深入了解 ｜WPF的DependencyProperty

今天我们将深入了解WPF（Windows Presentation Foundation）的一个核心概念：DependencyProperty。DependencyProperty是最能解释WPF特性的重要元素之一，在本文中，我们将简称其为DP。

DependencyProperty概览

DP的目的是将普通属性以静态方式注册并使用。在WPF中，大多数UI属性都使用DependencyProperty，这使得可以实现可绑定的属性特性。这样的属性例如ToggleButton的IsChecked。这些属性通过DependencyProperty.Register方法进行注册，在构造过程中由内部的DependencyProperty实例进行管理。

public static readonly DependencyProperty IsCheckedProperty =
    DependencyProperty.Register(
        "IsChecked",
        typeof(bool?),
        typeof(ToggleButton),
        new FrameworkPropertyMetadata(...,
            new PropertyChangedCallback(OnIsCheckedChanged)));

public bool? IsChecked
{
    get => ...
    set => ...
}

private static void OnIsCheckedChanged(DependencyObject d,    
    DependencyPropertyChangedEventArgs e)
{
    ToggleButton button = (ToggleButton)d;
    bool? oldValue = (bool?) e.OldValue;
    bool? newValue = (bool?) e.NewValue;
    ...
}

DependencyProperty的结构

查看DependencyProperty的结构，它主要由三个元素组成：

• 静态的DependencyProperty（通过Register进行注册）
• bool? IsChecked（属性特性）
• 静态的OnIsCheckedChanged（回调方法）

在这里，回调方法是可选的，根据使用目的可实现或不实现。

Register注册

由于DependencyProperty类是通过sealed访问修饰符封闭的，并且构造函数也被设置为private，因此只能在Register方法内部创建DP实例。这样的限制意味着创建DP的唯一方法是通过DependencyProperty.Register（或Attached）调用。在构造过程中，它会将自身添加到名为RegisteredPropertyList的静态集合对象中，从而能自然地收集并管理所有DP。

Property声明

使用DP的属性看起来像普通属性，但其内部的get和set没有实际使用的字段。相反，它们使用GetValue和SetValue方法。

public bool IsChecked
{
    get => (bool)GetValue(ContentNameProperty);
    set => SetValue(ContentNameProperty, value);
}

GetValue()和SetValue()方法可以通过DependencyObject使用。所有的WPF UI类都继承自DependencyObject，因此可以在任何地方注册DP并配置属性。

内部字段管理

实际上，在注册DP时，内部字段的管理已经准备好了。因此，归根结底，DependencyProperty内部管理一个（静态的）字段，并通过GetValue/SetValue方法提供字段的使用，然后通过属性来使用这个值。

依赖属性的概念

DP是通过DependencyProperty和DependencyObject以及内部逻辑，将所有的值以静态方式进行管理。这样以静态方式管理值的原因是，当DP自身没有值时，它会从VisualTree的层次结构中，比自己位置更高的最近的直接父控件继承DP值。由于这样的结构，可以期望在内存管理方面具有效率，并且对性能也有好处。

举个例子，假设在以下的WPF控件中使用了FontSize DP属性。

<Window FontSize="15">
    <StackPanel FontSize="15">
        <Button FontSize="15"/>
        <TextBlock FontSize="15"/>
        <MyCustomControl FontSize="15"/>
    </Grid>
</Window>

如果除了Window之外的所有控件都移除了FontSize属性，情况就会发生变化。

<Window FontSize="15">
    <StackPanel>
        <Button/>
        <TextBlock/>
        <MyCustomControl/>
    </Grid>
</Window>

这样的设计使得WPF控件在不同层级之间能够更有效地共享和继承属性值，同时还能减少冗余和提高性能。

在这种情况下，内部实际上只会有一个Window FontSize的值，而不是原来的5个。那么其他四个控件的FontSize值会处于Empty状态吗？答案是不会。因为DP会继承其父控件的值，所以从static Field继承的DP属性会表现得像是有自己的值一样。这就是依赖属性（DependencyProperty）的核心概念。

因此，在WPF中，所有控件都具有DataContext DP属性。除非显式更改了自己的DataContext，否则它们会使用其上级控件的DataContext。这样一来，只需在上级控件中设置一次DataContext，子控件就会自动参考并使用上级控件的DataContext。正是由于这样实现的依赖属性（DP）功能，WPF中的数据绑定能够如此强大地工作。

这种设计不仅简化了数据绑定和属性设置的逻辑，还使得在WPF应用程序的整体架构中，从上至下都能更加高效和灵活地管理状态和数据流，大大提高了开发效率和运行性能。

<Window DataContext="{Binding MyViewModel}">
    <StackPanel>
        <Button Command="{Binding MyCommand}"/>
        <TextBlock Text="{Binding MyText}"/>
        <MyCustomControl SomeProperty="{Binding MyProperty}"/>
    </Grid>
</Window>

在上面的例子中，StackPanel、Button、TextBlock、MyCustomControl都会引用其上级控件，即Window的DataContext。因此，在各个控件中无需单独设置DataContext，就能实现与ViewModel中的MyCommand、MyText、MyProperty的绑定。

依赖属性（DependencyProperty，简称DP）具有诸如继承、提供默认值、更改通知、数据绑定等特性，这些特性都极大地贡献了WPF的可用性和性能提升。希望通过本文，大家能理解DependencyProperty的基本概念、结构和工作原理。如果大家想了解更深入的内容，建议查找与DependencyProperty相关的资料，这将对大家有所帮助。
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