Windows Community Toolkit 3.0 - InfiniteCanvas

2023-08-11 07:55:58

概述

InfiniteCanvas 是一个 Canvas 控件，它支持无限画布的滚动，支持 Ink，文本，格式文本，画布缩放操作，撤销重做操作，导入和导出数据。

这是一个非常实用的控件，在“来画视频” UWP 应用的绘画功能中，也用到了这个控件，它对不同画笔的选择，橡皮擦，直尺和圆形尺，文字输入和字体选择等都提供了很便捷的支持，而且支持导入和导出数据，可以很方便的创作绘画作品，并能导出和分享给别人。

下面是 Windows Community Toolkit Sample App 的示例截图和 code/doc 地址：

Windows Community Toolkit Doc - InfiniteCanvas

Windows Community Toolkit Source Code - InfiniteCanvas

Namespace: Microsoft.Toolkit.Uwp.UI.Controls; Nuget: Microsoft.Toolkit.Uwp.UI.Controls;

开发过程

代码结构分析

首先来看 InfiniteCanvas 的代码结构，组成如下：

Commands - InfiniteCanvas 对应的所有命令，包括 redo/undo，Ink，Text 等，如上面示例图中 Toolbar 上所示；
Controls - InfiniteCanvas 的主要控件都在这个文件夹里；
Drawables - Text 和 Ink 主要的绘制功能在这个文件夹里；
JsonConverters - 序列化和反序列化的主要功能，以及自定义的 Ink 属性等；
InfiniteCanvas.Events.cs - InfiniteCanvas 的主要事件处理逻辑；
InfiniteCanvas.TextBox.cs - InfiniteCanvas 添加文字的文本框控件处理逻辑；
InfiniteCanvas.cs - InfiniteCanvas 控件的主要处理逻辑；
InfiniteCanvas.xaml - InfiniteCanvas 控件的 XAML 样式文件；

InfiniteCanvas 整体类结构很清晰，每个类的功能也很明确，下面我们选取几个重要的类来做分析。

1. InfiniteCanvasCreateInkCommand

Command 文件夹的每一个类都比较简单，我们找一个创建 Ink 命令看一下；该类实现了 IInfiniteCanvasCommand 这个接口，实现了 Execute() 和 Undo() 两个方法；Command 初始化也很简单，创建一个 InkDrawable 对象，初始化 drawableList 对象，执行创建时加入该 drawable，撤销时把它从 drawableList 中去掉。　　

internal class InfiniteCanvasCreateInkCommand : IInfiniteCanvasCommand
{
    private readonly List<IDrawable> _drawableList;
    private readonly InkDrawable _drawable;

    public InfiniteCanvasCreateInkCommand(List<IDrawable> drawableList, IReadOnlyList<InkStroke> strokes)
    {
        _drawable = new InkDrawable(strokes);
        _drawableList = drawableList;
    }

    public void Execute()
    {
        _drawableList.Add(_drawable);
    }

    public void Undo()
    {
        _drawableList.Remove(_drawable);
    }
}

2. InfiniteCanvasTextBox

用于 InfiniteCanvas 的文本框控件，从下图的结构中可以看到完整的文本框属性定义方法，包括设置文字，设置编辑区域尺寸，文字变化的处理，光标位置的限制等。

来看一下判断光标能够下移一行的 CannotGoDown() 方法，按照换行符来切割文字行，如果只有一行则不可下移；当前选择的结束，在最后一行时，也不可下移，其他情况都可以下移；

internal bool CannotGoDown()
{
    var lines = _editZone.Text.Split('\r');
    )
    {
        return true;
    }

    );
    if ((_editZone.Text.Length - lastLine.Length) <= (_editZone.SelectionStart + _editZone.SelectionLength))
    {
        return true;
    }

    return false;
}

3. InfiniteCanvasVirtualDrawingSurface

用于渲染 Ink 和 Text 的虚拟 drawing surface，它有几个部分类组成：

主要的处理逻辑，是利用 Commands 来操作 Ink 和 Text 的渲染执行和撤销操作，计算渲染的尺寸空间，组织渲染的内容。

4. InkDrawable 和 TextDrawable

Ink 和 Text 可绘画元素的绘画逻辑，分别来看一下两个类的组成：

我们看一下两个类的 Draw 方法：

Draw() - InkDrawable:

获得 Strokes 中每个线条的每个点，加入到集合中，从点集合创建线条，最后生成新的 Stroke 列表；遍历完成后，把新的 Stroke 列表用于 drawingSession 的 DrawInk 方法来实现绘制；

public void Draw(CanvasDrawingSession drawingSession, Rect sessionBounds)
{
    var finalStrokeList = new List<InkStroke>(Strokes.Count);

    foreach (var stroke in Strokes)
    {
        var points = stroke.GetInkPoints();
        var finalPointList = new List<InkPoint>(points.Count);
        foreach (var point in points)
        {
            finalPointList.Add(MapPointToToSessionBounds(point, sessionBounds));
        }

        StrokeBuilder.SetDefaultDrawingAttributes(stroke.DrawingAttributes);
        var newStroke = StrokeBuilder.CreateStrokeFromInkPoints(finalPointList, stroke.PointTransform);
        finalStrokeList.Add(newStroke);
    }

    drawingSession.DrawInk(finalStrokeList);
}

Draw() - TextDrawble:

设置 Canvas 中文本的格式，使用文本和格式设置的 textLayout 来用于 drawingSession 的 DrawTextLayout 方法实现绘制；根据字体大小设置横向偏移 HorizontalMarginBasedOnFont，固定的纵向偏移 verticalMargin；

public void Draw(CanvasDrawingSession drawingSession, Rect sessionBounds)
{
    ;
    CanvasTextFormat format = new CanvasTextFormat
    {
        FontSize = FontSize,
        WordWrapping = CanvasWordWrapping.NoWrap,
        FontWeight = IsBold ? FontWeights.Bold : FontWeights.Normal,
        FontStyle = IsItalic ? FontStyle.Italic : FontStyle.Normal
    };

    CanvasTextLayout textLayout = new CanvasTextLayout(drawingSession, Text, format, 0.0f, 0.0f);

    drawingSession.DrawTextLayout(textLayout, (float)(Bounds.X - sessionBounds.X + HorizontalMarginBasedOnFont), (float)(Bounds.Y - sessionBounds.Y + verticalMargin), TextColor);
}

5. InfiniteCanvas

InfiniteCanvas 是主要逻辑处理，由 InfiniteCanvas.cs，InfiniteCanvas.Events.cs，InfiniteCanvas.TextBox.cs 三个部分类组成。

其中 InfiniteCanvas.cs 这个类中主要是实现 OnApplyTemplate()，DependencyProperty 处理，控件的定义，事件注册，Canvas 的基础事件处理等，InfiniteCanvas 中实现了一个 InkCanvas 所以可以实现各种笔触的笔迹绘制；
InfiniteCanvas.Events.cs 主要是 Canvas 中的各种按钮点击等事件处理；
InfiniteCanvas.TextBox.cs 主要是 Canvas 中 TextBox 控件对应的控件定义和事件处理；

调用示例

InfiniteCanvas 控件的调用非常简单，下面看看 XAML 中的调用：

<Page xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
      xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
      xmlns:controls="using:Microsoft.Toolkit.Uwp.UI.Controls"
      xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"
      xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"
      mc:Ignorable="d">

  <Grid>
    <controls:InfiniteCanvas Name="canvas" IsToolbarVisible="True"/>
  </Grid>
</Page>

总结

到这里我们就把 Windows Community Toolkit 3.0 中的 InfiniteCanvas 的源代码实现过程讲解完成了，希望能对大家更好的理解和使用这个功能有所帮助。InfiniteCanvas 控件在绘画类场景中有非常多的应用，控件默认实现了多种笔触的绘画，橡皮，文字，redo undo 等重要功能，开发者也可以根据 InfiniteCanvas 的实现自定义 Toolbar 的样式和更多的绘画笔触，不同的笔画保存方式等。

最后，再跟大家安利一下 WindowsCommunityToolkit 的官方微博：https://weibo.com/u/6506046490, 大家可以通过微博关注最新动态。

衷心感谢 WindowsCommunityToolkit 的作者们杰出的工作，感谢每一位贡献者，Thank you so much, ALL WindowsCommunityToolkit AUTHORS !!!

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