引言

在之前寫的一篇文章【WPF --- 如何以Binding方式隱藏DataGrid列】中，我先探索了 DataGridTextColumn 為什么不在可視化樹結構內？又給出了解決方案，使用 Freezable ，該抽象類是 DependencyObject 的子類，能使用依賴屬性在 Xaml 進行綁定，它承載了 DataContext 且有屬性變化通知功能，觸發 VisibilityConverter轉換器，實現了預期功能。

然后有群友問了這樣一個問題:

這里有兩個問題：

1. 非可視化樹中的元素不能通過 RelativeSource 或者 ElementName 訪問到可視化樹中的數據，為何可以通過 resource 的方式訪問？
2. Freezable 類為何能夠中轉數據，DependencyObject 不行？

那么本篇文章就來探索一下 Freezable實現了上述功能的原理是什么？

原理探索

準備

我們還是使用上一篇文章中的示例，讓后為了便于剖析源碼，做了部分改動。

首先，準備自定義 Freezable 類：

public class CustomFreezable : Freezable
{
    public static readonly DependencyProperty ValueProperty = DependencyProperty.Register("Value", typeof(object), typeof(CustomFreezable));

    public object Value
    {
        get => (object)GetValue(ValueProperty);
        set => SetValue(ValueProperty, value);
    }

    protected override void OnChanged()
    {
        base.OnChanged();
    }
    
    protected override void OnPropertyChanged(DependencyPropertyChangedEventArgs e)
    {
        base.OnPropertyChanged(e);
    }

    protected override Freezable CreateInstanceCore()
    {
        return new CustomFreezable();
    }
}

然后準備界面，但是這回跟之前不一樣的是所有 DataGridTextColumn 列不在 XAML 中綁定，我們放在后臺綁定:

<Window.Resources>
    <local:VisibilityConverter x:Key="VisibilityConverter" />
    <local:CustomFreezable x:Key="customFreezable" Value="{Binding IsVisibility, Converter={StaticResource VisibilityConverter}}" />
</Window.Resources>
<Grid>
    <Grid>
        <Grid.ColumnDefinitions>
            <ColumnDefinition Width="1*" />
            <ColumnDefinition Width="1*" />
        </Grid.ColumnDefinitions>
        <DataGrid
            x:Name="dataGrid"
            AutoGenerateColumns="False"
            CanUserAddRows="False"
            ItemsSource="{Binding Persons}"
            SelectionMode="Single">
        </DataGrid>
        <CheckBox
            Grid.Column="1"
            Content="是否顯示年齡列"
            IsChecked="{Binding IsVisibility, Mode=TwoWay, UpdateSourceTrigger=PropertyChanged}" />
    </Grid>
</Grid>

然后準備 Code-Behind 代碼，增加 InitDataGrid() ，手動綁定所有列。

public partial class MainWindow : Window, INotifyPropertyChanged
{
    public event PropertyChangedEventHandler? PropertyChanged;

    public void OnPropertyChanged([CallerMemberName] string propertyName = null)
    {
        PropertyChanged?.Invoke(this, new PropertyChangedEventArgs(propertyName));
    }

    public MainWindow()
    {
        InitializeComponent();
        Persons = new ObservableCollection<Person>() { new Person() { Age = 11, Name = "Peter" }, new Person() { Age = 19, Name = "Jack" } };
        DataContext = this;

        InitDataGrid();
    }

    private void InitDataGrid()
    {
        DataGridTextColumn columen1 = new DataGridTextColumn();
        columen1.Header = "年齡";
        columen1.Binding = new Binding("Age");
        columen1.Width = new DataGridLength(1, DataGridLengthUnitType.Star);

        Binding binding = new Binding("Value");
        binding.Source = FindResource("customFreezable");

        BindingOperations.SetBinding(columen1, DataGridTextColumn.VisibilityProperty, binding);

        dataGrid.Columns.Add(columen1);

        DataGridTextColumn columen2 = new DataGridTextColumn();
        columen2.Header = "姓名";
        columen2.Binding = new Binding("Name");
        columen2.Width = new DataGridLength(1, DataGridLengthUnitType.Star);

        dataGrid.Columns.Add(columen2);

    }

    private bool isVisibility = true;
    public bool IsVisibility
    {
        get => isVisibility;
        set
        {
            isVisibility = value;
            OnPropertyChanged(nameof(IsVisibility));
        }
    }

    private ObservableCollection<Person> persons;

    public ObservableCollection<Person> Persons
    {
        get { return persons; }
        set { persons = value; OnPropertyChanged(); }
    }
}

源碼剖析

在源碼剖析之前，如果大家還不會如何使用VS調試.Net源碼，建議先閱讀我的另一篇文章【編程技巧 --- VS如何調試.Net源碼】，學習如何調試源碼。

接下來，在程序啟動之前，我們在 CustomFreezable 的重載方法 OnChanged() 設置斷點，然后使用VS調試源碼，查看調用堆棧：

可以看到，從 InitDataGrid() 開始，到屬性變化觸發變化事件，整個流程都可以在調用堆棧中看到，我們可以逐幀分析，來解決開篇的兩個問題。

剖析步驟

我們將上述調用鏈編號，逐步分析：

1. 編號1：FindResource(...)

2. 編號2：FrameworkElement.FindResourceInternal(...)

3. 編號3：FindResourceInTree(...)

4. 編號4：FetchResource(...)

5. 編號5~6：GetValue(...)，在這里已經獲取到字典中資源了。

6. 編號7~8 OnGettingValue(...)

7. 編號9~10 AddInheritanceContext(...)

8. 編號11~12 ProvideSelfAsInheritanceContext(...)
   

9. 編號13 AddInheritanceContext(...)
   
   

后面的就不用看了，后面的就是因為 Freezable 更換了 InheritanceContext 觸發了OnInheritanceContextChanged()后又觸發了 NotifyPropertyChange。

接下來看看為什么當 IsVisibility 變化時，能通知到 Freezable？

10. NotifySubPropertyChange(...)

11. FireChanged(...)

12. GetChangeHandlersAndInvalidateSubProperties(...)
    

可以看到從1~9僅僅是 FindResource("customFreezable"); 這一個方法所作的事情，主要是從資源字典中查詢想要的對象，如果該對象是 Freezable類型的，則將當前資源的 DataContent的 Visual 綁定為 Freezable的 InheritanceContext ，然后10~12，是該上下文在當前資源的 DataCobtent 觸發 PropertyChanged時，去InheritanceContext 中找出關聯的 CallHandle 強制刷新，觸發變化事件，達到聯動效果。

那么從解析源碼的過程中看，開篇的兩個問題就都有了答案

1. 非可視化樹中的元素不能通過 RelativeSource 或者 ElementName 訪問到可視化樹中的數據，為何可以通過 resource 的方式訪問？

   原因就是 FindResource 方法中，如果要查詢的資源是Freezable類型的，則會將當前資源的 DataContent的 Visual 綁定到 InheritanceContext，所以Freezable 也就可以訪問到可視化樹中的數據了。

2. Freezable 類為何能夠中轉數據，DependencyObject 不行？

   從代碼中，編號11~12 ProvideSelfAsInheritanceContext(...)也可以看出，綁定 InheritanceContext 時有一個必要條件就是該資源必須為 Freezable 類型的才可以，我猜測這可能跟這個類的定義有關系，Freezable 類為 WPF 中的對象提供了不可變性和性能優化的功能，同時也為動畫、資源共享和跨線程安全性等方面提供了便利。 該類是更好地管理和優化 WPF 應用程序中的對象和資源的，所以可能不想讓開發者隨意使用吧，所以就僅提供該類能夠擁有 InheritanceContext 而沒法使用 DependencyObject 。

小結

Freezable 類除了上文示例中的用法，其實它這種間接綁定的方式可以解決很多場景，比如某個元素的屬性并不是依賴屬性，但是你就是想使用 Binding 的方式，讓它動態變化，也可以使用上文示例的方式進行綁定。

好了，源碼解析的過程其實還是比較復雜的，本文中其實也省略了一些源碼閱讀過程中細節，若大家閱讀有疑問的地方，歡迎找我解疑，建議不明白的點，優先自行進行一下源碼調試。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Freezable ---探索WPF中Freezable承载数据的原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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