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标题: WPF性能优化：Freezable 对象 [打印本页]

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作者: 吴旭华    时间: 2023-11-8 08:35
标题: WPF性能优化：Freezable 对象
Freezable是WPF中一个特殊的基类，用于创建可以冻结（Freeze）的可变对象。冻结一个对象意味着将其状态设置为只读，从而提高性能并允许在多线程环境中共享对象。
Freezable的应用

我们定义画刷资源的时候常常会这样写：

1. [/code]代码中的o:Freeze="True"其实就是使用Freezable的 Freeze方法冻结画刷，使之不可修改，系统不必监视该画刷对象，从而减少资源消耗。
2. [indent]o:Freeze="True"乍一看像附加属性，其实并不是的。Freeze属性是http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation/optionsXML命名空间中定义的唯一属性或其他编程元素。Freeze属性专门存在于此特殊命名空间中，以便在根元素声明中可以使用。处理 Freeze属性的功能专门内置于处理已编译应用程序的 XAML的XAML处理器中。
3. [/indent]那是不是WPF中的所有资源都可以（需要）使用Freeze方法冻结来提高性能呢？
4. Freezable类通常用于WPF中的资源和动画，例如创建可重用的画刷、几何图形和动画。从Freezable继承的类型包括Brush、Transform和Geometry类。由于它们包含非托管资源，因此系统必须监视这些对象发生的修改，然后在原始对象发生更改时更新对应的非托管资源。即使实际上并未修改图形系统对象，系统仍必须消耗一些资源来监视该对象，以防更改它。
5. 例如，假设创建一个SolidColorBrush画笔并用它来绘制按钮的背景。
6. [code]<Window.Resources>
7.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
8. </Window.Resources>
9. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>

复制代码

呈现按钮时，WPF图形子系统使用你提供的信息来绘制一组像素，以创建按钮的外观。尽管使用纯色画笔来描述按钮的绘制方式，但纯色画笔实际上并没有进行绘制。图形系统为按钮和画笔生成快速、低级别的对象，实际显示在屏幕上的就是这些对象。
如果要修改画笔，则必须重新生成这些低级别对象。Freezable类使画笔能够找到生成的相应低级别对象并在更改时更新它们。
注意事项

并非每个Freezable对象都可以冻结。为避免引发InvalidOperationException，请在尝试冻结Freezable对象之前检查该对象的CanFreeze属性值，以确定是否可以将其冻结。如果满足以下任一条件，则无法冻结Freezable：

• 它具有动画属性或数据绑定属性。
  
• 它具有由动态资源设置的属性。
  
• 它包含无法冻结的Freezable子对象。
  

Freezable对象调用Freeze方法冻结后，就无法解冻。修改冻结对象属性时会引发InvalidOperationException。但是，可以使用Clone或CloneCurrentValue方法创建(深拷贝)解冻的副本。如果Freezable包含其他已冻结的 Freezable对象，它们也会被克隆并变为可修改。

无论使用哪种克隆方法，动画都不会复制到新的 Freezable。
由于无法对冻结的Freezable进行动画处理，因此使用Storyboard对其进行动画处理时，动画系统会自动创建冻结的Freezable对象的可修改克隆。为了消除克隆导致的性能开销，如果需要对对象进行动画处理，请让其保持解冻状态。

附加属性实现XAML中Freeze

上文中提到o:Freeze="True"并不是通过附加属性实现，而是内置于XAML处理器中实现。我们自己也可以通过附加属性的方式实现，代码如下：

1. public class PresentationOptionsAttach{<Window.Resources>
2.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
3. </Window.Resources>
4. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>public static bool GetFreeze(Freezable freezable)<Window.Resources>
5.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
6. </Window.Resources>
7. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>{<Window.Resources>
8.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
9. </Window.Resources>
10. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/><Window.Resources>
11.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
12. </Window.Resources>
13. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>return (bool)freezable.GetValue(FreezeProperty);<Window.Resources>
14.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
15. </Window.Resources>
16. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>}<Window.Resources>
17.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
18. </Window.Resources>
19. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>public static void SetFreeze(Freezable freezable, bool value)<Window.Resources>
20.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
21. </Window.Resources>
22. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>{<Window.Resources>
23.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
24. </Window.Resources>
25. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/><Window.Resources>
26.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
27. </Window.Resources>
28. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>freezable.SetValue(FreezeProperty, value);<Window.Resources>
29.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
30. </Window.Resources>
31. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>}<Window.Resources>
32.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
33. </Window.Resources>
34. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>public static readonly DependencyProperty FreezeProperty =<Window.Resources>
35.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
36. </Window.Resources>
37. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/><Window.Resources>
38.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
39. </Window.Resources>
40. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>DependencyProperty.RegisterAttached("Freeze", typeof(bool), typeof(PresentationOptionsAttach), new PropertyMetadata(false, OnFreezeChanged));<Window.Resources>
41.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
42. </Window.Resources>
43. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>private static void OnFreezeChanged(DependencyObject d, DependencyPropertyChangedEventArgs e)<Window.Resources>
44.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
45. </Window.Resources>
46. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>{<Window.Resources>
47.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
48. </Window.Resources>
49. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/><Window.Resources>
50.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
51. </Window.Resources>
52. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>if (DesignerProperties.GetIsInDesignMode(d)) return;<Window.Resources>
53.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
54. </Window.Resources>
55. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/><Window.Resources>
56.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
57. </Window.Resources>
58. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>if ((bool)e.NewValue)<Window.Resources>
59.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
60. </Window.Resources>
61. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/><Window.Resources>
62.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
63. </Window.Resources>
64. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>{<Window.Resources>
65.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
66. </Window.Resources>
67. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/><Window.Resources>
68.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
69. </Window.Resources>
70. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/><Window.Resources>
71.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
72. </Window.Resources>
73. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>Freezable freezable = d as Freezable;<Window.Resources>
74.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
75. </Window.Resources>
76. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/><Window.Resources>
77.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
78. </Window.Resources>
79. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/><Window.Resources>
80.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
81. </Window.Resources>
82. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>if (freezable.CanFreeze)<Window.Resources>
83.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
84. </Window.Resources>
85. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/><Window.Resources>
86.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
87. </Window.Resources>
88. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/><Window.Resources>
89.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
90. </Window.Resources>
91. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/><Window.Resources>
92.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
93. </Window.Resources>
94. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>freezable.Freeze();<Window.Resources>
95.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
96. </Window.Resources>
97. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/><Window.Resources>
98.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
99. </Window.Resources>
100. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>}<Window.Resources>
101.     <SolidColorBrush x:Key="RedBrush" Color="Red"/>
102. </Window.Resources>
103. <Button Background="{StaticResource RedBrush}"/>}}

复制代码

小结

Freezable是一个我们既熟悉又陌生的类，熟悉是因为我们经常使用，陌生是因为很少关注其优化性能的机制以及需要注意的地方。本文简单介绍了Freezable优化性能的机制以及注意事项，并提供了通过附加属性的方式在XAML中冻结资源（纯属探索，实际意义不大）。

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