Xamarin.Forms のコンパイル済みのバインド

コンパイル済みのバインドは、従来のバインドより迅速に解決されるため、Xamarin.Forms アプリケーションでのデータ バインディングのパフォーマンスが向上します。

データ バインディングには、以下の主な 2 つの問題があります。

1. バインディング式はコンパイル時に検証されません。 代わりに、バインドは実行時に解決されます。 そのため、アプリケーションが予期したとおりに動作しない場合やエラーメッセージが表示される場合、実行時まで無効なバインドが検出されません。
2. これらはコスト効率が高くありません。 バインドは実行時に汎用オブジェクト検査 (リフレクション) を使用して解決され、これを行うオーバーヘッドはプラットフォームによって異なります。

コンパイル済みのバインドでは、実行時ではなく、コンパイル時にバインド式を解決することで、Xamarin.Forms アプリケーションでのデータ バインディングのパフォーマンスが向上します。 さらに、このバインド式のコンパイル時の検証では、無効なバインドがビルド エラーとして報告されるため、開発者のトラブルシューティング エクスペリエンスを向上させることができます。

コンパイル済みのバインドを使用するためのプロセスでは、次のことを行います。

1. XAML のコンパイルを有効にします。 XAML のコンパイルの詳細については、XAML のコンパイルに関するページを参照してください。
2. VisualElement の x:DataType 属性を、VisualElement とその子がバインドされるオブジェクトの型に設定します。

コンパイルされたバインドを使用するには、x:DataType 属性を文字列リテラル、または x:Type マークアップ拡張機能を使用する型に設定する必要があります。 XAML のコンパイル時に、無効なバインド式はすべてビルド エラーとして報告されます。 しかし、XAML コンパイラでは、最初に見つかった無効なバインド式についてのみ、ビルド エラーが報告されます。 BindingContext が XAML またはコードで設定されているかどうかに関係なく、VisualElement またはその子で定義されている有効なバインド式はすべてコンパイルされます。 バインド式をコンパイルすると、コンパイル済みのコードが生成され、ソース のプロパティから値が取得されて、マークアップで指定されているターゲット のプロパティに設定されます。 さらに、バインド式に応じて、生成されるコードでは、ソース プロパティの値の変更が監視され、ターゲット プロパティが更新される場合があります。また、ターゲット からソース に変更がプッシュ バックされる場合があります。

コンパイル済みのバインドを使用する

[Compiled Color Selector] (コンパイル済みのカラー セレクター) ページでは、Xamarin.Forms ビューと viewmodel プロパティの間でのコンパイル済みのバインドの使用について説明します。

<ContentPage xmlns="http://xamarin.com/schemas/2014/forms"
             xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2009/xaml"
             xmlns:local="clr-namespace:DataBindingDemos"
             x:Class="DataBindingDemos.CompiledColorSelectorPage"
             Title="Compiled Color Selector">
    ...
    <StackLayout x:DataType="local:HslColorViewModel">
        <StackLayout.BindingContext>
            <local:HslColorViewModel Color="Sienna" />
        </StackLayout.BindingContext>
        <BoxView Color="{Binding Color}"
                 ... />
        <StackLayout Margin="10, 0">
            <Label Text="{Binding Name}" />
            <Slider Value="{Binding Hue}" />
            <Label Text="{Binding Hue, StringFormat='Hue = {0:F2}'}" />
            <Slider Value="{Binding Saturation}" />
            <Label Text="{Binding Saturation, StringFormat='Saturation = {0:F2}'}" />
            <Slider Value="{Binding Luminosity}" />
            <Label Text="{Binding Luminosity, StringFormat='Luminosity = {0:F2}'}" />
        </StackLayout>
    </StackLayout>    
</ContentPage>

ルートの StackLayout では、HslColorViewModel をインスタンス化し、BindingContext プロパティのためのプロパティ要素タグ内の Color プロパティを初期化します。 また、このルートの StackLayout では x:DataType 属性を viewmodel 型として定義し、ルートの StackLayout ビュー階層内のバインド式がすべてコンパイルされることを示します。 これは、ビルド エラーとなる、存在しない viewmodel プロパティにバインドするためにバインド式のいずれかを変更することで、確認できます。 この例では、x:DataType 属性を文字列リテラルに設定しますが、x:Type マークアップ拡張機能を使用して型に設定することもできます。 x:Type マークアップ拡張機能の詳細については、「x:Type マークアップ拡張機能」を参照してください。

BoxView、Label 要素、および Slider ビューでは、StackLayout からバインド コンテキストを継承します。 これらのビューはすべてバインディング ターゲットであり、viewmodel のソース プロパティを参照します。 BoxView.Color プロパティ、および Label.Text プロパティの場合、データ バインディングは OneWay となります。ビューのプロパティは viewmodel のプロパティから設定されます。 しかし、Slider.Value プロパティでは TwoWay バインドが使用されます。 これにより、各 Slider は viewmodel から設定できるようになり、また、viewmodel を各 Slider から設定できるようになります。

アプリケーションの最初の実行時に、BoxView、Label 要素、および Slider 要素はすべて、viewmodel がインスタンス化されたときに設定された初期の Color プロパティに基づいて、viewmodel から設定されます。 これを以下のスクリーンショットに示します。

スライダーの操作に応じて、BoxView および Label 要素が更新されます。

このカラー セレクターの詳細については、「ViewModel とプロパティ変更通知」を参照してください。

DataTemplate でコンパイル済みのバインドを使用する

DataTemplate でのバインドは、テンプレート化されているオブジェクトのコンテキストで解釈されます。 そのため、DataTemplate でコンパイル済みのバインドを使用するときには、DataTemplate で x:DataType 属性を使用して、そのデータ オブジェクトの型を宣言する必要があります。

[Compiled Color List]\(コンパイル済みのカラー リスト\) ページでは、DataTemplate でのコンパイル済みのバインドの使用について説明します。

<ContentPage xmlns="http://xamarin.com/schemas/2014/forms"
             xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2009/xaml"
             xmlns:local="clr-namespace:DataBindingDemos"
             x:Class="DataBindingDemos.CompiledColorListPage"
             Title="Compiled Color List">
    <Grid>
        ...
        <ListView x:Name="colorListView"
                  ItemsSource="{x:Static local:NamedColor.All}"
                  ... >
            <ListView.ItemTemplate>
                <DataTemplate x:DataType="local:NamedColor">
                    <ViewCell>
                        <StackLayout Orientation="Horizontal">
                            <BoxView Color="{Binding Color}"
                                     ... />
                            <Label Text="{Binding FriendlyName}"
                                   ... />
                        </StackLayout>
                    </ViewCell>
                </DataTemplate>
            </ListView.ItemTemplate>
        </ListView>
        <!-- The BoxView doesn't use compiled bindings -->
        <BoxView Color="{Binding Source={x:Reference colorListView}, Path=SelectedItem.Color}"
                 ... />
    </Grid>
</ContentPage>

ListView.ItemsSource プロパティは、静的な NamedColor.All プロパティに設定されます。 NamedColor クラスでは .NET リフレクションを使用して、Color 構造体のすべての静的なパブリック フィールドを列挙し、静的な All プロパティからアクセス可能なコレクションにその名前と共に格納します。 そのため、ListView には NamedColor インスタンスがすべて取り込まれます。 ListView の各項目については、その項目のバインド コンテキストが NamedColor オブジェクトに設定されます。 ViewCell 内の BoxView および Label 要素は、NamedColor プロパティにバインドされます。

DataTemplate では、NamedColor 型になるように x:DataType 属性が定義され、DataTemplate ビュー階層内のバインド式がすべてコンパイルされることが示されることに注意してください。 これは、ビルド エラーとなる、存在しない NamedColor プロパティにバインドするためにバインド式のいずれかを変更することで、確認できます。 この例では、x:DataType 属性を文字列リテラルに設定しますが、x:Type マークアップ拡張機能を使用して型に設定することもできます。 x:Type マークアップ拡張機能の詳細については、「x:Type マークアップ拡張機能」を参照してください。

アプリケーションの最初の実行時に、ListView には NamedColor インスタンスが取り込まれます。 ListView 内の項目が選択されると、BoxView.Color プロパティは、ListView 内の選択された項目の色に設定されます。

ListView のその他の項目を選択すると、BoxView の色が更新されます。

コンパイルされたバインドと従来のバインドを結合する

バインド式は、x:DataType 属性が定義されているビュー階層でのみコンパイルされます。 逆に、x:DataType 属性が定義されていない階層内のすべてのビューでは、従来のバインドが使用されます。 そのため、ページ上でコンパイル済みのバインドと従来のバインドを結合することができます。 たとえば、前のセクションでは、DataTemplate 内のビューでコンパイル済みのバインドが使用されますが、ListView で選択された色に設定されている BoxView では使用されません。

したがって、x:DataType 属性を慎重に構成することで、ページでコンパイル済みのバインドと従来のバインドが使用される可能性があります。 また、ビュー階層の任意の時点で x:Null マークアップ拡張を使用して、x:DataType 属性を null に再定義することができます。 これを行うことで、ビュー階層内のすべてのバインド式で従来のバインドが使用されることが示されます。 混合バインド ページでこの方法を示します。

<StackLayout x:DataType="local:HslColorViewModel">
    <StackLayout.BindingContext>
        <local:HslColorViewModel Color="Sienna" />
    </StackLayout.BindingContext>
    <BoxView Color="{Binding Color}"
             VerticalOptions="FillAndExpand" />
    <StackLayout x:DataType="{x:Null}"
                 Margin="10, 0">
        <Label Text="{Binding Name}" />
        <Slider Value="{Binding Hue}" />
        <Label Text="{Binding Hue, StringFormat='Hue = {0:F2}'}" />
        <Slider Value="{Binding Saturation}" />
        <Label Text="{Binding Saturation, StringFormat='Saturation = {0:F2}'}" />
        <Slider Value="{Binding Luminosity}" />
        <Label Text="{Binding Luminosity, StringFormat='Luminosity = {0:F2}'}" />
    </StackLayout>
</StackLayout>   

ルートの StackLayout では、HslColorViewModel 型になるように x:DataType 属性が設定され、ルートの StackLayout ビュー階層内のバインド式がすべてコンパイルされることが示されます。 しかし、内部の StackLayout では、x:DataType 属性が x:Null マークアップ式を使用して null に再定義されます。 したがって、内部の StackLayout 内のバインド式では、従来のバインドが使用されます。 ルートの StackLayout ビュー階層内の BoxView のみで、従来のバインドが使用されます。

x:Null マークアップ式の詳細については、「x:Null のマークアップ拡張」を参照してください。

パフォーマンス

コンパイル済みのバインドではデータ バインディングのパフォーマンスが向上しますが、パフォーマンスの利点はさまざまです。 単体テストでは次のことがわかります。

• プロパティ変更通知を使用するコンパイル済みのバインド (つまり、OneWay、OneWayToSource、または TwoWay バインド) は、従来のバインドより約 8 倍の速さで解決されます。
• プロパティ変更通知を使用しないコンパイル済みのバインド (つまり、OneTime バインド) は、従来のバインドより約 20 倍の速さで解決されます。
• プロパティ変更通知を使用するコンパイル済みのバインド (つまり、OneWay、OneWayToSource、または TwoWay バインド) で BindingContext を設定すると、従来のバインドで BindingContext を設定する場合より約 5 倍の速さとなります。
• プロパティ変更通知を使用しないコンパイル済みのバインド (つまり、OneTime バインド) で BindingContext を設定すると、従来のバインドで BindingContext を設定する場合より約 7 倍の速さとなります。

モバイル デバイスでのこれらのパフォーマンスの違いは、使用されているプラットフォーム、使用されているオペレーティング システムのバージョン、およびアプリケーションが実行されているデバイスによって拡大する場合があります。