不可不知的WPF几何图形（Geometry）

在软件行业，经常会听到一句话“文不如表，表不如图”说明了图形在软件应用中的重要性。同样在WPF开发中，为了程序美观或者业务需要，经常会用到各种个样的图形。今天以一些简单的小例子，简述WPF开发中几何图形（Geometry）相关内容，仅供学习分享使用，如有不足之处，还请指正。

 

什么是几何图形（Geometry）

 

几何图形可以随意和进行缩放而不变形，这是和位图最大的差异。Geometry类及其派生类（PathGeometry，EllipseGeometry，CombinedGeometry）可以用于描述2D形状的几何图形。Geometry对象可以是矩形和椭圆形等简单图形，也可以是由两个或者多个几何对象创建的复合图形，如：PathGeometry和StreamGeometry等，可以用于绘制曲线或其他复杂图形。Geometry类继承自Freezable类，因此可以声明为资源，对象之间共享，变为只读提高性能，或者克隆及线程安全等。具体可了解Freezable相关知识。

 

几何图形与形状的区别

 

上一篇文章了解了Shape类也是在页面绘制图形，那Shape和Geometry有什么区别和联系呢？

首先Geometry和Shape类都是用于描述2D形状（如：EllipseGeometry和Ellipse），但它们之间存在一些重要的区别。具体如下：

• Geometry继承自Freezable类，而Shape继承自FrameworkElement。所以Shape及其派生类可以在UI页面中独立存在并参与页面布局，而Geometry及其派生类则不能。
• 由于Shape类是UI无素，所以Shape类比Geometry更易于使用，但是Geometry却更通用，Shape用于呈现2D图形，但是Geometry可用于定义2D图形的几何区域，定义裁剪的区域或命中测试区域等。
• Shape派生类Path的Data属性，就是Geometry类型。所以可以理解为Shape是外在呈现形状，而Geometry是其内容，而Fill和Stroke属性，则对应画笔。

 

简单的几何图形

 

Geometry是abstract修饰的抽象类，所以只能使用其派生类进行绘制几何图形，而Geometry的派生类可以分为三个类别：简单几何，路径几何，复合几何。

简单几何图形，WPF系统自带了几个默认的几何图形，如LineGeometry，RectangleGeometry，和 EllipseGeometry，用于创建基本的几何图形，如：线条，矩形，椭圆等。

• LineGeometry，通过指定直线的起点和终点来定义线条。
• RectangleGeometry使有Rect结构来定义，指定矩形的相对位置，及高度和宽度。也可以使用RadiusX，RadiusY属性来创建圆角矩形。
• EllipseGeometry由中心点，x轴半径，y轴半径来创建椭圆，如果x轴半径和y轴半径相等，则为圆形。

虽然PathGeometry也能实现基本的几何图形，但是用WPF默认提供的类，则更简单，也方便理解。

 

LineGeometry

 

由于Geometry不是UI元素，不能独立进行自我绘制并呈现 ，所以使用Path形状来呈现。LineGeometry通过设置起始点坐标（StartPoint）和结束坐标（EndPoint）来定义直线。

如下所示：

<Path Stroke="Black" StrokeThickness="1" ><Path.Data><LineGeometry StartPoint="10,20" EndPoint="100,130" /></Path.Data>
</Path>

上述代码通过C#代码实现，如下所示：

LineGeometry lineGeometry = new LineGeometry();
lineGeometry.StartPoint = new Point(10, 20);
lineGeometry.EndPoint = new Point(100, 130);Path path = new Path();
path.Stroke = Brushes.Black;
path.StrokeThickness = 1;
path.Data = lineGeometry;

通过LineGeometry实现直线，效果如下所示：

 

EllipseGeometry

 

EllipseGeometry通过设置中心点的坐标（Center）和x半径（RadiusX），y轴半径（RadiusY）来绘制椭圆。

绘制一个坐标相等的圆，如下所示：

<Path Fill="Gold" Stroke="Black" StrokeThickness="1"><Path.Data><EllipseGeometry Center="50,50" RadiusX="50" RadiusY="50" /></Path.Data>
</Path>

上述代码通过C#代码实现，如下所示：

EllipseGeometry ellipseGeometry = new EllipseGeometry();
ellipseGeometry.Center = new Point(50, 50);
ellipseGeometry.RadiusX = 50;
ellipseGeometry.RadiusY = 50;Path path = new Path();
path.Fill = Brushes.Gold;
path.Stroke = Brushes.Black;
path.StrokeThickness = 1;
path.Data = ellipseGeometry;

通过EllipseGeometry绘制圆，示例如下所示：

 

RectangleGeometry

 

RectangleGeometry通会Rect结构来描述矩形，分别是起始坐标和宽度，高度来定义矩形，如下所示：

<Path Fill="LemonChiffon" Stroke="Black" StrokeThickness="1"><Path.Data><RectangleGeometry Rect="50,50,100,60" /></Path.Data>
</Path>

上述代码用C#实现，如下所示：

RectangleGeometry rectangleGeometry = new RectangleGeometry();
rectangleGeometry.Rect = new Rect(50, 50, 100, 60);Path path = new Path();
path.Fill = Brushes.LemonChiffon;
path.Stroke = Brushes.Black;
path.StrokeThickness = 1;
path.Data = rectangleGeometry;

通过RectangleGeometry绘制矩形，示例如下所示：

 

图像裁剪

 

通过将Geometry应用到Image的Clip属性，可以实现图像的裁剪功能，如下所示：

<StackPanel Orientation="Vertical" Margin="10"><TextBlock Text="原图"></TextBlock><Image Source="imgs\bingdundun.jpeg" Width="300" Height="200" HorizontalAlignment="Left"></Image><TextBlock Text="裁剪后"></TextBlock><Image Source="imgs\bingdundun.jpeg" Width="300" Height="200" HorizontalAlignment="Left"><Image.Clip><EllipseGeometry RadiusX="130" RadiusY="80" Center="150,100"/></Image.Clip></Image>
</StackPanel>

上述代码用C#实现如下所示：

Image image = new Image();
Uri imageUri = new Uri(@"imgs\bingdundun.jpeg", UriKind.RelativeOrAbsolute);
image.Source = new BitmapImage(imageUri);
image.Width = 300;
image.Height = 200;
image.HorizontalAlignment = HorizontalAlignment.Left;// 用椭圆定义裁剪区域.
EllipseGeometry ellipseGeometry = new EllipseGeometry();
ellipseGeometry.Center = new Point(150, 10);
ellipseGeometry.RadiusX = 130;
ellipseGeometry.RadiusY = 80;
image.Clip = ellipseGeometry;

通过Geometry实现图像裁剪，示例如下所示：

 

路径几何

 

PathGeometry类及其轻型等效项（StreamGeometry类）主要用于描述弧线，曲线，直线组成的多个复杂图形的方法。PathGeometry的核心是PathFigure对你的集合。每一个PathFigure本身由一个或多个PathSegment对象组成，每一个PathSegment描述图形的一个小部分。常见的PathSegment主要有以下几种：

• ArcSegment，表示两点之间创建一条椭圆弧。
• BezierSegment，表示两个点之间的三次方贝塞尔曲线。
• LineSegment，表示两个点之间的直线。
• PolyBezierSegment，表示创建一系列的三次方贝塞尔曲线。
• PolyLineSegment，表示创建一系列直线。
• PolyQuadraticBezierSegment ，表示创建一系列二次贝塞尔曲线。
• QuadraticBezierSegment，表示创建一条贝塞尔曲线。

关于PathFigure有以下几点说明：

• PathFigure内的多个线段组合成单个几何形状，每个线段的终点，就是下一个线段的起点。
• PathFigure的StartPoint属性指定绘制第一个线段的起点。
• 每一个线段都从上一个线段的终点开始。

关于PathGeometry的示例代码如下所示：

<Path Stroke="Black" StrokeThickness="1" ><Path.Data><PathGeometry><PathGeometry.Figures><PathFigure StartPoint="10,50"><PathFigure.Segments><BezierSegment Point1="100,0" Point2="200,200" Point3="300,100"/><LineSegment Point="400,100" /><ArcSegment Size="50,50" RotationAngle="45" IsLargeArc="True" SweepDirection="Clockwise" Point="200,100"/></PathFigure.Segments></PathFigure></PathGeometry.Figures></PathGeometry></Path.Data>
</Path>

上述XAML代码用C#实现，如下所示：

PathFigure pathFigure = new PathFigure();
pathFigure.StartPoint = new Point(10, 50);
pathFigure.Segments.Add(new BezierSegment(new Point(100, 0),new Point(200, 200),new Point(300, 100),true /* IsStroked */  ));
pathFigure.Segments.Add(new LineSegment(new Point(400, 100),true /* IsStroked */ ));
pathFigure.Segments.Add(new ArcSegment(new Point(200, 100),new Size(50, 50),45,true, /* IsLargeArc */SweepDirection.Clockwise,true /* IsStroked */ ));/// Create a PathGeometry to contain the figure.
PathGeometry pathGeometry = new PathGeometry();
pathGeometry.Figures.Add(pathFigure);// Display the PathGeometry.
Path path = new Path();
path.Stroke = Brushes.Black;
path.StrokeThickness = 1;
path.Data = pathGeometry;

上述代码创建的形状如下所示：

与 PathGeometry 类一样，StreamGeometry 定义可能包含曲线、弧线和直线的复杂几何形状。 与 PathGeometry 不同，StreamGeometry 的内容不支持数据绑定、动画或修改。 当需要描述复杂几何图形，但又不希望产生支持数据绑定、动画或修改的开销时，请使用 StreamGeometry。 由于 StreamGeometry 类的高效性，该类是描述装饰器的不错选择。

复合几何

使用 GeometryGroup、CombinedGeometry 或通过调用静态 Geometry 方法 Combine，可以创建复合几何对象。两者之间的差异如下：

• CombinedGeometry 对象和 Combine 方法执行布尔运算，以合并由两个几何图形定义的面积。 没有面积的 Geometry 对象将被放弃。 只能合并两个 Geometry 对象（尽管这两个几何图形也可能是复合几何）。
• GeometryGroup 类创建其包含的 Geometry 对象的合并，而不合并其面积。 可以将任意数量的 Geometry 对象添加到 GeometryGroup。由于它们不执行合并操作，因此使用 GeometryGroup 对象的性能比使用 CombinedGeometry 对象或 Combine 方法的性能高。

简单点来说：GeometryGroup是进行对象的合并，CombinedGeometry是进行合并对象的布尔运算。

下面示例CombinedGeometry的“并集”，如下所示：

<Path Stroke="Black" StrokeThickness="1" Fill="#CCCCFF"><Path.Data><CombinedGeometry GeometryCombineMode="Union"><CombinedGeometry.Geometry1><EllipseGeometry RadiusX="50" RadiusY="50" Center="75,75" /></CombinedGeometry.Geometry1><CombinedGeometry.Geometry2><EllipseGeometry RadiusX="50" RadiusY="50" Center="125,75" /></CombinedGeometry.Geometry2></CombinedGeometry></Path.Data>
</Path>

 

CombinedGeometry并集示例如下所示：

以上就是《不可不知的WPF几何图形（Geometry）》的全部内容，旨在抛砖引玉，一起学习，共同进步。