WPF dotnet 6 開啟 PM v2 的 DPI 感知導致觸摸線程訪問 UI 屬性拋異常

今天我們來介紹一下 Bootstrap Blazor 中 Table 組件的虛擬滾動行，什麼是虛擬滾動呢，我查到的解釋是：只渲染可視區域的列表項，非可見區域的完全不渲染，在滾動條滾動時動態更新列表項。然後很明顯，在實際應用中不可能實現“非可見區域的完全不渲染”，這樣的體驗效果太差了，下拉直接空 ...

本文記錄一個 WPF 在 dotnet 6 的一個已知問題，且此問題我已修複提交給官方倉庫。這是一個只有在 dotnet 6 框架下，非 dotnet 5 也非 .NET Core 3.1 也非 .NET Framework 的問題，要求開啟 DPI 感覺等級為 PerMonitorV2 的特性，在帶觸摸屏上的應用，應用運行過程中，切換屏幕的 DPI 之後，觸摸過程有概率觸發在觸摸線程訪問 UI 的依賴屬性，在觸摸線程拋出異常炸掉應用

條件

必須同時滿足以下條件：

dotnet 6: dotnet 6.0.1 及以上版本
- dotnet 5 和 .NET Core 3.1 和 .NET Framework 沒有此問題，這是新改出來的，細節請參閱原理部分
應用開啟 PerMonitorV2 的特性
- 支持此特性最低系統版本是 Windows 10 的 1703 版本，低於此版本，包括 Win7 系統，將不能開啟
- 預設的應用是沒有開啟的，需要自己通過清單等方式開啟，開啟方法稍微複雜，請參閱支持 Windows 10 最新 PerMonitorV2 特性的 WPF 多屏高 DPI 應用開發 - walterlv
應用開啟 StylusPlugIn 的支持
在觸摸設備上運行，進行觸摸交互
應用運行過程存在切換系統的 DPI 的值
- 需要先運行應用，對應用進行觸摸交互，再切換，再觸摸
- 可以選擇多個屏幕不同的 DPI 讓 WPF 在多個屏幕來回移動和觸摸
- 可以選擇一個屏幕，在運行應用過程切換 DPI 的值

這也算是一個好消息，要求很嚴格，而且在用戶端，很多都是只有一個屏幕。再加上切換 DPI 系統會提示要重啟電腦，重啟電腦就不會存在此問題。也就是說這個問題影響其實是比較小的

最後也是最重要的是，這個 Bug 不是必復現的，也許你需要很多次測試才可以遇到，詳細請參閱下麵步驟

步驟

如以上條件，在 Win10 的 1703 以上版本運行，通過支持 Windows 10 最新 PerMonitorV2 特性的 WPF 多屏高 DPI 應用開發 - walterlv 博客的方法給應用開啟 PM v2 的功能

根據以上條件，給應用附加上 StylusPlugIn 的支持，方法請參閱附加 StylusPlugIn 的例子

準備完成之後，執行以下步驟

啟動應用，進行觸摸
接著打開設置，點擊屏幕選項卡，修改縮放和佈局的更改文本、應用等項目的大小，修改百分比
切換回應用，繼續觸摸應用

這是一個非必定復現的坑，需要多次迴圈以上步驟，也許才能遇到此坑。行為是在觸摸線程 Stylus Input 線程將會因為調用的 GetAndCacheTransformToDeviceMatrix 方法碰了 UI 線程的屬性，拋出如下異常

Application: Application.exe
CoreCLR Version: 6.0.121.56705
.NET Version: 6.0.1
Description: The process was terminated due to an unhandled exception.
Exception Info: System.InvalidOperationException: The calling thread cannot access this object because a different thread owns it.
   at System.Windows.Threading.Dispatcher.ThrowVerifyAccess()
   at System.Windows.Threading.Dispatcher.VerifyAccess()
   at System.Windows.Threading.DispatcherObject.VerifyAccess()
   at System.Windows.Media.CompositionTarget.VerifyAPIReadOnly()
   at System.Windows.Interop.HwndTarget.get_TransformToDevice()
   at System.Windows.Input.StylusLogic.GetAndCacheTransformToDeviceMatrix(PresentationSource source)
   at System.Windows.Input.StylusWisp.WispLogic.GetTabletToViewTransform(PresentationSource source, TabletDevice tabletDevice)
   at System.Windows.Input.PenContexts.InvokeStylusPluginCollection(RawStylusInputReport inputReport)
   at System.Windows.Input.StylusWisp.WispLogic.InvokeStylusPluginCollection(RawStylusInputReport inputReport)
   at System.Windows.Input.StylusWisp.WispLogic.ProcessInputReport(RawStylusInputReport inputReport)
   at System.Windows.Input.StylusWisp.WispLogic.ProcessInput(RawStylusActions actions, PenContext penContext, Int32 tabletDeviceId, Int32 stylusDeviceId, Int32[] data, Int32 timestamp, PresentationSource inputSource)
   at System.Windows.Input.PenContexts.ProcessInput(RawStylusActions actions, PenContext penContext, Int32 tabletDeviceId, Int32 stylusPointerId, Int32[] data, Int32 timestamp)
   at System.Windows.Input.PenContexts.OnPenDown(PenContext penContext, Int32 tabletDeviceId, Int32 stylusPointerId, Int32[] data, Int32 timestamp)
   at System.Windows.Input.PenContext.FirePenDown(Int32 stylusPointerId, Int32[] data, Int32 timestamp)
   at System.Windows.Input.PenThreadWorker.FireEvent(PenContext penContext, Int32 evt, Int32 stylusPointerId, Int32 cPackets, Int32 cbPacket, IntPtr pPackets)
   at System.Windows.Input.PenThreadWorker.ThreadProc()
   at System.Threading.Thread.StartHelper.Callback(Object state)
   at System.Threading.ExecutionContext.RunInternal(ExecutionContext executionContext, ContextCallback callback, Object state)
--- End of stack trace from previous location ---
   at System.Threading.ExecutionContext.RunInternal(ExecutionContext executionContext, ContextCallback callback, Object state)
   at System.Threading.Thread.StartCallback()

如果自己試了幾次也沒有復現，可以試試用我的版本，保證按照上面步驟，一定掛。我的版本由以下三個 NuGet 包組成

相信想用定製版本的 WPF 的開發者都知道可以使用吧

為什麼使用 6.0.4-alpha05-FixTouch01 版本是能一定復現，還請看下麵的原理部分

原理

為什麼使用 6.0.4-alpha05-FixTouch01 版本是能一定復現，那是因為我改了觸摸模塊，我修複了觸摸偏移問題導致了此問題暴露。為什麼有觸摸問題？這是因為 Rob LaDuca 大佬在 Fix raw stylus data to support per-monitor DPI by rladuca · Pull Request #2891 · dotnet/wpf 修複了 PM 的觸摸問題，然而他的修複引入新的問題。我問他，你有觸摸屏測試沒，他說沒有，不過 WPF 內部有個自動化測試，自動化測試通過就可以了。然而他的更改已合入主幹，導致了使用 StylusPlugIn 的觸摸存在偏移

我在 Try fix the first point in StylusPlugin in high DPI by lindexi · Pull Request #6428 · dotnet/wpf 修複了以上的觸摸偏移問題，但是由於此修複引入了新的問題。修複之前，如 WPF 高速書寫 StylusPlugIn 原理描述，將會在 UI 線程收到觸摸之前，先在觸摸線程收到。在觸摸線程收到時，還沒有找到命中的元素，這就導致了拿到的空值，無法處理當前命中到的元素所在的視窗，從而無法瞭解當前觸摸點的 DPI 的參數。於是觸摸就因為拿不到 DPI 參數進行計算而偏移

我修複了觸摸偏移問題是通過拿觸摸輸入源的視窗句柄進行獲取 DPI 計算。獲取觸摸的輸入源視窗，不需要等待 UI 線程命中測試，於是修複了觸摸偏移的問題

然而以上輸入引入了新的問題，那就是在開啟 PM v2 特性，在 DPI 變更之後，觸摸比 UI 線程更快進入 GetAndCacheTransformToDeviceMatrix 方法。此方法的作用是獲取或計算 DPI 換算 Matrix 參數。如果是在 UI 線程先進來，那自然能更新為一個符合預期的值。然而如果是觸摸線程先進來，將會由於觸摸線程沒有從 _transformToDeviceMatrices 字典獲取到對應的 DPI 的參數，從而需要獲取 TransformToDevice 屬性。在獲取 TransformToDevice 屬性的時候，由於 TransformToDevice 屬性預設是限制只有 UI 線程可以訪問，於是就拋出了異常

以下是 GetAndCacheTransformToDeviceMatrix 代碼，我添加了足夠的註釋，方便大家瞭解

 protected Matrix GetAndCacheTransformToDeviceMatrix(PresentationSource source) 
 { 
 	 // 在當前 dotnet 主幹分支上，由於 Rob LaDuca 大佬修複 per-monitor DPI 時，沒有考慮到 StylusPlugIn 比 UI 線程更快進入此函數，在首次觸摸時，讓 PresentationSource 參數為空，從而無法獲取到正確的值進行計算，從而計算觸摸點由於缺少參數，在 DPI 非 96 情況下偏移 DPI 比例

     var hwndSource = source as HwndSource; 
     Matrix toDevice = Matrix.Identity; 
  
     if (hwndSource?.CompositionTarget != null) 
     {
     	 // 如果更改了 DPI 且開啟特性，那麼在觸摸線程比 UI 線程更快進入此函數時，將會在 _transformToDeviceMatrices 字典裡面獲取不到參數，需要 觸摸線程 計算
         // If we have not yet seen this DPI, store the matrix for it. 
         if (!_transformToDeviceMatrices.ContainsKey(hwndSource.CompositionTarget.CurrentDpiScale)) 
         { 
         	 // 觸摸線程獲取 TransformToDevice 參數，將會因為 TransformToDevice 參數預設限制只有 UI 線程可以訪問從而炸掉
             _transformToDeviceMatrices[hwndSource.CompositionTarget.CurrentDpiScale] = hwndSource.CompositionTarget.TransformToDevice; 
             Debug.Assert(_transformToDeviceMatrices[hwndSource.CompositionTarget.CurrentDpiScale].HasInverse); 
         } 
  
         toDevice = _transformToDeviceMatrices[hwndSource.CompositionTarget.CurrentDpiScale]; 
     } 
  
     return toDevice; 
 }

問題已反饋給 WPF 官方： WPF tocuh in Window with StylusPlugIn may throw InvalidOperationException · Issue #6829 · dotnet/wpf

在少珺小伙伴的幫助下，我修複了此問題，請看 Fix get TransformToDevice in Stylus Input thread will throw the InvalidOperationException by lindexi · Pull Request #6840 · dotnet/wpf

核心修複的方法是在觸摸線程計算，而不是獲取 TransformToDevice 屬性，這是因為 TransformToDevice 屬性的獲取方法裡面也是一個簡單的計算。從性能角度和安全形度都是自己計算會更好

 public override Matrix TransformToDevice 
 { 
     get 
     { 
         VerifyAPIReadOnly(); 
         Matrix m = Matrix.Identity; 
         m.Scale(CurrentDpiScale.DpiScaleX, CurrentDpiScale.DpiScaleY); 
         return m; 
     } 
 }

性能上以上的計算可能比從字典獲取的性能更好，不過這部分我沒有測試

修複方法

最佳修複方法，等待 WPF 的大佬們合入我的修複，分發新的 dotnet 版本，更新版本即可

我所在的團隊也分發了私有的 WPF 版本，包含此修複，如果大家也遇到此問題，且等不及我的修複合入主幹，可以試試我所在的團隊分發的版本，請看 https://www.nuget.org/packages/dotnetCampus.WPF/6.0.4-alpha06-test02

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