QT进程启动慢问题探索

原创

lealc

修改于 2024-03-20 21:08:54

3980

修改于 2024-03-20 21:08:54

背景

电脑管家远程功能是使用qt编写的进程，启动耗时过长，导致用户体验较差

qt版本：5.15.2

模块签名时间：2020年11月6日

定位

利用微软官方提供的WPA来进行分析，录制etl打开

Graph Explorer -> Computation -> CPU Usage(Sampled)

这里需要注意区分：

在ETL（Event Tracing for Windows）分析中，CPU Usage（CPU使用率）是用于分析系统CPU性能的一种事件跟踪功能。通过分析CPU Usage事件，可以了解系统中各个进程和线程的CPU使用情况，以及系统整体的CPU负载情况。在ETL中，CPU Usage事件有以下几种类型：

CPU Usage：表示系统整体的CPU使用率。这种事件通常是由系统定时器触发，定期记录系统CPU使用情况。CPU Usage事件包含了系统CPU使用率的总体情况，例如CPU占用率、空闲率、中断率、DPC率等。

CPU Sampling：表示对进程或线程的CPU使用率进行采样。这种事件通常是由性能计数器或其他工具触发，定期对进程或线程的CPU使用率进行采样。CPU Sampling事件包含了进程或线程的CPU使用率、调用栈信息等。

CPU Time：表示进程或线程的CPU使用时间。这种事件通常是由进程或线程自身触发，记录进程或线程的CPU使用时间。CPU Time事件包含了进程或线程的CPU使用时间、调用栈信息等。

在分析CPU Usage事件时，需要注意区分不同类型的事件，以便进行针对性的分析和优化。例如，如果系统整体的CPU使用率过高，可以分析CPU Usage事件，找出占用CPU的进程或线程；如果某个进程或线程的CPU使用率过高，可以分析CPU Sampling或CPU Time事件，找出具体的CPU使用情况和性能瓶颈。

1、进程启动在第4.862秒

2、qwindows.dll!qt_getCanonicalFontNames触发了gdi32full.dll!EnumFontFamiliesExW从5.068s执行到5.824s，约莫耗时0.89s也就是756ms

分析

初步怀疑是qt组件出现bug，导致EnumFontFamiliesExW调用过多，尝试进一步定位

查阅文档知道qt程序会在初次使用字体的组件（例如text)渲染之前，枚举本地的字体库并尝试缓存所有的回退字体列表。

针对qt_getCanonicalFontNames查询源码，参考5.15.2的官方源码

// qtbase\src\platformsupport\fontdatabases\windows\qwindowsfontdatabase.cpp

void QWindowsFontDatabase::populateFamily(const QString &familyName)
{
    // ***
    EnumFontFamiliesEx(dummy, &lf, storeFont, reinterpret_cast<intptr_t>(&sfp), 0);
    // ***
}

static int QT_WIN_CALLBACK storeFont(const LOGFONT *logFont, const TEXTMETRIC *textmetric,
                                     DWORD type, LPARAM lparam)
{
    // ***
    addFontToDatabase(familyName, styleName, *logFont, textmetric, signature, type, sfp);
    // keep on enumerating
    return 1;
}

static bool addFontToDatabase(QString familyName,
                              QString styleName,
                              const LOGFONT &logFont,
                              const TEXTMETRIC *textmetric,
                              const FONTSIGNATURE *signature,
                              int type,
                              StoreFontPayload *sfp)
{
    // 
    QFontNames canonicalNames = qt_getCanonicalFontNames(logFont);
    // 
}

// qtbase\src\gui\text\qfontdatabase.cpp


void QtFontFamily::ensurePopulated()
{
    if (populated)
        return;
    QGuiApplicationPrivate::platformIntegration()->fontDatabase()->populateFamily(name);
    Q_ASSERT_X(populated, Q_FUNC_INFO, qPrintable(name));
}

// qtbase\src\gui\text\qfontdatabase.cpp


/*!
    Returns a list of alternative fonts for the specified \a family and
    \a style and \a script using the \a styleHint given.
    Default implementation returns a list of fonts for which \a style and \a script support
    has been reported during the font database population.
*/
QStringList QPlatformFontDatabase::fallbacksForFamily(const QString &family, QFont::Style style, QFont::StyleHint styleHint, QChar::Script script) const
{
    // *** 
    for (int i = 0; i < db->count; ++i) {
        QtFontFamily *f = db->families[i];
        f->ensurePopulated();
        // ****
    }
    return preferredFallbacks + otherFallbacks;
}

针对fallbacksForFamily进一步查阅qt的bug发现：qtbug-71737

堆栈原因与我们出现的逻辑类似，这是摘取的简介

当从 Qt 4.8.7 切换到 Qt 5.9.7 时，我们注意到 Windows 10 上的应用程序启动存在明显的延迟。根据安装的字体数量，即使在快速工作站上，延迟也在大约 500 毫秒到 1 秒之间。我们可以将问题范围缩小到由 QPlatformFontDatabase：：fallbacksForFamily 创建的系列回退缓存，这会导致每个字体系列大约有 500 到 1000 个回退列表。首次创建此大型回退字体列表需要花费大量时间。可以使用测试程序重现该问题：main.cpp。在第一个 paintEvent 中，将创建字体系列回退缓存列表。这会导致在 Windows 10 上显示空白按钮和按钮文本之间出现明显的延迟。

至此，大致上可以确定原因，但是如何修复呢，参考了qt的codereview可以看到此bug已经进行了修复

codereviewqt

对于5.15.2版本源码可以看到此修复MR并没有在里面，故可以确定5.15.2版本的qt仍存在此问题

// 5.15.2源码：qtbase\src\gui\text\qfontengine.cpp
void QFontEngineMulti::ensureEngineAt(int at)
{
    if (!m_fallbackFamiliesQueried)
        ensureFallbackFamiliesQueried();
    Q_ASSERT(at < m_engines.size());
    if (!m_engines.at(at)) {
        QFontEngine *engine = loadEngine(at);
        if (!engine)
            engine = new QFontEngineBox(fontDef.pixelSize);
        Q_ASSERT(engine && engine->type() != QFontEngine::Multi);
        engine->ref.ref();
        m_engines[at] = engine;
    }
}

解决问题

挑选5.15.2后面的版本，例如5.15.6

查看官方源码：源码

// 5.15.6 \qtbase\src\gui\text\qfontengine.cpp
void QFontEngineMulti::ensureEngineAt(int at)
{
    if (!m_fallbackFamiliesQueried && at > 0)
        ensureFallbackFamiliesQueried();
    Q_ASSERT(at < m_engines.size());
    if (!m_engines.at(at)) {
        QFontEngine *engine = loadEngine(at);
        if (!engine)
            engine = new QFontEngineBox(fontDef.pixelSize);
        Q_ASSERT(engine && engine->type() != QFontEngine::Multi);
        engine->ref.ref();
        m_engines[at] = engine;
    }
}

了解到5.15.6已经解决此问题，下载此模块32位版本替换：下载链接

替换后重新录制etl，对比EnumFontFamiliesExW执行时间从5.870s执行到6.205s（耗时0.335s），说明模块替换有效