        DefaultStyleKeyProperty.OverrideMetadata(typeof(CircularProgressBar),
            new FrameworkPropertyMetadata(typeof(CircularProgressBar)));
    }

    public static readonly DependencyProperty ProgressProperty =
        DependencyProperty.Register("Progress", typeof(double), typeof(CircularProgressBar),
            new PropertyMetadata(0.0));

    public double Progress
    {
        get => (double)GetValue(ProgressProperty);
        set => SetValue(ProgressProperty, value);
    }
}

对应Generic.xaml中的样式：

<Style TargetType="{x:Type local:CircularProgressBar}">
    <Setter Property="Template">
        <Setter.Value>
            <ControlTemplate TargetType="{x:Type local:CircularProgressBar}">
                <Viewbox>
                    <Grid Width="100" Height="100">
                        <Ellipse Stroke="{TemplateBinding Foreground}" 
                                 StrokeThickness="10" Opacity="0.2"/>
                        <Path Stroke="{TemplateBinding Foreground}" StrokeThickness="10"
                              StrokeLineCap="Round">
                            <Path.Data>
                                <PathGeometry>
                                    <PathFigure StartPoint="50,0">
                                        <ArcSegment Size="50,50" Point="50,0"
                                                    SweepDirection="Clockwise"
                                                    IsLargeArc="{Binding Progress, Converter={StaticResource ProgressToLargeArc}}"
                                                    RotationAngle="{Binding Progress, Converter={StaticResource ProgressToAngle}}"/>
                                    </PathFigure>
                                </PathGeometry>
                            </Path.Data>
                        </Path>
                        <TextBlock Text="{Binding Progress, StringFormat={}{0}%}"
                                   HorizontalAlignment="Center"
                                   VerticalAlignment="Center"/>
                    </Grid>
                </Viewbox>
            </ControlTemplate>
        </Setter.Value>
    </Setter>
</Style>

13. WPF与Windows API集成

WPF可以调用Windows API实现高级功能：

// 使用DllImport调用Win32 API
[DllImport("user32.dll")]
public static extern bool FlashWindow(IntPtr hWnd, bool invert);

// 在WPF中调用
var windowHandle = new WindowInteropHelper(this).Handle;
FlashWindow(windowHandle, true);

14. WPF跨平台方案

虽然WPF原生仅支持Windows，但可以通过以下方式实现跨平台：

Avalonia：类似WPF的跨平台框架
UNO Platform：支持WPF代码跨平台运行
.NET MAUI：微软新一代跨平台UI框架

第六部分：WPF项目实战

15. 企业级应用开发实践

典型WPF企业应用架构：

MyWpfApp/
├── Contracts/          # 接口定义
├── Models/             # 数据模型
├── Services/           # 服务实现
├── ViewModels/         # ViewModel层
├── Views/              # 视图层
├── Converters/         # 值转换器
├── Behaviors/          # 交互行为
├── Resources/          # 静态资源
└── App.xaml            # 应用入口

现代化WPF开发技术栈：

MVVM框架：Prism, MVVMLight, Caliburn.Micro
DI容器：Microsoft.Extensions.DependencyInjection, Autofac
测试框架：xUnit, NUnit + Moq
CI/CD：Azure DevOps, GitHub Actions
打包工具：MSIX, ClickOnce

结语：从入门到精通的学习路径

初级阶段（1-2个月）

掌握XAML基础语法
熟悉常用布局和控件
理解基本数据绑定

中级阶段（3-6个月）

深入MVVM模式
掌握样式和模板
学习动画和视觉效果

高级阶段（6-12个月）

自定义控件开发
性能优化技巧
复杂架构设计

专家阶段（1年以上）

框架底层原理
高级图形渲染
跨平台解决方案

WPF作为功能强大的桌面开发框架，在工业控制、金融系统、企业应用等领域仍有广泛需求。通过系统学习和不断实践，开发者可以掌握这一技术，构建出高性能、高交互性的现代化桌面应用程序。

聆途笔记

C# WPF入门到精通：全面掌握Windows Presentation Foundation开发

第一部分：WPF基础入门

1. WPF概述与核心概念

2. 开发环境配置

3. XAML基础语法

第二部分：WPF核心组件

4. 布局系统与面板控件

5. 常用控件详解

5.1 基础控件

5.2 高级控件

第三部分：WPF高级特性

6. 数据绑定深入

7. 样式与模板

7.1 样式(Style)

7.2 控件模板(ControlTemplate)

8. 动画与视觉效果

第四部分：WPF实战与架构

9. MVVM架构模式

10. 依赖注入与现代化WPF开发

11. 性能优化技巧

第五部分：WPF进阶主题

12. 自定义控件开发

13. WPF与Windows API集成

14. WPF跨平台方案

第六部分：WPF项目实战

15. 企业级应用开发实践

结语：从入门到精通的学习路径

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C# WPF入门到精通：全面掌握Windows Presentation Foundation开发

第一部分：WPF基础入门

1. WPF概述与核心概念

2. 开发环境配置

3. XAML基础语法

第二部分：WPF核心组件

4. 布局系统与面板控件

5. 常用控件详解

5.1 基础控件

5.2 高级控件

第三部分：WPF高级特性

6. 数据绑定深入

7. 样式与模板

7.1 样式(Style)

7.2 控件模板(ControlTemplate)

8. 动画与视觉效果

第四部分：WPF实战与架构

9. MVVM架构模式

10. 依赖注入与现代化WPF开发

11. 性能优化技巧

第五部分：WPF进阶主题

12. 自定义控件开发

13. WPF与Windows API集成

14. WPF跨平台方案

第六部分：WPF项目实战

15. 企业级应用开发实践

结语：从入门到精通的学习路径

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