WPF之UI进阶--完整了解wpf的控件和布局容器及应用

前面三篇有关WPF的基础介绍，分别介绍了wpf与winform的异同，wpf的事件生成和使用以及数据绑定。但我们还缺乏一副好的“皮囊”，所以从这篇开始我们来开始学习wpf的UI相关的内容，首当其冲的就是布局容器。
其实我们知道，无论是winform还是wfp，布局容器都是属于控件的一种，只不过说布局容器是一种“装控件的控件”。这里我们来梳理一下他们的关系，并且详细介绍他们的使用及注意事项。

文章目录

一、关系图
二、常用的6种panel布局容器
- 1. Grid（网格布局）
- 2. StackPanel（堆叠面板）
- 3. WrapPanel（换行面板）
- 4. DockPanel（停靠面板）
- 5. Canvas（画布）
- 6. UniformGrid（均匀网格）
- 7. VirtualizingStackPanel（虚拟化堆叠面板）
三、两种装饰类 decorator类布局容器
四、关于ItemsControl 与VirtualizingStackPanel

文章出处： https://blog.csdn.net/haigear/article/details/142616866

一、关系图

先直接上图，结果一目了然，后面我们再解释。

├── DependencyObject
│   └── UIElement
│       ├── FrameworkElement
│       │   ├── Control
│       │   │   ├── Decorator
│       │   │   │   ├── Border [用于为子元素添加边框装饰]
│       │   │   │   └── Viewbox [用于拉伸或缩放单个子元素以填充可用空间]
│       │   │   ├── Panel
│       │   │   │   ├── Grid [将空间划分为行和列来放置控件]
│       │   │   │   ├── StackPanel [按垂直或水平方向依次排列控件]
│       │   │   │   ├── WrapPanel [按顺序将子元素换行排列，基类为 Panel]
│       │   │   │   ├── DockPanel [允许将子元素停靠在特定位置]
│       │   │   │   ├── UniformGrid [将子元素排列在一个均匀的网格中]
│       │   │   │   └── Canvas [使用绝对坐标定位子元素]
│       │   │   ├── ContentControl
│       │   │   │   ├── Button [触发特定操作的可点击控件]
│       │   │   │   ├── Label [显示文本信息]
│       │   │   │   ├── ListBoxItem [列表框中的单个项目]
│       │   │   │   ├── ProgressBar [显示任务进度]
│       │   │   │   ├── Slider [允许用户通过拖动滑块选择数值]
│       │   │   │   ├── DatePicker [用于选择日期]
│       │   │   │   ├── Calendar [显示日历供用户选择日期]
│       │   │   │   ├── MediaElement [播放音频、视频等媒体内容]
│       │   │   │   ├── Image [显示图像]
│       │   │   │   └── HeaderedContentControl [带有标题的内容控件]
│       │   │   ├── ItemsControl
│       │   │   │   ├── ItemsPresenter [用于呈现 ItemsControl 的子项]
│       │   │   │   ├── Selector
│       │   │   │   │   ├── ListBox [显示可选择的列表项]
│       │   │   │   │   ├── ComboBox [下拉列表框，可选择或输入值]
│       │   │   │   │   ├── TreeView [以树形结构显示数据]
│       │   │   │   │   ├── DataGrid [显示表格数据]
│       │   │   │   │   ├── ListView [以列表形式显示数据]
│       │   │   │   │   └── TabControl [提供多个选项卡切换内容]
│       │   │   │   └── HeaderedItemsControl [带有标题的项控件集合]
│       │   │   ├── Menu [提供菜单功能，包含一系列命令选项]
│       │   │   └── RangeBase
│       │   │       ├── Slider [同上文 Slider]
│       │   │       └── ScrollBar [用于滚动查看内容]
│       │   └── Shapes.Shape
│       │       ├── Ellipse [绘制椭圆形状]
│       │       └── Rectangle [绘制矩形形状]
│       ├── Media.MediaElement [播放媒体内容]
│       ├── Controls.Primitives.Popup [弹出式窗口]
│       ├── Controls.ScrollViewer [提供滚动功能以查看超出可视区域的内容]
│       ├── Controls.TextBoxBase
│       │   ├── PasswordBox [输入密码的文本框]
│       │   └── TextBox [输入普通文本的文本框]
│       ├── Controls.RichTextBox [支持富文本编辑的文本框]
│       ├── Controls.DocumentViewer [查看文档的控件]
│       ├── Controls.ToolBarPanel [工具栏面板]
│       ├── Controls.ToolBarTray [工具栏托盘]
│       ├── Separator [用于分隔不同的控件或元素]
│       ├── GridSplitter [用于调整 Grid 中行或列的大小]
│       ├── GroupBox [用于组合和分组相关的控件]
│       ├── Frame [用于在一个窗口中显示另一个页面]
│       ├── Expander [可展开和折叠的容器控件]
│       ├── StatusBar [显示状态信息的栏]
│       ├── TextBlock [显示文本内容]
│       ├── ToolBar [工具栏控件]
│       ├── TreeView [以树形结构显示数据]
│       ├── Viewbox [用于拉伸或缩放单个子元素以填充可用空间]
│       ├── WebBrowser [用于显示网页内容]

这个图表展示了 WPF 控件的继承关系，从 UIElement 开始，经过 FrameworkElement 和 Control，到 Decorator、Panel、ContentControl 和 ItemsControl。每个控件类都继承自更基础的类，并提供了更具体的功能。例如，Decorator 类提供了装饰效果，Panel 类是布局容器的基类，ContentControl 用于展示单个内容，而 ItemsControl 用于展示一系列数据项。

二、常用的6种panel布局容器

很显然，通过上面的图，我们发现布局容器都是基于panel类的。这里我们详细介绍一下布局空容器。

Panel 是所有布局容器的基类，它定义了布局容器的通用行为，但本身不提供布局功能。
常用子类：

布局容器	特点
Grid	将空间划分为行和列的网格布局，可以灵活地放置和调整子元素的位置和大小。通过定义`RowDefinitions`和`ColumnDefinitions`来确定行数和列数。
StackPanel	按垂直或水平方向依次排列子元素。可以通过设置`Orientation`属性为`Horizontal`（水平）或`Vertical`（垂直）来确定排列方向。
WrapPanel	按顺序将子元素换行排列，当一行排满后，自动换到下一行继续排列。
DockPanel	允许将子元素停靠在特定位置，如顶部、底部、左侧、右侧。可以使用`Dock`属性来设置子元素的停靠位置。
UniformGrid	将子元素排列在一个均匀的网格中，所有单元格大小相同。通常通过设置`Rows`和`Columns`属性来确定网格的行数和列数。
Canvas	使用绝对坐标定位子元素，可以通过设置子元素的`Left`、`Top`、`Right`、`Bottom`属性来确定其在`Canvas`中的位置。
VirtualizingStackPanel	类似于`StackPanel`，但在处理大量子元素时具有虚拟化功能，可以提高性能。当子元素数量很多时，只加载可见部分的子元素，而不是一次性加载所有子元素。
Panel 类本身不直接用于布局，而是作为其他布局容器的基类。

1. Grid（网格布局）

使用方法：通过定义行和列来创建一个网格，然后将控件放置在特定的单元格中。

应用场景：适用于需要精确控制布局位置和大小的复杂界面设计。

常用配合：GridSplitter 用于动态调整行或列的大小。

性能优化：尽量减少行和列的数量，避免不必要的嵌套。

代码示例：

<Grid>
    <Grid.RowDefinitions>
        <RowDefinition Height="Auto" />
        <RowDefinition Height="*" />
    </Grid.RowDefinitions>
    <Grid.ColumnDefinitions>
        <ColumnDefinition Width="*" />
        <ColumnDefinition Width="2*" />
    </Grid.ColumnDefinitions>
    <Button Grid.Row="0" Grid.Column="0" Content="Button 1" />
    <Button Grid.Row="1" Grid.Column="0" Content="Button 2" />
</Grid>

2. StackPanel（堆叠面板）

使用方法：控件按顺序垂直或水平堆叠排列。

应用场景：适用于简单的线性布局，如工具栏或表单控件的排列。

常用配合：无特别配合，但可以嵌套使用以实现更复杂的布局。

性能优化：避免在滚动视图中使用，因为滚动时会重新布局所有子元素。

代码示例：

<StackPanel Orientation="Vertical">
    <Button Content="Button 1" />
    <Button Content="Button 2" />
</StackPanel>

3. WrapPanel（换行面板）

使用方法：控件按顺序排列，当到达边界时自动换行。

应用场景：适用于需要自动换行的列表，如选项按钮组。

常用配合：无特别配合，但可以嵌套使用以实现更复杂的布局。

性能优化：由于不支持虚拟化，大量元素时性能可能下降。

代码示例：

<WrapPanel>
    <Button Content="Wrap 1" />
    <Button Content="Wrap 2" />
    <!-- 更多按钮 -->
</WrapPanel>

4. DockPanel（停靠面板）

使用方法：控件可以停靠在面板的边缘（上、下、左、右），剩余空间可由中心控件填充。

应用场景：适用于工具窗口或停靠侧边栏的布局。

常用配合：LastChildFill 属性设置最后一个子元素填充剩余空间。

性能优化：避免在停靠的子元素中使用复杂的布局。

代码示例：

<DockPanel LastChildFill="True">
    <Button DockPanel.Dock="Top" Content="Top" />
    <Button DockPanel.Dock="Left" Content="Left" />
    <!-- 其他控件 -->
</DockPanel>

5. Canvas（画布）

使用方法：控件通过绝对坐标定位，可以自由放置在画布的任何位置。

应用场景：适用于需要精确控制控件位置的复杂绘图或自定义布局。

常用配合：无特别配合，但可以使用 ZIndex 属性控制控件的堆叠顺序。

性能优化：由于不涉及自动布局计算，性能较好，但需要手动管理控件位置。

代码示例：

<Canvas>
    <Button Canvas.Left="10" Canvas.Top="20" Content="Button" />
    <!-- 其他控件 -->
</Canvas>

6. UniformGrid（均匀网格）

使用方法：控件均匀分布在行或列中，自动处理行数或列数。

应用场景：适用于需要均匀分布的简单布局，如网格视图。

常用配合：通常不需要配合其他布局容器使用，因为 UniformGrid 已经提供了均匀分布的功能。

性能优化：由于 UniformGrid 会自动计算行数或列数，所以当子元素数量变化时，性能可能会受到影响。

代码示例：

<UniformGrid Rows="2">
    <Button Content="1" />
    <Button Content="2" />
    <!-- 更多按钮 -->
</UniformGrid>

7. VirtualizingStackPanel（虚拟化堆叠面板）

使用方法：VirtualizingStackPanel 是 StackPanel 的一个特殊模式，它通过虚拟化技术只渲染视口内的元素，从而提高性能。

应用场景：适用于需要堆叠排列大量元素的场景，如列表或长数据集合。

常用配合：通常与 ItemsControl 结合使用，通过设置 ItemsControl 的 ItemsPanel 属性为 VirtualizingStackPanel，在本篇博文的最后会详细介绍。

性能优化：使用虚拟化可以显著提高性能，特别是在处理大量数据时。

代码示例：

<ItemsControl ItemsSource="{Binding YourItemsSource}">
    <ItemsControl.ItemsPanel>
        <ItemsPanelTemplate>
            <VirtualizingStackPanel Orientation="Vertical" />
        </ItemsPanelTemplate>
    </ItemsControl.ItemsPanel>
    <!-- 其他设置 -->
</ItemsControl>

总结
每种布局容器都有其特定的使用场景，选择合适的布局容器可以有效地管理界面布局和控件的排列。在实际开发中，根据具体需求选择合适的布局容器，可以提高界面的可用性和美观性。同时，注意性能优化，特别是在处理大量元素或复杂布局时。
文章出处：https://blog.csdn.net/haigear/article/details/142616866

三、两种装饰类 decorator类布局容器

Decorator 类是所有布局容器的基类，它本身并不提供布局功能，但定义了布局容器的通用行为。它主要用于装饰其他控件，如添加边框、背景等。

常用子类：

Border：用于给子元素添加边框。
Viewbox：用于缩放其子元素以填充可用空间。
性能优化：Decorator 类本身不涉及复杂的布局计算，因此性能影响不大。

代码示例：

<Border BorderThickness="2" BorderBrush="Black">
    <Button Content="Button in a Border" />
</Border>

四、关于ItemsControl 与VirtualizingStackPanel

ItemsControl 是 WPF 中一个非常强大的控件，它能够展示一系列的数据项。当与 VirtualizingStackPanel 结合使用时，它能够提供一种高效的方式来展示大量数据，尤其是当数据项数量非常庞大时。VirtualizingStackPanel 通过只渲染视口内的元素来优化性能，从而减少内存和 CPU 的使用。

如何使用 ItemsControl 结合 VirtualizingStackPanel
1.设置 ItemsControl 的 ItemsPanel：
通过设置 ItemsControl 的 ItemsPanel 属性为 VirtualizingStackPanel，可以启用虚拟化功能。
2.使用数据绑定：
通常，ItemsControl 会与数据源绑定，以展示数据集合。使用 ItemsSource 属性将 ItemsControl 与数据源关联。
3.定义数据模板：
通过 ItemTemplate 属性，可以定义如何显示集合中的每个数据项。这允许你自定义每个数据项的布局和样式。
示例代码
假设我们有一个简单的数据模型 ItemModel，它有一个 Name 属性，我们想展示一个包含多个 ItemModel 的列表。

<Window x:Class="WpfApp.MainWindow"
        xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        xmlns:local="clr-namespace:WpfApp"
        Title="VirtualizingStackPanel Example" Height="350" Width="525">
    <Grid>
        <ItemsControl ItemsSource="{Binding Items}">
            <ItemsControl.ItemsPanel>
                <ItemsPanelTemplate>
                    <VirtualizingStackPanel Orientation="Vertical" />
                </ItemsPanelTemplate>
            </ItemsControl.ItemsPanel>
            <ItemsControl.ItemTemplate>
                <DataTemplate>
                    <Button Content="{Binding Name}" Width="100" Height="50" />
                </DataTemplate>
            </ItemsControl.ItemTemplate>
        </ItemsControl>
    </Grid>
</Window>

在上面的代码中：

ItemsControl 绑定到一个名为 Items 的数据源。
ItemsPanel 设置为 VirtualizingStackPanel，并指定其 Orientation 属性为 Vertical，意味着子项将垂直堆叠。
ItemTemplate 定义了如何显示每个数据项，在这个例子中，每个数据项被表示为一个按钮。
后端代码
在你的窗口或用户控件的代码后面，你需要定义数据源：

public partial class MainWindow : Window
{
    public ObservableCollection<ItemModel> Items { get; set; }

    public MainWindow()
    {
        InitializeComponent();

        // 初始化数据源
        Items = new ObservableCollection<ItemModel>
        {
            new ItemModel { Name = "Item 1" },
            new ItemModel { Name = "Item 2" },
            // 添加更多项...
        };

        // 设置数据上下文
        DataContext = this;
    }
}

public class ItemModel
{
    public string Name { get; set; }
}