[WPF自定义控件库]了解如何自定义ItemsControl

1. 前言

对WPF来说ContentControl和ItemsControl是最重要的两个控件。

顾名思义，ItemsControl表示可用于呈现一组Item的控件。大部分时候我们并不需要自定义ItemsControl，因为WPF提供了一大堆ItemsControl的派生类：HeaderedItemsControl、TreeView、Menu、StatusBar、ListBox、ListView、ComboBox；而且配合Style或DataTemplate足以完成大部分的定制化工作，可以说ItemsControl是XAML系统灵活性的最佳代表。不过，既然它是最常用的控件，那么掌握一些它的原理对所有WPF开发者都有好处。

我以前写过一篇文章介绍如何模仿ItemsControl，并且博客园也已经很多文章深入介绍ItemsControl的原理，所以这篇文章只介绍简单的自定义ItemsControl知识，通过重写GetContainerForItemOverride和IsItemItsOwnContainerOverride、PrepareContainerForItemOverride函数并使用ItemContainerGenerator等自定义一个简单的IItemsControl控件。

2. 介绍作为例子的Repeater

作为教学我创建了一个继承自ItemsControl的控件Repeater（虽然简单，用来展示资料的话好像还真的有点用）。它的基本用法如下：

<local:Repeater>
    <local:RepeaterItem Content=\"1234999\"
                        Label=\"Product ID\" />
    <local:RepeaterItem Content=\"Power Projector 4713\"
                        Label=\"IGNORE\" />
    <local:RepeaterItem Content=\"Projector (PR)\"
                        Label=\"Category\" />
    <local:RepeaterItem Content=\"A very powerful projector with special features for Internet usability, USB\"
                        Label=\"Description\" />
</local:Repeater>

也可以不直接使用Items，而是绑定ItemsSource并指定DisplayMemberPath和LabelMemberPath。

public class Product
{
    public string Key { get; set; }

    public string Value { get; set; }

    public static IEnumerable<Product> Products
    {
        get
        {
            return new List<Product>
            {
                new Product{Key=\"Product ID\",Value=\"1234999\" },
                new Product{Key=\"IGNORE\",Value=\"Power Projector 4713\" },
                new Product{Key=\"Category\",Value=\"Projector (PR)\" },
                new Product{Key=\"Description\",Value=\"A very powerful projector with special features for Internet usability, USB\" },
                new Product{Key=\"Price\",Value=\"856.49 EUR\" },
            };

        }
    }
}

<local:Repeater ItemsSource=\"{x:Static local:Product.Products}\"
                DisplayMemberPath=\"Value\"
                LabelMemberPath=\"Key\"/>

运行结果如下图：

3. 实现

确定好需要实现的ItemsControl后，通常我大致会使用三步完成这个ItemsControl：

1. 定义ItemContainer
2. 关联ItemContainer和ItemsControl
3. 实现ItemsControl的逻辑

3.1 定义ItemContainer

派生自ItemsControl的控件通常都会有匹配的子元素控件，如ListBox对应ListBoxItem，ComboBox对应ComboBoxItem。如果ItemsControl的Items内容不是对应的子元素控件，ItemsControl会创建对应的子元素控件作为容器再把Item放进去。

<ListBox>
    <system:String>Item1</system:String>
    <system:String>Item2</system:String>
</ListBox>

例如这段XAML中，Item1和Item2是ListBox的LogicalChildren，而它们会被ListBox封装到ListBoxItem，ListBoxItem才是ListBox的VisualChildren。在这个例子中，ListBoxItem可以称作ItemContainer。

ItemsControl派生类的ItemContainer控件要使用父元素名称做前缀、-Item做后缀，例如ComboBox的子元素ComboBoxItem，这是WPF约定俗成的做法(不过也有TabControl和TabItem这种例外)。Repeater也派生自ItemsControl，Repeatertem即为Repeater的ItemContainer控件。

public RepeaterItem()
{
    DefaultStyleKey = typeof(RepeaterItem);
}

public object Label
{
    get => GetValue(LabelProperty);
    set => SetValue(LabelProperty, value);
}

public DataTemplate LabelTemplate
{
    get => (DataTemplate)GetValue(LabelTemplateProperty);
    set => SetValue(LabelTemplateProperty, value);
}

<Style TargetType=\"local:RepeaterItem\">
    <Setter Property=\"Padding\"
            Value=\"8\" />
    <Setter Property=\"Template\">
        <Setter.Value>
            <ControlTemplate TargetType=\"local:RepeaterItem\">
                <Border BorderBrush=\"{TemplateBinding BorderBrush}\"
                        BorderThickness=\"{TemplateBinding BorderThickness}\"
                        Background=\"{TemplateBinding Background}\">
                    <StackPanel Margin=\"{TemplateBinding Padding}\">
                        <ContentPresenter Content=\"{TemplateBinding Label}\"
                                          ContentTemplate=\"{TemplateBinding LabelTemplate}\"
                                          VerticalAlignment=\"Center\"
                                          TextBlock.Foreground=\"#FF777777\" />
                        <ContentPresenter x:Name=\"ContentPresenter\" />
                    </StackPanel>
                </Border>
            </ControlTemplate>
        </Setter.Value>
    </Setter>
</Style>

上面是RepeaterItem的代码和DefaultStyle。RepeaterItem继承ContentControl并提供Label、LabelTemplate。DefaultStyle的做法参考ContentControl。

3.2 关联ItemContainer和ItemsControl

<Style TargetType=\"{x:Type local:Repeater}\">
    <Setter Property=\"ScrollViewer.VerticalScrollBarVisibility\"
            Value=\"Auto\" />
    <Setter Property=\"Template\">
        <Setter.Value>
            <ControlTemplate TargetType=\"{x:Type local:Repeater}\">
                <Border BorderBrush=\"{TemplateBinding BorderBrush}\"
                        BorderThickness=\"{TemplateBinding BorderThickness}\"
                        Background=\"{TemplateBinding Background}\">
                    <ScrollViewer Padding=\"{TemplateBinding Padding}\">
                        <ItemsPresenter />
                    </ScrollViewer>
                </Border>
            </ControlTemplate>
        </Setter.Value>
    </Setter>
</Style>

如上面XAML所示，Repeater的ControlTemplate中需要提供一个ItemsPresenter，用于指定ItemsControl中的各Item摆放的位置。

[StyleTypedProperty(Property = \"ItemContainerStyle\", StyleTargetType = typeof(RepeaterItem))]
public class Repeater : ItemsControl
{
    public Repeater()
    {
        DefaultStyleKey = typeof(Repeater);
    }

    protected override bool IsItemItsOwnContainerOverride(object item)
    {
        return item is RepeaterItem;
    }

    protected override DependencyObject GetContainerForItemOverride()
    {
        var item = new RepeaterItem();
        return item;
    }
}

Repeater的基本代码如上所示。要将Repeater和RepeaterItem关联起来，除了使用约定俗成的命名方式告诉用户，还需要使用下面两步：

重写 GetContainerForItemOverride
protected virtual DependencyObject GetContainerForItemOverride () 用于返回Item的Container。Repeater返回的是RepeaterItem。

重写 IsItemItsOwnContainer
protected virtual bool IsItemItsOwnContainerOverride (object item)，确定Item是否是（或者是否可以作为）其自己的Container。在Repeater中，只有RepeaterItem返回True，即如果Item的类型不是RepeaterItem，就将它作使用RepeaterItem包装起来。

完成上面几步后，为Repeater设置ItemsSource的话Repeater将会创建对应的RepeaterItem并添加到自己的VisualTree下面。

使用 StyleTypedPropertyAttribute

最后可以在Repeater上添加StyleTypedPropertyAttribute，指定ItemContainerStyle的类型为RepeaterItem。添加这个Attribute后在Blend中选择“编辑生成项目的容器(ItemContainerStyle)”就会默认使用RepeaterItem的样式。

3.3 实现ItemsControl的逻辑

public string LabelMemberPath
{
    get => (string)GetValue(LabelMemberPathProperty);
    set => SetValue(LabelMemberPathProperty, value);
}

/*LabelMemberPathProperty Code...*/

protected virtual void OnLabelMemberPathChanged(string oldValue, string newValue)
{
    // refresh the label member template.
    _labelMemberTemplate = null;
    var newTemplate = LabelMemberPath;

    int count = Items.Count;
    for (int i = 0; i < count; i++)
    {
        if (ItemContainerGenerator.ContainerFromIndex(i) is RepeaterItem RepeaterItem)
            PrepareRepeaterItem(RepeaterItem, Items[i]);
    }
}

private DataTemplate _labelMemberTemplate;

private DataTemplate LabelMemberTemplate
{
    get
    {
        if (_labelMemberTemplate == null)
        {
            _labelMemberTemplate = (DataTemplate)XamlReader.Parse(@\"
            <DataTemplate xmlns=\"\"http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation\"\"
                        xmlns:x=\"\"http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml\"\">
                    <TextBlock Text=\"\"{Binding \" + LabelMemberPath + @\"}\"\" VerticalAlignment=\"\"Center\"\"/>
            </DataTemplate>\");
        }

        return _labelMemberTemplate;
    }
}

protected override void PrepareContainerForItemOverride(DependencyObject element, object item)
{
    base.PrepareContainerForItemOverride(element, item);

    if (element is RepeaterItem RepeaterItem )
    {
        PrepareRepeaterItem(RepeaterItem,item);
    }
}

private void PrepareRepeaterItem(RepeaterItem RepeaterItem, object item)
{
    if (RepeaterItem == item)
        return;

    RepeaterItem.LabelTemplate = LabelMemberTemplate;
    RepeaterItem.Label = item;
}

Repeater本身没什么复杂的逻辑，只是模仿DisplayMemberPath添加了LabelMemberPath和LabelMemberTemplate属性，并把这个属性和RepeaterItem的Label和\'LabelTemplate\'属性关联起来，上面的代码即用于实现这个功能。

LabelMemberPath和LabelMemberTemplate
Repeater动态地创建一个内容为TextBlock的DataTemplate，这个TextBlock的Text绑定到LabelMemberPath。

XamlReader相关的技术我在如何使用代码创建DataTemplate这篇文章里讲解了。

ItemContainerGenerator.ContainerFromIndex
ItemContainerGenerator.ContainerFromIndex(Int32)返回ItemsControl中指定索引处的Item，当Repeater的LabelMemberPath改变时，Repeater首先强制更新了LabelMemberTemplate，然后用ItemContainerGenerator.ContainerFromIndex找到所有的RepeaterItem并更新它们的Label和LabelTemplate。

PrepareContainerForItemOverride
protected virtual void PrepareContainerForItemOverride (DependencyObject element, object item) 用于在RepeaterItem添加到UI前为其做些准备工作，其实也就是为RepeaterItem设置Label和LabelTemplate而已。

4. 结语

实际上WPF的ItemsControl很强大也很复杂，源码很长，对初学者来说我推荐参考Moonlight中的实现(Moonlight, an open source implementation of Silverlight for Unix systems)，上面LabelMemberTemplate的实现就是抄Moonlight的。Silverlight是WPF的简化版，Moonlight则是很久没维护的Silverlight的简陋版，这使得Moonlight反而成了很优秀的WPF教学材料。

当然，也可以参考Silverlight的实现，使用JustDecompile可以轻松获取Silverlight的源码，这也是很好的学习材料。不过ItemsControl的实现比Moonlight多了将近一倍的代码。

5. 参考

ItemsControl Class (System.Windows.Controls) Microsoft Docs
moon_ItemsControl.cs at master
ItemContainer Control Pattern - Windows applications _ Microsoft Docs