“Avalon”输入系统发布日期： 9/3/2004 | 更新日期： 9/3/2004
Nick Kramer 摘要：“Longhorn”中的表示子系统（代号为“Avalon”）提供了功能强大的新 API 以用于输入。本文将概述这些 API：为应用程序提供哪些服务、输入系统的体系结构以及如何支持新的输入设备。  本页内容
简介“Longhorn”中的表示子系统（代号为“Avalon”）提供了新的 API 以用于输入。这些主要输入 API 都在 Element 类上。请注意，在本文中，我将“FrameworkElement”或“ContentFrameworkElement”统称为“element”。虽然它们是截然不同的类，但从输入的角度讲它们却是完全相同的。元素具有您期望从 Windows 操作系统中获得的全部鼠标和键盘功能：按键、鼠标按钮、鼠标移动、焦点管理以及鼠标捕获等等。元素具有下列与输入相关的属性、方法和事件： class Element
{
// non-input APIs omitted
// Mouse
event MouseButtonEventHandler MouseLeftButtonDown;
event MouseButtonEventHandler MouseLeftButtonUp;
event MouseButtonEventHandler MouseRightButtonDown;
event MouseButtonEventHandler MouseRightButtonUp;
event MouseEventHandler MouseMove;
bool IsMouseOver { get; }
bool IsMouseDirectlyOver { get; }
event MouseEventHandler MouseEnter;
event MouseEventHandler MouseLeave;
event MouseEventHandler GotMouseCapture;
event MouseEventHandler LostMouseCapture;
bool IsMouseCaptured { get; }
bool CaptureMouse();
void ReleaseMouseCapture();
event MouseEventHandler MouseHover;
event MouseWheelEventHandler MouseWheel;
// Keyboard
event KeyEventHandler KeyDown;
event KeyEventHandler KeyUp;
event TextInputEventHandler TextInput;
bool IsFocused { get; }
bool Focus();
event FocusChangedEventHandler GotFocus;
event FocusChangedEventHandler LostFocus;
bool Focusable { get; set; }
bool IsFocusWithin { get; }
bool KeyboardActive { get; set; }
bool IsEnabled { get; }
}
此外，Mouse 和 Keyboard 类提供： class Keyboard
{
static Element Focused { get; }
static bool Focus(Element elt)
static ModifierKeys Modifiers { get; }
static bool IsKeyDown(Key key)
static bool IsKeyUp(Key key)
static bool IsKeyToggled(Key key)
static KeyState GetKeyState(Key key)
static KeyboardDevice PrimaryDevice { get; }
}
class Mouse
{
static Element DirectlyOver { get; }
static Element Captured { get; }
static bool Capture(Element elt);
static Cursor OverrideCursor { get; set; }
static bool SetCursor(Cursor cursor);
static MouseButtonState LeftButton { get; }
static MouseButtonState RightButton { get; }
static MouseButtonState MiddleButton { get; }
static MouseButtonState XButton1 { get; }
static MouseButtonState XButton2 { get; }
static Point GetPosition(Element relativeTo);
static void Synchronize(bool force);
static MouseDevice PrimaryDevice { get; }
static void AddAnyButtonDown(Element element,
MouseButtonEventHandler handler);
static void RemoveAnyButtonDown(Element element,
MouseButtonEventHandler handler);
}
Avalon 还具有对笔针的集成支持。笔针是指笔输入，广泛用于 Tablet PC。Avalon 应用程序通过使用鼠标 API 可将笔针视为鼠标。但是，Avalon 还公开了与键盘和鼠标 API 同等的笔针 API： // stylus APIs on Element
event StylusEventHandler StylusDown;
event StylusEventHandler StylusUp;
event StylusEventHandler StylusMove;
event StylusEventHandler StylusInAirMove;
bool IsStylusOver { get; }
bool IsStylusDirectlyOver { get; }
event StylusEventHandler StylusEnter;
event StylusEventHandler StylusLeave;
event StylusEventHandler StylusInRange;
event StylusEventHandler StylusOutOfRange;
event StylusSystemGestureEventHandler StylusSystemGesture;
event StylusEventHandler GotStylusCapture;
event StylusEventHandler LostStylusCapture;
bool IsStylusCaptured { get; }
bool CaptureStylus()
void ReleaseStylusCapture()
笔针还可充当鼠标，因此，仅识别鼠标的应用程序会自动获得某一级别的笔针支持。当以这种方式使用笔针时，应用程序首先获取适当的笔针事件，然后再获取相应的鼠标事件，我们称这个过程为笔针事件提升 到鼠标事件。（我在添加新型设备中简要讨论了提升的概念。） 此外，还可以使用更高级别的服务（例如，手写输入），虽然它们超出了本文的讨论范围。 在树中输入元素包含其他元素（它的子元素），从而形成了通常具有数层深的元素树。在 Avalon 中，父元素始终可以参与定向到其子元素（或孙元素等）的输入。这对于控件组合（使用较小的控件来构建控件）特别有用。 Avalon 使用事件路由向父元素发出通知。路由 是指将事件传递到多个元素，直至其中一个元素将事件标记为“handled”（已处理）的过程。事件使用以下三种路由机制之一：直接通知（也称为“不路由”）、隧道和冒泡。直接通知 意味着仅通知目标元素，这种机制由 Windows 窗体和其他 .NET 库使用。冒泡 沿元素树向上通知：先通知目标元素，然后依次通知目标的父元素以及父元素的父元素等等。隧道 的通知过程相反：先通知元素树的根，然后向下通知，最后通知目标元素。 Avalon 输入事件通常是成对出现的 — 隧道事件后面跟有冒泡事件。例如，PreviewMouseMove 隧道事件就与冒泡 MouseMove 事件一同出现。作为一个示例，假设在以下树中，“叶元素 #2”是 MouseDown/PreviewMouseDown 的目标：  事件处理的顺序将为：
以下为 Element 上 Preview 输入事件的列表： // Preview events on Element event MouseButtonEventHandler PreviewMouseLeftButtonDown; event MouseButtonEventHandler PreviewMouseLeftButtonUp; event MouseButtonEventHandler PreviewMouseRightButtonDown; event MouseButtonEventHandler PreviewMouseRightButtonUp; event MouseEventHandler PreviewMouseMove; event MouseWheelEventHandler PreviewMouseWheel; event MouseEventHandler PreviewMouseHover; event MouseEventHandler PreviewMouseEnter; event MouseEventHandler PreviewMouseLeave; event KeyEventHandler PreviewKeyDown; event KeyEventHandler PreviewKeyUp; event FocusChangedEventHandler PreviewGotFocus; event FocusChangedEventHandler PreviewLostFocus; event TextInputEventHandler PreviewTextInput; event StylusEventHandler PreviewStylusDown; event StylusEventHandler PreviewStylusUp; event StylusEventHandler PreviewStylusMove; event StylusEventHandler PreviewStylusInAirMove; event StylusEventHandler PreviewStylusEnter; event StylusEventHandler PreviewStylusLeave; event StylusEventHandler PreviewStylusInRange; event StylusEventHandler PreviewStylusOutOfRange; event StylusSystemGestureEventHandler PreviewStylusSystemGesture; 通常，在将事件标记为已处理之后，不会调用其他处理程序。但是，当您创建处理程序时，您可以要求它通过使用 AddHandler 方法（为 handledEventsToo 参数传递“true”）来接收已处理的事件以及未处理的事件。 由于隧道和冒泡，父元素将会接收最初以其子元素为目标的事件。通常，谁为目标并不重要，毕竟事件是未处理的事件。但是，当有必要知道目标（尤其是 MouseEnter/MouseLeave 和 GotFocus/LostFocus）时，InputEventArgs.Source 将会通知您。 另一个引人注意的问题是坐标空间。坐标 (0,0) 位于左上方，但这是什么事物的左上方？是作为输入目标的元素的左上方，还是您附加有事件处理程序的元素的左上方，或是其他事物的左上方？为了避免混淆，Avalon 输入 API 要求您在处理坐标时指定您的引用框架。例如，MouseEventArgs.GetPosition 方法将 Element 作为一个参数，而且由 GetPosition 返回的 (0,0) 坐标位于该元素的左上角。 文本输入TextInput 事件允许组件或应用程序以与设备无关的方式侦听文本输入。键盘是 TextInput 的主要方式，但是语音、手写以及其他输入设备也可生成 TextInput。 对于键盘输入，Avalon 将首先发送适当的 KeyDown/KeyUp 事件，但如果这些事件是未处理的且键为文本键，则会发送 TextInput 事件。通常，在 KeyDown/KeyUp 和 TextInput 事件之间并不是单个的一对一映射，多个击键可以生成单个字符的 TextInput，而单个击键可以生成多字符的字符串。对于中文、日文以及韩文尤其如此，这些语言使用输入法编辑器 (IME) 生成数以千计的以字母表示的不同字符。 当 Avalon 发送 KeyDown/KeyUp 事件时，如果击键成为 TextInput 事件的一部分，那么 KeyEventArgs.Key 将被设置为 Key.TextInput，因此应用程序不会意外地处理属于较大 TextInput 一部分的击键。在这些情况下，KeyEventArgs.TextInputKey 将显示实际击键。同样，如果 IME 处于活动状态，那么 KeyEventArgs.Key 将为 Key.ImeProcessed，而 KeyEventArgs.ImeProcessedKey 将提供实际击键。 键盘示例让我们看一个简单的示例，在该示例中，按 CTRL+O 会打开一个文件（无论什么控件具有焦点），而按 Open 按钮也可执行该操作： 在 Win32 中，应该定义一个快捷键对应表并处理 WM_COMMAND，这通常使用 switch 语句来完成。（您也可以尝试在窗口的 WndProc 内处理 WM_KEYDOWN，但是，如果焦点不在按钮或编辑框上，您只能获取击键，除非您还修改了按钮和编辑框的 WndProc。） // sample.rc
IDC_INPUTSAMPLE2 ACCELERATORS
BEGIN
"O", ID_ACCELERATOR_O, VIRTKEY, CONTROL, NOINVERT
END
// sample.cpp
int APIENTRY _tWinMain(HINSTANCE hInstance,
HINSTANCE hPrevInstance,
LPTSTR lpCmdLine,
int nCmdShow)
{
. . .
MyRegisterClass(hInstance);
InitInstance(hInstance, nCmdShow);
HACCEL hAccelTable = LoadAccelerators(hInstance,
(LPCTSTR)IDC_INPUTSAMPLE2);
MSG msg;
while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
{
if (!TranslateAccelerator(window, hAccelTable, &msg))
{
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
}
}
return (int) msg.wParam;
}
ATODWM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance) { . . . }
BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow)
{
window = CreateWindow(szWindowClass, szTitle, WS_OVERLAPPEDWINDOW,
CW_USEDEFAULT, 0, CW_USEDEFAULT, 0, NULL, NULL, hInstance, NULL);
if (!window)
{
return FALSE;
}
button = CreateWindow("BUTTON", "Open",
WS_CHILD | WS_VISIBLE | BS_PUSHBUTTON,
40, 40, 90, 30, window, (HMENU) ID_BUTTON, hInstance, NULL);
if (!button)
{
return FALSE;
}
DWORD dwStyle = WS_CHILD | WS_VISIBLE
| WS_BORDER | ES_LEFT | ES_NOHIDESEL
| ES_AUTOHSCROLL | ES_AUTOVSCROLL;
edit = CreateWindow("EDIT", "...", dwStyle,
40, 80, 150, 40,
window, (HMENU) 6, hInstance, NULL);
ShowWindow(window, nCmdShow);
UpdateWindow(window);
return TRUE;
}
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message,
WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
switch (message)
{
case WM_COMMAND: {
switch (LOWORD(wParam))
{
case ID_ACCELERATOR_O:
case ID_BUTTON:
MessageBox(NULL, "Pretend this opens a file", "", 0);
return 0;
}
break;
}
case WM_DESTROY:
PostQuitMessage(0);
return 0;
}
return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
}
在 Windows 窗体中，应该将窗体上的 KeyPreview 设置为 true，并处理窗体上的 KeyDown 事件： using System;
using System.Drawing;
using System.Collections;
using System.ComponentModel;
using System.Windows.Forms;
using System.Data;
public class Form1 : Form
{
static void Main()
{
Application.Run(new Form1());
}
private Button button1;
private TextBox textBox1;
public Form1()
{
this.button1 = new Button();
this.textBox1 = new TextBox();
this.SuspendLayout();
//
// button1
//
this.button1.Location = new Point(8, 40);
this.button1.Name = "button1";
this.button1.TabIndex = 0;
this.button1.Text = "Open";
this.button1.Click += new EventHandler(this.button1_Click);
//
// textBox1
//
this.textBox1.Location = new Point(8, 88);
this.textBox1.Name = "textBox1";
this.textBox1.TabIndex = 1;
this.textBox1.Text = "...";
//
// Form1
//
this.AutoScaleBaseSize = new Size(6, 15);
this.ClientSize = new System.Drawing.Size(292, 260);
this.Controls.AddRange(new Control[] {
this.textBox1,
this.button1});
this.Name = "Form1";
this.Text = "Input Sample";
this.KeyPreview = true;
this.KeyDown += new KeyEventHandler(this.Form1_KeyDown);
this.ResumeLayout(false);
}
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
handle();
}
private void Form1_KeyDown(object sender, KeyEventArgs e)
{
if (e.KeyCode == Keys.O && e.Modifiers == Keys.Control)
{
handle();
e.Handled = true;
}
}
void handle()
{
MessageBox.Show("Pretend this opens a file");
}
}
在 Avalon 中，应该为 Button 的 Click 事件 (btn_Click) 定义一个处理程序，也要为 KeyDown (fp_KeyDown) 定义一个处理程序： <Window
xmlns="http://schemas.microsoft.com/2003/xaml"
xmlns:def="Definition"
Text="Application1" Visible="True"
>
<FlowPanel KeyDown="fp_KeyDown">
<Button Click="btn_Click"> Open </Button>
<TextBox> ... </TextBox>
<def:Code> <![CDATA[
void fp_KeyDown(object sender, KeyEventArgs e) {
if (e.Key == Key.O
&& Keyboard.Modifiers == ModifierKeys.Control) {
handle();
e.Handled = true;
}
}
void btn_Click(object sender, ClickEventArgs e) {
handle();
e.Handled = true;
}
void handle() {
MessageBox.Show("Pretend this opens a file");
}
]]> </def:Code>
</FlowPanel>
</Window>
请注意，KeyDown 处理程序附加到树根附近的 FlowPanel 中。（我们使用 FlowPanel 而不是 Window，这是因为 Window 类不能获取输入。）由于输入沿树向上冒泡，因此无论哪种元素具有焦点，FlowPanel 均将获取输入。 这些示例有一点略有不同，假设编辑控件要处理 CTRL+O，结果会如何呢?在 Win32 和 Windows 窗体示例中，编辑控件从未接收到 WM_KEYDOWN 或等效通知，这是因为事件是在消息循环中通过 TranslateAccelerator 的方式处理的。在 Avalon 示例中，首先通知 TextBox 控件，然后，仅当 TextBox 没有处理输入时才会调用我们的 fp_KeyDown 处理程序。或者，我们可以处理 PreviewKeyDown 而不是 KeyDown，在这种情况下，首先调用我们的 fp_KeyDown 处理程序。 在上面的 Avalon 示例中，我们两次结束编写处理逻辑，一次针对 CTRL+O，另一次针对按钮单击。我们可以使用 Avalon 命令 简化此操作。 命令注命令在 PDC 2003 Longhorn 预发布版本中仅部分实现。 与设备输入相比，命令使您能够在更富有语义的层次上处理输入。命令是简单的指令，例如，“cut”、“copy”、“paste”或“open”。Avalon 将提供通用命令库，但是您也可以定义自己的命令库。 命令对于集中处理逻辑十分有用。可以从菜单中、在工具栏上或者通过键盘快捷键来访问相同的命令，而且，您可以使用命令来编写适用于所有不同输入情况的单行代码。命令还提供了一种机制，当命令变得不可用时，使用此机制可以将菜单项和工具栏按钮变为灰色。 Avalon 提供的通用命令附带有一组内置的默认输入绑定，因此，当您指定应用程序处理 Copy 时，您会自动获得 CTRL+C = Copy 绑定。您还可获得用于其他输入设备的绑定，例如，Tablet 笔势输入和语音信息。最后，许多通用命令都附带有自己的图标，从而使工具栏看上去更加一致且专业。 许多控件都具有对某些命令的内置支持。例如，TextBox 理解 Cut、Copy 和 Paste。由于这些命令中的每一个都提供了默认的键绑定，因此，TextBox 会自动支持这些快捷键。 输入核心体系结构输入系统由内核模式组件和用户模式组件组成。输入在设备驱动程序中产生，然后，对于大多数输入设备而言，此输入会发送到 USER 和 GDI 的内核模式组件 win32k.sys 中。Win32k.sys 会对输入进行一些处理，并决定将输入发送到哪个应用程序进程。在 Longhorn 应用程序内，Avalon 会对输入执行进一步的处理，并向应用程序发送通知。 与 Win32 程序一样，Avalon 程序也具有可以轮询外部环境以获取新通知的消息循环。Avalon 可以与标准的 Win32 消息循环集成，该消息循环通过调度程序 与 Avalon 的其余部分连接。调度程序能提取特定循环的详细信息，从而也能提供服务以便处理嵌套消息循环。为了从 Win32 接收消息，Avalon 具有一个称为 HwndSource 的 hwnd。消息处理是同步的，即在 Avalon 完全处理完输入消息之前，HwndSource WndProc 不会返回。在期望 WndProc 返回一个值的情况下，这会启用与 Win32 的集成。 在 Longhorn 应用程序内，输入处理如下所示： 在核心输入系统（以灰色框表示）中，当 IInputProvider 向其相应的 InputProviderSite 通知有关可用输入报告时，输入便会开始。站点会通知 InputManager，后者将输入报告放在临时区域中。然后，会在临时区域上运行各种监视器和筛选器，从而将输入报告变成一系列事件。最后，通过元素树路由事件，并调用处理程序。 键盘和鼠标的输入提供程序通过 HwndSource（未用图表示）的方式从 Win32 USER 获取输入。其他设备可以选择此机制，也可以选择一种完全不同的机制。笔针就是并非来自 HwndSource 的输入的一个示例，笔针的输入提供程序从 wisptis.exe 获取输入，后者又通过 HID（人机接口设备 API）与设备驱动程序进行会话。InputManager 提供了用于注册新的输入提供程序的 API。 筛选器是指侦听 InputManager.PreProcessInput 或 InputManager.PostProcessInput 事件的任何代码。筛选器可以修改临时区域。取消 PreProcessInput 将会从临时区域中删除输入事件。PostProcessInput 将临时区域公开为一个堆栈，即可以将项从临时区域顶部弹出或推入。 监视器是侦听 InputManager.PreNotifyInput 或 InputManager.PostNotifyInput 的任何代码。监视器无法修改临时区域。 添加新型设备注我们处于本部分所讨论功能的早期设计阶段，非常感谢您的反馈。以下列出了能够启用设备扩展性的一些方案：
小结使用 Avalon 可以完全访问鼠标、键盘以及笔针，从而提供了更高级别的服务，以用于文本输入和命令。 |
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