使用 Microsoft.NET Frameworks 创建基于 Windows 的应用程序

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使用 Microsoft.NET Frameworks 创建基于 Windows 的应用程序

Shawn Burke
Microsoft Corporation
2000年9月

摘要： ：本文介绍了 Win 表单这一新的窗体程序包，借助这一程序包，开发人员能够充分利用 Microsoft Windows 操作系统所提供的 UI 功能。

简介

目前 Web 已成了街谈巷议的话题，看起来好像 Microsoft® Visual Studio® 开发系统对创建基于 Microsoft Windows® 的传统应用程序的支持有所减弱。实际上，Microsoft 对基于 Windows 的应用程序开发方面的投资在不断加大。

Win 表单是一个新的窗体程序包，借助这一程序包，开发人员能够充分利用 Microsoft Windows® 操作系统所提供的丰富的用户界面功能，创建基于 Windows 的应用程序。Win Forms 是新的 Microsoft®.NET 平台的一个组成部分，它提供了许多新技术，包括通用的应用程序框架、可管理的执行环境、一体化的安全性以及面向对象的设计原则。而且，Win Forms 全面支持快速简便地接入 Web Services 以及建立丰富的基于 ADO+ 数据模型的数据感知应用程序。得益于 Visual Studio 中新的共享开发环境，开发人员能够使用包括 Microsoft Visual Basic® 和 C# 在内的任何支持 .NET 平台的语言创建 Win Forms 应用程序。

介绍 Win Forms

就像刚才所说的，Win Forms 是专用于 Windows 客户机 UI 编程的 .NET Framework 的命名空间。它与 ASP+ UI 程序包（即 Web Forms）共享同样的设计原则，但其类和实现却全然不同。在 Microsoft Win32® API 和 Web 组件之间没有魔术般变形的类。就像所有的 .NET Frameworks 一样，一致性已成为优先考虑的问题。其目的是为了 Win Forms 开发人员能够迅速适应在 Web Forms 中编写代码，反之亦然。例如，所有命名空间都有 Button 类，每一个都有文本、默认的 OnClick 事件以及 ForeColor、BackColor 和 Font 属性。

Win Forms 的所有控件都基于 System.WinForms.Control 类。Control 已内置了所有基本的 HWND 功能，并且它能处理我们已经熟悉并喜爱的绝大多数通用 WM_xxxx 消息。RichControl 由 Control 派生而来，其中添加了布局逻辑和绘图代码。System.WinForms 命名空间中的绝大多数控件实际上都由 RichControl 派生而来。ScrollableControl 能够支持窗口客户区域的滚动。一般情况下，对滚动功能的支持是通过 ContainerControl 实现的，后者由 ScrollableControl 派生而来，并增加了对管理子控件、焦点问题和跨栏的支持。Form 由 ContainerControl 派生而来，是 Win Form 的顶级控件，它带有控制标题栏、系统菜单、非矩形窗口和默认控件的属性。UserControl 也由 ContainterControl 派生而来，是开发人员能够创建的控件的基本类。UserControl 一般用于托管其它子控件，但对于外部客户机来说，它又是作为单个单元出现的。UserControl 和 Form 在 Microsoft® Visual Studio.NET 中都有可视设计器，您会找到用于添加和设计由其所派生的类的项。

图 1. Win Forms 控件层次结构

既然我们已了解 Win Forms 的（最）基本方面，让我们揭开它的面纱，看看其表面下的一些相当不错的功能。

更好的易学易用性

Win Forms 的主要目的是尽可能地提高定位到 Win32 平台的开发人员的工作效率。无论是图形设备界面 (GDI) 还是窗口状态管理，为 Win32 编程通常都是很困难的。例如，类似 WS_BORDER 或 WS_CAPTION 的一些窗口样式只能在创建窗口时指定或修改。而 WS_VISIBLE 或 WS_CHILD 等其它窗口样式则可以对已创建的窗口进行修改。Win Forms 尽力消除了这些细微的差别，并确保操作过程始终保持一致性。可以随时地、不限次序地对 Win Forms 控件的属性进行设置，总能产生预期效果。如果改动过程需要创建新的 HWND，Win Forms 框架能够自动地、透明地重新生成窗口，并为其应用相适宜的所有设置。

由控件获得通知或事件在 Win Forms 中也要容易得多。Win Forms 事件都基于称为 Delegates 的一个通用语言运行时功能。Delegates 从本质上讲是对类型安全的、可靠的函数指针。对于任一控件的任一事件，都可以添加代理处理程序；绝不会强迫您创建派生类以通过替代处理事件，创建事件映射，或仅为处理一个事件而为类的所有事件实施一个接口。也可以通过替代派生类处理事件，但这种方式一般用于控件创建者或更为高级的应用。汇集某一按钮的 Click 事件相当简单：

public class ButtonClickForm: System.WinForms.Form {
private System.WinForms.Button button1;
public ButtonClickForm() {
// 创建按钮
button1 = new System.WinForms.Button();      
// 添加处理程序
button1.AddOnClick(new System.EventHandler(button1_Click));
// 将按钮添加到窗体中
this.Controls.Add(button1);
  }

private void button1_Click(object sender, EventArgs e) {
MessageBox.Show("button1 clicked!");
  }
    }

这里，我们创建了一个按钮，并添加了一个名为 button1_Click 的处理程序方法，通过短短几行代码，在单击该按钮后，将调用这一方法。请注意，即使处理程序方法被标记为专用，创建这一挂钩的代码仍可以使用该方法，单击按钮后，按钮将能够激活这一方法的事件。

启动 Win Forms 项目的过程也得到了简化。使用 Visual Studio.NET 创建 Win Forms 项目的过程只会创建一个要编译的项目文件：Form1.cs。没有头文件，没有接口定义文件，没有引导程序文件，没有资源文件，没有库文件。项目所需的所有信息都包含在窗体的代码中。这样做有一个好处：项目由一个简单的单窗体应用程序扩展到复杂的、带有多个代码文件的多窗体应用程序要方便得多。链接过程不需要中间对象文件，只有代码和已构建的、受管理的所有 DLL。只要您习惯了这一方法，就能明显地感觉到创建 .NET Framework 应用程序和创建 C/C++ 应用程序之间复杂性的不同。因为信息仅仅包含在代码文件中，在 Visual Studio.NET 环境外创建版本的过程也非常容易，无论是 Visual Basic 代码、C# 代码，还是任何其它语言编写的针对 .NET Framework 的代码。

因为 Win Forms 建立在通用语言运行时的基础之上，开发人员可以任选目前针对通用语言运行时的众多语言中的一种，构建 Win32 应用程序。开发人员现在可以使用多种语言编写 Win Forms 应用程序（或 Web Forms 应用程序或 Data 应用程序）：从 C# 到 COBOL 到 Eiffel 再到 Perl 等等，中间还有很多种（上一次计数是 17 种）。方便易用再加上广泛的应用场合相得益彰，为开发人员提供了深厚的基础，使他们能够迅速有效地使用 Win Forms 构建实用的应用程序。

布局

如果您曾尝试创建能够正常调整大小的窗体，您就会知道这一过程有多么困难。Microsoft Foundation Classes (MFC) 或早期的 Visual Basic 版本没有对这一功能提供内置的支持。然而现在只需几行代码（通常情况下您甚至不需要编写这些代码，因为在设计时就能通过 Property Browser 实现这些功能！），即可创建能够正常调整大小的对话框。

基本布局由两条组成：Anchoring 和 Docking。RichControl 有一个 Anchor 属性，它是一种枚举类型，可以用“或”操作将这些值组合在一起，以说明控件将与其父控件的某一边保持恒定距离。例如，如果您将一个按钮置于窗体上，并将 Anchor 属性设置为 AnchorStyles.BottomRight，则在调整按钮的大小时，按钮将与窗体的底边和右边保持同一距离。此外，如果将 Anchor 设置为 AnchorStyles.All，则按钮的各个边都与窗体的对应边保持同一距离，在调整按钮大小时仍要满足这些约束条件。

Docking 实际上是 Anchoring 的一个特殊情况。RichControl 的 Dock 属性说明控件要将自身固定到其父控件的哪一边。Docking 可以是 Top、Left、Right、Bottom 或 Fill。在每种情况下，控件都将移动到尽量靠近指定边，并调整其大小，以填满那一边。如果父控件的大小有所调整，这一状况仍将保持。将一个控件移动到父控件的底端，并将 Anchor 设置为 AnchorStyle.BottomLeftRight，可以模拟 Docking Bottom。在此处的示例中，列表框是 Docked Left，按钮与窗体的顶端、左边和右边保持恒定距离，由此它们保持了相对位置和大小。下面的示例对话框（图 2）完全使用 Visual Studio.NET 中的 Win Forms 设计器创建，只花了两分钟的时间，没有编写一行代码。

图 2. 使用 Win Forms 设计器所创建的可调整大小的对话框

// ResizableSample.cs
namespace ResizableSampleNamespace {
    
using System;
using System.Drawing;
using System.ComponentModel;
using System.WinForms;

/// <summary>
///    ResizableSample 的摘要说明。
/// </summary>
public class ResizableSample : System.WinForms.Form {
/// <summary> 
///    为 Win Forms 设计器所要求 
/// </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() {
// 为 Win Form 设计器支持所要求
InitializeComponent();

        }

/// <summary>
///    释放正在使用的所有资源
/// </summary>
public override void Dispose() {
base.Dispose();
components.Dispose();
        }


/// <summary>
///    应用程序的主入口点。
/// </summary>
public static void Main(string[] args) {
Application.Run(new ResizableSample());
        }


/// <summary>
        ///    设计器支持所要求的方法 — 不要用编辑器
        ///    修改这一方法的内容
/// </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+ 这一 Microsoft 下一代的二维图形系统。Win Forms 中的图形编程模式完全是面向对象的，各式各样的画笔、笔刷、图像和其它图形对象与 .NET Framework 的其它部分一样，遵循了简单易用的指导方针。开发人员目前可以使用相当不错的一些绘图新功能，如 alpha 混色、渐变色、纹理、消除锯齿以及采用除位图外的其它图像格式。与 Windows 2000 操作系统分层和透明的窗口功能配合使用，开发人员能够毫不费力地创建丰富的、更为图形化的 Win32 应用程序。

如果触发了控件的 OnPaint 事件，能够由 PaintEventArgs 访问的 System.Drawing.Graphics 对象就成为一个 GDI+ 图形对象。图形对象能够执行的所有操作都通过 GDI+ 实施。作为一个示例，使用 GDI+ 创建一个绘制渐变背景的按钮。

图 3. 使用 GDI+ 创建的按钮

以下是实现这一按钮的代码：

public class GradientButton : Button {
// 保留颜色设置的成员
private Color startColor;
private Color endColor;
            
// 书写文字时我们将需要它
private static StringFormat format = new StringFormat();
public GradientButton() : base() {
// 初始化颜色 
startColor = SystemColors.InactiveCaption;
endColor = SystemColors.ActiveCaption;
format.Alignment = StringAlignment.Center;
format.LineAlignment = StringAlignment.Center;
    }
            
/// <summary>
/// 渐变色的终止颜色
// </summary>
public Color EndColor {
get {
return this.endColor;
         }
set {
this.endColor = value;
// 如有必要，则导致重新绘制
if (this.IsHandleCreated && this.Visible) {
Invalidate();
            }
         }
   }

            
/// <summary>
/// 渐变色的起始颜色
// </summary>
public Color StartColor {
get {
return this.startColor;
         }
set {
this.startColor = value;
// 如有必要，则导致重新绘制
if (this.IsHandleCreated && this.Visible) {
Invalidate();
           }
        }
   }
    
protected override void OnPaint(PaintEventArgs pe) {
// 绘制按钮的常规背景以形成 
// 边框，等等。              
base.OnPaint(pe);
Graphics g = pe.Graphics;
Rectangle clientRect = this.ClientRectangle;
// 缩小矩形，以免绘制时出界
clientRect.Inflate(-1,-1);
// 创建渐变笔刷，从
// 左上角运行到右下角。
Brush backgroundBrush = new LinearGradientBrush(
new Point(clientRect.X,clientRect.Y), 
new Point(clientRect.Width, clientRect.Height), 
startColor, 
endColor);
// 以渐变色填充背景....
g.FillRectangle(backgroundBrush, clientRect);
// 在客户机区域的中间书写文字。
g.DrawString(this.Text, 
this.Font, 
new SolidBrush(this.ForeColor), 
clientRect, 
format);
   }
}

就像您所看到的，这并不是非常困难。得益于 Win Forms 和 GDI+ 面向对象的设计，无需编写任何复杂的代码，即可实现我们的 GradientButton，并且在设计器中，可以通过 Property Browser 操作 Text、Font、StartColor 和 EndColor。

访问底层系统

许多框架的一个缺点就是：如果人们编写的应用程序类型与示例和演示中的严格一致，则这些框架的效果相当不错，但有时开发人员发现，一旦他们希望用框架进行一些有创造性的工作，某些情况下就会碰到障碍或遭到失败。如果遇到这一情况，Win Forms 框架自始至终都能够允许开发人员访问系统基础结构。当然，希望 Win Forms 这样一个设计优良的框架不会使用户遭遇这种情况，但可能发生的情况几乎是无限的。所有的控件都有 Handle 属性，允许访问控件的窗口句柄 (HWND)，GDI 对象也提供了类似的句柄访问过程。而且，Control 实际上拥有一个名为 WndProc 的受保护的虚拟方法，对于少数 Win Forms 尚不能支持的消息，可以替代该方法，添加处理方式。

例如，假设您的应用程序是资源密集型的，需要响应 WM_COMPACTING。如果系统检测到内存不足，会向所有高层窗口广播 WM_COMPACTING，您就会知道 Win Forms 框架对这一消息没有提供内置支持，由此，可以添加如下处理过程：

/// <summary>
///    Win32Form1 的摘要说明。
/// </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) {
// 查看运行时系统能否释放任何东西
System.GC.Collect();
// 调用任一处理程序。
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);
   }

    }

只需数行代码，当系统试着收集未用资源时，利用新的 CompactableForm 类或由此派生的类即可得到通知，并作出响应。

结论

尽管在许多开发人员的计划中，针对 Web 的开发是当前工作的重点，而定位于熟悉的 Win32 平台仍然是一个不得不面对的情况。有了 Win Forms，Windows 开发人员无论是新手还是老手，都会发现使用丰富的接口创建复杂的应用程序是一个很方便的过程，而这些接口与 .NET Framework 中具有 Web 和数据功能的许多技术配合良好。

通过利用跨语言继承、碎片收集和安全性等通用语言运行时提高工作效率的优秀功能，开发人员将从 .NET Framework 和 Win Forms 中获益。

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