C# 自动化神器10分钟上手 UI Automation，操控任何 Windows 软件-育师

前言

在 C# 开发中常常面临一类棘手问题：如何让程序自动操作那些没有开放 API 的 Windows 应用？

比如批量处理记事本文件、自动化填写老旧桌面软件表单，或对封闭系统进行回归测试。传统方法要么依赖第三方接口（很多软件根本不提供），要么靠人工重复点击——效率低、易出错、难维护。

其实，Windows 早已内置了一套强大的"秘密武器"：UI Automation。可以允许你的 C# 程序像真人一样识别窗口、定位按钮、输入文字、点击保存，真正实现"所见即所得"的自动化。

本文将通过一个完整的记事本自动化实战案例，带你从零掌握这项被低估却极其实用的技术。

正文

UI Automation 是微软官方提供的可访问性技术，最初为辅助功能设计，但因其通用性和稳定性，逐渐成为桌面自动化的首选方案。

它不依赖应用是否开放接口，只要界面元素能被 Windows 识别（几乎所有标准 Win32、WPF、UWP 应用都支持），就能被程序操控。

核心思路

将每个 UI 元素（如窗口、按钮、文本框）视为一个带有属性和模式的对象，通过条件筛选找到目标控件，再调用其支持的操作（如点击、输入、获取文本）。

整个过程无需图像识别，性能高、可靠性强。

以下是一个典型的项目配置，确保能调用 UI Automation COM 组件：

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk"> <PropertyGroup> <OutputType>Exe</OutputType> <TargetFramework>net8.0</TargetFramework> <UseWindowsForms>true</UseWindowsForms> </PropertyGroup> <ItemGroup> <COMReference Include="UIAutomationClient"> <WrapperTool>tlbimp</WrapperTool> <Guid>944de083-8fb8-45cf-bcb7-c477acb2f897</Guid> </COMReference> </ItemGroup> </Project>

关键在于封装一套健壮的查找与操作工具。例如ElementFinder类，提供了带超时重试的控件查找逻辑，避免因界面加载延迟导致失败：

public staticclassElementFinder { privatestaticreadonly IUIAutomation _automation = new CUIAutomation(); public static IUIAutomationElement GetDesktop() { return _automation.GetRootElement(); } publicstatic IUIAutomationElement? FindElementSafely( IUIAutomationElement parent, IUIAutomationCondition condition, TreeScope scope, int timeoutMs = 5000) { var endTime = DateTime.Now.AddMilliseconds(timeoutMs); while (DateTime.Now < endTime) { try { var element = parent.FindFirst(scope, condition); if (element != null) return element; } catch (COMException) { // UI可能正在变化，继续重试 } Thread.Sleep(100); } returnnull; } publicstatic IUIAutomationElement? FindFirstByControlType( IUIAutomationElement parent, int controlTypeId, int timeoutMs = 3000) { var condition = _automation.CreatePropertyCondition( UIA_PropertyIds.UIA_ControlTypePropertyId, controlTypeId); return FindElementSafely(parent, condition, TreeScope.TreeScope_Subtree, timeoutMs); } }

对于文本输入，尤其在 Windows 11 新版记事本中，传统SendKeys可能失效。因此采用更底层的keybd_eventAPI 模拟键盘事件，确保中英文、大小写、快捷键都能准确发送：

public staticclassKeyboardHelper { [DllImport("user32.dll")] private static extern void keybd_event(byte bVk, byte bScan, uint dwFlags, UIntPtr dwExtraInfo); [DllImport("user32.dll")] private static extern short VkKeyScan(char ch); privateconstuint KEYEVENTF_KEYUP = 0x0002; privateconstbyte VK_CONTROL = 0x11; public static void SendText(string text) { foreach (char c in text) { if (c == '\r') continue; SendChar(c); } } public static void SendChar(char character) { short vkKey = VkKeyScan(character); byte virtualKey = (byte)(vkKey & 0xFF); bool needShift = (vkKey & 0x0100) != 0; if (needShift) keybd_event(0x10, 0, 0, UIntPtr.Zero); // Shift down keybd_event(virtualKey, 0, 0, UIntPtr.Zero); // Key down keybd_event(virtualKey, 0, KEYEVENTF_KEYUP, UIntPtr.Zero); // Key up if (needShift) keybd_event(0x10, 0, KEYEVENTF_KEYUP, UIntPtr.Zero); // Shift up Thread.Sleep(10); } public static void SendCtrlS() { keybd_event(VK_CONTROL, 0, 0, UIntPtr.Zero); SendChar('s'); keybd_event(VK_CONTROL, 0, KEYEVENTF_KEYUP, UIntPtr.Zero); } }

主业务逻辑NotepadAutomation整合了打开、输入、保存、关闭全流程，并针对不同版本记事本做了兼容处理——例如 Windows 11 使用RichEditD2DPT类名而非传统 Edit 控件：

public classNotepadAutomation { private Process? _notepadProcess; private IUIAutomationElement? _notepadWindow; public bool RunTest() { try { if (!OpenNotepad()) returnfalse; if (!InputRandomText()) returnfalse; if (!SaveFile()) returnfalse; if (!CloseNotepad()) returnfalse; Console.WriteLine("✅ 自动化任务完成！"); returntrue; } catch (Exception ex) { Console.WriteLine($"❌ 执行失败: {ex.Message}"); returnfalse; } finally { CleanUp(); } } private bool InputRandomText() { if (_notepadWindow == null) returnfalse; var editControl = ElementFinder.FindFirstByControlType( _notepadWindow, UIA_ControlTypeIds.UIA_EditControlTypeId, 2000); if (editControl == null) { editControl = ElementFinder.FindByClassName(_notepadWindow, "RichEditD2DPT", 3000); } if (editControl == null) { Console.WriteLine("⚠️ 未找到编辑控件，使用直接输入模式"); return InputTextDirectlyToWindow(); } editControl.SetFocus(); Thread.Sleep(500); var textLines = GenerateRandomTextLines(10); var fullText = string.Join(Environment.NewLine, textLines); return TryInputText(editControl, fullText); } private bool SaveFile() { _notepadWindow?.SetFocus(); KeyboardHelper.SendCtrlS(); Thread.Sleep(3000); var desktop = ElementFinder.GetDesktop(); var saveDialog = FindSaveDialog(desktop); if (saveDialog == null) { Console.WriteLine("❌ 未找到保存对话框"); returnfalse; } var fileName = $"AutoTest_{DateTime.Now:yyyyMMddHHmmss}.txt"; var fileNameEdit = FindFileNameEditBox(saveDialog); if (fileNameEdit != null && !IsSearchBox(fileNameEdit)) { fileNameEdit.SetFocus(); Thread.Sleep(300); KeyboardHelper.SendCtrlA(); KeyboardHelper.SendText(fileName); } var saveButton = ElementFinder.FindButton(saveDialog, "Save", 2000) ?? ElementFinder.FindByAutomationId(saveDialog, "1", 2000); if (saveButton != null) { ClickElement(saveButton); Thread.Sleep(2000); var desktopPath = Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.Desktop); return File.Exists(Path.Combine(desktopPath, fileName)); } returnfalse; } private bool IsSearchBox(IUIAutomationElement element) { var name = element.CurrentName ?? ""; var automationId = element.CurrentAutomationId ?? ""; return name.Contains("Search") || automationId.Contains("Search"); } }

除了记事本，这套方案可广泛应用于：