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最近开发企业信息管理软件，使用了WPF，对WPF的强大功能有了充分了解。本来翻译自codeproject，对理解WPF界面机制非常有好处，codeproject看不懂，找锐英源软件。
WPF控件继承
在我们讨论布局的细节（即，测量控件需要多少屏幕空间并将其放置在屏幕上）之前，我们需要简要讨论布局的对象。在本文中，我将它们称为控件，它可以是从FrameworkElement继承的任何内容，如控件或TextBox或。。。
对象->DispatcherObject->DependencyObject->Visual->UIElement->FrameworkElement->Control->TextBoxBase->TextBox
以下课程对布局讨论很重要：
DispatcherObject：非常简单，只有Dispatcher属性，它控制WPF UI线程的执行。Dispatcher还管理以何种顺序测量、排列和呈现控件。
DependencyObject：可以拥有WPF依赖属性的对象
Visual：是一个抽象类，包含将控件呈现（绘制）到屏幕所需的属性
UIElement：包含决定此控件是否需要布局和渲染的属性。一些与布局相关的属性：DesiredSize、IsArrangeValid、IsMeasureValid、RenderSize
FrameworkElement：包含逻辑树（Parent，LogicalChildren）和视觉树信息（VisualChildrenCount，GetVisualChild（））以及一些大小信息（ActualHeight，Height，VerticalAlignment，Margin，Padding）。
WPF布局流程概述
WPF使用两个线程，一个用于渲染，另一个用于管理UI。您编写的WPF代码在UI线程上运行。渲染线程在场景后面运行，用渲染指令填充GPU（图形处理单元）。几乎没有关于渲染线程的任何文档，但幸运的是，我们不需要知道关于它的任何细节。
WPF对所有代码只使用一个线程具有巨大的优势，即没有多线程问题，即两个线程试图同时更改相同的数据。
UI代码的执行不是线性的，而是分三个阶段运行，这三个阶段会反复进行：
第1阶段
在Window生命周期的开始，代码调用其构造函数或执行XAML会创建一个由Visuals组成的树，其中Window可能是用户在窗口中看到的所有其他内容的根。施工完成后，第2阶段开始。稍后，由于属性更改、鼠标单击、窗口大小更改以及许多其他原因而引发的某些事件，阶段1可能会再次运行。在第2阶段开始之前完成所有第1阶段代码的好处是，如果不同的代码部分要求再次布局控件，那么每次请求时，布局只会立即执行一次。
第2阶段
一旦WPF完成了想要在阶段1中运行的所有操作，它就通过遍历树并要求树中的每个孩子来测量自己来测量所有控件。
第3阶段
一旦孩子们被测量好，他们就会被安排好，也就是说，每一位家长都会告诉他们的孩子应该在哪里画画，以及他们能得到多少空间。
如有必要，一旦排列了子对象，它就会得到一个DrawingContext，可以用来编写绘图指令（=渲染）。
UI线程由Dispatcher控制。Dispatcher根据活动的优先级选择活动。第1阶段的活动具有最高优先级（正常）。即使在阶段1中运行的方法将Visual标记为布局，这也不会立即发生。相反，该Visual被分配给ContextLayoutManager中的MeasureQueue。一旦Dispatcher处理了所有具有正常优先级的活动，它就告诉ContextLayoutManager处理MeasureQueue中的可视化（第2阶段）。一旦处理完所有的视觉效果，Dispatcher就会通知其ContextLayoutManager处理ArrangeQueue中的所有视觉效果（阶段3，DispatterPriority.Render）。
从自己的代码开始布局
WPF通常知道控件何时需要再次布局，例如，如果用户更改了控件所在窗口的大小。但有时，只有您的代码知道您的控件需要再次布局，例如，因为用户单击了按钮或计时器。您的控件可能仍然具有相同的大小，因此严格来说，不需要新的测量和排列，只需要渲染，唉，WPF不允许您只请求渲染。
您的代码可以调用以强制布局和渲染的UIElement方法列表：
InvalidateMeasure（）：将Visual添加到MeasurementQueue并设置其MeasureDirty标志。稍后执行测量（阶段2）。如果该Visual的DesiredSize发生变化，则在测量所有Visual后将调用该Visual的Arrange（）。
InvalidateArrange（）：将Visual添加到ArrangeQueue并设置其ArrangeDirty标志。安排在稍后的时间执行（阶段3）。如果该Visual的RenderSize发生更改，则UIElement。Arrange（）作为其代码的一部分立即调用OnRender（）。请注意，在使用InvalidateArrange（）时，如果控件的大小没有改变，甚至控件的内容可能已经改变，则不会执行渲染。
InvalidateVisual（）：人们可能希望您的代码可以告诉WPF只需要呈现Visual，而不需要布局。唉，WPF不允许你这么做。OnRender（）只能从UIElement.Arrange（）中调用。因此，InvalidateVisual（）必须将Visual添加到ArrangeQueue，并设置RenderingInvalidated标志。
DependencyProperty和布局
WPF使用自己的属性系统。定义WPF属性时，可以指示更改该属性的值是否需要对该FrameworkElement进行新的布局。例如，FrameworkElement的Width属性定义如下：
public static readonly DependencyProperty WidthProperty =
DependencyProperty.Register(
"Width",
typeof(double),
typeof(FrameworkElement),
new FrameworkPropertyMetadata(
Double.NaN,
FrameworkPropertyMetadataOptions.AffectsMeasure,
new PropertyChangedCallback(OnTransformDirty)),
new ValidateValueCallback(IsWidthHeightValid));
对于我们的讨论，有趣的是FrameworkPropertyMetadataOptions。AffectsMeasure，表示如果属性值发生变化，则需要测量FrameworkElement。该FrameworkElement会自动添加到MeasureQueue及其MeasureDirty标志集。
实际上有五种不同的FrameworkPropertyMetadataOptions。影响Xxx标志：
有趣的是，属性值更改不仅可以强制其所属控件的新布局，还可以强制控件的父级的新布局。另一个有趣的点是，属性值的改变可以表明只需要渲染，这在InvalidateXxx（）方法中是不可能的。
谁调用UIElement。Measure（）和UIElement.Arrange（）？
像Window或Grid这样的WPF容器是其他WPF控件的父级。是父级调用其一个子级或多个子级的Measure（）和Arrange（），因为只有父级知道子级有多少屏幕空间可用。因此，在父母面前衡量或安排孩子是没有意义的。当需要布局时，WPF必须从树根开始，例如，使用Window并从那里遍历整个树，或者，如果只需要布局树的一部分，则从该部分树的根开始。为布局找到正确的控件是ContextLayoutManager的工作。
上下文布局管理器
我只是在写这篇文章时发现了ContextLayoutManager，这意味着我下面的描述可能不是100%准确。另一方面，ContextLayoutManager在幕后完成其工作，我们不需要了解所有细节。
Dispatcher有一个UI线程可能需要执行的所有活动的队列，例如对鼠标单击或计时器滴答声作出反应、打开窗口或进行布局……这些活动按优先级排序，其中一个原因是确保在布局开始前完成所有正常的UI活动。Dispatcher还拥有一个ContextLayoutManager，它基本上为所有需要测量的可视化对象维护一个队列，为所有需要安排的可视化对象保持一个队列。一旦测量时间到了（=阶段2，所有更高优先级的操作都已完成，树的至少一部分需要布局），ContextLayoutManager将搜索最接近需要测量的根的Visual，并调用其Measure（），然后调用其子级的所有Measure），这些子级对所有子级执行相同的操作，以此类推。每个被测量的视觉都会从MeasureQueue中移除。一旦子树被完全测量，一些可视化可能会留在MeasureQueue中，因为它们属于另一个子树，ContextLayoutManager开始处理该树，直到Measure队列为空。在此之后，ArrangeQueue（=Phase3）再次发生相同的事情。
如果没有改变大小，并且通过设置ArrangeDirty标志明确要求不进行排列，则可能只执行测量，而不进行排列。
如果之前已经执行了测量，并且不需要新的测量，则可能只执行排列，而不执行测量。
第2阶段：测量
YourControl.Measure()
UIElement.Measure()
FrameworkElement.MeasurementCore()
virtual FrameworkElement.MeasureOverride()
override YourControl.MeasureOverride()
父控件调用YourControl.Measure（）实际上是UIElement对Measure（）的调用，稍后调用FrameworkElement.MeasureCore（），稍后调用FrameworkElement.MeasureOverride（），它被YourControlMeasureOverride（）覆盖，其中控件具有测量自身的代码。
注意：以下是伪代码，它试图只显示基本内容。实际的代码要复杂得多。伪代码包括来自不同类的代码，比如当UI代码调用被FrameworkElement.MeasurementCore（）覆盖的MeasureCore（（）时。
您可以在此处找到实际的源代码：
void UIElement.Measure(avialableSize){
//1)
if (IsNaN(availableSize) throw Exception
if (Visibility==Collapsed) return;
if (avialableSize==previousAvialableSize && !isMeasureDirty) return;
//2)
ArrangeDirty = true;
desiredSize = MeasureCore(availableSize);
virtual Size UIElement.MeasureCore(Size availableSize) {}
override Size FrameworkElement.MeasureCore(availableSize){
//3)
frameworkAvailableSize = availableSize - Margin;
if (frameworkAvailableSize>UIElement.MaxSize)
frameworkAvailableSize = UIElement.MaxSize;
if (frameworkAvailableSize<UIElement.MinSize)
frameworkAvailableSize = UIElement.MinSize;
desiredSize = MeasureOverride(frameworkAvailableSize);
virtual Size FrameworkElement.MeasureOverride(Size availableSize){}
override Size YourControl.MeasureOverride(Size constraint){
//4) here you write the code measuring the control
return desiredSize;
}
//5)
desiredSize += Margin
if (desiredSize<UIElement.MinSize)
desiredSize = UIElement.MinSize;
if (desiredSize>UIElement.MaxSize)
desiredSize = UIElement.MaxSize;
return desiredSize;
}
//6)
if (IsNaN(desiredSize) throw Exception
if (IsPositiveInfinity(desiredSize) throw Exception
MeasureDirty = false;
}
伪代码可能看起来有点混乱。重要的是：
如果控件被折叠，或者自上次Measure（）调用以来可用空间没有改变，代码将立即返回。如果可用空间没有改变，Measure（）将不会强制稍后运行Arrange（）。
如果可用大小已更改，则稍后将执行Arranged（），即使desiredSize未更改！
FrameworkElement从可用大小中减去边距。FrameworkElement确保availableSize小于控件的MaxSize。MaxSize实际上不是WPF属性。我用它作为MaxWidth和MaxHeight的缩写。FrameworkElement确保availableSize大于控件的MinSize。
要对控件进行自己的测量，请重写控件中的MeasureOverride（）。
一旦您的代码返回了desiredSize，FrameworkElement就会将Margin添加到desiredSize。FrameworkElement确保desiredSize大于等于MinSize，小于等于MaxSize。如果定义了“宽度”或“高度”，则它们将否决“最小尺寸”，并且所需的“尺寸”将成为“宽度”和“高度”所指定的任何尺寸。
最后，当desiredSize不是数字或无穷大时，UIELement抛出异常。
有趣的是，输入availableSize可以是无限的，但输出desiredSize不能是无限的。例如，当父级是ScrollViewer时，无限大小作为输入是有意义的。在ScrollViewer中，每个孩子都可以使用任意多的空间。基本上，当父母给孩子无限的空间时，它会问孩子想要多少空间，没有任何限制。
如果子对象不知道应该使用多少空间，它可以只返回约束，但也可以返回新的大小（0,0）。在安排过程中，家长可能不关心孩子需要多少空间，甚至给孩子更多的空间。例如，当子对象的“对齐”（Alignment）设置为“拉伸”（Stretch）时，父对象会提供所有可用空间，即使子对象要求的空间更少。
请注意，FrameworkElement负责Margin、MaxSize和MinSize，但不处理Border和Padding，这意味着您必须在代码中处理Padding（如果您的控件支持）。
第3阶段：布置（包括渲染）
YourControl.Arrange()
UIElement.Arrange()
FrameworkElement.ArrangeCore()
virtual FrameworkElement.ArrangeOverride()
override YourControl.ArrangeOverride()
virtual UIElement.OnRender()
override YourControl.OnRender ()
父控件调用YourControl.Arrange（）实际上是UIElement的Arrange（）调用。稍后调用FrameworkElement.ArrangeCore（），稍后调用FrameworkElement.ArrangeOverride（），它被YourControl.ArrangeOverride（）覆盖，其中您的控件具有度量自身的代码。 如果控件的RenderSize已更改或其RenderingInvalidated标志已设置，UIElement也会调用UIElement.OnRender（），由YourControl.OnRender（）覆盖，其中控件包含创建渲染指令的代码。
void UIElement.Arrange(Rect finalRect) {
//1)
if (IsNaN(finalRect) throw Exception
if (IsPositiveInfinity(finalRect) throw Exception
if (Visibility==Collapsed) return;
//2)
if (MeasureDirty){
UIElement.Measure(PreviousConstraint)
}
//3)
if (finalRect==previousFinalRect && !isArrangeDirty) return;
UIElement.ArrangeCore(finalRect);
virtual void UIElement.ArrangeCore(Rect finalRect){}
override void FrameworkElement.ArrangeCore(Rect finalRect){
//4)
Size arrangeSize = finalRect.Size;
arrangeSize = Math.Max(arrangeSize - Margin, 0);
if (Alignment!= Stretch) arrangeSize = desiredSize;
if (arrangeSize>MaxSize) arrangeSize = MaxSize;
RenderSize = ArrangeOverride(arrangeSize);
virtual Size UIElement.ArrangeOverride(Size finalSize){}
override Size YourControl.ArrangeOverride(Size arrangeBounds) {
//5) here, you write the code measuring the control
}
//6) this is followed by some complicated code doing clipping and LayoutTransform
}
ArrangeDirty = false;
//7)
if ((sizeChanged || RenderingInvalidated || firstArrange){
DrawingContext dc = RenderOpen();
OnRender(dc);
virtual void UIElement.OnRender(DrawingContext drawingContext)
override void YourControl.OnRender(DrawingContext drawingContext) {
//9) here you write the code rendering the control
}
}
对于测量，如果父级提供无限空间，则可以。但如果父级传递无限空间进行排列，则会抛出异常。如果控件被折叠，Arrange（）将返回。
理论上，在布置之前，应始终测量控件。但是，当Arrange（）注意到Measure（）之前没有被正确调用，即MeasureDirty仍然被设置时，Arrange（）会立即调用Measure（）。
如果可用空间未更改且未设置isArrangeDirty，Arrange（）将返回。
arrangeSize也可能会因为剪裁而调整，这在伪代码中没有显示。由于LayoutTransform（伪代码中未显示），arrangeSize也可能会被调整。
Arrange（Rect finalRect）接收包含坐标X、Y和大小的Rect，而ArrangeOverride（Size finalSize）仅接收finalRect.Size。当子对象自行排列时，它不知道其父对象内自己的X和Y坐标。要对控件进行自己的排列和渲染，请重写控件中的ArrangeOverride（）。
控件完成排列和编写呈现指令后，UIElement。Arrange（）继续进行一些裁剪和布局转换计算。
如果渲染大小已更改或设置了RenderingInvalidated标志，则UIElement。Arrange（）调用UIElement。在控件中重写的OnRender（）。在那里，您可以放置渲染说明。
请注意，如果对齐设置为拉伸，则父对象将为子对象提供所有可用空间，而不仅仅是子对象所需的所需大小。
不同尺寸特性的含义
当我开始使用WPF时，我经常错误地假设控制。Width将告诉我屏幕上控件的宽度是多少，这一点都不正确：
宽度：可以在XAML中设置一个属性，该属性可用于建议控件的宽度，默认值为double。Nan（即未使用）。
高度：可以在XAML中设置一个属性，该属性可用于建议控件的高度，默认值为double。Nan（即未使用）。
DesiredSize：您的控件在MeasureOverride（）结束时请求的大小，加上添加了边距，并强制执行宽度/高度、最小宽度/最小高度和最大宽度/最大高度（如果已定义）。DesiredSize由父控件用于安排。
RenderSize：父控件为渲染提供的大小。RenderSize与DesiredSize不同，因为a）DesiredSize有边距，而RenderSize没有边距，并且b）父级可能决定给子级一个不同于请求的大小。
ActualWidth:实际上是RenderSize.Width
ActualHeight:实际上是RenderSize.Height