Виртуальная экранная клавиатура, реализация через GDI+

После получения задачи использования в своём проекте экранной клавиатуры для сенсорного устройства я начал искать способы её реализации. Из возможных вариантов под Windows мне повстречались такие решения:

• Встроенная клавиатура TabTip, osk.exe - не имеют возможностей гибкой кастомизации, появляются по произвольным координатам экрана и имеют только определенный размер.

• Бесплатные решения - у таких подходов страдала реализация и компоненты выглядели даже похуже встроенной Windows клавиатуры.

• Платные аналоги - действительно являются хорошей альтернативой со множеством необходимых настроек, но не было никакой бюджетной возможности покупать профессиональные решения.

В итоге своя клавиатура была создана с нуля — полностью на GDI+.

Эта статья - переработанная и дополненная версия моего материала, опубликованного в 2017 году на CodeProject.

Архив оригинала ^[1].

Описание решения

В проекте реализовано  два пользовательских элемента: самостоятельно отрисованная клавиатура-эмулятор и текстовое поле с этой всплывающей клавиатурой.

Приложенный пользовательский WinForms компонент может быть настроен под нужды интерфейса вашего приложения и позволяет манипулировать внешним видом/дизайном и поведением.

Настройка компонента

VirtualKeyboard - пользовательский WinForms-контрол создан, в основном с помощью программироваания GDI+. Этому элементу управления присуще следующие свойства:

• FirstRowCustomButtons … FifthRowCustomButtons - списки клавиш соответствующего ряда.

• признак состояния клавиш клавиатуры: Shift, CapsLock, Alt ... (ShiftState, AltState …).

• возможность скрыть/показать функциональные кнопки: Delete, Tab, Ctrl, кнопки со стрелками, цифровые кнопки (ShowDel, ShowTab … ).

• визуальные настройки (цвет фона, шрифты).

• показывать или нет только цифровой вариант (IsNumeric).

Каждая клавиша клавиатуры представлена классом-объектом VirtualKbButtonс отдельными свойствами:

• верхний и нижний текст (TopText/BottomText).

• шрифты для верхней и нижней части (TopFont/BottomFont).

• признак, может ли кнопка отправлять команду (CanSendCommand).

• тег и имя (Tag, ButtonName).

• изображение (Picture).

Изменение  раскладки, работа с клавишами

По умолчанию создаётся стандартная английская раскладка, но её можно полностью заменить. Код для создания раскладки по-умолчанию расположен в классе KeyboardLayout.

Пользователь клавиатуры может работать или с отдельной  кнопкой, либо с рядом, содержащим список Listклавиш.

Пример добавления кнопки:

var btn = new VirtualKbButton();
btn.TopText = "www";
btn.Tag = "btn_Internet";

virtualKeyboard1.FifthRowCustomButtons.Add(btn);

Пример удаления клавиши:

buttons.Remove(buttons[buttons.Count - 1]);

Пример создания своего второго ряда клавиш:

var row = new ButtonsCollection
{
    new VirtualKbButton("A", ""), new VirtualKbButton("B", ""),
    new VirtualKbButton("C", ""), new VirtualKbButton("D", ""),
    new VirtualKbButton("E", ""), new VirtualKbButton("F", "")
};

virtualKeyboard1.SecondRowCustomButtons = row;

Можно подгружать раскладки из внешних источников, например XML.

Пользователь может сам обрабатывать нажатие кнопки клавиатуры через событие ButtonClick. Например:

private void virtualKeyboard_KeyboardButtonPressed(string command, KeyboardButtonEventArgs e)
{
    switch (command)
    {
        case "a":
            Debug.WriteLine("Нажат символ 'a'");
            break;

        case "Backspace":
            Debug.WriteLine("Нажат 'Back space'");
            break;
        default:
            Debug.WriteLine($"Клавиша '{command}'");
            break;
    }
}

Тексты команд, которые посылают специальные кнопки (Tab, Enter, Backspace…)  находятся в классе KeyboardKeyConstants.

За счёт этого клавиатура легко адаптируется под любые задачи.

Как реализуются нажатия

С помощью метода SendKeys.Send каждая кнопка может симулировать нажатие клавиши.

Поддерживаются:

• обычные символы:

SendKeys.Send("a"); //Нажат символ 'a' 
SendKeys.Send("~"); // Нажат символ '~'

• спецсимволы, которые нужно обернуть фигурными скобками:

SendKeys.Send("{%}"); // Нажат символ '%' 
SendKeys.Send("{+}"); // Нажат символ '+' 

• специальные клавиши (ENTER, ESC)

SendKeys.Send("{ENTER}");
SendKeys.Send("{ESC}");

• комбинации( "+" для Shift, "^" для Ctrl, "%" для Alt):

SendKeys.Send("^c");    // Ctrl + C
SendKeys.Send("^%s");   // Ctrl + Alt + S
SendKeys.Send("%{F4}"); // Alt + F4

Как работать с внешними приложениями

Когда пользователь кликает или нажимает пальцем другое окно или приложение (например, Notepad), то текущее окно с клавиатурой теряет активность. Поэтому можно предложить два решения:

• при потере фокуса окна с клавиатурой использовать стили окна:

  • WS_EX_NOACTIVATE

  • WS_EX_TOPMOST

• при коммуникации со сторонними приложениями запускать клавиатуру в отдельном потоке:

ThreadPool.QueueUserWorkItem(KeyboardLoop);

Вывод

Несмотря на возраст технологии, реализованное решение можно использовать в нишевых или ограниченных системах:

• киоски и терминалы 

• embedded-устройства

• старые WinForms-приложения

Однако, если писать приложение сейчас, лучше использовать WPF, MAUI или web based приложение.

Исходный код

Весь проект выложен на GitHub по ссылке ^[2].

Там вы найдёте:

• Полный код VirtualKeyboard

• Демо-проект с примерами настройки

• Готовые DLL для быстрого подключения