使用 Microsoft.NET Frameworks 創建基于 Windows 的應用程序

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，開發人員能夠充分利用 Microsoft Windows 操作系統所提供的 UI 功能。

目錄

• 簡介
• 介紹 Win Forms
• 更好的易學易用性
• 布局
• GDI+
• 訪問底層系統
• 結論

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簡介

目前 Web 已成了街談巷議的話題，看起來好像 Microsoft? Visual Studio? 開發系統對創建基于 Microsoft Windows? 的傳統應用程序的支持有所減弱。實際上，Microsoft 對基于 Windows 的應用程序開發方面的投資在不斷加大。

Win 表單是一個新的窗體程序包，借助這一程序包，開發人員能夠充分利用 Microsoft Windows? 操作系統所提供的豐富的用戶界面功能，創建基于 Windows 的應用程序。Win Forms 是新的 Microsoft?.NET 平臺的一個組成部分，它提供了許多新技術，包括通用的應用程序框架、可管理的執行環境、一體化的安全性以及面向對象的設計原則。而且，Win Forms 全面支持快速簡便地接入 Web Services 以及建立豐富的基于 ADO+ 數據模型的數據感知應用程序。得益于 Visual Studio 中新的共享開發環境，開發人員能夠使用包括 Microsoft Visual Basic? 和 C# 在內的任何支持 .NET 平臺的語言創建 Win Forms 應用程序。

介紹 Win Forms

就像剛才所說的，Win Forms 是專用于 Windows 客戶機 UI 編程的 .NET Framework 的命名空間。它與 ASP+ UI 程序包（即 Web Forms）共享同樣的設計原則，但其類和實現卻全然不同。在 Microsoft Win32? API 和 Web 組件之間沒有魔術般變形的類。就像所有的 .NET Frameworks 一樣，一致性已成為優先考慮的問題。其目的是為了 Win Forms 開發人員能夠迅速適應在 Web Forms 中編寫代碼，反之亦然。例如，所有命名空間都有 Button 類，每一個都有文本、默認的 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。 Control 已內置了所有基本的 HWND 功能，并且它能處理我們已經熟悉并喜愛的絕大多數通用 WM_xxxx 消息。 RichControl 由 Control 派生而來，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控件實際上都由 RichControl 派生而來。 ScrollableControl 能夠支持窗口客戶區域的滾動。一般情況下，對滾動功能的支持是通過 ContainerControl 實現的，后者由 ScrollableControl 派生而來，并增加了對管理子控件、焦點問題和跨欄的支持。 Form 由 ContainerControl 派生而來，是 Win Form 的頂級控件，它帶有控制標題欄、系統菜單、非矩形窗口和默認控件的屬性。 UserControl 也由 ContainterControl 派生而來，是開發人員能夠創建的控件的基本類。UserControl 一般用于托管其它子控件，但對于外部客戶機來說，它又是作為單個單元出現的。UserControl 和 Form 在 Microsoft? Visual Studio.NET 中都有可視設計器，您會找到用于添加和設計由其所派生的類的項。

圖 1. Win Forms 控件層次結構

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

更好的易學易用性

Win Forms 的主要目的是盡可能地提高定位到 Win32 平臺的開發人員的工作效率。無論是圖形設備界面 (GDI) 還是窗口狀態管理，為 Win32 編程通常都是很困難的。例如，類似 WS_BORDER 或 WS_CAPTION 的一些窗口樣式只能在創建窗口時指定或修改。而 WS_VISIBLE 或 WS_CHILD 等其它窗口樣式則可以對已創建的窗口進行修改。Win Forms 盡力消除了這些細微的差別，并確保操作過程始終保持一致性。可以隨時地、不限次序地對 Win Forms 控件的屬性進行設置，總能產生預期效果。如果改動過程需要創建新的 HWND，Win Forms 框架能夠自動地、透明地重新生成窗口，并為其應用相適宜的所有設置。

由控件獲得通知或事件在 Win Forms 中也要容易得多。Win Forms 事件都基于稱為 Delegates 的一個通用語言運行時功能。Delegates 從本質上講是對類型安全的、可靠的函數指針。對于任一控件的任一事件，都可以添加代理處理程序；絕不會強迫您創建派生類以通過替代處理事件，創建事件映射，或僅為處理一個事件而為類的所有事件實施一個接口。也可以通過替代派生類處理事件，但這種方式一般用于控件創建者或更為高級的應用。匯集某一按鈕的 Click 事件相當簡單：

      
        public class ButtonClickForm: System.WinForms.Form {private System.WinForms.Button button1;public ButtonClickForm() {// 創建按鈕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，我們創建了一個按鈕，并添加了一個名為 button1_Click 的處理程序方法，通過短短幾行代碼，在單擊該按鈕后，將調用這一方法。請注意，即使處理程序方法被標記為專用，創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 Win Forms 項目的過程也得到了簡化。使用 Visual Studio.NET 創建 Win Forms 項目的過程只會創建一個要編譯的項目文件：Form1.cs。沒有頭文件，沒有接口定義文件，沒有引導程序文件，沒有資源文件，沒有庫文件。項目所需的所有信息都包含在窗體的代碼中。這樣做有一個好處：項目由一個簡單的單窗體應用程序擴展到復雜的、帶有多個代碼文件的多窗體應用程序要方便得多。鏈接過程不需要中間對象文件，只有代碼和已構建的、受管理的所有 DLL。只要您習慣了這一方法，就能明顯地感覺到創建 .NET Framework 應用程序和創建 C/C++ 應用程序之間復雜性的不同。因為信息僅僅包含在代碼文件中，在 Visual Studio.NET 環境外創建版本的過程也非常容易，無論是 Visual Basic 代碼、C# 代碼，還是任何其它語言編寫的針對 .NET Framework 的代碼。

因為 Win Forms 建立在通用語言運行時的基礎之上，開發人員可以任選目前針對通用語言運行時的眾多語言中的一種，構建 Win32 應用程序。開發人員現在可以使用多種語言編寫 Win Forms 應用程序（或 Web Forms 應用程序或 Data 應用程序）：從 C# 到 COBOL 到 Eiffel 再到 Perl 等等，中間還有很多種（上一次計數是 17 種）。方便易用再加上廣泛的應用場合相得益彰，為開發人員提供了深厚的基礎，使他們能夠迅速有效地使用 Win Forms 構建實用的應用程序。

布局

如果您曾嘗試創建能夠正常調整大小的窗體，您就會知道這一過程有多么困難。Microsoft Foundation Classes (MFC) 或早期的 Visual Basic 版本沒有對這一功能提供內置的支持。然而現在只需幾行代碼（通常情況下您甚至不需要編寫這些代碼，因為在設計時就能通過 Property Browser 實現這些功能！），即可創建能夠正常調整大小的對話框。

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

Docking 實際上是 Anchoring 的一個特殊情況。 RichControl 的 Dock 屬性說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，控件都將移動到盡量靠近指定邊，并調整其大小，以填滿那一邊。如果父控件的大小有所調整，這一狀況仍將保持。將一個控件移動到父控件的底端，并將 Anchor 設置為 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位置和大小。下面的示例對話框（圖 2）完全使用 Visual Studio.NET 中的 Win Forms 設計器創建，只花了兩分鐘的時間，沒有編寫一行代碼。

圖 2. 使用 Win Forms 設計器所創建的可調整大小的對話框

      
        // ResizableSample.csnamespace ResizableSampleNamespace {    using System;using System.Drawing;using System.ComponentModel;using System.WinForms;/// <summary>///    ResizableSample 的摘要說明。/// </summary>public class ResizableSample : System.WinForms.Form {/// <summary> ///    為 Win Forms 設計器所要求 /// </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 設計器支持所要求InitializeComponent();        }/// <summary>///    釋放正在使用的所有資源/// </summary>public override void Dispose() {base.Dispose();components.Dispose();        }/// <summary>///    應用程序的主入口點。/// </summary>public static void Main(string[] args) {Application.Run(new ResizableSample());        }/// <summary>        ///    設計器支持所要求的方法 — 不要用編輯器        ///    修改這一方法的內容/// </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。Win Forms 中的圖形編程模式完全是面向對象的，各式各樣的畫筆、筆刷、圖像和其它圖形對象與 .NET Framework 的其它部分一樣，遵循了簡單易用的指導方針。開發人員目前可以使用相當不錯的一些繪圖新功能，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 操作系統分層和透明的窗口功能配合使用，開發人員能夠毫不費力地創建豐富的、更為圖形化的 Win32 應用程序。

如果觸發了控件的 OnPaint 事件，能夠由 PaintEventArgs 訪問的 System.Drawing.Graphics 對象就成為一個 GDI+ 圖形對象。圖形對象能夠執行的所有操作都通過 GDI+ 實施。作為一個示例，使用 GDI+ 創建一個繪制漸變背景的按鈕。

圖 3. 使用 GDI+ 創建的按鈕

以下是實現這一按鈕的代碼：

      
        public class GradientButton : Button {// 保留顏色設置的成員private Color startColor;private Color endColor;            // 書寫文字時我們將需要它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，則導致重新繪制if (this.IsHandleCreated && this.Visible) {Invalidate();           }        }   }    protected override void OnPaint(PaintEventArgs pe) {// 繪制按鈕的常規背景以形成 // 邊框，等等。              base.OnPaint(pe);Graphics g = pe.Graphics;Rectangle clientRect = this.ClientRectangle;// 縮小矩形，以免繪制時出界clientRect.Inflate(-1,-1);// 創建漸變筆刷，從// 左上角運行到右下角。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);// 在客戶機區域的中間書寫文字。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+ 面向對象的設計，無需編寫任何復雜的代碼，即可實現我們的 GradientButton ，并且在設計器中，可以通過 Property Browser 操作 Text 、 Font 、 StartColor 和 EndColor 。

訪問底層系統

許多框架的一個缺點就是：如果人們編寫的應用程序類型與示例和演示中的嚴格一致，則這些框架的效果相當不錯，但有時開發人員發現，一旦他們希望用框架進行一些有創造性的工作，某些情況下就會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發人員訪問系統基礎結構。當然，希望 Win Forms 這樣一個設計優良的框架不會使用戶遭遇這種情況，但可能發生的情況幾乎是無限的。所有的控件都有 Handle 屬性，允許訪問控件的窗口句柄 (HWND)，GDI 對象也提供了類似的句柄訪問過程。而且， Control 實際上擁有一個名為 WndProc 的受保護的虛擬方法，對于少數 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，假設您的應用程序是資源密集型的，需要響應 WM_COMPACTING。如果系統檢測到內存不足，會向所有高層窗口廣播 WM_COMPACTING，您就會知道 Win Forms 框架對這一消息沒有提供內置支持，由此，可以添加如下處理過程：

      
        /// <summary>///    Win32Form1 的摘要說明。/// </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) {// 查看運行時系統能否釋放任何東西System.GC.Collect();// 調用任一處理程序。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);   }    }
      
    

只需數行代碼，當系統試著收集未用資源時，利用新的 CompactableForm 類或由此派生的類即可得到通知，并作出響應。

結論

盡管在許多開發人員的計劃中，針對 Web 的開發是當前工作的重點，而定位于熟悉的 Win32 平臺仍然是一個不得不面對的情況。有了 Win Forms，Windows 開發人員無論是新手還是老手，都會發現使用豐富的接口創建復雜的應用程序是一個很方便的過程，而這些接口與 .NET Framework 中具有 Web 和數據功能的許多技術配合良好。

通過利用跨語言繼承、碎片收集和安全性等通用語言運行時提高工作效率的優秀功能，開發人員將從 .NET Framework 和 Win Forms 中獲益。