Android Studio Profiler（CPU : System Trace）

Android Studio 中 System Trace（系统跟踪）功能（注：为命令行工具systrace的GUI版本），是用于记录一段时间内的设备活动，用于提升App的性能。

不同于函数跟踪（如 Java Method 或 C/C++ Function Trace），System Trace 跟踪的是系统级的内容，如CPU各核心调度，SurfaceFlinger、VSync（垂直同步）、BufferQueue。

通过收集系统事件和App逻辑中插入的自定义事件的组合数据，在排查性能问题时 (例如UI卡顿或功耗过高)就会显得十分有用。

实时显示App及各线程上的CPU占用

自定义Trace System Calls设置

点击下拉菜单中的“Edit Configurations...”，查看Trace System Calls的设置

创建自定义的Trace System Calls

使用自定义的Trace System Calls来Record

录制一段System Trace Recording

点击保存按钮，可将当前记录数据保存到名为：cpu-perfetto-20220530T102357.trace的文件中

快捷键：

操作	键盘快捷键	鼠标快捷键
Zoom In（放大）	W	按住Ctrl键，正向滚动鼠标
Zoom Out（缩小）	S	按住Ctrl键，反向滚动鼠标
Pan Left（向左拖动）	A	按住空格键，向右拖动鼠标
Pand Right（向右拖动）	D	按住空格键，向左拖动鼠标

右上角工具栏说明：

：扩大CPU Usage轴上的选中范围

：缩小CPU Usage轴上的选中范围

：选择整个CPU Usage轴

当选中某个线程或event时，会出现“Clear thread/event selection”的点击按钮

Display和CPU cores

SurfaceFlinger：每个灰块表示OnMessageReceived的执行时长

VSYNC（垂直同步）：0，1之间的切换

BufferQueue：0，1之间的切换

小米10共有8个CPU核心，Frequency（频率）分别如下：

CPU核心	Frequency（频率）
CPU0	1.8 GHz
CPU1
CPU2
CPU3
CPU4	2.4 GHz
CPU5
CPU6
CPU7	2.8 GHz

CPU核的轴线上各个色块表示不同进程的线程的执行时长和序列。除了当前Profile进程的线程外，还有其他进程的线程，如下：

其他进程	线程
/system/bin/traced_probes	traced_probes
/system/bin/surfaceflinger	surfaceflinger
/system/bin/surfaceflinger	app
/vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.display.composer-server	HwBinder:854_2
/system/bin/audioserver	FastMixer

自定义事件

在App中使用Trace API来插入自定义事件进行埋点来形成的CallStack来详细跟进线程逻辑的执行过程。

UE自定义事件宏

/** UnrealEngine\Engine\Source\Runtime\Core\Public\HAL\PlatformMisc.h **/
#define SCOPED_NAMED_EVENT(Name, Color)\
    FScopedNamedEventStatic ANONYMOUS_VARIABLE(NamedEvent_##Name##_)(Color, NAMED_EVENT_STR(#Name));\
    TRACE_CPUPROFILER_EVENT_SCOPE(Name);

#define SCOPED_NAMED_EVENT_FSTRING(Text, Color)\
    FScopedNamedEvent ANONYMOUS_VARIABLE(NamedEvent_)(Color, *Text);\
    TRACE_CPUPROFILER_EVENT_SCOPE_TEXT(*Text);

#define SCOPED_NAMED_EVENT_TCHAR(Text, Color)\
    FScopedNamedEvent ANONYMOUS_VARIABLE(NamedEvent_)(Color, Text);\
    TRACE_CPUPROFILER_EVENT_SCOPE_TEXT(Text);

#define SCOPED_NAMED_EVENT_TEXT(Text, Color)\
    FScopedNamedEventStatic ANONYMOUS_VARIABLE(NamedEvent_)(Color, NAMED_EVENT_STR(Text));\
    TRACE_CPUPROFILER_EVENT_SCOPE_STR(Text);

#define SCOPED_NAMED_EVENT_F(Format, Color, ...)\
    FScopedNamedEvent ANONYMOUS_VARIABLE(NamedEvent_)(Color, *FString::Printf(Format, __VA_ARGS__));\
    TRACE_CPUPROFILER_EVENT_SCOPE_TEXT(*FString::Printf(Format, __VA_ARGS__));

UE中插入的自定义事件

/** UnrealEngine\Engine\Source\Runtime\Launch\Private\LaunchEngineLoop.cpp **/
void FEngineLoop::Tick() 
{
    // ... ...
    #if ENABLE_NAMED_EVENTS
    TCHAR IndexedFrameString[32] = { 0 };
    const TCHAR* FrameString = nullptr;
    if (UE_TRACE_CHANNELEXPR_IS_ENABLED(CpuChannel))
    {
        FrameString = TEXT("FEngineLoop");
    }
    else
    {
#if PLATFORM_LIMIT_PROFILER_UNIQUE_NAMED_EVENTS
        FrameString = TEXT("FEngineLoop");
#else
        FCString::Snprintf(IndexedFrameString, 32, TEXT("Frame %d"), CurrentFrameCounter);
        FrameString = IndexedFrameString;
#endif
    }
    SCOPED_NAMED_EVENT_TCHAR(FrameString, FColor::Red);
#endif
    // ... ...
}

/** UnrealEngine\Engine\Source\Runtime\Launch\Private\LaunchEngineLoop.cpp **/
static inline void BeginFrameRenderThread(FRHICommandListImmediate& RHICmdList, uint64 CurrentFrameCounter)
{
    // ... ...
    FString FrameString = FString::Printf(TEXT("Frame %d"), CurrentFrameCounter);
#if ENABLE_NAMED_EVENTS
#if PLATFORM_LIMIT_PROFILER_UNIQUE_NAMED_EVENTS
    FPlatformMisc::BeginNamedEvent(FColor::Yellow, TEXT("Frame"));
#else
    FPlatformMisc::BeginNamedEvent(FColor::Yellow, *FrameString);
#endif
#endif // ENABLE_NAMED_EVENTS
    // ... ...
}

/** UnrealEngine\Engine\Source\Runtime\Core\Private\GenericPlatform\GenericPlatformProcess.cpp **/
bool FPThreadEvent::Wait(uint32 WaitTime, const bool bIgnoreThreadIdleStats /*= false*/)
{
    // ... ...
    SCOPED_NAMED_EVENT(EventWait, FColor::Red);
    // ... ...
}

/** UnrealEngine\Engine\Source\Runtime\Core\Private\Async\TaskGraph.cpp **/
class FTaskGraphImplementation : public FTaskGraphInterface
{
    virtual void WaitUntilTasksComplete(const FGraphEventArray& Tasks, ENamedThreads::Type CurrentThreadIfKnown = ENamedThreads::AnyThread) final override
    {
        // ... ...
        SCOPED_NAMED_EVENT(WaitUntilTasksComplete, FColor::Red);
        // ... ...
    }
};
    
/** UnrealEngine\Engine\Source\Runtime\Engine\Private\LevelTick.cpp **/
void UWorld::Tick( ELevelTick TickType, float DeltaSeconds )
{
    // ... ...
    SCOPED_NAMED_EVENT(UWorld_Tick, FColor::Orange);
    // ... ...
}
    
/** UnrealEngine\Engine\Source\Runtime\Slate\Private\Framework\Application\SlateApplication.cpp **/
void FSlateApplication::DrawWindows()
{
    SCOPED_NAMED_EVENT_TEXT("Slate::DrawWindows", FColor::Magenta);
    PrivateDrawWindows();
}

/** UnrealEngine\Engine\Source\Runtime\RHI\Private\RHICommandList.cpp **/
class FExecuteRHIThreadTask
{
    void DoTask(ENamedThreads::Type CurrentThread, const FGraphEventRef& MyCompletionGraphEvent)
    {
        // ... ...
        SCOPED_NAMED_EVENT(RHIThreadExecute, FColor::Red);
        // ... ...
    }
};