在WPF应用程序中，MVVM（Model-View-ViewModel）模式被广泛应用，它通过解耦业务逻辑和界面逻辑，使得应用程序更加易于维护、测试和扩展。实现窗口切换控制时，特别是在不同的视图（Window）之间进行切换时，我们需要确保该控制不破坏MVVM模式的隔离性。以下是如何在MVVM模式下优雅地实现窗口切换控制的一个简单示例，借助WindowService类来管理窗口的创建、显示和关闭。

1. 背景和需求

在MVVM架构中，ViewModel负责处理应用程序的业务逻辑和数据操作，View负责呈现用户界面，二者通过数据绑定和命令进行交互。传统的WPF窗口切换方法往往直接由View控制，或者在ViewModel中直接创建和控制Window实例，这两种方法都可能导致MVVM模式的违背。

为了遵守MVVM架构，我们需要一种方式来优雅地在ViewModel之间进行窗口切换，确保业务逻辑与界面逻辑的分离。

2. 设计方案：WindowService

在此方案中，我们设计了一个名为WindowService的类，它是一个窗口管理器，用于在ViewModel层中实现窗口切换。WindowService通过依赖注入的方式管理窗口的生命周期和显示状态，实现了对窗口的控制。

主要功能：

• 注册窗口和视图模型：RegisterWindow方法将视图和视图模型进行关联。
• 显示窗口：ShowWindow方法显示一个窗口并将对应的ViewModel传递给它。
• 显示对话框：ShowDialog方法显示一个对话框窗口，且支持模态（阻塞）交互。
• 关闭当前窗口：CloseCurrentWindow方法关闭当前显示的窗口。
• 关闭对话框：CloseTopDialog方法用于关闭最近显示的模态对话框。

3. 实现分析

类的结构和成员变量

public static class WindowService
{
    private static readonly ServiceCollection s_services = new ServiceCollection();
    private static IServiceProvider? s_serviceProvider;
    private static Window? s_currentWindow;
    private static readonly Stack s_dialogWindows = new Stack();
}

• s_services：ServiceCollection 实例，用于注册服务和窗口。它是依赖注入的核心，通过它可以将窗口和视图模型进行关联。
• s_serviceProvider：IServiceProvider 实例，用于解析已注册的服务和窗口。它可以根据视图模型类型获取对应的窗口实例。
• s_currentWindow：表示当前显示的窗口，方便对当前窗口进行操作，如关闭等。
• s_dialogWindows：使用栈来存储当前打开的对话框窗口，方便管理对话框的层级关系。

线程安全的ServiceProvider构建

private static IServiceProvider ServiceProvider
    => s_serviceProvider ??= s_services.BuildServiceProvider();

通过使用 ??= 运算符，确保 ServiceProvider 的构建是线程安全的。只有在第一次访问该属性时，才会调用 BuildServiceProvider 方法来构建 ServiceProvider。

RegisterWindow()

此方法用于注册窗口和视图模型之间的映射关系，它将视图模型类型（TViewModel）作为键，将视图（TView）作为值注册到依赖注入容器中。这使得我们可以根据视图模型类型来解析相应的窗口。

public static void RegisterWindow()
where TView : Window
where TViewModel : class
{
  // 使用ViewModel类型作为键注册窗口
  s_services.AddKeyedTransient(typeof(TViewModel));
}

通过这种方式，WindowService可以为不同的ViewModel提供对应的Window，避免在ViewModel中直接创建Window实例，从而实现了业务逻辑和UI界面的解耦。

ShowWindow(TViewModel? viewModel = null)

该方法用于显示一个新的窗口。在调用此方法时，WindowService会根据传入的ViewModel类型获取对应的窗口实例，并设置其DataContext为传入的ViewModel（如果有的话）。然后它会显示窗口，并在需要时关闭当前窗口。

public static void ShowWindow(TViewModel? viewModel = null)
where TViewModel : class
{
  var window = ServiceProvider.GetKeyedService(typeof(TViewModel));
  if (window is null)
  	throw new InvalidOperationException($"Window for {typeof(TViewModel)} not registered");
  window.DataContext = viewModel;
  window.Show();
  s_currentWindow?.Close();
  s_currentWindow = window;
}

这个方法保证了窗口切换的优雅性。在ViewModel中，我们只需要调用WindowService.ShowWindow()方法，WindowService会自动处理窗口的显示和关闭。

ShowDialog(TViewModel viewModel)

与ShowWindow方法类似，ShowDialog方法用于显示模态对话框。在模态对话框中，窗口会阻塞用户的交互，直到对话框关闭。此方法首先从容器中获取对应的窗口实例，设置其DataContext，并将该窗口推入对话框栈中。

public static bool? ShowDialog(TViewModel viewModel)
where TViewModel : class
{
  var window = ServiceProvider.GetKeyedService(typeof(TViewModel));
  if (window is null)
  throw new InvalidOperationException($"Window for {typeof(TViewModel)} not registered");
  window.DataContext = viewModel;
  s_dialogWindows.Push(window);
  var result = window.ShowDialog();
  CloseTopDialog();
  return result;
}

使用模态窗口时，WindowService会自动关闭栈中的顶部对话框，保证窗口的管理得当。

void CloseTopDialog()

public static void CloseTopDialog()
{
    if (s_dialogWindows.TryPop(out var window))
    {
        window.Close();
    }
}

从 s_dialogWindows 栈中弹出顶部对话框窗口并关闭它，确保对话框的层级管理有序。

4. 应用示例

在应用程序启动时，需通过RegisterWindow方法注册所有窗口及其对应的ViewModel类型：

public partial class App : Application
{
    protected override void OnStartup(StartupEventArgs e)
    {
        // 注册所有窗口和ViewModel
        WindowService.RegisterWindow();
        WindowService.RegisterWindow();
        // 其他服务注册...
        base.OnStartup(e);
    }
}

在ViewModel中打开新窗口

public class MainViewModel
{
  public void OpenLoginView()
  {
  	WindowService.ShowWindow();
  }
}

在这个示例中，MainViewModel通过调用WindowService.ShowWindow()方法打开一个名为LoginWindow的窗口，且该窗口的DataContext会自动绑定到LoginViewModel。

5. 总结

通过引入WindowService类，我们能够在遵循MVVM设计模式的前提下优雅地控制窗口切换。WindowService为我们提供了一个集中化的窗口管理方案，确保了ViewModel不直接操作Window实例，从而维持了ViewModel和View的解耦。同时，这种方案也便于扩展和维护，使得窗口切换操作变得更加清晰、简洁和易于测试。