WPF性能優化:性能分析工具

来源:https://www.cnblogs.com/czwy/p/18041898
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前言: 在本篇 Taurus.MVC WebMVC 入門開發教程的第四篇文章中, 我們將學習如何實現數據列表的綁定,通過使用 List<Model> 來展示多個數據項。 我們將繼續使用 Taurus.Mvc 命名空間,同時探討如何在視圖中綁定並顯示一個 Model 列表。 步驟1:創建 Model ...


在硬體性能不斷提升的現在,軟體性能依舊是開發人員關註的重點。不同類型的程式關註的具體性能指標有所不同,伺服器程式註重吞吐量,游戲引擎追求渲染效率,桌面程式則關註記憶體消耗以及界面載入效率和流暢性。當我們需要進行性能優化時,首先需要找到性能瓶頸。本文將介紹兩個WPF性能優化分析工具:記憶體使用率應用程式時間線的使用。

記憶體使用率

記憶體使用率是Visual Studio中集成的診斷工具之一,適用於.Net程式查找記憶體泄漏或者低效記憶體適用情況。

預設情況下,調試程式時診斷工具視窗會自動開啟停靠在右側或者底部。如果因為個人適用習慣關閉了診斷工具視窗,可以通過頂部菜單欄找到“調試”—>“視窗”—>“顯示診斷視窗”或者快捷鍵Ctrl+Alt+F2打開診斷工具視窗。

診斷工具視窗可以查看程式運行過程CPU和記憶體消耗的變化,滑鼠懸浮在進程記憶體消耗圖上時,會顯示任意時間點的記憶體消耗。

要查看記憶體使用情況時,可以在診斷工具視窗的記憶體使用情況選項卡點擊“截取快照”按鈕。通常我們會在記憶體顯著增加前後各截取一次記憶體快照,然後對比兩次快照中對象和堆大小的差異。
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上圖中顯示了兩次截圖快照的時間、對象個數和堆中的位元組數。其中第二條快照信息中對象個數和堆大小中括弧內的數值是相對於第一條快照中的變化。對象個數和堆大小這兩列中的數值是以超鏈接形式顯示,點擊後可以打開選定快照的堆視圖。顯示了快照捕獲的完整的對象集,包括了各類型對象的個數,對象實例大小和非獨占大小。點擊表頭可以對選定列進行排序。
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並且可以通過堆視圖左上角類型篩選器快速查找指定類型的記憶體信息。下圖中顯示記憶體中增加了1800個Student對象實例,占用大約158KB記憶體。
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應用程式時間線

應用程式時間線工具集成在Visual Studio中的性能探測器中,用於查找XAML應用程式交互相關的性能問題。該工具提供了詳細的視圖顯示XAML應用程式(目前不支持Avalonia)資源使用情況,可以查看UI線程使用率,可視化吞吐量,UI元素解析、佈局及呈現、網路及磁碟I/O所耗費的時間。

使用應用程式時間線工具時,只需單擊“調試”—>“性能探測器”或者使用快捷鍵Alt+F2,在“XXX.diagsession 視窗”中看到分析工具。勾選應用程式時間線後點擊“開始”按鈕進行性能數據收集。需要停止分析時,點擊分析視窗左上角的“停止收集”按鈕,等待一會兒就會生成詳細的視圖。在診斷會話視窗的分析工具列表中有個“記憶體使用率”,勾選後也可以分析記憶體使用情況(上一小節已詳細介紹)。
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UI線程使用率

UI線程使用率以柱狀圖的形式呈現每個時間點UI線程使用情況,並用不同色塊區分ui元素解析、佈局、呈現、I/O、應用程式代碼、Xaml其他使用UI線程的占比。UI線程使用率過高的時間點可能表示應用程式響應能力較差,是性能優化需要關註的地方。
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可視吞吐量(FPS)

“可視吞吐量(FPS)” 折線圖顯示了應用程式的 UI線程和複合線程上的每秒幀數 (FPS),較低的幀速率也意味著應用程式響應能力較差。
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時間線詳細信息

時間線詳細信息視圖呈現了每個時間點占用CPU的UI框架子系統和系統組件以及它們占用時間。
主要包括以下幾類:

  • 解析:分析XAML文件並創建對象或者元素所消耗的時間。
  • 佈局:計算所有需要佈局的元素的大小和位置耗用的時間(即在ArrangeMeasureApplyTemplateArrangeOverrideMeasureOverride中所用的時間)。在大型應用程式中,可能會同時在屏幕上顯示數千個元素。此顯示可能會導致UI幀速率降低以及應用程式響應能力相應地變差。
  • 呈現:在屏幕上繪製XAML元素所耗用的時間。
  • I/O:從本地磁碟或從通過Microsoft Windows Internet (WinINet) API訪問的網路資源中檢索數據所耗用的時間。
  • 應用程式代碼:執行與分析或佈局無關的應用程式(用戶)代碼所耗用的時間。
  • Xaml其他:執行 XAML 運行時代碼所耗用的時間。

時間線詳細信息視圖分為左中右三列。左側顯示事件名稱,絕大部分事件是發生在UI線程上,這些事件名稱前有一個紫色線條標記,非UI線程上的事件則無標記。中間一列頂部顯示時間軸,下邊顯示每個事件的色塊標記(與UI線程使用率中色塊顏色一致)、持續總計時間(自身和子元素持續時間的總和)和自身持續時間,滑鼠懸浮在元素上會顯示自身持續時間和事件開始時間。右側一列則顯示選中事件的詳細信息描述。
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上邊示例中,UI線程使用率過高,耗時最長的是佈局,開始於6.91秒,總耗時6.56秒,涉及33237個元素,其原因就是TreeView沒有開啟虛擬化,一次性把所有的數據都渲染出來,導致UI響應差。通過這個分析找到性能瓶頸,就可以有的放矢進行優化。這裡只需開啟虛擬化即可,現實開發中導致性能瓶頸的原因多種多樣,需結合實際情況優化解決。

小結

記憶體使用率應用程式時間線是WPF開發過程中不可或缺的兩個有效工具,此外,Snoop以及Visual Studio中的實時可視化樹、實時屬性資源管理器、XAML實時預覽、XAML綁定失敗、輔助功能檢查等工具也能提高開發調試效率。

參考

https://devblogs.microsoft.com/visualstudio/analyze-cpu-memory-while-debugging/
https://learn.microsoft.com/zh-cn/visualstudio/profiling/application-timeline?view=vs-2022


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