前言
在数字化转型的浪潮中，WPF 凭借其强大的图形渲染能力、灵活的数据绑定机制和高度可扩展的架构，已成为企业级桌面应用开发的核心技术之一。
然而，随着业务场景的日益复杂，企业对WPF开发者的要求已不再局限于基础控件的使用。如今，开发者需要具备架构设计能力、性能调优意识以及处理复杂场景的实战经验。这些能力不仅决定了项目的成败，更是区分高级开发者与架构师的关键因素。
为了帮助大家提升核心竞争力，本文整理了20道高级面试题，涵盖了从架构设计到性能优化的各个方面。希望通过这些问题的探讨，能够为大家提供有价值的参考。
1、WPF 应用程序中全局异常如何处理？
捕获应用程序域级别的异常，使用 AppDomain 类提供了 UnhandledException 事件，该事件可以捕获应用程序域中未处理的异常。
捕获应用程序级别的异常。 Application 类提供了 DispatcherUnhandledException 事件，该事 件可以捕获在 UI 线程中发生的未处理异常。
请注意，仍有一些异常会导致应用程序崩溃，例如在尝试保存到数据库时出现堆栈溢出、内存耗尽或网 络连接丢失等情况。
2、WPF 中的触发器？
触发器（Trigger）是一种用于在特定条件下更改控件外观或行为的机制。
WPF中的触发器可以基于属性值、数据绑定、路由事件等进行触发，并允许在特定条件满足时进行样式、模板和触发器的切换。
1、触发器类型：WPF中有两种类型的触发器，分别是属性触发器（Property Trigger）和事件触发器（Event Trigger）。
2、属性触发器：属性触发器根据绑定对象的属性值来触发相应的操作。当绑定的属性达到指定条件时，触发器会自动激活。例如，可以使用属性触发器在按钮的IsEnabled属性为true时改变其背景颜色。
3、事件触发器：事件触发器根据绑定对象的路由事件来触发相应的操作。当指定的路由事件触发时，触发器会执行相应的动作。例如，可以使用事件触发器在按钮点击事件触发时执行一些额外的逻辑。
4、触发条件：触发器根据定义的条件来确定何时触发相关的操作。条件可以是一些比较表达式、绑定值、数据转换器的返回值等。触发器可以根据条件的满足与否来切换控件的外观或行为。
5、触发操作：触发器可以执行各种操作，如更改控件的样式、模板、属性值等。这些操作可以导致控件的外观、行为或状态发生变化，从而提供不同的用户体验。
6、多重触发器：WPF还支持多重触发器（MultiTrigger）和事件触发器（EventTrigger）。多重触发器可以在满足多个条件时触发操作，而事件触发器可以根据特定的路由事件来触发操作。
通过触发器，可以根据特定的条件和事件动态地改变控件的外观和行为，以响应用户的交互和状态变化。
触发器使得界面的自适应和交互性得以实现，同时提高了可维护性和代码的重用性。
需要注意的是，触发器通常与样式（Style）和模板（Template）一起使用，以便在特定情况下自动应用相应的样式和模板。
触发器是WPF中强大的功能之一，可以帮助我们创建富有动态性和交互性的应用程序界面。
3、WPF 对象的层次结构是什么样的?
Object: 由于 WPF 是使用 .NET 创建的，因此 WPF UI 类继承的第一个类是 .NET 对象类。
Dispatcher: 一个抽象基类,用于绑定到一个线程上的类。该类是 WPF 中很多对象的基类，它与Dispatcher 相关联。与Windows窗体类似,WPF也要求仅从创建线程中调用方法和属性。
WPF应用程序使用为人熟知的单线程亲和(Single-Thread Affinity,STA)模型,这意味着整个用户界面由单个线程拥有。
从另一个线程与用户界面进行交互是不安全的。通过继承自DispathcerObject类,用户界面中的每个元素都可以检查代码是否在正确的线程上运行,并能通过访问调度程序为用户界面线程封送代码。
DependencyObject: 所有支持依赖属性的类的基类。依赖属性可以依赖其他输入,例如主题和用户喜好。依赖属性与数据绑定，动画，资源和样式一起使用。
Visual: 所有可见元素的基类都是Visual。它代表了一个可以在屏幕上绘制的对象，包含了与图形渲染相关的属性和方法.
UI Element: 所有需要基本显示功能的WPF元素的抽象基类是UIElement。在 Visual 的基础上增加了输入处理、布局管理和事件系统等功能.
FrameworkElement: FrameworkElement派生自基类UIElement,进一步扩展了功能，提供了数据绑定、样式、模板、资源管理等高级特性。
最后，所有 WPF 控件 textbox 、 button 、 grids 以及可以从 WPF 工具箱中想到的任何内容都继承自FrameworkElement类。
4、WPF 中可用的位图效果有哪些？
位图效果使设计人员和开发人员能够将视觉效果应用于渲染的WPF内容。
例如，位图效果可以轻松地将阴影效果或模糊效果应用于图像或按钮。
以下是WPF中可用的位图效果：
1、BlurBitmapEffect
2、DropShadowBitmapEffect
5、WPF 应用程序集中添加新文件时，Page和Window 有什么区别？
Page类是一个可导航的内容容器，本身不能独立显示，需借助 NavigationWindow 、 Frame 等导航容器来呈现。
Page 主要用于组织和管理一组相关的 UI 元素，方便在不同的页面间进行导航切换。
Window 类代表一个顶级窗口，是应用程序中独立的可视容器,可直接显示在桌面上。也可以在 Window里通过 Frame 容器托管页面。
6、WPF 中 StaticResource 和 DynamicResource之间有什么区别？
StaticResource 和 DynamicResource 在WPF中，都是用于引用资源的标记扩展。
StaticResource 在 XAML 加载和解析时就会进行资源查找，一旦 StaticResource 找到并应用了资 源，即使后续资源字典中的资源发生了变化，使用 StaticResource 的元素也不会更新其资源引用。
DynamicResource 在运行时动态查找资源。它不会在 XAML 加载时立即查找资源，而是在需要使用该 资源时才进行查找。
DynamicResource 会跟踪资源的变化，当资源字典中的资源发生更改时，使用DynamicResource 的元素会自动更新其资源引用。
StaticResource 只在编译时进行一次资源查找，不需要在运行时持续跟踪资源的变化，因此其性能 开销相对较小。
DynamicResource 需要在运行时动态查找资源，并且要跟踪资源的变化，因此性能开销在。
7、描述下WPF 中使用的 Prism 框架
Prism旨在在WPF中构建具有单个代码库的应用程序。
它有助于以模块化的方式开发客户端应用程序，以便将大型应用程序的复杂性划分为更简单的模块。
换句话说，“Prism由Microsoft Patterns and Practices开发，提供指导，旨在帮助您更轻松地设计和构建丰富、灵活且易于维护的Windows Presentation Foundation（WPF）桌面应用程序。”。
以下是基本架构：
1、App.XAML: 调用Application_Startup上的Boot Strapper。
2、BootStrapper: 一个调用Shell（Shell.XAML）的类文件，从而创建模块目录。
3、Shell: 类似一个具有区域的母版页，一个定义区域的容器
4、Region: 视图呈现的区域，类似视图占位符
5、View: 具有用户界面的XAML文件
6、Module: 每个模块可以有一个或多个视图，这些视图通过区域管理器注册到区域（在Shell中）
8、什么是 WPF 的3D？
WPF 3D是（WPF）框架中用于创建和展示三维图形的功能，极大地丰富了用户界面的视觉效果和交互体验。
它使开发人员能够在WPF应用程序中轻松地集成和显示具有逼真视觉效果的三维场景和对象。
核心组件有：3D 几何图形（Geometry）、3D 模型（Model）、材质（Material）、光照（Light）、 相机（Camera）。
9、SelectedValue 和 SelectedValuePath 之间的区别？
SelectedValue 和 SelectedValuePath 通常用于支持数据绑定的选择类控件（如 ComboBox 、 ListBox 、 ListView 等），它们的主要作用是处理用户所选项目的值，但在功能和使用方式上存在 明显区别。
SelectedValue 是一个属性，用于获取或设置当前选中项的特定值。
这个值是根据SelectedValuePath 所指定的路径从选中项对象中提取出来的，如果没有指定SelectedValuePath，SelectedValue 通常返回选中项本身。
SelectedValuePath 是一个字符串属性，用于指定从选中项对象中提取 SelectedValue 的属性路径。
下面的示例演示了这一点。 有一个 ComboBox 绑定到一个类别列表（通过 ItemsSource）。
将产品上的 CategoryID 属性绑定为选定值（使用 SelectedValue 属性）。
通过 SelectedValuePath 属性将此与类别的 ID 属性相关联。并且只在 ComboBox 中显示 Name 属性和 DisplayMemberPath 属性）。
<ComboBox ItemsSource="{Binding Categories}"
SelectedValue="{Binding CategoryID, Mode=TwoWay}"
SelectedValuePath="ID"
DisplayMemberPath="Name" />
10、WPF 中 Dispatcher 对象的用途是什么?
在WPF中， Dispatcher 对象扮演着至关重要的角色，它主要用于管理线程和调度任务，确保 WPF 应用程序的线程安全和界面的正常更新。WPF 是基于单线程单元（STA）模型的，这意味着 UI 元素只 能在创建它们的线程（通常是主线程，也称为 UI 线程）上进行访问和操作。
而几乎每个 WPF 元素都具有线程关联性。我们只能从创建该元素的线程访问此类元素。
为此，每个需要线程关联的元素最终都是从 DispatcherObject 类派生的。
此类提供名为 Dispatcher 的属性，该属性返回与 WPF 元素关联的 Dispatcher 对象。
Dispatcher 类用于在他的附加线程上执行工作。它有一个工作项队列，负责在调度程序线程上执行工作项。
11、WPF 应用程序的内存优化从哪些方面考虑？
在 WPF 应用程序开发中，进行内存优化是非常重要的，可以提高应用程序的性能和用户体验。
以下是一些关于如何优化 WPF 应用程序内存的建议：
1、使用UI虚拟化：当显示大量数据时，使用像 VirtualizingStackPanel 这样的虚拟化面板可以确保只有当前可见的元素才会被加载到内存中，从而减少内存占用。
2、避免内存泄漏：确保在不需要时释放对资源和事件处理程序的引用，特别是在长时间运行的应用 程序中。使用弱引用来避免潜在的内存泄漏问题。
3、合理使用资源：尽量避免创建过多的重复资源，尤其是在样式、模板和图片等资源上。考虑将共享的资源定义在 ResourceDictionary 中并进行合理管理。
4、定时清理资源：可以在适当的时机手动调用垃圾回收器（ GC.Collect() ），但要注意不要滥 用，因为这可能会导致性能下降。
5、使用弱事件处理程序：当需要在事件处理程序中引用外部对象时，可以使用弱事件处理程序 （Weak Event Pattern）来避免潜在的内存泄漏问题。
6、控制窗口生命周期：在需要展示的界面中，及时关闭不再需要的窗口，避免持续存在大量未使用 的窗口实例。
7、缓存管理：合理管理应用程序中的缓存，避免过多缓存数据占用过多内存空间。可以通过设置缓 存的大小、过期策略等方式来优化内存使用。
8、使用绑定和命令模式：使用绑定和命令模式能够更好地解耦界面元素和业务逻辑，减少事件处理 程序的复杂性，从而提高内存使用效率。
9、避免频繁创建对象：在循环或频繁调用的代码块中，尽量避免频繁创建临时对象，可以考虑对象 池等技术来复用对象，减少内存分配和垃圾回收的开销。
通过以上方法和建议，可以有效地优化 WPF 应用程序的内存使用，提高应用程序的性能和稳定性。
在开发过程中，及时监测和优化内存使用情况也是非常重要的。
12、WPF 中如何避免UI线程阻塞？
在WPF应用程序中，UI线程（也称为主线程）负责处理用户交互、界面更新和渲染等任务，而后台线程 则用于执行长时间运行的任务、I/O操作或其他不需要阻塞UI线程的工作。为了保持界面的流畅和响应 性，需要在UI线程和后台线程之间进行有效的通信，并且避免UI线程被阻塞。
避免UI线程阻塞的方法包括：
使用异步操作：将耗时的操作放到后台线程执行，避免在UI线程上执行阻塞操作。
分批加载数据：对于大量数据的加载或处理，可以分批进行，避免一次性加载过多数据导致UI线程阻塞。
使用非阻塞的API：尽量使用非阻塞的异步API执行I/O操作，如异步文件读取、异步网络请求等。
优化算法和操作：优化后台线程的算法和操作，尽量减少对UI线程的影响。
13、WPF 3D 方面的项目经验，以及项目中遇到的挑战和解决方案
在WPF 3D方面的项目经验可以包括利用WPF 3D技术开发三维可视化应用程序，展示复杂的三维场景或 模型，实现用户与三维对象的交互等。
在项目中可能会遇到一些挑战，例如性能优化、复杂场景的渲染、用户交互体验等方面。
以下从以下几个方面谈变挑战和解决方案：
1、性能优化：在处理大型或复杂的三维场景时，可能会出现性能瓶颈。解决方案可以包括使用简化的 几何体、减少渲染复杂度、合并网格等方式来优化性能。
2、用户交互：实现用户与三维对象的交互是一个重要的挑战。可以通过捕获鼠标事件、实现拖拽、旋 转、缩放等操作来增强用户交互体验。
3、光照和材质：正确设置光照和材质是展现三维场景真实感的关键。挑战在于平衡光照效果和性能消 耗，可以通过调整光照参数、使用合适的材质等方式来达到理想效果。
4、数据处理和加载：处理大量的三维数据并将其加载到应用程序中也是一个挑战。可以采用延迟加 载、分段加载等策略来提高数据加载效率。
5、跨平台兼容性：如果需要在不同平台上运行WPF 3D应用程序，可能会面临跨平台兼容性的挑战。 可以考虑使用跨平台的UI框架或技术来解决这个问题。
通过克服这些挑战并采取相应的解决方案，开发人员可以成功地完成WPF 3D项目，并实现预期的功能 和效果。
14、WPF中路由事件有哪些?
路由事件是基于控件的层次结构的，是WPF提供的一种新的基础结构，它允许事件通过隧道沿视觉树从 根元素向内到达目标元素，或者冒泡到根元素。路由事件与正常事件类似。
路由事件有三种类型，如下所示：
冒泡事件：在控件层次结构中首先引发的隧道事件。这些事件由Root元素引发。这允许事件沿树向下隧穿。
隧道事件：冒泡事件是控件首先引发的事件，而不是控件层次结构中其他控件引发的事件。它允许泡泡上升到树，直到根元素。首先引发隧道事件，然后引发冒泡事件。
直接事件：直接事件通常由控件本身引发。
此事件的行为与.NET常规事件相同。
15、ContentControl 和 ContentPresenter 之间有什么区别？
ContentControl 是包含其他元素并具有 Content 属性（例如， Button ）的控件的基类。
ContentPresenter 是一个用于显示内容的元素，它主要用于模板中，负责呈现 ContentControl 或 其他支持内容展示的控件所包含的内容 ContentPresenter 用于在控件模板中显示内容。 ContentControl ，可以直接使用（它应该用作基类），而 ContentPresenter 用来显示其控件模 板中的内容部分。
16、如何优化布局以提高性能？
WPF中的布局系统是指控件在界面上的排列和定位方式。 WPF提供了多种布局容器（如 Grid 、 StackPanel 、 Canvas 等）以及强大的布局功能，使开发者能够灵活地设计复杂的用户界面。
为了优化布局以提高性能，开发者可以考虑以下几点：
1、使用合适的布局容器：根据界面的需求选择合适的布局容器，避免过度嵌套和不必要的布局结构。 例如， StackPanel 适合一维排列， Grid 适合网格布局。
2、合理使用布局属性：避免在每个控件上都设置大量的布局属性，尽量减少布局计算的复杂度。合理 使用布局属性可以提高布局性能。
3、利用布局缓存：WPF会对布局进行缓存以提高性能，但需要注意当控件内容或布局属性发生变化 时要及时更新布局缓存。
4、避免布局循环：布局循环指的是控件之间相互依赖导致布局无法正常完成的情况。避免出现布局循 环可以提高性能并避免布局异常。
5、异步加载布局：在需要加载大量控件或复杂布局时，可以考虑使用异步加载来提高响应速度和性 能。
6、减少控件数量：尽量减少界面上不必要的控件数量，只显示必要的内容，以降低布局和渲染的开 销。
通过合理设计布局结构、优化布局属性的设置、利用布局缓存等方法，开发可以有效提高WPF应用程序的性能。
17、虚拟化是如何帮助提升WPF应用程序性能的？
当提到WPF中的UI虚拟化时，通常指的是对大量数据进行高效显示的技术。在WPF中，当需要显示大量 数据（例如列表、表格等）时，如果直接将所有数据项加载到UI控件中，可能会导致性能下降和内存占 用过高。这时就需要使用UI虚拟化技术来优化性能。
UI虚拟化的基本原理是：只在屏幕上显示可见区域内的数据项，而不是将所有数据项都加载到内存中并同时显示。
当用户滚动或改变可见区域时，系统会动态地加载新的数据项或卸载不再可见的数据项，以保持界面流畅和减少内存占用。
具体来说，WPF中的一些控件（如 ItemsControl 及其派生类）在实现UI虚拟化时，会根据可视范围动态生成和回收数据项的UI元素，而不是一次性生成全部数据项的UI元素。这样可以有效减少内存占用和加快界面响应速度。
在面试中，关于UI虚拟化的问题可能涉及以下内容：
UI虚拟化的定义及原理
UI虚拟化与非虚拟化方式的性能差异
如何在WPF中实现UI虚拟化
UI虚拟化对性能的影响和优势
如何处理数据项的动态加载和卸载
18、WPF 是建立在 Windows 窗体之上的吗？
WPF并非建立在 Windows 窗体（WinForms）之上，而是一种全新且与 WinForms 有着显著差异的技 术。 它们确实为两个方向提供了一些互操作性层，但除此之外没有任何共同之处。
WinForms 基于 Windows API（应用程序编程接口）构建，它本质上是对 Windows 操作系统原生控件的封装。其架构相对传统，依赖于 Windows 操作系统的消息循环机制来处理用户输入和界面更新。
在渲染方面，主要使用 GDI（图形设备接口）和 GDI+ 进行图形绘制，这在处理复杂图形和动画时性能和效果相对有限。
WPF 是一个从头开始实现的新 UI 框架。 WPF 采用了全新的架构，它基于 DirectX 进行图形渲染，能够充分利用计算机的显卡硬件加速，实现高质量的 2D 和 3D 图形、动画以及视频播放。WPF 拥有自己独立的布局系统、数据绑定机制和样式模板体系。
WPF 更适合创建“华丽”的 GUI。 只是它需要比 WinForms 更新的 .net 框架，并且需要兼容 dx9 或更高的 GPU。
WPF 是一种与 WinForms 完全不同的技术，它在架构、界面设计、数据绑定和布局系统等方面都有显 著的改进和提升，能够为开发人员提供更强大的功能和更灵活的开发体验。
WinForms 仍然是一项强大的技术，通常可以以比 WPF 更快的速度开发，但是，最终，这两种技术都 可以用来实现相同的目标。
WinForms 通常用于开发业务应用程序，而 WPF 通常用于创建更多基于最终用户的软件、应用程序等。
19、WPF 总体架构？
WPF是微软推出的用于创建 Windows 客户端应用程序用户界面的技术，它具有分层架构，各层分工明 确且相互协作。
以下从底层到高层详细介绍其总体架构：
呈现层
DirectX WPF 图形渲染的基础，提供了强大的图形处理能力，负责底层的图形加速渲染
托管代码层
Presentation core : WPF 的核心组件之一，实现了 WPF 的基础服务和核心功能
Presentation framework: 基于呈现核心构建，提供了高级的用户界面元素和服务。
WindowsBase：提供了 WPF 运行所需的基础服务，如线程管理、调度、资源管理、数据绑定引擎等。
应用程序层
XAML：声明式的标记语言，用于定义 WPF 应用程序的用户界面。
代码隐藏文件：用于实现 WPF 应用程序的业务逻辑和事件处理。
架构特点
分层结构：各层之间职责明确，降低了模块之间的耦合度，提高了系统的可维护性和可扩展性。
声明式编程：使得界面设计更加直观和简洁，减少了大量的代码编写工作。
数据驱动：使得界面元素能够与数据模型进行绑定，实现数据的实时更新和显示，提高了应用程序的响应性和交互性。
20、为什么需要依赖属性？
WPF中，依赖属性（Dependency Properties）是一项核心特性，引入依赖属性主要是为了解决传统属性在复杂界面开发中面临的一些问题，满足各种高级功能需求。
当设置依赖属性的值时，它不会存储在对象的字段中，而是存储在基类 DependencyObject 提供的键 和值字典中。
条目的键是属性的名称，值是您要设置的值。
1、支持数据绑定
在传统的面向对象编程中，属性只是简单的封装字段，无法自动响应外部数据的变化；
依赖属性天生支持数据绑定。它通过 DependencyProperty 类和 Binding 机制，能够实现数据的双向绑定。
2、支持样式和模板
依赖属性使得样式和模板能够灵活地应用到不同的元素上，并可以在样式中设置依赖属性的值；
依赖属性在模板定制中也起着关键作用，可以使用依赖属性来控制模板中各个元素的显示和行为。
3、支持属性值继承
在 WPF 的元素树中，某些依赖属性可以从父元素继承到子元素；还支持属性值的多种来源和优先级。
总结
无论是应对大厂技术面试，还是解决实际开发中的性能瓶颈与架构难题，开发者都需要对WPF的底层原理和高级特性有深刻理解。
最后
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