【WPF】根据选项值显示不同的编辑控件（使用DataTemplateSelector）

接了一个小杂毛项目，大概情形是这样的：ZWT先生开的店是卖拆片机的，Z先生不仅卖机器，还贴心地提供一项服务：可以根据顾客需要修改两个电机的转向和转速（机器厂家有给SDK的，但Z自己不会写程序）。厂家有配套一个调节器，调整参数时连接到拆片机的串口上，然后旋转按钮可以调速，拨码开关可以设定电机正转还是反转。但Z觉得调速器长得像个马桶水箱似的，既不好看也不便携带。最惨的是，有的客户的车间里有很多台机子，一台一台的连上串口调很费劲。于是，学过电工的Z不知道哪搞了一个串口 Hub，电脑向 Hub 发数据，然后会将数据群发给所有连接的拆片机（这种Hub忘了叫什么，十几年前老周曾在某工厂里见过）。

Z先生经过 N 个中间人介绍，找到老周。去Z的店参观了一下，了解情况后。当时老周可能被蚊子叮昏了头脑，觉得这不简单吗，便答应Z老板说三天可以完成。不过，这做起来确实不复杂，基础代码当天晚上用了两个多小时就搞定了。串口发数据这事也不难，就一个 SerialPort 类就搞定的。协议方面有文档，一个字节数组，代入参数就行。每台拆片机的编组号和参数就用一人 Sqlite 数据库存放就完事，配上 EF Core 读写起来那简直是入门级的难度。

不过，在第一次实测时遇到一个问题，每台机器的参数是不同的，需要提供一个界面，让用户可以增/删/改/查。也就是说，机器参数不能用类来封装，静态语言又不能动态生成属性。当然，这也不是静态语言的错，而是思路的问题。我干吗非要用类封装呢？不封装不就更可以动态变化了吗？然后，老周的生理 CPU 飞速运转，眼前浮现着一张张熟悉的面孔—— 用字典来存储，用JSON来做，用XML来做……避免产生过多不必要的数据文件，老周决定在数据库加个表，一个选项（参数）就是一条数据记录。字段如选项名称，选项值，备注，添加时间，最后修改时间，添加人（谁操作的）等。

随后，又有问题了，虽然在数据库中我把选项（参数）值统一用文本来表示，但在用户界面上，总不能全放个 TextBox 在那里。最重要的是全用 TextBox 的话，验证的代码就要写很多了。比如：你输入的是日期吗？你输入的是整数吗？Bool 值的东西为什么还要让人填呢，直接CheckBox不好吗？现在的情况是，机器参数是用户动态添加的，在布局界面时我不能写死了，毕竟事先不能确定用下拉列表还是文本框。那就在运行时动态呈现控件吧。

思路有了，但方法有很多种。老周当初吹下了三天完工的牛皮，所以，创建新控件的思路可能更花时间，而且感觉也没必要。经过短暂的计划，老周的想法：

1、在编辑界面上用一个 ListBox 或 ItemsControl，这样可以免去许多排版的功夫。就把界面当成一个列表框控件，每个被编辑的选项就是一个列表项。这样添加和删除也方便，直接 Binding 就好了。

2、为 ItemsControl 定义列表项模板，是 DataTemplate，不是控件模板。重做控件模板跟创作新控件一样，费时间。

3、DataTemplate 中，一个 TextBlock 用来显示项目标签（不可修改的文本），然后值呢？

4、选项值用的控件是不固定的，事先不可知，老周就放了个 ContentControl 在那里，就当作占位符用吧。为什么选它呢？因为它有 Content 属性，可以放任何东西，而且配套一个 ContentTemplate 属性，类型正是 DataTemplate。当然，也可以用类似功能的控件。

老周的想法就是，用 ContentTemplate 去引用其他的数据模板，当然数据模板也不能写死的。即要定义多个模板，里面放不同的控件，需要根据选项的需求选择不同的模板。于是，有一个类可以用上——DataTemplateSelector。

这个类有一个虚方法叫 SelectTemplate，能够根据相同数据运态返回数据模板。派生类只要重写这个方法就 OK。

哦，补充一下，什么是拆片机。大伙伴看看你身上穿的战袍，是不是由一块块布组成？服装厂先要依据图纸，用选定的线织成一块块的“散片”，针织机有横机和纵机，横向的多见。以前是手动操作，现在是电脑控制。这些“散片”可交给缝盘工人（做缝盘的一般是女孩，以前那些手动织机的话，男女都有）“组装”起来。下图是常见的缝盘机（不是缝纫机，二者不同的），老周家里还有三台，23年前的型号，有两台还是全新未拆封的。

缝盘机的套口编号要与针织机的匹配使用，如果混用会出问题的，以前内销毛衣常见的12针（这个简单说就是代表线眼的疏密）一般会配用14号的缝盘机（当然也不是绝对，看工人经验，有时候接近编号的也行）。

从上世纪 90 年代起，老周家里做过十几年的毛衣加工，现在是租给别人做，近20台电脑横机，全天24小时工作。所以，服装方面的东西，老周还是懂一点点的。

拆片就是把编织好的衣片拆解，变回一筒一筒的毛线。这个原因就很复杂，可能针织时效果不好，可能拿错图纸了，可能多出来不用的……把衣片重新变回毛线，还可以重复用，不浪费。有些片可能被机器里的润滑油污染，以前有的师傅懒得处理，是直接不要的（在农村，以前有些人家用来生火煮水煮饭），不过，这些毛料燃烧起来是环境污染，而且味道让人很难受。现在很少有人这么干。毕竟，别说燃气灶，连电磁炉在农村都很普及了。直接生火做饭的很少，就算要生火，也会选一些天然的柴木。

拆片机结构很简单，用夹子固定衣片，先人工抽出部分丝线，在橡皮轮上缠绕二三十圈，然后开动电机就行，工作起来有点像打毛机。拆片机现在并没有标准的产品，都是个别有“本事”的工厂或者像Z先生这样的，自己做的。

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不得了，这次扯的废话太长了。不能再说了，不然就真变成水文了。下面说重点。

步骤一：定义选项包装类

哦，老周上面只是说，不用类来封装选项数据，但每条选项记录还是要封装的。这个类与数据库中的选项表映射。为了简单，老周删除了像备注、操作员、时间、父级选项等无关的属性。

public class OptionItem : INotifyPropertyChanged
{
    private string _labelName;
    private string _objValue;
    private bool _required;
    private UIElementType _uiType;
    private string _listItems;

    public int Id { get; set; }

    /// <summary>
    /// 选项的标签文本
    /// </summary>
    public string LabelName
    {
        get => _labelName;
        set
        {
            _labelName = value;
            OnMyPropertyChanged();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 选项的值
    /// </summary>
    public string ObjectValue
    {
        get { return _objValue; }
        set
        {
            _objValue = value;
            OnMyPropertyChanged();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 是否为必填
    /// </summary>
    public bool Required
    {
        get => _required;
        set
        {
            _required = value;
            OnMyPropertyChanged();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 界面控件类型
    /// </summary>
    public UIElementType UIType
    {
        get => _uiType;
        set
        {
            _uiType = value;
            OnMyPropertyChanged();
        }
    }

    /// <summary>
    /// 显示在下拉列表中的内容，只有需要下拉列表控件时才用到
    /// </summary>
    public string ListItems
    {
        get => _listItems;
        set
        {
            _listItems = value;
            OnMyPropertyChanged();
        }
    }

    // 属性更改后调用的方法
    private void OnMyPropertyChanged([CallerMemberName] string propertyName = null)
    {
        if (string.IsNullOrEmpty(propertyName))
        {
            return;
        }
        PropertyChanged?.Invoke(this, new(propertyName));
    }

    // 属性更改通知事件
    public event PropertyChangedEventHandler PropertyChanged;
}

实现 INotifyPropertyChanged 接口，这个不用多介绍，可以让绑定对象能实时获得更改通知。UIElementType 是一个枚举类型，表示要呈现什么样的控件，映射到数据库表时用整型存储。

public enum UIElementType
{
    TextBox,                // 普通文本框
    NumberBoxInt,           // 文本框，但输入整数用
    NumberBoxFloat,         // 文本框，但输入浮点数用
    CheckBox,               // 复选框
    DropdownList,           // 下拉列表框
    DatePicker              // 日期选择器
}

这老周项目所需要用的控件，你可以根据实际添加成员。WPF的编辑控件其实很少，比 WinForms 还少。大概开发团队觉得 WPF 的控件可以自己设计。虽然控件模板方便换，但做起来也要一定工作量的，反正嘛，非必要不创作控件。有大伙伴会问：怎么不用开源的第三方控件？如果老周自己用的话，倒是可以的。可是项目一旦是商用的就……有些开源协议是很让人无语的，而且不少项目在商用上要授权的。比如那个 Qt，到处告人，“一不小心就会一团糟”。所以咱们这边做上位机、客户端什么的基本用 .NET，Qt 几乎没几个人用，很多公司都不敢用，怕被找上门。

购买授权这种事不要问老周，因为老周也搞不懂。但老周大胆怀疑，这些王X蛋是不是故意的，想通过打官司来发家致富？其实大伙常用的手机 App 表面免费，实际上你如果有心情去阅读一下用户协议，你会冒出一身冷汗。处处给你设坑，你想不跳都不行。比如微信输入法什么的，你如果用它来写小说，那小心，可能你的版权会变成别人的。还有一些不要脸的套壳 AI 服务，在你我不知情的前提下，把咱们的东西变成它们的数据、模型的一部分，产权归谁？科学技术很强大，可有没有质疑过，现在搞科技创新的初心是什么？为了割矮脚白菜？还是为战争服务？还是……

不过，老周从 2010 年至今，接的很多项目 90% 是用 .NET 做的，至少目前没出什么授权上的问题，也没收到过“绿尸寒”。微软还是靠谱的。

为了在数据库中能够兼容，表示选项值的 ObjectValue 属性定义为字符串类型，在数据库也是用文本存放。因为选项值可能是浮点数和日期，但文本很强大，啥值它都能表示。LabelName 属性是显示在用户界面上的，不能被编辑。Required 属性表示此字段值是不是必需的，如果是，会在标签旁边显示一个星号（*）。在绑定时，用 BoolValueConverter 转换器把 bool 值转为控件的 Visibility 属性值，这个转换器是 .NET 类库自有的，不用我们自己写。

ListItems 属性只有当控件是 ComboBox 时才用到，字符串内容，每个项用逗号分隔，显示在下拉列表中。由于它的值是一个字符串，而 ComboBox 的 item source 是列表类型。需要写一个转换器，把字符串分割成一个数组。

public class StrToListConverter : IValueConverter
{
    public object Convert(object value, Type targetType, object parameter, CultureInfo culture)
    {
        string list = (string)value;
        var splis = list.Split(',').Select(s => s.Trim());
        return splis.ToArray();
    }

    public object ConvertBack(object value, Type targetType, object parameter, CultureInfo culture)
    {
        return null;
    }
}

因为绑定是单向的，所以 ConvertBack 不需要，返回 null 了事。

同样的道理，如果用的是 CheckBox 控件，需要 bool 和 string 之间的转换。

public class BoolValueConverter : IValueConverter
{
    public object Convert(object value, Type targetType, object parameter, CultureInfo culture)
    {
        // 由于数据的值都用字符串表示，所以这里可以直接转成字符串
        string strValue = (string)value;
        if (bool.TryParse(strValue, out bool val))
        {
            return val;
        }
        return false;
    }

    public object ConvertBack(object value, Type targetType, object parameter, CultureInfo culture)
    {
        // 转回去的时候，都是字符串
        return value.ToString();
    }
}

由于 CheckBox 控件用于编辑，需要双向绑定，所以 ConvertBack 方法要实现。

步骤二：从TextBox派生一个类

尽管原则上不创作新控件，但由于 TextBox 除输入任意文本外，有些选项只能让用户输入数字。有大伙伴会说，用 InputScope 不就行了吗。还真的不行。input scope 只对触控屏幕键盘有效，对于实体键盘无法限制。因此，为了方便，只好派生出一个类，然后重写 OnPreviewTextInput 方法，把非数字字符排除。其实，处理 TextBox 的 PreviewTextInput 事件也可以的，不过派生一个类来处理，完整性更好，也方便直接把控件代码复制到别的项目使用。Preview开头的事件是【隧道】事件，即从 XAML 树的外层向内引发，而 TextInput 事件是冒泡式的，从内向外引发。键盘事件由 WM_KEY*** 相关消息产生，操作系统会将其传递给窗口。窗口处理了再到里面的控件处理。我们应该处理 Preview 事件，当输入的字符不是数字时，不让它向下传播，这样 TextBox 就不会接收这个字符了。

public class NumberTextBox : TextBox
{
    public NumberTextBox()
    {
        TextNumberType = NumberType.Integer;
        // 禁用输入法
        InputMethod.SetIsInputMethodEnabled(this, false);
        // 设置输入范围是数字，这只对触控键盘有效
        InputScope ipscope = new();
        ipscope.Names.Add(new InputScopeName(InputScopeNameValue.Number));
        this.InputScope = ipscope;
    }

    /// <summary>
    /// 获取/设置数字类型
    /// </summary>
    public NumberType TextNumberType { get; set; }

    protected override void OnPreviewTextInput(TextCompositionEventArgs e)
    {
        Debug.WriteLine($"Text={e.Text}, ControlText={e.ControlText}");
        string pattern = TextNumberType == NumberType.Integer ? "[0-9]+" : "[0-9.]+";
        var rgxres = Regex.Match(e.Text, pattern);
        if (!rgxres.Success)
        {
            e.Handled = true;
            return;
        }
        base.OnPreviewTextInput(e);
    }
}

public enum NumberType
{
    /// <summary>
    /// 整数
    /// </summary>
    Integer,
    /// <summary>
    /// 浮点数
    /// </summary>
    Floating
}

老周这里就用正则表达式来匹配，实际上它只匹配一个字符。只要有字符输入，TextInput 相关的事件就会引发，而关联的文本只是刚刚输入的那个字符，而不是 TextBox 中的所有字符。也就是说，这段代码只是限制，并不能验证输入的对不对。其实这代码还不严谨，如果用户已经输入过小数点了，也可能出现输入 N 个小数点的问题。我们也可以优化一下。

protected override void OnPreviewTextInput(TextCompositionEventArgs e)
{
    ……
    if (TextNumberType == NumberType.Floating && e.Text == ".")
    {
        // 看看他输入了几个小数点
        TextBox tb = (TextBox)e.OriginalSource;
        int index = tb.Text.LastIndexOf('.');
        // 索引如果有效，说明之前输入过小数点
        if(index > -1)
        {
            e.Handled= true;
            return;
        }
    }

    base.OnPreviewTextInput(e);
}

e.Handled = true 会阻止事件向下传播，就能达到阻止输入某些字符的目的。注意，TextInput 相关事件引发时，一般我们只能获取刚输入的字符，要结合 TextBox 现有的文本来分析，就必须从 TextBox.Text 属性获取。上面代码是先判断当前输入的是浮点数，且当前输入的字符是小数点，如果是，就从 TextBox 现有文本中查找小数点。如果找到，说明之前输入过，就不能再输入了。

当然了，限制并不能代替数验证功能。如果需要，还要进一步用代码检查输入的值是否有效。

步骤三：准备一堆数据模板

要用模板选择器筛选要用的数据模板，首先得准备一系列待选模板，放进资源字典中。

<Window.Resources>
    <!--转换器-->
    <BooleanToVisibilityConverter x:Key="btvCvt" />
    <local:BoolValueConverter x:Key="boolValCvt"/>
    <local:StrToListConverter x:Key="strToListCvt"/>
    <!--下面几个模板是用于选择的-->
    <DataTemplate x:Key="selTempAnyTxt">
        <TextBox Text="{Binding Path=ObjectValue, Mode=TwoWay}" InputMethod.IsInputMethodEnabled="False"/>
    </DataTemplate>

    <DataTemplate x:Key="selTempNumberInt">
        <local:NumberTextBox Text="{Binding Mode=TwoWay, Path=ObjectValue}" TextNumberType="Integer"/>
    </DataTemplate>

    <DataTemplate x:Key="selTempNumberFloat">
        <local:NumberTextBox Text="{Binding Mode=TwoWay, Path=ObjectValue}" TextNumberType="Floating"/>
    </DataTemplate>

    <DataTemplate x:Key="selTempList">
        <ComboBox ItemsSource="{Binding Path=ListItems, Converter={StaticResource strToListCvt}}"
                  Text="{Binding Path=ObjectValue, Mode=TwoWay}"
                  IsReadOnly="True"
                  IsEditable="True"/>
    </DataTemplate>

    <DataTemplate x:Key="selTempCheckBox">
        <CheckBox IsChecked="{Binding Path=ObjectValue,Mode=TwoWay,Converter={StaticResource boolValCvt}}" Content=""/>
    </DataTemplate>

    <DataTemplate x:Key="selTempDatePicker">
        <DatePicker Text="{Binding Path=ObjectValue, Mode=TwoWay}" SelectedDateFormat="Short"/>
    </DataTemplate>
    <!--END-->
……
</Window.Resources>

要定义一堆模板，看着复杂，其实很简单。

步骤四：编写模板选择器

    public class MyTemplateSelector : DataTemplateSelector
    {
        public override DataTemplate SelectTemplate(object item, DependencyObject container)
        {
            OptionItem opt = (OptionItem)item;

            switch (opt.UIType)
            {
                case UIElementType.TextBox:
                    return TextTemplate;
                case UIElementType.NumberBoxInt:
                    return IntNumTemplate;
                case UIElementType.NumberBoxFloat:
                    return FloatNumTemplate;
                case UIElementType.DropdownList:
                    return DropListTemplate;
                case UIElementType.CheckBox:
                    return CheckBoxTemplate;
                case UIElementType.DatePicker:
                    return DatePickerTemplate;
            }
            return TextTemplate;
        }

        #region 公共属性，用于引用模板
        public DataTemplate TextTemplate { get; set; }
        public DataTemplate IntNumTemplate { get; set; }
        public DataTemplate FloatNumTemplate { get; set; }
        public DataTemplate CheckBoxTemplate { get; set#endregion
    }

注意那六大属性，待会把选择器放到XAML资源中，可以引用我们前面定义的那些模板。重写 SelectTemplate 方法是核心。根据 UIType 属性来判断要用的模板。这是咱们前面定义选项类时用的枚举。

步骤五：套用

        <!--模板选择器-->
        <local:MyTemplateSelector x:Key="tempSelt"
                                  TextTemplate="{StaticResource selTempAnyTxt}"
                                  IntNumTemplate="{StaticResource selTempNumberInt}"
                                  FloatNumTemplate="{StaticResource selTempNumberFloat}"
                                  DropListTemplate="{StaticResource selTempList}"
                                  CheckBoxTemplate="{StaticResource selTempCheckBox}"
                                  DatePickerTemplate="{StaticResource selTempDatePicker}"
                               />
        <DataTemplate x:Key="itemTemp" DataType="local:OptionItem">
            <Grid MinWidth="300" HorizontalAlignment="Center" Margin="0,5">
                <Grid.ColumnDefinitions>
                    <ColumnDefinition Width="100"/>
                    <ColumnDefinition Width="*"/>
                </Grid.ColumnDefinitions>
                <StackPanel Orientation="Horizontal" Grid.Column="0" HorizontalAlignment="Right" Margin="0,0,5,0">
                    <TextBlock>
                        <Run Text="{Binding Mode=TwoWay, Path=LabelName}"/>
                        <Run Text="："/>
                    </TextBlock>
                    <TextBlock Visibility="{Binding Required, Converter={StaticResource btvCvt}}" Foreground="Red" FontSize="16">*</TextBlock>
                </StackPanel>
                <ContentControl Grid.Column="1" Content="{Binding}" ContentTemplateSelector="{StaticResource tempSelt}"/>
            </Grid>
        </DataTemplate>

Key 为 itemTemp 的模板是给 ItemsControl 控件用的。而前面的那些模板只是给 ContentControl 用的。也就是说，ItemsControl 控件的列表项套用 itemTemp 模板，而 itemTemp 模板里面的 ContentControl 控件又套用前面定义的模板（由模板选择器决定）。

注意，绑定 Required 属性的 TextBlock 只有一个“*”字符，当 Required 属性为true时，该控件显示星号，表示此字段必填。

步骤六：界面布局

在界面上放一个 ItemsControl 控件就能显示各个选项字段信息了。

<Grid>
    <Grid.RowDefinitions>
        <RowDefinition Height="*"/>
        <RowDefinition Height="*"/>
    </Grid.RowDefinitions>
    <ScrollViewer Grid.Row="0">
        <ItemsControl x:Name="itOpt"
             ItemTemplate="{StaticResource itemTemp}"
             />
    </ScrollViewer>
    <TextBox Grid.Row="1" x:Name="txtDisp"/>
</Grid>

txtDisp 用来每 3 秒显示一次选项类列表，这个只是用来观察绑定有没有双向更新，并无实际用途。

下面是代码部分。

    public partial class MainWindow : Window
    {
        private ObservableCollection<OptionItem> _optionItems = new();
        private DispatcherTimer timer = new DispatcherTimer();
        public MainWindow()
        {
            InitializeComponent();
            timer.Interval = TimeSpan.FromSeconds(3);
            timer.Tick += OnTimer;
            _optionItems.Add(new()
            {
                Id = 1,
                Required = true,
                LabelName = "banch",
                UIType = UIElementType.NumberBoxInt,
                ObjectValue = "3"
            });
            _optionItems.Add(new()
            {
                Id = 2,
                LabelName = "factor",
                UIType = UIElementType.NumberBoxFloat,
                ObjectValue = "0.1",
                Required = false
            });
            _optionItems.Add(new()
            {
                Id = 3,
                LabelName = "tcc1",
                ObjectValue = "s-i-2",
                Required = true,
                UIType = UIElementType.TextBox
            });
            _optionItems.Add(new()
            {
                Id = 4,
                LabelName = "tcc2",
                ObjectValue = "k9",
                Required = true,
                UIType = UIElementType.TextBox
            });
            _optionItems.Add(new()
            {
                Id = 5,
                LabelName = "wt_mode",
                ObjectValue = "nor",
                Required = false,
                UIType = UIElementType.DropdownList,// 下拉列表
                ListItems = "cls,nor,slw,wdw"
            });
            _optionItems.Add(new()
            {
                Id = 6,
                LabelName = "flash",
                UIType = UIElementType.CheckBox,
                ObjectValue = "True",
                Required = false
            });
            _optionItems.Add(new()
            {
                Id = 7,
                LabelName = "size",
                ObjectValue = "8",
                UIType = UIElementType.NumberBoxInt,
                Required = false
            });
            _optionItems.Add(new()
            {
                Id = 8,
                LabelName = "reg_0xD3",
                Required = false,
                ObjectValue = "29",
                UIType = UIElementType.NumberBoxInt
            });
            // 绑定
            itOpt.ItemsSource = _optionItems;
            timer.Start();
        }

        private void OnTimer(object sender, EventArgs e)
        {
            StringBuilder bd = new StringBuilder();
            foreach (OptionItem oi in _optionItems)
            {
                bd.AppendLine($"{oi.LabelName} = {oi.ObjectValue}");
            }
            txtDisp.Text = bd.ToString();
        }
    }

DispatchTimer 只是用来周期性更新显示，没其他用途。

运行程序后，你会发现。程序会根据各个选项的设置，生成编辑字段。

是不是很好用呢？现在，把 factor 字段改为 1.5，等3秒钟后，看看有没有更改。

已经更新了。

再试试，把 flash 的 CheckBox 中的勾去掉，看会不会变成 false。

好了，已经有效果了，这样一来，用户爱添加啥参数就随他的便。