用状态模式开发一个基于WPF的截图功能

决任愧 · 5 天前

状态模式

状态模式是设计模式中的一种行为设计模式，对很多人来说，这个模式平时可能用不到。但是如果你做游戏开发的话，我相信你应该对这个模式有一个很深刻的理解。状态模式在游戏中开发中还是比较常见的。状态模式将状态的行为封装在独立的状态类中，使得状态转换变得更加清晰和易于管理。这样的话，对象只负责状态的切换，不负责具体的行为。
比如射击类游戏：玩家模式是原地站立状态，当用户按下前进的时候，玩家的状态切换为前进状态，当按下后退的时候，状态切换为后退状态。当按下鼠标左键时，玩家进入射击状态。对于同一个玩家对象来说，不同的状态下，都是由不同的行为逻辑。这些逻辑，如果全部都在玩家这个对象类中实现的话，将会非常复杂。状态模式，就是用来解决这个问题的。
状态模式的主要组成部分包括：
（1）、上下文（Context）：维护一个具体状态的实例，这个实例定义了当前的状态。
（2）、状态接口（State）：定义了所有具体状态类的公共接口。
（3）、 具体状态类（Concrete States）：实现状态接口，并根据上下文的状态改变其行为。
下面用C#简单的写一个状态模式的代码，来实现上面的玩家类。
1、定义状态接口IPlayerState表示玩家状态，Handle用于处理不同状态下玩家的具体行为

public interface IPlayerState
{
void Handle(PlayerContext context);
}

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2、定义具体状态类：默认站立状态类：DefaultState 、前进状态：MoveForwardState 、后退状态：MoveBackwardState 、射击状态：DesignState 、死亡状态：DeadState

public class DefaultState : IPlayerState
{
public void Handle(PlayerContext context)
{
Console.WriteLine("玩家处于默认站立状态.");
// 状态转换逻辑
}
}
public class MoveForwardState : IPlayerState
{
public void Handle(PlayerContext context)
{
Console.WriteLine("玩家正在前进....");
// 状态转换逻辑这里可以实时渲染玩家位置
}
}
public class MoveBackwardState : IPlayerState
{
public void Handle(PlayerContext context)
{
Console.WriteLine("玩家正在后退...");
// 状态转换逻辑这里可以实时渲染玩家位置
}
}
public class DesignState : IPlayerState
{
public void Handle(PlayerContext context)
{
Console.WriteLine("玩家正在射击...");
// 状态转换逻辑这里可以判断玩家是否击中对方，更新对方血条和自己血条
}
}
public class DeadState : IPlayerState
{
public void Handle(PlayerContext context)
{
Console.WriteLine("玩家死亡...");
// 状态转换逻辑这里可以对本局游戏进行玩家分数结算
}
}

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从上面可以看到，不同的状态，玩家的逻辑被清晰的描述出来。这样的话，我们就不用在玩家类Player中，通过if-else来来回回切换状态，实现业务逻辑，结构也会非常清晰。
3、定义上下文类：上下文类中存储了玩家的当前状态，并且可以通过上下文切换玩家状态。这是状态类中最基本的元素，当然还可以包含其他的状态数据，比如玩家的实时坐标，玩家的血条信息等等。

public class PlayerContext
{
private IPlayerState _state;
public PlayerContext()
{
_state = new DefaultState(); // 初始状态为默认状态
}
public void SetState(IPlayerState state)
{
_state = state;
}
public void Request()
{
_state.Handle(this);
}
}

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4、在对象中，切换状态，调用对应的状态类逻辑。当然我们只是在这里手动切换状态，实际开发中，我们一般是监听鼠标键盘事件或者鼠标事件之后切换玩家状态。

class Program
{
static void Main(string[] args)
{
PlayerContext context = new PlayerContext();
// 初始状态为默认状态
context.Request();
// 切换到前进状态
context.SetState(new MoveForwardState());
context.Request();
// 切换到后退状态
context.SetState(new MoveBackwardState());
context.Request();
// 切换到设计状态
context.SetState(new DesignState());
context.Request();
// 切换到死亡状态
context.SetState(new DeadState());
context.Request();
}
}

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基本原理

介绍完状态模式的基本远离之后，接下来介绍截图功能的基本原理：通过捕获屏幕上的特定区域并将其保存为图像文件，在WPF中，我们可以使用System.Drawing命名空间中的类来实现这一功能。具体步骤如下：
1.    捕获屏幕区域：使用Graphics.CopyFromScreen方法从屏幕上复制指定区域的像素。
2.    保存图像：将捕获的像素数据保存为位图（Bitmap）格式。
3.    显示或处理图像：将位图转换为WPF可以处理的BitmapSource格式，以便在界面上显示或进一步处理。
我们先来看下如何保存图像：

public static System.Drawing.Bitmap Snapshot(int x, int y, int width, int height)
{
System.Drawing.Bitmap bitmap = new System.Drawing.Bitmap(width, height, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format32bppArgb);
using (System.Drawing.Graphics graphics = System.Drawing.Graphics.FromImage(bitmap))
{
graphics.CopyFromScreen(x, y, 0, 0, new System.Drawing.Size(width, height), System.Drawing.CopyPixelOperation.SourceCopy);
}
return bitmap;
}

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在截图过程中，我们使用了状态模式来管理截图过程中的不同状态。
当我们按下快捷键的时候，处于默认状态，具体行为是：将一个WPF窗体背景设置为透明，宽高设置为和屏幕大小一致。
当我们按下鼠标左键的时候，处理开始截图状态（鼠标左键单击事件），具体行为是：记录截图的开始坐标，也就是截图矩形的左上角坐标。
当按下鼠标开始移动端时候，处于截图中状态（鼠标移动事件），具体行为是：不断记录截图的实时坐标，作为截图区域的右下角坐标，同时用户选中的区域，背景色要设置成亮色，可以清晰可见。
当放开鼠标的时候，处于截图结束状态（鼠标左键抬起事件），具体行为是：记录截图的终止坐标，也就是截图举行的右下角坐标。
当下鼠标移动的时候，处于移动中状态，已经选好的截图区域是可以移动的，具体行为是：记录鼠标移动偏差，动态设置选中区域的背景色。
当然还有其他的状态类，就不一一描述了。
首先定义我们的状态类接口IScreentState ：表示截图状态类

public interface IScreentState
{
void ProcessState(StateContext context);
}

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其次定义具体的状态实现类：StartState、SelectState、SelectingState、SelectedState、MoveState、MovingState、MovedState、EndState总共有8个状态了，这里我只实现了截图和移动功能，并没有实现拖拽功能，如果需要拖拽修改截图区域大小功能，大家可以自行实现。
[code]public class StartState : IScreentState{ public void ProcessState(StateContext context) { SnapShotWindow win = context._window; win.clipRect.Background = new SolidColorBrush((Color)ColorConverter.ConvertFromString("#8000")); win.Cursor = Cursors.Arrow; win.leftPanel.Width = 0; win.topPanel.Height = 0; win.rightPanel.Width = 0; win.bottomPanel.Height = 0; }}public class SelectState : IScreentState{ public void ProcessState(StateContext context) { context._startPoint = context._args.GetPosition(context._window); }}public class SelectingState : IScreentState{ public void ProcessState(StateContext context) { SnapShotWindow win = context._window; win.clipRect.Background = Brushes.Transparent; context._endPoint = context._args.GetPosition(win); win.leftPanel.Width = context._startPoint.X; win.topPanel.Height = context._startPoint.Y; win.rightPanel.Width = win.ActualWidth - context._endPoint.X; win.bottomPanel.Height = win.ActualHeight - context._endPoint.Y; win.snapShotInfo.Text = context.GetText(); }}public class SelectedState : IScreentState{ public void ProcessState(StateContext context) { context._endPoint = context._args.GetPosition(context._window); }}public class MoveState : IScreentState{ public void ProcessState(StateContext context) { SnapShotWindow win = context._window; context._mouseDownPosition = context._args.GetPosition(win); context._mouseDownMargin = new Thickness(win.leftPanel.ActualWidth, win.topPanel.ActualHeight, win.rightPanel.ActualWidth, win.bottomPanel.Height); ; var relativePosition = context._args.GetPosition(win); if (relativePosition.X >= 0 && relativePosition.X = 0 && relativePosition.Y = 0 && relativePosition.X = 0 && relativePosition.Y

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