关于WinForms的跨显示器DPI自适应

导语

WinForms 是运行在Windows上的传统.NET桌面应用技术框架。由于历史原因，它对高DPI以及跨不同DPI屏幕的支持有些问题，本文将探索尽可能的解决方案。

Windows 的“黑历史”

Windows 系统的默认DPI（更确切的说法叫 PPI）是96。PPI 的意思是 Pixels per inch，也就是每英寸屏幕显示多少像素的意思。这个值越高，表示屏幕的显示能力越细腻。

但也意味着，要显示物理尺寸和低PPI屏幕相同的画面，高PPI屏幕需要更多的像素来填充。对于一张非矢量图来说，这个问题不好解决，由于向高像素拉伸，这个图片会被“拉模糊”。类似的问题也发生在Windows中，特别是老程序，设计的时候只考虑了96 PPI。而这个历史原因可以在微软的这篇博客里找到详解：

https://blogs.msdn.microsoft.com/fontblog/2005/11/08/where-does-96-dpi-come-from-in-windows/

例：在150% DPI的屏幕上，Windows管理控制台（MMC）均会发生模糊。（可能在微信或网页里不明显）

而在100% DPI 的屏幕上，图像是清晰的。

努力的 Windows 10

由于现在的电脑高分屏（HDPI）越来越多，Windows 10 每半年一次的 Feature Update 一直在努力解决 DPI 的问题。我们可以通过下图的设置搭配，解决很多老程序的DPI适配。但是很难做到跨屏幕DPI自适应。

所谓跨屏幕DPI自适应（Per Monitor-DPI aware），意思就是当你的电脑有外接屏幕时，Windows会选择适配该屏幕的DPI来显示外接屏幕的图像。这个DPI很可能和你电脑的主屏幕是不一样的。例如，用 Surface Pro 外接一个 1920x1080 的22寸显示器，那么Surface的主屏幕通常是 150%以上DPI，而外接显示器是100%。

如果程序自己不支持 Per Monitor-DPI aware，那么你用Windows自带的兼容模式调整完，会发现虽然两个屏幕都是清晰的图像，但是应用界面在低DPI屏幕上会被放大。并不完美。所以最地道的解决方式，是开发支持 Per Monitor-DPI aware 的程序。

微软自己的应用也有这方面的改进。例如 Visual Studio 2019 开始已经天然支持 Per Monitor-DPI aware。(要求 Windows 10 v1803及.NET Framework 4.8)

WinForms 能抢救吗

Windows桌面开发最native的三种技术分别是：WinForms、WPF、UWP。因为UWP诞生于现代，所以天生没有DPI适配问题。而WPF的XAML界面也可以轻松适配DPI。唯独 WinForms 历史包袱太重，不改是不行的。我们来试试能否抢救。

首先，我在VS2019中使用150% DPI的主屏幕，设计器视图不模糊，但按钮尺寸有问题，控件位置如下：

留意红色箭头位置。在VS里一切正常。然而运行起来，在150% DPI的主屏幕是会模糊，并且控件错位。

将窗口拖动到100% DPI的屏幕上，UI不模糊，但控件依旧错位。

按照微软官网文档 https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/framework/winforms/high-dpi-support-in-windows-forms 的描述，.NET Framework 从4.7开始，改善WinForms的DPI支持。因此第一步，我将该程序的运行时改为4.7.2（Windows 10 1803以上版本自带）

在应用根目录加入一个 app.manifest 文件。

取消注释其中的 assembly/compatibility/application 下的Windows 10 GUID。

<!-- Windows 10 -->

<supportedOS Id="{8e0f7a12-bfb3-4fe8-b9a5-48fd50a15a9a}" />

然后在 App.config 底下加入：

<System.Windows.Forms.ApplicationConfigurationSection>

<add key="DpiAwareness" value="PerMonitorV2" />

</System.Windows.Forms.ApplicationConfigurationSection>

现在发现控件位置在150% DPI的主屏幕上正确显示，整个UI不模糊。

但是在 100% DPI 的屏幕上，虽然UI不模糊，但是控件位置依然不正确，并且TextBox变的巨大无比。

微软文档里没提别的方法。但是我发现将运行时改成.NET Framework 4.8 可以修复这个TextBox的爆，但是控件位置依然不正确。

经过仔细观察，发生问题的并不是 TextBox、Label、Checkbox 这几个控件，而是 MonthCalendar 在100% DPI的屏幕上比 150% 的主屏宽。并且 Panel、TableLayoutPanel和Dock的组合拳都没法办法解决这个问题。

.NET Core 3.0 能解决吗？

.NET Core 3.0 目前还在preview 6阶段。从我实验的结果来看，它的DPI适配不需要App.config，而是在Program.cs里加入：

Application.SetHighDpiMode(HighDpiMode.PerMonitorV2);

但最终效果和以上的.NET Framework 4.8的效果是一样的，虽然跨DPI屏幕界面不会模糊，但是 MonthCalendar 的宽度问题依旧。

结论

在 Windows 10 v1903 上（其他版本我没试过），通过 .NET Framework 4.8 + app.manifest + app.config 的配置，可以一定程度上让 WinForms 具有 Per Monitor-DPI aware 的能力，但是部分控件的尺寸还是会不一样，因此发布程序之前需要仔细测试，保证UI可用性，再向用户提供跨屏幕DPI自适应支持。

我的样例程序代码：https://github.com/EdiWang/DotNet-Samples/tree/master/WinForms-DPI-PMA/PerMonitorAwareDPIForms