引言
在之前写的一篇文章【WPF --- 如何以Binding方式隐藏DataGrid列】中，我先探索了 DataGridTextColumn 为什么不在可视化树结构内？又给出了解决方案，使用 Freezable ，该抽象类是 DependencyObject 的子类，能使用依赖属性在 Xaml 进行绑定，它承载了 DataContext 且有属性变化通知功能，触发 VisibilityConverter转换器，实现了预期功能。
然后有群友问了这样一个问题:
这里有两个问题：
- 非可视化树中的元素不能通过
RelativeSource或者ElementName访问到可视化树中的数据，为何可以通过resource的方式访问？ Freezable类为何能够中转数据，DependencyObject不行？
那么本篇文章就来探索一下 Freezable实现了上述功能的原理是什么？
原理探索
准备
我们还是使用上一篇文章中的示例，让后为了便于剖析源码，做了部分改动。
首先，准备自定义 Freezable 类：
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();
}
}
然后准备界面，但是这回跟之前不一样的是所有 DataGridTextColumn 列不在 XAML 中绑定，我们放在后台绑定:
<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="是否显示年龄列"
IsChecked="{Binding IsVisibility, Mode=TwoWay, UpdateSourceTrigger=PropertyChanged}" />
Grid>
Grid>
然后准备 Code-Behind 代码，增加 InitDataGrid() ，手动绑定所有列。
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() { new Person() { Age = 11, Name = "Peter" }, new Person() { Age = 19, Name = "Jack" } };
DataContext = this;
InitDataGrid();
}
private void InitDataGrid()
{
DataGridTextColumn columen1 = new DataGridTextColumn();
columen1.Header = "年龄";
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 persons;
public ObservableCollection Persons
{
get { return persons; }
set { persons = value; OnPropertyChanged(); }
}
}
源码剖析
在源码剖析之前，如果大家还不会如何使用VS调试.Net源码，建议先阅读我的另一篇文章【编程技巧 --- VS如何调试.Net源码】，学习如何调试源码。
接下来，在程序启动之前，我们在 CustomFreezable 的重载方法 OnChanged() 设置断点，然后使用VS调试源码，查看调用堆栈：
可以看到，从 InitDataGrid() 开始，到属性变化触发变化事件，整个流程都可以在调用堆栈中看到，我们可以逐帧分析，来解决开篇的两个问题。
剖析步骤
我们将上述调用链编号，逐步分析：
- 编号1：FindResource(...)
- 编号2：FrameworkElement.FindResourceInternal(...)
- 编号3：FindResourceInTree(...)
- 编号4：FetchResource(...)
- 编号5~6：GetValue(...)，在这里已经获取到字典中资源了。
- 编号7~8 OnGettingValue(...)
- 编号9~10 AddInheritanceContext(...)
-
编号11~12 ProvideSelfAsInheritanceContext(...)
-
编号13 AddInheritanceContext(...)
后面的就不用看了，后面的就是因为 Freezable 更换了 InheritanceContext 触发了OnInheritanceContextChanged()后又触发了 NotifyPropertyChange。
接下来看看为什么当 IsVisibility 变化时，能通知到 Freezable？
- NotifySubPropertyChange(...)
- FireChanged(...)
- GetChangeHandlersAndInvalidateSubProperties(...)
可以看到从1~9仅仅是 FindResource("customFreezable"); 这一个方法所作的事情，主要是从资源字典中查询想要的对象，如果该对象是 Freezable类型的，则将当前资源的 DataContent的 Visual 绑定为 Freezable的 InheritanceContext ，然后10~12，是该上下文在当前资源的 DataCobtent 触发 PropertyChanged时，去InheritanceContext 中找出关联的 CallHandle 强制刷新，触发变化事件，达到联动效果。
那么从解析源码的过程中看，开篇的两个问题就都有了答案
-
非可视化树中的元素不能通过
RelativeSource或者ElementName访问到可视化树中的数据，为何可以通过resource的方式访问？原因就是
FindResource方法中，如果要查询的资源是Freezable类型的，则会将当前资源的DataContent的Visual绑定到InheritanceContext，所以Freezable也就可以访问到可视化树中的数据了。 -
Freezable类为何能够中转数据，DependencyObject不行？从代码中，编号11~12 ProvideSelfAsInheritanceContext(...)也可以看出，绑定
InheritanceContext时有一个必要条件就是该资源必须为Freezable类型的才可以，我猜测这可能跟这个类的定义有关系，Freezable类为WPF中的对象提供了不可变性和性能优化的功能，同时也为动画、资源共享和跨线程安全性等方面提供了便利。 该类是更好地管理和优化 WPF 应用程序中的对象和资源的，所以可能不想让开发者随意使用吧，所以就仅提供该类能够拥有InheritanceContext而没法使用DependencyObject。
小结
Freezable 类除了上文示例中的用法，其实它这种间接绑定的方式可以解决很多场景，比如某个元素的属性并不是依赖属性，但是你就是想使用 Binding 的方式，让它动态变化，也可以使用上文示例的方式进行绑定。
好了，源码解析的过程其实还是比较复杂的，本文中其实也省略了一些源码阅读过程中细节，若大家阅读有疑问的地方，欢迎找我解疑，建议不明白的点，优先自行进行一下源码调试。
有错误之处，还请大家指正。