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_event API 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：
-
办公自动化：批量处理 Excel、Word 文档；
-
回归测试：对无 API 的桌面软件进行功能验证；
-
数据采集：从老旧工控软件中提取运行状态；
-
智能运维：定时执行配置备份、日志导出等操作。
开发中需注意三大要点：
一是设置合理超时避免死等；
二是缓存控件引用减少重复查找；
三是采用多策略兼容不同应用版本。
异常处理也至关重要——当 InvokePattern 失败时，可降级为键盘模拟，确保流程不中断。
总结
UI Automation 是解决真实痛点的工程神器。它让 C# 开发摆脱对第三方接口的依赖，在封闭系统中也能实现高效自动化。
本文提供的代码模板经过实战打磨，具备良好的健壮性与扩展性，可直接用于工业软件、测试工具或个人效率脚本。掌握这项技能，意味着可以拥有了"操作任何 Windows 软件"的能力——这在自动化日益发展的时代，是一项不错的技术能力。
关键词
C#、UI Automation、#桌面自动化、#Windows、#记事本、#控件查找、#键盘模拟、#COM组件、#工业软件、#自动化测试
作者：技术老小子
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