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WPF中依赖属性的底层

在 WPF 中，依赖属性（Dependency Property）是 WPF 属性系统的核心，它支持功能强大的特性（如数据绑定、动画、样式等）。其底层实现是围绕 DependencyObject 类展开的。以下是 WPF 中依赖属性底层机制的关键点：

1. 依赖属性的注册与标识

注册过程

依赖属性是通过静态方法 DependencyProperty.Register 注册的。注册过程生成一个唯一的 DependencyProperty 标识符，用于标识该属性。

• 注册时需要提供以下信息：

  1. 属性名（字符串形式）。
  2. 属性类型。
  3. 所属类型（属性所属的类）。
  4. 元数据（PropertyMetadata），可包含默认值、回调等信息。

• 生成的 DependencyProperty 是一个静态字段，所有依赖属性的访问和操作都依赖它。

示例

public static readonly DependencyProperty MyProperty =DependencyProperty.Register("MyProperty",              // 属性名称typeof(int),               // 属性类型typeof(MyClass),           // 所属类new PropertyMetadata(0));  // 默认元数据

在底层，WPF 通过这个标识符将依赖属性映射到 DependencyObject 的属性存储系统中。

2. 依赖属性的存储系统

属性值存储

依赖属性值不直接存储在对象实例的字段中，而是存储在 DependencyObject 的全局属性存储系统中。

• WPF 使用一个高效的内部数据结构（EffectiveValueEntry）来存储属性值。这种机制允许多个对象共享默认值，并在需要时动态计算和存储值。
• 内存优化：
  如果某个依赖属性使用的是默认值，那么属性存储系统中不会显式存储该值，而是通过查找元数据获取默认值。

3. 依赖属性的值计算

WPF 使用一个复杂的 优先级系统 来计算依赖属性的最终值。不同来源的值按照优先级规则合并。

值的来源与优先级

以下是依赖属性值的主要来源（按优先级从高到低）：

1. 本地值：通过 SetValue 显式设置的值。
2. 动画：如果该属性正在动画化，动画值会覆盖本地值。
3. 绑定：通过数据绑定设置的值。
4. 样式和模板：
   • 样式中的 Setter。
   • 样式中的 Trigger。
5. 继承值：某些依赖属性可以从逻辑树中的父元素继承。
6. 默认值：通过元数据指定的默认值。

示例

当获取依赖属性值时，WPF 会按优先级从高到低依次检查这些来源，找到最高优先级的值作为最终值。

4. 依赖属性的回调机制

依赖属性支持两种回调：

1. PropertyChangedCallback：当属性值发生变化时触发。
2. CoerceValueCallback：允许动态调整属性值。

示例

public static readonly DependencyProperty MyProperty =DependencyProperty.Register("MyProperty",typeof(int),typeof(MyClass),new PropertyMetadata(0, OnMyPropertyChanged));private static void OnMyPropertyChanged(DependencyObject d, DependencyPropertyChangedEventArgs e)
{// 属性值变化时的逻辑
}

回调机制是 WPF 属性系统的核心特性，允许开发者在属性值变化时执行自定义逻辑。

5. 依赖属性的性能优化

惰性加载（Lazy Loading）

WPF 的依赖属性系统对属性存储进行了优化：

• 如果属性值未显式设置，则不会占用额外的存储空间。
• 属性值使用时才动态计算。

批量更新

为了提高性能，WPF 使用了一个批处理机制（DependencyObject 的内部变更通知队列），避免频繁触发 UI 更新。

6. 依赖属性的继承

某些依赖属性（如 DataContext）支持从逻辑树中父元素自动继承值。这是通过 FrameworkPropertyMetadata 的 Inherits 标志实现的。

示例

FrameworkPropertyMetadata metadata = new FrameworkPropertyMetadata(null, FrameworkPropertyMetadataOptions.Inherits);
DependencyProperty.Register("MyInheritedProperty", typeof(string), typeof(MyClass), metadata);

继承机制的底层依赖于 WPF 的逻辑树结构，值会从父元素传播到子元素。

7. 依赖属性与 CLR 属性的关系

依赖属性通常会通过包装 CLR 属性进行访问。CLR 属性的 getter 和 setter 调用 GetValue 和 SetValue 方法。

示例

public int MyProperty
{get { return (int)GetValue(MyPropertyProperty); }set { SetValue(MyPropertyProperty, value); }
}

8. 依赖属性与附加属性

附加属性（Attached Property）是依赖属性的一种特殊形式，允许将属性附加到其他类的实例上。其底层仍使用 DependencyProperty 系统，但通过静态方法访问。

示例

public static readonly DependencyProperty MyAttachedProperty =DependencyProperty.RegisterAttached("MyAttached",typeof(int),typeof(MyClass),new PropertyMetadata(0));public static int GetMyAttached(DependencyObject obj)
{return (int)obj.GetValue(MyAttachedProperty);
}public static void SetMyAttached(DependencyObject obj, int value)
{obj.SetValue(MyAttachedProperty, value);
}

9. 底层类的作用

• DependencyObject：
  所有支持依赖属性的类的基类，提供 GetValue 和 SetValue 方法，以及属性存储和变更通知机制。

• DependencyProperty：
  静态标识符类，用于标识依赖属性。

• PropertyMetadata：
  定义依赖属性的元数据，包括默认值和回调方法。

• FrameworkPropertyMetadata：
  PropertyMetadata 的扩展，支持 WPF 框架特性（如继承、AffectsRender 等）。

总结

依赖属性是 WPF 属性系统的核心，其底层机制基于 DependencyObject 的高效存储和动态值计算能力。通过统一的存储系统、优先级规则和回调机制，依赖属性为 WPF 提供了数据绑定、样式、动画等高级功能，同时在性能和灵活性之间达成了平衡。