在 WPF 框架,为什么需要定义一个 BooleanBoxes 类。为什么在 D3DImage 的 Callback 方法里面,传入的是 object 对象,却能被转换为布尔。本文将告诉大家为什么需要这样设计

大家都知道,在 dotnet 里面,如果将一个结构体通过 object 的方式传输,将需要进行装箱。而装箱将会创建一个新的对象。在 WPF 这个框架里面,有很多逻辑,例如消息,都是非常快速在调用的。如果每次调用,例如传输布尔值,由于需要进入很多框架逻辑,而让参数只能使用 object 类型,那么每次都使用结构体将需要多次的装箱,从而创建大量的对象

创建大量的对象将会让界面逻辑需要不断进行内存回收,自然性能就降低了

那为什么不设计一个泛形呢?因为代码将不好写,同时由于泛形类型的静态属性将不相同,从而再次让逻辑更加复杂。而且对于大多数逻辑来说,确实传输的只是引用对象,传输结构体还是一个比较少的业务。在 WPF 框架,为了解决此问题,于是就创建了 KnownBoxes 系列类型。包括 NullableBooleanBoxes 和 BooleanBoxes 类型。这两个类型将预先将布尔装箱,当成 object 对象。接下来,所有需要对布尔装箱的逻辑,都将使用 BooleanBoxes 的对象代替

以下代码是 BooleanBoxes 的逻辑

    internal static class BooleanBoxes
    {
        internal static object TrueBox = true;
        internal static object FalseBox = false;

        internal static object Box(bool value)
        {
            if (value)
            {
                return TrueBox;
            }
            else
            {
                return FalseBox;
            }
        }
    }

可以看到 BooleanBoxes 的 TrueBox 和 FalseBox 属性都是由布尔装箱创建的。为什么创建的方法是需要使用布尔装箱,而不是随便拿两个对象?原因是如此方便重新转换为布尔值

使用 BooleanBoxes 的性能如何?请看 https://github.com/dotnet/runtime/issues/7079#issuecomment-264500921

Method Mean StdDev Median Scaled
BoolUncachedBoxing 7.3923 ns 0.0391 ns 7.3866 ns 1.00
BoolCachedBoxing 4.5859 ns 0.0310 ns 4.5954 ns 0.62

那为什么在 dotnet 里面,不默认加上此优化呢?原因是如文档,每次在 dotnet 的装箱,都是生成新的对象。没错,新的对象。因此如果做此优化,将修改行为

那这和 D3DImage 的 Callback 方法里面,有什么关系呢?其实在此方法里面,调用到 SetIsFrontBufferAvailable 方法,在此方法里面进行了一次强转,于是我开始阅读代码,认为强转会炸,先来看看此方法做了什么

        private object SetIsFrontBufferAvailable(object isAvailableVersionPair)
        {
            Pair pair = (Pair)isAvailableVersionPair;
            uint version = (uint)pair.Second;

            if (version == _version)
            {
                bool isFrontBufferAvailable = (bool)pair.First;
                SetValue(IsFrontBufferAvailablePropertyKey, isFrontBufferAvailable);
            }

            // ...just because DispatcherOperationCallback requires returning an object
            return null;
        }

此方法的参数能拿到一个 Pair 类型的对象,然而此对象的两个值都是 object 类型,需要进行一次转换。然而在 Callback 方法里面,代码如下

        private void Callback(bool isFrontBufferAvailable, uint version)
        {
            Dispatcher.BeginInvoke(
                DispatcherPriority.Normal,
                new DispatcherOperationCallback(SetIsFrontBufferAvailable),
                new Pair(BooleanBoxes.Box(isFrontBufferAvailable), version)
                );
        }

可以看到在传入的参数,拿到的 Pair 的第一个参数,是用 BooleanBoxes 创建的。然而在 SetIsFrontBufferAvailable 方法里面,将此参数进行了强转。相当于 (bool) BooleanBoxes.Box(isFrontBufferAvailable) 的代码。我开始看到 BooleanBoxes 的 Box 返回的是一个 object 对象,以为对 object 对象进行强转肯定会炸。实际上这是不会炸的,转换是符合预期的

那为什么一个 object 对象,在 SetIsFrontBufferAvailable 能被转换为布尔呢?这就是 BooleanBoxes 的属性都是由布尔装箱创建的原因。因为本来是通过布尔装箱创建的,也因此能被转换为布尔值

以上就是 WPF 为什么加上 BooleanBoxes 类的原因,以及在 D3DImage 里,使用布尔强转一个 object 可以符合预期

更多逻辑,还请阅读 WPF 源代码

当前的 WPF 在 https://github.com/dotnet/wpf 完全开源,使用友好的 MIT 协议,意味着允许任何人任何组织和企业任意处置,包括使用,复制,修改,合并,发表,分发,再授权,或者销售。在仓库里面包含了完全的构建逻辑,只需要本地的网络足够好(因为需要下载一堆构建工具),即可进行本地构建


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