wpf چیست؟؟

از زمان ظهور دات نت، با اولین نسخه آن یعنی دات نت فریم ورک 1.0 که همراه با ویژوال استودیو 2002 همراه بود، تا به امروز که شاهد نسخه 3.5 از این تکنولوژی می باشیم، تغییرت بسیاری در آن به وجود آمده است. افزوده شدن کلاس های جدید در غالب فایل های DLL ای که ما آن ها را دات نت اسمبلی می نامیم، همچنین اضافه شدن تکنولوژی های جدید به این مجموعه باعث گسترش کاربرد این مجموعه شده است.

همزمان با ظهور نسخه 3.0 دات نت فریم ورک، تکنولوژی های جدیدی نیز به وجود آمد. این تکنولوژی ها، که بر خلاف تصور سطحی و ابتدایی بسیاری از برنامه نویسان در ابتدای ظهور آن ها، صرفا اضافه شدن تعدادی دات نت اسمبلی به دات نت اسمبلی های قبلی، تلقی می شد، تغییرات بسیاری را در امر برنامه نویسی دات نت به وجود آورد. تکنولوژی WPF به همراه تکنولوژی های WCF و WWF با نسخه 3.0 دات نت فریم ورک توسط شرکت ماکروسافت معرفی شدند.

WCF
تکنولوژی WCF که مخفف Windows Communication Foundation می باشد، ترکیب شده تکنولوژی های ارتباطی مختلفی که در دات نت فریم ورک 2.0 وجود داشت، می باشد. در دات نت فریم ورک 2.0 ، تکنولوژی های ارتباطی بین سیستم ها عبارت بودند از، ارتباطات بر پایه Soap ، ارتباطات دودویی بهینه شده و... . تکنولوژی WCF که با نام Indigo نیز شناخته می شود، تمامی جنبه های ارتباطی بین سیستم ها را درون خود دارد. جهت مطالعه بیشتر به آدرس Windows Communication Foundation و WCF مراجعه نمایید.

WWF
تکنولوژی WWF که مخفف Windows Workflow Foundation می باشد و بیشتر به صورت مخفف WF نشان داده می شود، امکان پیاده سازی و حل مسائل پیچیده دنیای پیرامون خود را که در حالت عادی ممکن است حل آن بسیار پیچییده و دشوار به نظر آید، به صورت بصری و بسیار ساده ارائه می کند. در کل دو شکل Sequential و State Machine را می توانید با WF پیاده سازی کنید. به عنوان نمونه بسیار ساده به راحتی می توانید یک دستور چند شرطی را به صورت کاملا انتزاعی و با امکاناتی که برای طراحی آن موجود است، پیاده سازی نمایید. به عنوان مثال، نمونه زیر، پیاده سازی یک دستور چهار شرطی در سیستم WF از نوع Sequential می باشد.

WPF
WPF سر آغاز سه کلمه Windows Presentation Foundation می باشد. هر کسی که تا به حال در محیط های گرافیکی و یا به اصلاح برنامه نویسان، محیط های ویژوال، برنامه نویسی کرده باشد، یقینا با مفاهیم Windows Application ها که گاها به صورت مخفف WinApp نیز نامیده می شوند، آشنا می باشد. این نوع برنامه نویسی همزمان با ورود سیستم عامل های ویندوز در دنیای کامپیوتر شروع شد و روز به روز با به وجود آمدن زبان های متفاوت جایگاه محبوبتری نزد برنامه نویسان پیدا کرد.

همانطور که می دانید، Windows Application ها، از API های سیستم عامل مربوطه ( که اکثرا ویندوز XP نیز می باشد) برای ترسیم عناصر گرافیکی یا همان عناصر ویژوال، استفده می کنند. به عنوان مثال برای ترسیم انواع دکمه ها، فرم ها و بسیاری از عناصردیگری که با آن ها آشنا هستید، از توابع API ویندوز کمک گرفته می شود. همین مسئله باعث ایجاد محدودیت برای برنامه نویسان در ایجاد کنترل های سفارشی با ظاهر دلخواه خود شده بود. اگر چه با ابزار های گرافیکی که در دات نت فریم ورک 2.0 نیز وجود داشت، می توانستیم تا حد خوبی اقدام به ایجاد کنترل های مورد دلخواه خود را بکنیم، اما این موضوع نیاز به دانستن اطلاعات زیاد در مورد ایجاد کنترل های سفارشی و همچنین نوشتن گاها کد های بسیار زیادی جهت ایجاد کنترل مورد نظر می بود. این به آن دلیل بود که قالب و اساس اولیه کنترل ها بسته بود و نمی توانستید به راحتی کنترل ها را شخصی سازی نمایید. در بهترین حالت، یک برنامه نویس ماهر میتوانست با ارث بری از کلاس Control اقدام به ایجاد یک کنترل جدید با ظاهر و امکانات مورد نظر خود بکند. به عنوان مثال کنترل منوی زیر را اخیرا برای شرکتی طراحی کردم. تنها، یکی از کلاس های این منو دارای 1000 خط کد به غیر از کدهای تولید شده توسط خود دات نت می باشد. شاید 1000 خط، برای یه برنامه نویس بسیار ناچیز باشد. ولی چنانچه بخواهید تمامی کنترل های برنامه های خود را، خودتان طراحی کنید، می بینید که زمان زیادی از وقت شما صرف نوشتن کد ها می گردد.

 این مسئله زمانی نمود بیشتری پیدا میکند که بخواهید، اکثر جنبه های یک کنترل را در کنترل سفارشی خود قرار دهید. به عنوان مثال به دلیل قرار گرفتن حالت های مختلف گرادیان بر روی منو، استفاده از امکانات قبلی مانند ترسیم متن آیتم به صورت اتوماتیک توسط خود منو و یا ترسیم کلید های میان بر آیتم و .... از بین می رود و تمامی این موارد بایستی با کد و توسط شما ایجاد گردد. درست است که می توان از کنترل های ایجاد شده توسط خودتان به کرات و در برنامه های مختلف استفاده کنید ولی تجربه نشان داده است که گاهی نیز مجبور به ایجاد کنترل دیگری شوید. این به این دلیل نیست که شما الزاما کنترل قبلی خود را خوب طراحی نکرده اید. عوامل زیادی می توانند باعث بروز این مورد شوند که پرداختن به آن ها از حوصله این بحث خارج است.

معرفی WPF
حال که تا حدودی با مشکلات برنامه نویسی های WinApp به روش جاری شدید، در ادامه به معرفی WPF خواهم پرداخت و در ادامه بحث های این آموزش، خواهید دید که WPF چگونه بسیاری از مشکلات موجود را مرتفع می کند.
تکنولوژی WPF به روشی دیگر عمل می کند. در واقع علاوه بر اینکه این تکنولوژی همچنان دارای کنترل های سابقی که آن ها را می شناسید، می باشد، می تواند دسترسی به بیشتر جنبه های کنترل ها را برای شما فراهم کند. در واقع قدرت WPF در این است که اساس و پایه هر کنترلی مانند برنامه نویسی قبل، بسته نیست و این شما هستید که به WPF خواهید گفت که متن روی کنترل را به چه صورتی طراحی کنید. یا پس زمینه کنترل یا کناره های آن را به آن صورتی که شما می گئیید طراحی کند. به همین منظور نیز دارای ابزارهای بسیار زیادی جهت کار برای طراحی کنترل های شما مهیا می کند. ابزارهایی مانند قلم مو های گرادیان با تعداد رنگ های نامحدود، انواع ابزار های گرافیکی برای ترسیم شکل دلخواه شما، امکان ایجاد افکت های بسیار زیبا و متنوع بر روی هر قسمتی از کنترل که بخواهید، وجود افکت های از پیش تعریف شده، امکان طراحی های 2 بعدی و نیز 3 بعدی، امکان ایجاد انیمیشن و بسیاری از امکانات دیگر که به مرور با آن ها آشنا خواهید شد.

پایه و اساس WPF بر Directx استوار می باشد. این موضوع سبب می شود که بتوان از بسیاری از جنبه های گرافیکی بدون ایجاد سربار اضافی بر روی برنامه بهره برد و در واقع برنامه هایی با ظاهر هایی بسازید که ساختن آن ها با برنامه نویسی های پیشین یا غیر ممکن و یا متحمل کار بسیار زیادی بوده است. اگرچه نقطه قوت این تکنولوژی اعمال گرافیکی، انیمیشن و .. می باشد، ولی این بدان معنی نیست که نمی توان با WPF اقدام به ایجاد فرم ها و کنترل های سابق نمود. این تکنولوژی به شما امکان استفاده از کنترل های پیشین را می دهد و همچنین برنامه نویسی WinApp را به همان شکلی که می شناسید، برای شما مقدور می سازد. علاوه بر این موارد، WPF امکان کار با اسناد متنی، کنترل کردن بر روی نحوه Print شدن آن ها و ... را برای شما مهیا می سازد.
نکته دیگری که در مورد WPF باید بدان اشاره کرد، امکان برنامه نویسی به شیوه ای است که شاید تاکنون امثال آن را یا ندیده اید و یا بسیار کم دیده اید و آن هم برنامه نویسی بر اساس عناصری در WPF می باشد که به آن ها Page می گویند. این نوع برنامه نویسی را می توان به نوعی شبیه سازی برنامه های وب نامگذاری کرد. این نوع برنامه نویسی WPF Browser Application نام دارد که در بخش های بعدی تفاوت آن را با برنامه نویسی معمولی WPF خواهید آموخت. توسط این مدل برنامه نویسی، می توانید اسمبلی های ایجاد شده را در مرورگر وب نظیر Internet Explorer بدون پیغام های امنیتی که معمولا در صفحات وب وجود دارند، نمایش دهید. به عنوان مثال عکس زیر نمونه ای از نحوه استفاده از Page جهت نمایش وب سایت ها در یک برنامه WPF می باشد.

البته استفاده از امکانات مختلف گرافیکی به مانند آنچه در برنامه های WPF امکان پذیر است، در برنامه های بر پایه صفحه ، امکان پذیر نیست. دلایل این موضوع را در بخش های آتی خواهید دانست.

User32، GDI، GDI+ و DirectX
به طور کلی برنامه های ویندوزی از دو امکان، توابع User32 و GDI/GDI+ برای ترسیم عناصر گرافیکی استفاده می کنند که User32 امکان ترسیم عناصر ویژوال را با ظاهر عادی مهیا می کند. عناصری مانند فرم ها، دکمه ها و ... و GDI/GDI+ امکانات گسترده تری را جهت ایجاد برخی اعمل گرافیکی مانند ایجاد گرادیان ها و ... را مهیا می کنند.

شرکت ماکروسافت به دلیل محدودیت هایی که در هر یک از دوبخش فوق، وجود داست، اقدام به ایجاد کتابخانه سطح بالایی به نام DirectX کرد.( حرف X می تواند جایگزین کلماتی مانند Sound و .. شود). این ابزار که امروزه نیز از آن استفاده های زیادی میشود،( از جمله در ایجاد بازی های سه بعدی و ... ) با بهره گیری از توان کارت های گرافیکی با بهره بری بالا، حداکثر توان آن را برای ایجاد گرافیک های قوی به کار می برد.

اما با قدرت زیاد این کتابخانه، به دلیل برقراری ارتباط مشکل با ان و نیاز به کد نویسی های زیاد، این ابزار بیشتر در تهیه بازی ها و برنامه های گرافیکی مورد استفاده قرار گرفت و جایگاه زیادی در توسعغه برنامه های تجاری پیدا نکرد.

تکنولوژی WPF تمامی این مشکلات را مرتفع کرد و در واقع کاربر را از درگیر کردن نوشتن کدهای زیاد و گاه طاقت فرسا به صورت مستقیم در DirectX ، رهایی داد. WPF از تمامی قدرت DirectX جهت ایجاد گرافیک های 2 بعد، 3 بعدی، ایجاد انیمیشن ها، استفاده می کند. همچنین ابزار های بسیاری را جهت طراحی کردن در اختیار شما قرار می دهد. علاوه بر این DirectX به جهت اینکه به خوبی با مفاهیم Texture، Gradient و ... تطبیق پیدا می کند، درارای سرعت بالاتری نسبت GDIو GDI+ می باشد. به این دلیل که این تکنولوژی ها برای رندر کردن از روش پیکسلی و الگوریتم های آن که اصطلاحا Pixel By Pixel Instruction گفته می شود، استفاده می کنند.

یکی دیگر از مشکلاتی که کار کردن با DirectX به صورت مستقیم وجود داشت( دارد) به دلیل نوع بهینه سازی و نحوه رندر کردن اشکال توسط کارت های ویدیویی متفاوت بود، که با WPF این مشکل نیز مرتفع شده است.

یکی از مهمترین اهداف WPF استفاده از GPU به جای CPU جهت انجام روتین های پیچیده گرافیکی می باشد که این امر باعث آزاد بودن CPU بوده که میتواند به پردازش های دیگر در سیستم رسیدگی کند.

WPF به عنوان یک API سطح بالا
همناطور که پیشتر توضیح داده شد، WPF قادر به انجام کار های بسیاری برای شما خواهد بود که قبل از آن، انجام آن ها بسیار مشکل و زمان بر ونیاز به نوشتن کد های بسیاری می بود. در ادامه به صورت لیست وار، تعدادی از امکانات این تکنولوژی همراه با توضیح مختصر آمده است:

طرح بندی اجزا و عناصر برنامه شبیه برنامه های تحت وب: WPF از عناصر جدید و بسیاری دی تراز بندی و چیدمان کنترل ها و عناصر مختلف بر روی فرم های برنامه شما استفاده میکند. توسط این ابزار ها که از کلاس پایه Panel ارث بری می کنند، قادر خواهید بود که چدیمان عناصر خود را چنان تنظیم کنید، که برنامه شما در رزولوشن های مختلف به خوبی قابل نمایش باشد.

نکته: یک برنامه نویس WPF حرفه ای حتی المقدور از خواص Width و Height اشیاء برای چیدمان آن ها استفاده نخواهد کرد. یقینا برایتان غیر قابل تصور است. به این دلیل که تا الان هر عنصری که در برنامه خود استفاده کرده اید، پس از نامگذاری آن اقدام به ایجاد سایز مناسب آن نمده اید. اما در نمونه برنامه ها و بخش های آتی خواهید دید، که کمترین استفاده را از این دو خاصیت خواهیم کرد. این موضوع به دلیل ماهیت WPF و غیر وابسته بودن به رزولوشن صفحه نمایش می باشد که در قسمت بعدی بیشتر به شرح آن خواهم پرداخت.

برخی از امکانات و جنبه های برنامه نویسی با WPF

مدل قدرتمند و قوی طراحی
توسط WPF از درگیر شدن با پیکسل ها و کار کردن بر روی ان ها رهایی خواهید یافت و در واقهع با ابجکت ها و اشکال سطح بالا تعامل خواهید داشت. همچنین قادر به ایجاد اشکال سه بعدی و... خواهید بود.

نکته: یکی از محدودیت هایی که WPF داراست، کار کردن با اشکال سه بعدی می باشد. در واقع گرچه با WPF به خوبی می توانید اقدام به ترسیم این نوع اشکال نمایید، اما از لحاظ کارایی، اشکال سه بعدی ایجاد شده با WPF کارایی کمتری نسبت به نوع های مشابه و تولید شده با DirectX و یا OpenGL به صورت مستقیم می باشد. به همین دلیل چنانچه قصد نوشتن بازیهای سه بعدی Real Time را دارید، WPF ممکن است انتخاب خوبی نباشد. چون ممکن است آن کارایی را که انتظار دارید برای شما فراهم نکند. در این موارد می توانید از محیط های دیگر و مناسب اینگونه برنامه ها استفاده نمایید.

انیمیشن، صدا و تصویر
همانطور که پیش تر نیز توضیح داده شد، علاوه بر انجام اعمال بسیاری که می توانید، با اشکال انجام دهید، اعم از چرخش، بزگر نمایی، کوچک نمایی و ...، نیز می توانید اقدام به ایجاد انیمیشن های زیبا توسط WPF نمایید. همچنین قادر خواهید فایل های صوتی و ویدیویی را به خوبی به کار بگیرید.

استایل ها و قالب ها
همواره یکی از دغدغه های برنامه نویسان ویندوز، ایجاد ظاهری زیبا برای فرم ها و عناصر خود بوده است. تا آن جا که اکثر برنامه نویسان به سراغ کامپوننت های شرکت های ثالث که آن ها را Third party Components می نامیم، رفته و از آن ها به کرات در برنامه های خود استفاده می کرده و می کنند. من جدای از اینکه این کامپوننت ها چقدر در عمل و کارایی درست و حساب شده عمل می کنند، و اینکه با معیار های زبان فارسی متناسب هستند ( که اکثرا نیستند)، دلیل دیگری برای استفاده نکردن از این نوع کامپوننت ها دارم و ان هم وابستگی برنامه شما به آبجکت ها و عناصر شرکت های دیگر خواهد بود. این موضوع می تواند در طولانی مدت و استفاده مکرر از این نوع ابزار ها، ضررهای جبران ناپذیری به برنامه نویسیان وارد نماید. با تکنولوژی WPF تقریبا تمامی این مشکلات رفع شده و به راحتی می توانید اقدام به ایجاد استایل ها و قالب های متناسب با معیار خود و برنامه خود، نمایید. چنانچه برنامه نویسی مسلط به این موارد گردد، مطمئن هستم که دیگر به هیچ عنوان به دنبال ابزار های ظاهر سازی برنامه ها و کامپوننت های متفاوت نخواهد رفت.

دستورات ( Commands)
یکی از جنبه ها و امکانات فوق العاده زیبا و قدرتمند WPF استفاده از Command ها برای هماهنگ سازی واکنش های مختلف کاربر و هماهنگ سازی قسمت های مختلف برنامه به کار می رود که در جای خود، مفصلا به شرح آن خواهم پرداخت. فعلا به همین قدر بسنده کنم که با یادگیری و استفاده از این ابزار، فوق العاده شگفت زده خواهید شدد و خواهید دید که برنامه های شما با این ابزار به چه درصد بالایی از کارایی خواهد رسید.

برنامه های بر پایه صفحه : کمی پیش تر در این مورد صحبت کردم و نمونه عکس برنامه ای را هم که از صفحات استفاده شده بود را مشاهده کردید. در موقعیت مناسب تری بر روی این نوع برنامه نویسی نیز تمرکز بیشتری خواهیم کرد.

ایجاد واسط کاربر به صورت توصیفی
زمانی که نامی از تکنولوژی WPF برده میشود، در ادامه آن نامی هم از XAML می آید. XAML که یک زبان توصیفی و XML Based می باشد، توسط ویژوال استودیو به کار گرفته می شود تا شما بتوانید فرم ها و عناصر خود را با سرعت بیشتری ایجاد نمایید. به جرات می توانم بگویم که استفاده از XAML در سرعت تولید برنامه های شما، تاثیر چشمگیری خواهد داشت. در ابتدا ممکن است در استفاده از آن کمی دچار سردرگمی شوید، تا آن جایی که بخواهید آن را رها کنید و اقدام به ایجاد محیط واسط برنامه خود با کد نمایید. اما با کمی تلاش و مسلط شدن بر آن ، لز کار کردن با آن لذت خواهید برد، تا جایی که هیچ وقت دوست ندارید دیگر سراغ کد نویسی بروید!!! ( البته این یه امر محال خواهد. چون حتما نیاز به کدنویسی هم خواهید داشت)

عدم وابستگی WPF به رزولوشن
بدون شک یکی از جنبه های فوق العاده مفید و قوی WPF عدم وابستگی آن به رزولوشن صفحه نمایش است. اگر به خاط داشته باشید، کمی پیش در یک نکته مهم، این موضوع را یادآور شدم که یک برنامه نویس حرفه ای در WPF حتی المقدور از خواص Width و Height عناصر برای چیدمان آن ها استفاده نخواهد کرد. دلیل این گفته را در ادامه متوجه خواهید شد.

برنامه های تحت ویندوزی که تا کنون و با تکنولوژی های موجود نوشته می شدند( می شوند) وابستگی زیادی به رزولوشن صفحه نمایش دارند. یه عنوان مثال فرم های شما، که در صفحه نمایش شما با رزولوشن 1024 * 768 به خوبی طراحی شده اند، ممکن است در یک کامپیوتر دیگری با رزولوشن بالاتر از ان (این امر در Laptop ها بسیار معمول می باشد. علاوه بر اینکه ان ها در بیشتر مواقع از تراکم 120 DPI استفاده می کنند. در صورتی که مونیتور های CRT معمولا از تراکم 96 DPI استفاده می کنند. "گر چه قابل تغییر می باشد" ) کوچک شود، و بر عکس، در یک سیستم با رزولوشن پایین، قسمتی از فرم های شما از صفحه نمایش خارج گردد.

اما با WPF این مشکلات مرتفع می گردد. دلیل آن هم استفاده از سیستم خاصی برای اندازه گیری اجزاء و عناصر برنامه شما، می باشد. عناصر، اعم از دکمه ها، فرم ها و هر شی قابل اندازه گیری با واحدی با نام DIU (Device Independent Unit ) اندازه گیری می شوند. هر یک DIU معادل با 1/96 (1 تقسیم بر 96) هر اینچ می باشد. در واقع می توان گفت هر DIU در صفحه نمایشی با تراکم پیکسل استاندارد یعنی 96 DPI ، دقیقا برابر با 1 پیکسل فیزیکی در صفحه نمایش می باشد. حال اگر از DPI بالاتری استفاده گردد، طبیعتا هر یک DIU (در همان رزولوشن قبلی)کمتر از 1 پیکسل خواهد شد( چرا؟)

حال WPF با اندازه گیری DPI در هر رزولوشنی که با فرمول مشخصی محاسبه می شود، می توانید سایز مناسب عناصر شما را محاسبه کند. این روش باعث می شود که نمایش یک کنترل مانند Button در رزولوشن 1024*786 و با 96 DPI تراکم، با نمایش آن در رزولوشن 1600*1200 و با تراکم 120 DPI یکسان باشد.