Freezable ---探索WPF中Freezable承载数据的原理

可用于本人这个头像

引言

在之前写的一篇文章【WPF --- 如何以Binding方式隐藏DataGrid列】中，我先探索了 DataGridTextColumn 为什么不在可视化树结构内？又给出了解决方案，使用 Freezable ，该抽象类是 DependencyObject 的子类，能使用依赖属性在 Xaml 进行绑定，它承载了 DataContext 且有属性变化通知功能，触发 VisibilityConverter转换器，实现了预期功能。
然后有群友问了这样一个问题:

这里有两个问题：

• 非可视化树中的元素不能通过 RelativeSource 或者 ElementName 访问到可视化树中的数据，为何可以通过 resource 的方式访问？
  
• Freezable 类为何能够中转数据，DependencyObject 不行？
  

那么本篇文章就来探索一下 Freezable实现了上述功能的原理是什么？
原理探索

准备

我们还是使用上一篇文章中的示例，让后为了便于剖析源码，做了部分改动。
首先，准备自定义  Freezable 类：

1. public class CustomFreezable : Freezable
2. {
3.     public static readonly DependencyProperty ValueProperty = DependencyProperty.Register("Value", typeof(object), typeof(CustomFreezable));
5.     public object Value
6.     {
7.         get => (object)GetValue(ValueProperty);
8.         set => SetValue(ValueProperty, value);
9.     }
11.     protected override void OnChanged()
12.     {
13.         base.OnChanged();
14.     }
15.    
16.     protected override void OnPropertyChanged(DependencyPropertyChangedEventArgs e)
17.     {
18.         base.OnPropertyChanged(e);
19.     }
21.     protected override Freezable CreateInstanceCore()
22.     {
23.         return new CustomFreezable();
24.     }
25. }

复制代码

然后准备界面，但是这回跟之前不一样的是所有 DataGridTextColumn 列不在 XAML 中绑定，我们放在后台绑定:

1. <Window.Resources>
2.     <local:VisibilityConverter x:Key="VisibilityConverter" />
3.     <local:CustomFreezable x:Key="customFreezable" Value="{Binding IsVisibility, Converter={StaticResource VisibilityConverter}}" />
4. </Window.Resources>
5. <Grid>
6.     <Grid>
7.         <Grid.ColumnDefinitions>
8.             <ColumnDefinition Width="1*" />
9.             <ColumnDefinition Width="1*" />
10.         </Grid.ColumnDefinitions>
11.         <DataGrid
12.             x:Name="dataGrid"
13.             AutoGenerateColumns="False"
14.             CanUserAddRows="False"
15.             ItemsSource="{Binding Persons}"
16.             SelectionMode="Single">
17.         </DataGrid>
18.         <CheckBox
19.             Grid.Column="1"
20.             Content="是否显示年龄列"
21.             IsChecked="{Binding IsVisibility, Mode=TwoWay, UpdateSourceTrigger=PropertyChanged}" />
22.     </Grid>
23. </Grid>

复制代码

然后准备 Code-Behind 代码，增加 InitDataGrid() ，手动绑定所有列。

1. public partial class MainWindow : Window, INotifyPropertyChanged
2. {
3.     public event PropertyChangedEventHandler? PropertyChanged;
5.     public void OnPropertyChanged([CallerMemberName] string propertyName = null)
6.     {
7.         PropertyChanged?.Invoke(this, new PropertyChangedEventArgs(propertyName));
8.     }
10.     public MainWindow()
11.     {
12.         InitializeComponent();
13.         Persons = new ObservableCollection<Person>() { new Person() { Age = 11, Name = "Peter" }, new Person() { Age = 19, Name = "Jack" } };
14.         DataContext = this;
16.         InitDataGrid();
17.     }
19.     private void InitDataGrid()
20.     {
21.         DataGridTextColumn columen1 = new DataGridTextColumn();
22.         columen1.Header = "年龄";
23.         columen1.Binding = new Binding("Age");
24.         columen1.Width = new DataGridLength(1, DataGridLengthUnitType.Star);
26.         Binding binding = new Binding("Value");
27.         binding.Source = FindResource("customFreezable");
29.         BindingOperations.SetBinding(columen1, DataGridTextColumn.VisibilityProperty, binding);
31.         dataGrid.Columns.Add(columen1);
33.         DataGridTextColumn columen2 = new DataGridTextColumn();
34.         columen2.Header = "姓名";
35.         columen2.Binding = new Binding("Name");
36.         columen2.Width = new DataGridLength(1, DataGridLengthUnitType.Star);
38.         dataGrid.Columns.Add(columen2);
40.     }
42.     private bool isVisibility = true;
43.     public bool IsVisibility
44.     {
45.         get => isVisibility;
46.         set
47.         {
48.             isVisibility = value;
49.             OnPropertyChanged(nameof(IsVisibility));
50.         }
51.     }
53.     private ObservableCollection<Person> persons;
55.     public ObservableCollection<Person> Persons
56.     {
57.         get { return persons; }
58.         set { persons = value; OnPropertyChanged(); }
59.     }
60. }

复制代码

源码剖析

在源码剖析之前，如果大家还不会如何使用VS调试.Net源码，建议先阅读我的另一篇文章【编程技巧 --- VS如何调试.Net源码】，学习如何调试源码。
接下来，在程序启动之前，我们在 CustomFreezable 的重载方法 OnChanged() 设置断点，然后使用VS调试源码，查看调用堆栈：

可以看到，从 InitDataGrid() 开始，到属性变化触发变化事件，整个流程都可以在调用堆栈中看到，我们可以逐帧分析，来解决开篇的两个问题。
剖析步骤

我们将上述调用链编号，逐步分析：

• 编号1：FindResource(...)
  

• 编号2：FrameworkElement.FindResourceInternal(...)
  

• 编号3：FindResourceInTree(...)
  

• 编号4：FetchResource(...)
  

• 编号5~6：GetValue(...)，在这里已经获取到字典中资源了。
  

• 编号7~8 OnGettingValue(...)
  

• 编号9~10 AddInheritanceContext(...)
  

• 编号11~12 ProvideSelfAsInheritanceContext(...)
  
  
  
• 编号13  AddInheritanceContext(...)
  
  
  
  
  

后面的就不用看了，后面的就是因为 Freezable 更换了 InheritanceContext 触发了OnInheritanceContextChanged()后又触发了 NotifyPropertyChange。
接下来看看为什么当 IsVisibility 变化时，能通知到  Freezable？

• NotifySubPropertyChange(...)
  

• FireChanged(...)
  

• GetChangeHandlersAndInvalidateSubProperties(...)
  
  
  

可以看到从1~9仅仅是 FindResource("customFreezable"); 这一个方法所作的事情，主要是从资源字典中查询想要的对象，如果该对象是 Freezable类型的，则将当前资源的 DataContent的 Visual 绑定为 Freezable的 InheritanceContext ，然后10~12，是该上下文在当前资源的 DataCobtent 触发 PropertyChanged时，去InheritanceContext 中找出关联的 CallHandle 强制刷新，触发变化事件，达到联动效果。
那么从解析源码的过程中看，开篇的两个问题就都有了答案

• 非可视化树中的元素不能通过 RelativeSource 或者 ElementName 访问到可视化树中的数据，为何可以通过 resource 的方式访问？
  原因就是 FindResource 方法中，如果要查询的资源是Freezable类型的，则会将当前资源的 DataContent的 Visual 绑定到 InheritanceContext，所以Freezable 也就可以访问到可视化树中的数据了。
  
• Freezable 类为何能够中转数据，DependencyObject 不行？
  从代码中，编号11~12 ProvideSelfAsInheritanceContext(...)也可以看出，绑定 InheritanceContext 时有一个必要条件就是该资源必须为 Freezable 类型的才可以，我猜测这可能跟这个类的定义有关系，Freezable 类为 WPF 中的对象提供了不可变性和性能优化的功能，同时也为动画、资源共享和跨线程安全性等方面提供了便利。 该类是更好地管理和优化 WPF 应用程序中的对象和资源的，所以可能不想让开发者随意使用吧，所以就仅提供该类能够拥有 InheritanceContext 而没法使用 DependencyObject 。
  

小结

Freezable 类除了上文示例中的用法，其实它这种间接绑定的方式可以解决很多场景，比如某个元素的属性并不是依赖属性，但是你就是想使用 Binding 的方式，让它动态变化，也可以使用上文示例的方式进行绑定。
好了，源码解析的过程其实还是比较复杂的，本文中其实也省略了一些源码阅读过程中细节，若大家阅读有疑问的地方，欢迎找我解疑，建议不明白的点，优先自行进行一下源码调试。
有错误之处，还请大家指正。

来源:https://www.cnblogs.com/pandefu/Undeclared/17946312
免责声明：由于采集信息均来自互联网，如果侵犯了您的权益，请联系我们【E-Mail:cb@itdo.tech】 我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！