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第 12 章 WPF 入门
WPF（Windows Presentation Foundation，视窗展示[呈现/展现/显示/表示]基础）是
Windows 的新一代图形子系统，它为开发人员提供了统一的编程模型，可用于构建合并了 UI、
媒体和文档的丰富 Windows 智能客户端用户体验。本章只介绍 WPF 的一些基本内容，更多
的内容和细节，可阅读在本章最后一节中列出的相关图书。
12.1 概述
Windows 的图形子系统，经历了从 GDI 到 GDI+再到 WPF 的发展过程。GDI 是 Windows
1.0（1985 年 11 月）就有的传统图形子系统，GDI+是随 Windows XP（2001 年 10 月）引入
的新式图形子系统，而 WPF 则是随 Windows Vista 和.NET 3.0（2006 年 11 月）推出的全新
Windows 图形子系统，它统一了桌面和浏览器等客户端应用程序的图形界面，基于
DirectX、.NET 框架和 XAML，是 Windows 的下一代 GUI 显示系统。
其中，XAML（eXtensible Application Markup Language，可扩展应用程序标记语言），是
一种基于 XML 的用户界面标记语言，用于定义 UI 元素、数据绑定、事件和其他特性。WPF
强调声明式描述，使用 XAML 是 WPF 的重要新特性，XAML（从而脚本语言 JavaScript）
可用于界面设计，这使得界面设计和界面编程可分离开来。
WPF 是（3.0 以上版本的）.NET 框架的组成部分，是为托管代码而设计的。.NET 3.0 建
立在.NET 2.0 之上，WPF 是其四个新组件中最主要的一个。参见下图
WPF 与.NET 框架
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WPF 开发平台构建于一个已过扩展的核心编程系统上，可支持一组广泛的应用程序开
发功能，包括应用程序模型本身、资源、控件、图形、布局、数据绑定、文档以及安全性。
WPF 是下一代显示系统，用于生成能带给用户震撼视觉体验的 Windows 客户端应用程
序。使用 WPF，你可以创建广泛的独立应用程序以及浏览器承载的应用程序。如下图所示
的 Contoso 公司的卫生保健样本应用程序：
WPF 作为.NET 框架类型的一个子集存在，这些类型大多位于 System.Windows 命名空
间。如果你以前已使用.NET 框架通过诸如 ASP.NET 和 Windows 窗体之类的托管技术生成
应用程序，那么你应该熟悉 WPF 的基本编程体验；你可以使用你最喜爱的.NET 框架编程语
言（如 C# 或 Visual Basic）实例化类、设置属性、调用方法以及处理事件。
为了支持某些更强大的 WPF 功能并简化编程体验，WPF 包括了更多编程构造，这些编
程构造增强了属性和事件：依赖项属性和路由事件。
12.1.1 构成
WPF 主要由 MIL（Media Integration Layer，媒体集成层）、编解码器、展示核心和展示
框架四部分构成，参见下图：
WPF 架构图
图中的红色部分是 WPF 的主要部件，其中的 MIL 和编解码器合称为 milcore（MIL 核
GDI
Kernel
CLR
GDI+
DirectX
User
编解码器
MIL
展示核心
展示框架
Win32/64
.NET
托管代码
本地代码
GDI+的托管封装
Windows 窗体
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心，对应的 DLL 为 milcore.dll）是用本地代码编写的非托管组件，目的是实现与 DirectX 的
紧密集成。WPF 中的所有显示是通过 DirectX 引擎完成的，可实现高效的硬件和软件呈现。
WPF 还要求对内存和执行进行精确控制。而 MIL 中的组合引擎受性能影响关系大，所以才
需要放弃 CLR 的许多优点来提高性能。WPF 的另外两个组件——展示核心（对应的程序集
为 PresentationCore.dll）和展示框架（对应的程序集为 PresentationFramework.dll）则是用托
管代码 编 写的（ 对 应的程 序 集 DLL 缺省 安 装时都 位 于目录 C:\Program Files\Reference
Assemblies\Microsoft\Framework\v3.0\中）。WPF 主要编程模型是通过托管代码公开的。在
WPF 的早期设计阶段，曾有过大量关于如何界定系统的托管组件和非托管组件的争论。CLR
提供一系列的功能，可以令开发效率更高并且更加可靠（包括内存管理、错误处理和通用类
型系统等），但这是需要付出代价的。
图中的黄色部分是.NET 传统的图形界面，其基础是对平面 GDI+的托管封装，用户界面
则是 Windows 窗体，它们都离不开底层的 GDI。
图中的其余部分都是 Windows 的部件。其中深蓝色部分为 Windows 的传统三大部件
——核心（Kernal）/ 用户界面（User）/ 图形（GDI）、GDI+是从 Windows XP 起引入的部
件、DirectX 和 CLR 则是从 Windows Vista 起引入的系统标准部件（在之前的 Windows 版本
中 DirectX 和 CLR 只是外加模块）。
WPF 的帮助文 档 在 MSDN 中的位置 ： 目录\.NET 开发\.NET Framework SDK\.NET
Framework 3.5\Windows Presentation Foundation\。
12.1.2 优点
WPF 具有如下亮点：
新型界面与开发工具——Windows 的用户界面（基于 GDI），从 3.0 到 XP 一直没有什
么本质的变化。传统的窗口、菜单、对话框和控件等界面元素，样式单调死板，远远
不能满足现代化客户体验的需求。传统的 GUI 开发工具众多，包括 C/C++/Win32
API、MFC 和 VB 等。.NET（基于 GDI+）的基本用户界面是（与传统的 Windows GUI
类似的）Windows 窗体（Form），主要开发工具是 C# 与 VB。Windows Vista 和.NET
3.0 引入的 WPF 是全新的用户界面（与 MFC 功能包类似），支持样式（style）、模板
（template）、皮肤（skin）和主题（theme）等，还支持矢量图形、3D 动画、流媒体
播放等。而且 WPF 可以给每个界面元素完全不同的外观。WPF 的开发工具有 C#、
VB、XAML 和 JavaScript 等。
广泛整合——在传统的 Windows 和老版本的.NET 平台上创建界面丰富友好的（多媒
体）应用程序，除标准的 2D 图形和窗口/控件之外，还需要用到不同的开发接口和技
术。而.NET 3.0 中的 WPF，通过统一的编程模型和紧密整合，可以将各种媒体类型
的数据组合在一起展现。参见下表：
功能
.NET 2.0
.NET
3.0
带控件的窗口
Windows 窗体
2D 图形
GDI+
3D 图形
DirectX
视频
Windows 媒 体 播 放 器
API
PDF 文档
自己编程操作
WPF
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统一客户端——网络的客户端，有传统的 C/S（Client/Server，客户/服务器）和现代
的 B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）两种类型。前者为与操作系统平台相关的
桌面应用程序，虽界面美观、反应迅速、且交互性强，但是难于开发（需针对不同运
行平台开发不同版本）、部署和升级，安装、运行和维护的成本都高，一般称为胖客
户（fat client）；后者为在（与操作系统平台无关的）Web 浏览器内运行的应用程序，
其界面、交互性和反应速度正在获得不断改善，而且易于开发（不需针对不同运行平
台开发不同版本）、部署和升级，安装、运行和维护的成本都低，一般称为瘦客户（thin
client）。使用传统的开发平台和工具，是不能编写可同时在这两种客户端都能运行的
应用程序的，即使二者在功能和界面上是完全相同的，也是如此。由于分开编写这两
种程序所用的平台、工具、语言、接口、类库和控件等都相差巨大，即使要从其中的
一种移植到另一种，工作也是十分艰巨的。而 WPF 统一了这两种客户端的界面编程，
使用 WPF 编写的一个程序，在分别设置和编译后，可同时在这两种客户端上运行，
而且界面完全相同。
与分辨率无关——由于客户端的用户设备千差万别，从 2 英寸的手机、到 20 英寸的
计算机显示器、再到 50 英寸的平板电视，大小和分辨率差别都很大。传统的 GUI（包
括 XP 及以前版本的 Windows 操作系统）一般都采用图像作为界面元素（如鼠标光标、
图标、各种控件中的图案等），为了适应于多种分辨率的需要，不得不创建和维护多
个分辨率的版本，不然就会在高分辨率的显示设备上出现明显的马赛克现象。而建立
在 DirectX 之上的 WPF，采用了基于矢量图形的用户界面元素，能适应不同分辨率的
显示设备。
硬件加速——传统的 Windows 图形子系统（GDI/GDI+），是基于功能简单的老式显卡
的，未能利用发展日新月异的 2D/3D 图形加速卡（GPU）的强大功能。而 WPF 是基
于 Direct3D 创建的，WPF 应用程序中的所有 2D/3D 图形和文字等内容，都会被转换
成 3D 三角形、材质和其他 Direct3D 对象，并由硬件负责渲染。所以 WPF 支持 3D 界
面，并可充分利用显卡的硬件加速功能。由于 WPF 主要是为 Vista 及以后版本的
Windows 设计的，在早期的版本中使用 WPF 会存在一些功能上的限制，例如 3D 对
象没有抗锯齿功能、非矩形和透明窗口不支持硬件加速等。另外，Vista 中有一个利
于 WPF 应用程序的重大改进，它有一个会对 GPU 资源进行虚拟化和安排的新驱动模
型，可解决在多个使用 GPU 的应用程序同时运行时可能出现的资源争夺问题。
声明式编程——Windows API 一直使用自己的声明式资源脚本语言，来定义菜单和对
话框的布局（见 MFC 项目的*.rc 文件）。老式的.NET 程序（如 Windows 窗体）虽然
没有内建对声明式用户界面定义的支持，但是却是利用声明式定制属性和基于 XML
的配置和资源文件。但是 WPF 通过引入 XAML，将声明式编程带入一个新的阶段。
WPF 和 XAML 的结合，十分类似于使用 HTML 来定义一个网页型用户界面，但是前
者有着更惊人的表达能力，甚至超越了用户界面的范畴。WPF 可以将 XAML 作为一
种文档格式、一个 2D 图形和一种 3D 模型的表示。WPF 的基于 XAML 的声明式界面
编程，可以将用户界面的设计和用户界面的编程彻底分离，有利于专业人员的分工合
作，也有利于程序员将注意力集中在逻辑算法和程序功能上。
富创作和定制——在传统的 Windows GUI 编程中，想在控件上绘图，或创建带有自
己喜爱图案的按钮是非常困难的，更不用说在菜单和控件上实现动画和视频播放等多
媒体功能了。而 WPF 使得这一切都变得异常简单，WPF 控件具有尼从没见过的创作
能力。例如，你可将动画按钮放入组合框控件中、可将视频片段放入菜单中。而且这
些特别的定制，并不需要编写多少代码（甚至不要任何代码）就可以完成。同样，WPF
也使创建具有完全不同外观“皮肤”的应用程序，变得十分简单。
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易于部署——WPF 为部署（deployment）传统桌面应用程序和寄宿于浏览器中的应用
程序提供了选择：使用 Windows Installer 和 ClickOnce。WPF 的一个新颖有趣的方面，
是它构建在 ClickOnce 之上，为与 Web 浏览器及其导航系统的直接整合提供了支持。
总之，WPF 集众家之长，将多种系统的最佳特性组合在一起，包括：DirectX 的 3D 硬
件加速、Windows 窗体的开发效率、Adobe Flash 的强大动画支持、HTML/XML 的声明式标
记和易于部署等。
WPF 的设计目标和主要动机，是将控件的外观显示和其控制功能分离开来，从而实现
完美的 MVC 模型。
12.1.3 WPF 应用程序种类
WPF 支持的应用程序种类有：
桌面应用程序——可以用 WPF 编写界面美观、功能丰富的桌面应用程序，可进一步
分成如下两类：
传统桌面应用程序——采用传统的框架窗口或窗体作为界面，还可通过
ClickOnce（点击一次）技术由远程 Web 服务器分发和安装。
基于导航的 WPF 应用程序——采用（类似于 Web 浏览器的）导航架构的系列
WPF 桌面应用程序，具有向前和向后按钮、允许在页面间切换、能维护历史
列表，例如 Vista 的资源管理器。
Web 浏览器应用程序——即 RIA（Rich Internet Application，富互联网应用程序），可
进一步分成如下两类：
XBAP 应用程序——XBAP（XAML Browser Aplication，XAML 浏览器应用程
序）是一种在 Web 浏览器内运行的基于 XAML 的 WPF 应用程序（文件扩展
名为*.xbap），需要高版本的浏览器软件支持，而且有如下限制：
不能创建和显示独立的窗体；
不能显示应用程序自定义的对话框；
不能显示由 XBAP 本身启动的保存对话框；
不能访问本地的文件系统（但允许使用隔离存储）；
不能使用传统的 UI 模型（如 Windows 窗体和 ActiveX）或调用非托管代
码。
虽然 XBAP 在创建二级窗口（如窗体和对话框）上有很多限制，但是可以通
过浏览器的原生页面导航模型向用户显示多个用户界面来弥补。
Silverlight 应 用 程 序 ——Silverlight （ 银 光 ） 是 微 软 公 司 推 出 的 一 种 （ 与
Adobe/Macromedia 的 Flash/Flex 和 Sun 的 JavaFx 竞争的）可编程的浏览器插
件，支持跨平台的 RIA 运行。Silverlight 为 WPF 的一个子集，小巧而易于下
载安装，不需要安装.NET（3.0 以上）平台。既可以用 VS08 开发，也可以用
微软的专用工具 Expression Blend（表达式混合）开发，还可以使用普通文本
编辑器和脚本语言 JavaScript 等开发。Silverlight 开发代号为 WPF/E，2007 年
9 月 5 日发布 1.0 版，2008 年 10 月 14 日发布 2.0 版，2009 年 3 月 18 日发布
3.0 的 Beta 版。Silverlight 应用程序指在 Silverlight 环境下运行的 RIA 应用程
序，具有 WPF 的界面和图形、动画、视频、文档等多媒体功能。
