“Avalon”輸入系統(tǒng)

本頁(yè)內(nèi)容

	簡(jiǎn)介
	在樹(shù)中輸入
	文本輸入
	鍵盤(pán)示例
	命令
	輸入核心體系結(jié)構(gòu)
	添加新型設(shè)備
	小結(jié)

簡(jiǎn)介

“Longhorn”中的表示子系統(tǒng)（代號(hào)為“Avalon”）提供了新的 API 以用于輸入。這些主要輸入 API 都在 Element 類(lèi)上。請(qǐng)注意，在本文中，我將“FrameworkElement”或“ContentFrameworkElement”統(tǒng)稱(chēng)為“element”。雖然它們是截然不同的類(lèi)，但從輸入的角度講它們卻是完全相同的。元素具有您期望從 Windows 操作系統(tǒng)中獲得的全部鼠標(biāo)和鍵盤(pán)功能：按鍵、鼠標(biāo)按鈕、鼠標(biāo)移動(dòng)、焦點(diǎn)管理以及鼠標(biāo)捕獲等等。元素具有下列與輸入相關(guān)的屬性、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 類(lèi)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 還具有對(duì)筆針的集成支持。筆針是指筆輸入，廣泛用于 Tablet PC。Avalon 應(yīng)用程序通過(guò)使用鼠標(biāo) API 可將筆針視為鼠標(biāo)。但是，Avalon 還公開(kāi)了與鍵盤(pán)和鼠標(biāo) API 同等的筆針 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()

筆針還可充當(dāng)鼠標(biāo)，因此，僅識(shí)別鼠標(biāo)的應(yīng)用程序會(huì)自動(dòng)獲得某一級(jí)別的筆針支持。當(dāng)以這種方式使用筆針時(shí)，應(yīng)用程序首先獲取適當(dāng)?shù)墓P針事件，然后再獲取相應(yīng)的鼠標(biāo)事件，我們稱(chēng)這個(gè)過(guò)程為筆針事件提升 到鼠標(biāo)事件。（我在添加新型設(shè)備中簡(jiǎn)要討論了提升的概念。）

此外，還可以使用更高級(jí)別的服務(wù)（例如，手寫(xiě)輸入），雖然它們超出了本文的討論范圍。

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在樹(shù)中輸入

元素包含其他元素（它的子元素），從而形成了通常具有數(shù)層深的元素樹(shù)。在 Avalon 中，父元素始終可以參與定向到其子元素（或?qū)O元素等）的輸入。這對(duì)于控件組合（使用較小的控件來(lái)構(gòu)建控件）特別有用。

Avalon 使用事件路由向父元素發(fā)出通知。路由 是指將事件傳遞到多個(gè)元素，直至其中一個(gè)元素將事件標(biāo)記為“handled”（已處理）的過(guò)程。事件使用以下三種路由機(jī)制之一：直接通知（也稱(chēng)為“不路由”）、隧道和冒泡。直接通知 意味著僅通知目標(biāo)元素，這種機(jī)制由 Windows 窗體和其他 .NET 庫(kù)使用。冒泡 沿元素樹(shù)向上通知：先通知目標(biāo)元素，然后依次通知目標(biāo)的父元素以及父元素的父元素等等。隧道 的通知過(guò)程相反：先通知元素樹(shù)的根，然后向下通知，最后通知目標(biāo)元素。

Avalon 輸入事件通常是成對(duì)出現(xiàn)的 — 隧道事件后面跟有冒泡事件。例如，PreviewMouseMove 隧道事件就與冒泡 MouseMove 事件一同出現(xiàn)。作為一個(gè)示例，假設(shè)在以下樹(shù)中，“葉元素 #2”是 MouseDown/PreviewMouseDown 的目標(biāo)：

事件處理的順序?qū)椋?

以下為 Element 上 Preview 輸入事件的列表：

        // 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，在將事件標(biāo)記為已處理之后，不會(huì)調(diào)用其他處理程序。但是，當(dāng)您創(chuàng)建處理程序時(shí)，您可以要求它通過(guò)使用 AddHandler 方法（為 handledEventsToo 參數(shù)傳遞“true”）來(lái)接收已處理的事件以及未處理的事件。

由于隧道和冒泡，父元素將會(huì)接收最初以其子元素為目標(biāo)的事件。通常，誰(shuí)為目標(biāo)并不重要，畢竟事件是未處理的事件。但是，當(dāng)有必要知道目標(biāo)（尤其是 MouseEnter/MouseLeave 和 GotFocus/LostFocus）時(shí)，InputEventArgs.Source 將會(huì)通知您。

另一個(gè)引人注意的問(wèn)題是坐標(biāo)空間。坐標(biāo) (0,0) 位于左上方，但這是什么事物的左上方？是作為輸入目標(biāo)的元素的左上方，還是您附加有事件處理程序的元素的左上方，或是其他事物的左上方？為了避免混淆，Avalon 輸入 API 要求您在處理坐標(biāo)時(shí)指定您的引用框架。例如，MouseEventArgs.GetPosition 方法將 Element 作為一個(gè)參數(shù)，而且由 GetPosition 返回的 (0,0) 坐標(biāo)位于該元素的左上角。

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文本輸入

TextInput 事件允許組件或應(yīng)用程序以與設(shè)備無(wú)關(guān)的方式偵聽(tīng)文本輸入。鍵盤(pán)是 TextInput 的主要方式，但是語(yǔ)音、手寫(xiě)以及其他輸入設(shè)備也可生成 TextInput。

對(duì)于鍵盤(pán)輸入，Avalon 將首先發(fā)送適當(dāng)?shù)?KeyDown/KeyUp 事件，但如果這些事件是未處理的且鍵為文本鍵，則會(huì)發(fā)送 TextInput 事件。通常，在 KeyDown/KeyUp 和 TextInput 事件之間并不是單個(gè)的一對(duì)一映射，多個(gè)擊鍵可以生成單個(gè)字符的 TextInput，而單個(gè)擊鍵可以生成多字符的字符串。對(duì)于中文、日文以及韓文尤其如此，這些語(yǔ)言使用輸入法編輯器 (IME) 生成數(shù)以千計(jì)的以字母表示的不同字符。

當(dāng) Avalon 發(fā)送 KeyDown/KeyUp 事件時(shí)，如果擊鍵成為 TextInput 事件的一部分，那么 KeyEventArgs.Key 將被設(shè)置為 Key.TextInput，因此應(yīng)用程序不會(huì)意外地處理屬于較大 TextInput 一部分的擊鍵。在這些情況下，KeyEventArgs.TextInputKey 將顯示實(shí)際擊鍵。同樣，如果 IME 處于活動(dòng)狀態(tài)，那么 KeyEventArgs.Key 將為 Key.ImeProcessed，而 KeyEventArgs.ImeProcessedKey 將提供實(shí)際擊鍵。

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鍵盤(pán)示例

讓我們看一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，在該示例中，按 CTRL+O 會(huì)打開(kāi)一個(gè)文件（無(wú)論什么控件具有焦點(diǎn)），而按 Open 按鈕也可執(zhí)行該操作：

在 Win32 中，應(yīng)該定義一個(gè)快捷鍵對(duì)應(yīng)表并處理 WM_COMMAND，這通常使用 switch 語(yǔ)句來(lái)完成。（您也可以嘗試在窗口的 WndProc 內(nèi)處理 WM_KEYDOWN，但是，如果焦點(diǎn)不在按鈕或編輯框上，您只能獲取擊鍵，除非您還修改了按鈕和編輯框的 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 窗體中，應(yīng)該將窗體上的 KeyPreview 設(shè)置為 true，并處理窗體上的 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，應(yīng)該為 Button 的 Click 事件 (btn_Click) 定義一個(gè)處理程序，也要為 KeyDown (fp_KeyDown) 定義一個(gè)處理程序：

<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>

請(qǐng)注意，KeyDown 處理程序附加到樹(shù)根附近的 FlowPanel 中。（我們使用 FlowPanel 而不是 Window，這是因?yàn)?Window 類(lèi)不能獲取輸入。）由于輸入沿樹(shù)向上冒泡，因此無(wú)論哪種元素具有焦點(diǎn)，FlowPanel 均將獲取輸入。

這些示例有一點(diǎn)略有不同，假設(shè)編輯控件要處理 CTRL+O，結(jié)果會(huì)如何呢?在 Win32 和 Windows 窗體示例中，編輯控件從未接收到 WM_KEYDOWN 或等效通知，這是因?yàn)槭录窃谙⒀h(huán)中通過(guò) TranslateAccelerator 的方式處理的。在 Avalon 示例中，首先通知 TextBox 控件，然后，僅當(dāng) TextBox 沒(méi)有處理輸入時(shí)才會(huì)調(diào)用我們的 fp_KeyDown 處理程序?；蛘?，我們可以處理 PreviewKeyDown 而不是 KeyDown，在這種情況下，首先調(diào)用我們的 fp_KeyDown 處理程序。

在上面的 Avalon 示例中，我們兩次結(jié)束編寫(xiě)處理邏輯，一次針對(duì) CTRL+O，另一次針對(duì)按鈕單擊。我們可以使用 Avalon 命令 簡(jiǎn)化此操作。

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命令

注命令在 PDC 2003 Longhorn 預(yù)發(fā)布版本中僅部分實(shí)現(xiàn)。

與設(shè)備輸入相比，命令使您能夠在更富有語(yǔ)義的層次上處理輸入。命令是簡(jiǎn)單的指令，例如，“cut”、“copy”、“paste”或“open”。Avalon 將提供通用命令庫(kù)，但是您也可以定義自己的命令庫(kù)。

命令對(duì)于集中處理邏輯十分有用?？梢詮牟藛沃?、在工具欄上或者通過(guò)鍵盤(pán)快捷鍵來(lái)訪問(wèn)相同的命令，而且，您可以使用命令來(lái)編寫(xiě)適用于所有不同輸入情況的單行代碼。命令還提供了一種機(jī)制，當(dāng)命令變得不可用時(shí)，使用此機(jī)制可以將菜單項(xiàng)和工具欄按鈕變?yōu)榛疑?/p>

Avalon 提供的通用命令附帶有一組內(nèi)置的默認(rèn)輸入綁定，因此，當(dāng)您指定應(yīng)用程序處理 Copy 時(shí)，您會(huì)自動(dòng)獲得 CTRL+C = Copy 綁定。您還可獲得用于其他輸入設(shè)備的綁定，例如，Tablet 筆勢(shì)輸入和語(yǔ)音信息。最后，許多通用命令都附帶有自己的圖標(biāo)，從而使工具欄看上去更加一致且專(zhuān)業(yè)。

許多控件都具有對(duì)某些命令的內(nèi)置支持。例如，TextBox 理解 Cut、Copy 和 Paste。由于這些命令中的每一個(gè)都提供了默認(rèn)的鍵綁定，因此，TextBox 會(huì)自動(dòng)支持這些快捷鍵。

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輸入核心體系結(jié)構(gòu)

輸入系統(tǒng)由內(nèi)核模式組件和用戶模式組件組成。輸入在設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中產(chǎn)生，然后，對(duì)于大多數(shù)輸入設(shè)備而言，此輸入會(huì)發(fā)送到 USER 和 GDI 的內(nèi)核模式組件 win32k.sys 中。Win32k.sys 會(huì)對(duì)輸入進(jìn)行一些處理，并決定將輸入發(fā)送到哪個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)程。在 Longhorn 應(yīng)用程序內(nèi)，Avalon 會(huì)對(duì)輸入執(zhí)行進(jìn)一步的處理，并向應(yīng)用程序發(fā)送通知。

與 Win32 程序一樣，Avalon 程序也具有可以輪詢外部環(huán)境以獲取新通知的消息循環(huán)。Avalon 可以與標(biāo)準(zhǔn)的 Win32 消息循環(huán)集成，該消息循環(huán)通過(guò)調(diào)度程序 與 Avalon 的其余部分連接。調(diào)度程序能提取特定循環(huán)的詳細(xì)信息，從而也能提供服務(wù)以便處理嵌套消息循環(huán)。為了從 Win32 接收消息，Avalon 具有一個(gè)稱(chēng)為 HwndSource 的 hwnd。消息處理是同步的，即在 Avalon 完全處理完輸入消息之前，HwndSource WndProc 不會(huì)返回。在期望 WndProc 返回一個(gè)值的情況下，這會(huì)啟用與 Win32 的集成。

在 Longhorn 應(yīng)用程序內(nèi)，輸入處理如下所示：

在核心輸入系統(tǒng)（以灰色框表示）中，當(dāng) IInputProvider 向其相應(yīng)的 InputProviderSite 通知有關(guān)可用輸入報(bào)告時(shí)，輸入便會(huì)開(kāi)始。站點(diǎn)會(huì)通知 InputManager，后者將輸入報(bào)告放在臨時(shí)區(qū)域中。然后，會(huì)在臨時(shí)區(qū)域上運(yùn)行各種監(jiān)視器和篩選器，從而將輸入報(bào)告變成一系列事件。最后，通過(guò)元素樹(shù)路由事件，并調(diào)用處理程序。

鍵盤(pán)和鼠標(biāo)的輸入提供程序通過(guò) HwndSource（未用圖表示）的方式從 Win32 USER 獲取輸入。其他設(shè)備可以選擇此機(jī)制，也可以選擇一種完全不同的機(jī)制。筆針就是并非來(lái)自 HwndSource 的輸入的一個(gè)示例，筆針的輸入提供程序從 wisptis.exe 獲取輸入，后者又通過(guò) HID（人機(jī)接口設(shè)備 API）與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行會(huì)話。InputManager 提供了用于注冊(cè)新的輸入提供程序的 API。

篩選器是指?jìng)陕?tīng) InputManager.PreProcessInput 或 InputManager.PostProcessInput 事件的任何代碼。篩選器可以修改臨時(shí)區(qū)域。取消 PreProcessInput 將會(huì)從臨時(shí)區(qū)域中刪除輸入事件。PostProcessInput 將臨時(shí)區(qū)域公開(kāi)為一個(gè)堆棧，即可以將項(xiàng)從臨時(shí)區(qū)域頂部彈出或推入。

監(jiān)視器是偵聽(tīng) InputManager.PreNotifyInput 或 InputManager.PostNotifyInput 的任何代碼。監(jiān)視器無(wú)法修改臨時(shí)區(qū)域。

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添加新型設(shè)備

注我們處于本部分所討論功能的早期設(shè)計(jì)階段，非常感謝您的反饋。以下列出了能夠啟用設(shè)備擴(kuò)展性的一些方案：

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小結(jié)

使用 Avalon 可以完全訪問(wèn)鼠標(biāo)、鍵盤(pán)以及筆針，從而提供了更高級(jí)別的服務(wù)，以用于文本輸入和命令。

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