【WPF.NET开发】优化性能：对象行为

本文内容

不删除对象的事件处理程序可能会使对象保持活动状态
依赖属性和对象
Freezable 对象
用户界面虚拟化

了解 WPF 对象的内部行为有助于在功能和性能之间做出适当的取舍。

1、不删除对象的事件处理程序可能会使对象保持活动状态

对象传递给其事件的委托是对该对象的有效引用。因此，事件处理程序可以使对象保持活动状态的时间超过预期时间。当对已注册为侦听对象事件的对象执行清理时，在释放对象前删除委托是非常必要的。将不需要的对象保持为活动状态会增加应用程序的内存使用量。在对象为逻辑树或可视化树的根时更是如此。

WPF 为事件引入了弱事件侦听器模式，在很难跟踪源和侦听器之间的对象生存期关系时，这种模式特别有用。某些现有 WPF 事件使用此模式。如果要实现具有自定义事件的对象，此模式可能会有用。

有若干工具（如 CLR 探查器和工作集查看器）可以提供有关指定进程的内存使用量的信息。 CLR 探查器包括分配配置文件的许多非常有用的视图，其中包括已分配类型的直方图、分配和调用关系图、显示各代垃圾回收及上述回收之后托管堆的生成状态的时间线，以及显示每个方法分配和程序集加载的调用树。

2、依赖属性和对象

通常，访问 DependencyObject 的依赖属性的速度不会慢于访问 CLR 属性的速度。虽然设置属性值会产生一些小的性能开销，但是获取值与从 CLR 属性获取值的速度一样快。抵销一些小的性能开销是因为依赖属性支持可靠的功能，如数据绑定、动画、继承和样式设置。

DependencyProperty 优化

在应用程序中定义依赖属性时请务必谨慎。如果 DependencyProperty 仅影响呈现类型元数据选项，而不影响其他元数据选项（如 AffectsMeasure），则应通替代其元数据来对其进行同样的标记。

如果并非所有属性更改都会影响测量、排列和呈现，则通过属性更改处理程序手动使测量、排列和呈现阶段无效的做法可能会更高效。例如，你可能决定仅在值大于设置限制时才重新呈现背景。在这种情况下，值超过设置限制时，属性更改处理程序仅会使呈现无效。

将 DependencyProperty 设置为可继承会影响性能

默认情况下，注册的依赖属性是不可继承的。但可以显式地将所有属性设置为可继承。尽管这是一个有用的功能，但是将属性转换为可继承会影响性能，因为会增加属性无效的时长。

谨慎使用 RegisterClassHandler

调用 RegisterClassHandler 会允许保存实例状态，但请注意，每个实例上都会调用处理程序，这将导致性能问题。应用程序要求保存实例状态时，仅使用 RegisterClassHandler。

在注册过程中为 DependencyProperty 设置默认值

创建要求默认值的 DependencyProperty 时，请将传递的默认元数据用作 DependencyProperty 的 Register 方法的参数来设置此值。请使用此技术，而不要在构造函数中或在元素的每个实例上设置属性值。

使用 Register 设置 PropertyMetadata 值

创建 DependencyProperty 时，可以选择使用 Register 或 OverrideMetadata 方法设置 PropertyMetadata。尽管对象可能有一个静态构造函数来调用 OverrideMetadata，但这不是最佳方案，并且会影响性能。为了获得最佳性能，建议在调用过程中将 PropertyMetadata 设置为 Register。

3、Freezable 对象

Freezable 是一种特殊类型的对象，具有两种状态：解冻和冻结。尽可能冻结对象会改进应用程序性能，并缩小其工作集。

每个 Freezable 都有一个 Changed 事件，只要发生更改就会引发该事件。不过，更改通知会降低应用程序的性能。

考虑以下示例，其中每个 Rectangle 使用相同的 Brush 对象:

rectangle_1.Fill = myBrush;
rectangle_2.Fill = myBrush;
rectangle_3.Fill = myBrush;
// ...
rectangle_10.Fill = myBrush;

默认情况下，WPF 为 SolidColorBrush 对象的 Changed 事件提供事件处理程序，以便使 Rectangle 对象的 Fill 属性无效。在这种情况下，每当 SolidColorBrush 不得不引发其 Changed 事件时，必须为每个 Rectangle 调用回叫函数，这些回叫函数调用的累积将导致性能严重下降。此外，此时添加和删除处理程序将会严重影响性能，这是因为应用程序将不得不遍历整个列表才能执行此操作。如果应用程序方案从未更改 SolidColorBrush，你将为不必要地维护 Changed 事件处理程序付出代价。

冻结 Freezable 会改进其性能，因为不再需要因维护更改通知而消耗资源。下表显示简单的 SolidColorBrush 在其 IsFrozen 属性设置为 true 时的大小，并列出该属性未设置为该值时的情况以供对比。这假设将一个画笔应用于十个 Rectangle 对象的 Fill 属性。

State	大小
已冻结的 SolidColorBrush	212 字节
非冻结的 SolidColorBrush	972 字节

以下代码示例演示了此概念：

Brush frozenBrush = new SolidColorBrush(Colors.Blue);
frozenBrush.Freeze();
Brush nonFrozenBrush = new SolidColorBrush(Colors.Blue);

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    // Create a Rectangle using a non-frozed Brush.
    Rectangle rectangleNonFrozen = new Rectangle();
    rectangleNonFrozen.Fill = nonFrozenBrush;

    // Create a Rectangle using a frozed Brush.
    Rectangle rectangleFrozen = new Rectangle();
    rectangleFrozen.Fill = frozenBrush;
}

解冻的可冻结对象的已更改处理程序可以使对象保持活动状态

对象传递给 Freezable 对象的 Changed 事件的委托是对该对象的有效引用。因此，Changed 事件处理程序可以使对象保持活动状态的时间超过预期时间。当对已注册为侦听 Freezable 对象的 Changed 事件的对象执行清理时，在释放对象前删除委托是非常必要的。

WPF 还会在内部挂钩 Changed 事件。例如，所有值为 Freezable 的依赖属性将自动侦听 Changed 事件。采用 Brush 的 Fill 属性说明了此概念。

Brush myBrush = new SolidColorBrush(Colors.Red);
Rectangle myRectangle = new Rectangle();
myRectangle.Fill = myBrush;

将 myBrush 赋值给 myRectangle.Fill 时，指向回 Rectangle 对象的委托将添加到 SolidColorBrush 对象的 Changed 事件。这意味着以下代码实际上不会使 myRect 可以进行垃圾回收：

myRectangle = null;

在这种情况下，myBrush 仍会使 myRectangle 保持活动状态，并在其引发 Changed 事件时对其进行调用。请注意，将 myBrush 赋值给新 Rectangle 的 Fill 属性时，仅将另一个事件处理程序添加到 myBrush。

清理这些类型的对象的建议方式是从 Fill 属性删除 Brush，这将进而删除 Changed 事件处理程序。

myRectangle.Fill = null;
myRectangle = null;

4用户界面虚拟化

WPF 还提供 StackPanel 元素的一个变体，用于自动"虚拟化"数据绑定子级内容。在此上下文中，"虚拟化"一词指的是以下技术：通过此技术，从较多的数据项中生成一个对象子集，具体取决于屏幕上哪些项可见。如果在指定时刻只有少量 UI 元素位于屏幕上，则此时生成大量 UI 元素需要占用大量内存和处理器。 VirtualizingStackPanel（通过 VirtualizingPanel 提供的功能）计算可见项，并与来自 ItemsControl（如 ListBox 或 ListView）的 ItemContainerGenerator 配合使用，以便仅为可见项创建元素。

作为性能优化的结果，将仅生成这些项的视觉对象，或如果它们在屏幕上是可见的，则保持活动状态。这些视觉对象不再位于控件的可视区域时，则可能已被删除。请勿将此与数据虚拟化发生混淆，数据虚拟化中的数据对象不会全部出现在本地集合中 - 而是根据需要进行流式处理。

下表显示了将 5000 个 TextBlock 元素添加到 StackPanel 和 VirtualizingStackPanel 并使其呈现所需的运行时间。在此情形中，测量值是指从将文本字符串附加到 ItemsControl 对象的 ItemsSource 属性至面板元素显示此文本字符串之间的时间。

主机面板	呈现时间 (ms)
StackPanel	3210
VirtualizingStackPanel	46