WPF Dashboard仪表盘控件的实现

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1、确定控件应该继承的基类

从表面上看，目前WPF自带常用控件中，没有一个是接近这个表盘控件的，但将该控件拆分就能够发现，该控件的每个子部分都是在WPF中存在的，因此我们需要将各个子控件组合才能形成这个表盘控件，因此我们直接定义一个Dashboard类，继承自Control类。

2、设置Dashboard的样式

<Style TargetType="{x:Type local:Dashboard}">
	<Setter Property="BorderBrush" Value="Black" />
	<Setter Property="BorderThickness" Value="1" />
	<Setter Property="Background" Value="Transparent" />
	<Setter Property="SnapsToDevicePixels" Value="True" />
	<Setter Property="UseLayoutRounding" Value="True" />
	<Setter Property="HorizontalContentAlignment" Value="Left" />
	<Setter Property="VerticalContentAlignment" Value="Center" />
	<Setter Property="Template">
		<Setter.Value>
			<ControlTemplate TargetType="{x:Type local:Dashboard}">
				<Grid>

				</Grid>
			</ControlTemplate>
		</Setter.Value>
	</Setter>
</Style>

主要注意的是，因为我们还不知道Dashboard内部到底有哪些东西，因此这里先放置了一个Grid，后面所有的代码将在<Grid></Grid>中编写

3、确定控件的内部基本构造

该表盘控件从表面上看去，共由三个部分组成

• 有文字显示的刻度
• 有进度展示的圆弧（红色与灰色部分的圆弧）
• 中间偏下的内容展示区域

确定内部的基本组成后，就会发现一个问题，WPF中貌似没有能显示文字的刻度这样的一个控件，也没有②中描述的这么一个控件。很明显①、②也是由各个子控件组合而成的。

虽然WPF中没有①中这样的控件，但我们知道有PathListBox与Arc这样的一个控件，Arc应该都知道，就是一段圆弧，但是PathListBox可能就有点陌生了，下面在正式讲解Dashboard控件前，有必要讲解一个PathListBox。

3.1、PathListBox

从控件字面上描述来看Path指的是路径，ListBox指的是一个列表。那么PathListBox组合起来就是按照一定的路径，来显示列表中的各个Item，下面使用具体代码来认识一下这个控件

①、命名空间

在WPF默认的System.Windows.Controls下面是找不到PathListBox的，需引入Microsoft.Expression.Controls.dll，然后在xaml中定义命名空间的别名

xmlns:ec="http://schemas.microsoft.com/expression/2010/controls"

②、具体用法

既然是按照一定路径排列各个Item，那肯定得先定义一个Path路径，这里先定义一个长500的直线Path

<Path x:Name="path" Data="M0,0 500,0" Stroke="Black" StrokeThickness="1" />

然后放置PathListBox，在PathListBox的LayoutPath中去设置PathListBox应该按照哪个路径去排列，在ItemsTemplate中设置每个Item子项应该呈现成什么效果，最后在后台设置PathListBox的ItemsSource，设置PathListBox一共有几个Item子项。完整代码如下：

<Grid VerticalAlignment="Center">
	<Path x:Name="path" Data="M0,0 500,0" Stroke="Black" StrokeThickness="1" />
	<ec:PathListBox x:Name="pathListBox">
		<ec:PathListBox.ItemTemplate>
			<DataTemplate>
				<Border Width="3" Height="10" Background="Black" SnapsToDevicePixels="True"
						UseLayoutRounding="True" />
			</DataTemplate>
		</ec:PathListBox.ItemTemplate>
		<ec:PathListBox.LayoutPaths>
			<ec:LayoutPath Distribution="Even" Orientation="OrientToPath"
						   SourceElement="{Binding ElementName=path}" />
		</ec:PathListBox.LayoutPaths>
	</ec:PathListBox>
</Grid>

其中Distributeion与Orientation是关键属性，SourceElement指向的就是PathListBox的排列路径。最终效果如下图所示：

3.2、Arc

Arc就是圆弧的意思，这个控件比较简单，直接贴出代码

①、命名控件

需引入Microsoft.Expression.Drawing.dll，然后在xaml中定义命名空间的别名

xmlns:ec="http://schemas.microsoft.com/expression/2010/controls"

②、具体用法

<ed:Arc x:Name="DoubleCircle" ArcThickness="8" ArcThicknessUnit="Pixel"
		EndAngle="120" StartAngle="-120"
		Width="200" Height="200" Fill="Red"
		Stretch="None" Stroke="Yellow" StrokeThickness="1" />

其中关键属性描述如下：

学习了下PathListBox与Arc的用法后，下面正式讲解Dashboard是如何创建的。

4、正式构建控件 

4.1、刻度部分

Dashboard表盘控件共有2种刻度，一个是长一点的刻度，一个是短一点的刻度。如果我们只是用一个PathListBox是不能达到这种效果的，因此这里使用了2个PathListBox，一个PathListBox放置短一点的刻度，一个PathListBox放置长一点的刻度，将他们2个叠加放在一起，就能达到这种效果。

4.1.1、长刻度部分

这里定义一个从-120°到120°的一个圆弧与一个PathListBox

<!--  刻度盘完整圆弧  -->
<ed:Arc x:Name="LongTickPath" Margin="0" ArcThickness="0" ArcThicknessUnit="Pixel"
		EndAngle="120" StartAngle="-120" Stretch="None" Stroke="Black"
		StrokeThickness="1" />
<!--  长刻度  -->
<ec:PathListBox x:Name="LongTick" IsHitTestVisible="False">
	<ec:PathListBox.ItemTemplate>
		<DataTemplate>
			<Border Width="1" Height="13"
					Background="Black"
					SnapsToDevicePixels="True" UseLayoutRounding="False" />
		</DataTemplate>
	</ec:PathListBox.ItemTemplate>
	<ec:PathListBox.LayoutPaths>
		<ec:LayoutPath Distribution="Even" Orientation="OrientToPath"
					   SourceElement="{Binding ElementName=LongTickPath}" />
	</ec:PathListBox.LayoutPaths>
</ec:PathListBox>

但是这样只能看到圆弧，并没有看到PathListBox的刻度效果，因为PathListBox没有设置ItemsSource。而且由于我们是在自定义控件，因此为了设置PathListBox的ItemsSource的值，我们需要在Dashboard定义一个依赖属性LongTicksInternal，由于我们并不希望用户能够在外面能够设置LongTicksInternal的值，因此在依赖属性的set的时候，设置其访问权限，设置成private，这样就只能在样式里面访问该依赖属性，用户在外面使用的时候是看不到这个依赖属性的。

#region LongTicksInternal 长刻度集合
public IList<object> LongTicksInternal
{
	get { return (IList<object>)GetValue(LongTicksInternalProperty); }
	private set { SetValue(LongTicksInternalProperty, value); }
}
public static readonly DependencyProperty LongTicksInternalProperty =
	DependencyProperty.Register("LongTicksInternal", typeof(IList<object>), typeof(Dashboard));
#endregion

定义了该依赖属性之后，将该依赖属性给绑定到PathListBox的ItemsSource上面去

ItemsSource="{TemplateBinding ShortTicks}"

绑定了依赖属性之后还是不能显示，因为LongTicksInternal目前是空的一个集合，还需要给LongTicksInternal赋值。

public Dashboard()
{
	this.LongTicksInternal = new List<object>();
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		this.LongTicksInternal.Add(i);
	}
}

效果如下：

#region LongTickCount 长刻度个数
public int LongTickCount
{
	get { return (int)GetValue(LongTickCountProperty); }
	set { SetValue(LongTickCountProperty, value); }
}
public static readonly DependencyProperty LongTickCountProperty =
	DependencyProperty.Register("LongTickCount", typeof(int), typeof(Dashboard), new PropertyMetadata(5));
#endregion

改动下上面的for循环代码，这样就可以灵活的设置长刻度的个数了。

for (int i = 0; i < this.LongTickCount; i++)
{
	this.LongTicksInternal.Add(i);
}

4.1.2、短刻度部分

再次定义一个Path与一个PathListBox，并新增一个依赖属性，用来设置PathListBox的ItemsSource

<!--  刻度盘完整圆弧  -->
<ed:Arc x:Name="ShortTickPath" Margin="0" ArcThickness="0" ArcThicknessUnit="Pixel"
		EndAngle="120" StartAngle="-120" Stretch="None" Stroke="Black"
		StrokeThickness="1" />
<!--  长刻度  -->
<ec:PathListBox x:Name="ShortTick" IsHitTestVisible="False"
				ItemsSource="{TemplateBinding ShortTicksInternal}">
	<ec:PathListBox.ItemTemplate>
		<DataTemplate>
			<Border Width="1" Height="8"
					Background="Black"
					SnapsToDevicePixels="True" UseLayoutRounding="False" />
		</DataTemplate>
	</ec:PathListBox.ItemTemplate>
	<ec:PathListBox.LayoutPaths>
		<ec:LayoutPath Distribution="Even" Orientation="OrientToPath"
					   SourceElement="{Binding ElementName=ShortTickPath}" />
	</ec:PathListBox.LayoutPaths>
</ec:PathListBox>

短刻度个数的依赖属性

#region ShortTicksInternal 短刻度集合
public IList<object> ShortTicksInternal
{
	get { return (IList<object>)GetValue(ShortTicksInternalProperty); }
	set { SetValue(ShortTicksInternalProperty, value); }
}
public static readonly DependencyProperty ShortTicksInternalProperty =
	DependencyProperty.Register("ShortTicksInternal", typeof(IList<object>), typeof(Dashboard));
#endregion

但由于短刻度会有很多，不可能去细数表盘一共有多少个短刻度，而且如果手动设置所有的短刻度个数，会有一个问题就是短刻度和长刻度不会重合，导致宽的宽，窄的窄。我们不知道所有的短刻度个数，但是我们可以知道2个长刻度之间有多少个短刻度，因此定义一个ShortTickCount，用来设置2个长刻度间的短刻度的个数

#region ShortTickCount 短刻度个数
public int ShortTickCount
{
	get { return (int)GetValue(ShortTickCountProperty); }
	set { SetValue(ShortTickCountProperty, value); }
}
public static readonly DependencyProperty ShortTickCountProperty =
	DependencyProperty.Register("ShortTickCount", typeof(int), typeof(Dashboard), new PropertyMetadata(5));
#endregion

根据LongTickCount与ShortTickCount，生成ShortTicksInternal

this.ShortTicksInternal = new List<object>();
for (int i = 0; i < (this.LongTickCount - 1) * (this.ShortTickCount + 1) + 1; i++)
{
	this.ShortTicksInternal.Add(new object());
}

这里简单介绍一下这个算法：LongTickCount有9个，ShortTickCount有5个，由图示可以看出，我们可以将表盘刻度分成8份，每一份由1个长刻度和5个短刻度组成，因此每一份的表达式就是【ShortTickCount + 1】，然后总共分为8份，表达式就成了 (LongTickCount - 1) * (ShortTickCount + 1)，最后我们发现第9份只有一个长刻度，这其实也是一个短刻度，那么最终的表达式就是 (LongTickCount - 1) * (ShortTickCount + 1) + 1

微调下Arc的边框，将其去掉，然后调整下短刻度的Arc的Margin，将其调整成和长刻度的底部水平

<!--  刻度盘完整圆弧  -->
<ed:Arc x:Name="LongTickPath" Margin="0" ArcThickness="0" ArcThicknessUnit="Pixel"
		EndAngle="120" StartAngle="-120" Stretch="None" Stroke="Black"
		StrokeThickness="0" />
<!--  长刻度  -->
<ec:PathListBox x:Name="LongTick" IsHitTestVisible="False"
				ItemsSource="{TemplateBinding LongTicksInternal}">
	<ec:PathListBox.ItemTemplate>
		<DataTemplate>
			<Border Width="1" Height="13"
					Background="Black" VerticalAlignment="Bottom"
					SnapsToDevicePixels="True" UseLayoutRounding="False" />
		</DataTemplate>
	</ec:PathListBox.ItemTemplate>
	<ec:PathListBox.LayoutPaths>
		<ec:LayoutPath Distribution="Even" Orientation="OrientToPath"
					   SourceElement="{Binding ElementName=LongTickPath}" />
	</ec:PathListBox.LayoutPaths>
</ec:PathListBox>
<!--  刻度盘完整圆弧  -->
<ed:Arc x:Name="ShortTickPath" Margin="5" ArcThickness="0" ArcThicknessUnit="Pixel"
		EndAngle="120" StartAngle="-120" Stretch="None" Stroke="Black"
		StrokeThickness="0" />
<!--  长刻度  -->
<ec:PathListBox x:Name="ShortTick" IsHitTestVisible="False"
				ItemsSource="{TemplateBinding ShortTicksInternal}">
	<ec:PathListBox.ItemTemplate>
		<DataTemplate>
			<Border Width="1" Height="8"
					Background="Black" VerticalAlignment="Bottom"
					SnapsToDevicePixels="True" UseLayoutRounding="False" />
		</DataTemplate>
	</ec:PathListBox.ItemTemplate>
	<ec:PathListBox.LayoutPaths>
		<ec:LayoutPath Distribution="Even" Orientation="OrientToPath"
					   SourceElement="{Binding ElementName=ShortTickPath}" />
	</ec:PathListBox.LayoutPaths>
</ec:PathListBox>

终于，刻度的效果出来了

4.1.3、文字部分

上一节已经将刻度做出来了，还差一个文字部分。文字部分与刻度部分同理，只不过不显示成刻度了，需将每个Item的样式设置成TextBlock

<ed:Arc x:Name="NumberPath" Margin="20" ArcThickness="0" ArcThicknessUnit="Pixel"
		EndAngle="120" StartAngle="-120" Stretch="None" />
<!--  刻度上显示的数字  -->
<ec:PathListBox x:Name="Number" IsHitTestVisible="False"
				ItemsSource="{TemplateBinding NumberListInternal}">
	<ec:PathListBox.ItemTemplate>
		<DataTemplate>
			<TextBlock Text="{Binding}" />
		</DataTemplate>
	</ec:PathListBox.ItemTemplate>
	<ec:PathListBox.LayoutPaths>
		<ec:LayoutPath Distribution="Even" Orientation="OrientToPath"
					   SourceElement="{Binding ElementName=NumberPath}" />
	</ec:PathListBox.LayoutPaths>
</ec:PathListBox>

#region NumberListInternal 数字集合
public IList<object> NumberListInternal
{
	get { return (IList<object>)GetValue(NumberListInternalProperty); }
	set { SetValue(NumberListInternalProperty, value); }
}
public static readonly DependencyProperty NumberListInternalProperty =
	DependencyProperty.Register("NumberListInternal", typeof(IList<object>), typeof(Dashboard));
#endregion

由于表盘上面显示的数字会有不同，因此应该让其可以设置，因此定义一个最大值与最小值的依赖属性，表盘上面的文字应该根据这两个属性来自动生成

#region Minimum 最小值
/// <summary>
/// 最小值依赖属性,用于Binding
/// </summary>
public static readonly DependencyProperty MinimumProperty =
	DependencyProperty.Register(
		"Minimum",
		typeof(double),
		typeof(Dashboard),
		new PropertyMetadata(0.0));
/// <summary>
/// 获取或设置最小值.
/// </summary>
/// <value>最小值.</value>
public double Minimum
{
	get { return (double)GetValue(MinimumProperty); }
	set { SetValue(MinimumProperty, value); }
}
#endregion
#region Maximum 最大值
/// <summary>
/// 最大值依赖属性,用于Binding
/// </summary>
public static readonly DependencyProperty MaximumProperty =
	DependencyProperty.Register(
		"Maximum",
		typeof(double),
		typeof(Dashboard),
		new PropertyMetadata(100.0));
/// <summary>
/// 获取或设置最大值.
/// </summary>
/// <value>最大值.</value>
public double Maximum
{
	get { return (double)GetValue(MaximumProperty); }
	set { SetValue(MaximumProperty, value); }
}
#endregion

由于文字只在长刻度下面显示，因此在设置Long的for循环中设置的值

this.NumberListInternal = new List<object>();
for (int i = 0; i < this.LongTickCount; i++)
{
	this.NumberListInternal.Add(Math.Round(this.Minimum + (this.Maximum - this.Minimum) / (this.LongTickCount - 1) * i));
	this.LongTicksInternal.Add(i);
}

算法解析：上面已经说到，我们将表盘刻度分成了8份，那么 (this.Maximum - this.Minimum) / (this.LongTickCount - 1) 可以得到每一份所代表的值，每一份乘以i，就表示接下来的每份的值，但是表盘不可能永远都是从0开始的，我们会给它设置最小值，因此得加上Minimum，最后得出来的结果有可能会有小数点，为了省去这个小数点，使用了Math.Round()函数来取整。至此，刻度与数字部分完成了。

4.2、进度（当前值）部分

这段圆弧一共由两个圆弧组成，红色表示当前值，灰色只是作为底色展示用的，并无太大作用

<!--  刻度盘完整圆弧  -->
<ed:Arc x:Name="DoubleCircle" Margin="50" ArcThickness="1" ArcThicknessUnit="Pixel"
		EndAngle="120"
		SnapsToDevicePixels="True"
		StartAngle="-120"
		Stretch="None" Stroke="#746E7A" StrokeThickness="1" UseLayoutRounding="True" />
<!--  刻度盘当前值对应的圆弧  -->
<ed:Arc x:Name="PART_IncreaseCircle" Margin="50" ArcThickness="1" ArcThicknessUnit="Pixel"
		RenderTransformOrigin="0.5,0.5"
		StartAngle="-120" EndAngle="10"
		Stretch="None" Stroke="Yellow" StrokeThickness="1" />

效果如下：

至此，控件的内部构造基本完成，接下来完成最后一部分，就是根据表盘当前值来设置黄色部分的角度，从而实现仪表盘的效果。

上面我们已经定义了最大值与最小值，还差一个当前值Value，因此定义一个Value的依赖属性

#region Value 当前值
/// <summary>
/// 最大值依赖属性,用于Binding
/// </summary>
public static readonly DependencyProperty ValueProperty =
	DependencyProperty.Register(
		"Value",
		typeof(double),
		typeof(Dashboard),
		new PropertyMetadata(0.0, new PropertyChangedCallback(OnValuePropertyChanged)));
/// <summary>
/// 获取或设置当前值
/// </summary>
public double Value
{
	get { return (double)GetValue(ValueProperty); }
	set { SetValue(ValueProperty, value); }
}
private static void OnValuePropertyChanged(DependencyObject d, DependencyPropertyChangedEventArgs e)
{
	//Dashboard dashboard = d as Dashboard;
	//dashboard.OldAngle = dashboard.Angle;
	//dashboard.SetAngle();
	//dashboard.TransformAngle();
}
#endregion

之外为了设置圆弧的角度，还需要新增一个Angle依赖属性

#region Angle
public double Angle
{
	get { return (double)GetValue(AngleProperty); }
	set { SetValue(AngleProperty, value); }
}
public static readonly DependencyProperty AngleProperty =
	DependencyProperty.Register("Angle", typeof(double), typeof(Dashboard), new PropertyMetadata(0d));
#endregion

在代码中，根据Value的值，自动设置Angle

private void SetAngle()
{
	var diff = this.Maximum - this.Minimum;
	var valueDiff = this.Value - this.Minimum;
	this.Angle = -120 + (120 - (-120)) / diff * valueDiff;
}

算法解析：结束角度-起始角度可以得出圆弧总共经过的角度值，除以最大值与最小值的差值，得到1°对应的数值，乘以当前值与最小值的差值就可以得到差值所对应的角度总和了。由于起始角度不固定，因此最终的角度值应该是：起始角度+差值角度和

最终，我们的效果实现了：

这里面有一个不足的地方就是起始角度和结束角度硬编码成-120和120了，为了灵活性，可以将其设置为2个依赖属性，这个就自己去弄吧，这里就不贴出代码了。

代码下载：https://github.com/zhidanfeng/WPF.UI