WPF 可視化層程式設計：OnRender、DrawingContext、指令緩存與無效化機制

何時使用可視化層？

當用 Shape 元素建構視覺樹過於繁重、或資料結構適合直接發繪圖指令時，可繞過元素樹，直接在 OnRender 中按需生成繪圖指令。

OnRender 與 DrawingContext

• 繼承 FrameworkElement → 覆寫 OnRender(DrawingContext dc)。
• DrawingContext 提供低階繪圖操作（表 7-4）：DrawRectangle、DrawEllipse、DrawGeometry、DrawText、DrawImage、DrawVideo、PushTransform/Pop、PushClip/Pop、PushOpacity/Pop、DrawGlyphRun、DrawDrawing。
• 筆刷/鋼筆/Geometry/Drawing 物件可直接傳入，與高階 API 共用。

範例：自訂繪製元素

public class CustomRender : FrameworkElement {
    protected override void OnRender(DrawingContext dc) {
        Debug.WriteLine("OnRender");
        base.OnRender(dc);
        dc.DrawRectangle(Brushes.Red, null, new Rect(0, 0, 100, 50));
        FormattedText text = new FormattedText("Hello, world",
            CultureInfo.CurrentUICulture, FlowDirection.LeftToRight,
            new Typeface("Verdana"), 24, Brushes.Black);
        dc.DrawText(text, new Point(3, 3));
    }
}

WPF 指令緩存：非即時模式的關鍵差異

• Win32/WinForms：OnPaint 頻繁被呼叫（視窗移動、遮蓋、縮放）。
• WPF：OnRender 極少被呼叫（通常只一次）。系統緩存繪圖指令，重繪時直接重播指令，不重新執行你的程式碼。
• 縮放/轉換不觸發 OnRender，系統直接套用矩陣轉換到緩存指令（圖 7-57：6 倍縮放銳利無鋸齒）。
• 動畫系統同理：保留基礎指令，獨立元素變更時局部重構。

主動觸發重繪：InvalidateVisual

若內部狀態改變需更新外觀，呼叫 InvalidateVisual() → WPF 會再次呼叫 OnRender。

配合版面配置系統

• 覆寫 OnRender 時，通常也要覆寫 MeasureOverride、ArrangeOverride 告訴版面系統元素大小。
• 範例置於 Canvas 故略過；若用其他 Panel 則必須實作。

效能優勢

• 指令級緩存比位圖緩存更精細、記憶體效率更高。
• CPU 執行指令遠快於記憶體搬移像素資料；指令緩存讓熱資料留在 CPU 快取。
• 應用程式忙碌時 UI 仍保持完整回應（重繪不阻塞 UI 執行緒）。