Unreal引擎启动流程及耗时分析

引擎版本: 4.18

部分耗时流程结构概述:

Winmain
	└GuardedMain
		└EnginePreInit
			└FEngineLoop::PreInit
				└LoadPreInitModules()
				└AppInit()
				└ProcessNewlyLoadedUObjects()
				└LoadStartupCoreModules()
				└LoadPreLoadingScreedModules
				└LoadStartupModules()
				└FStartupPackages::LoadAll()
		└EditorInit( IEngineLoop& EngineLoop )		
        	└EngineLoop.Init()
        	└FUnrealEdMisc::Get().OnInit()
        	└MainFrameModule.CreateDefaultMainFrame()

EnginePreInit()

int32 FEngineLoop::PreInit( const TCHAR* CmdLine )
{
	// 进行一些硬件/平台相关的设置
    
    //
    LoadPreInitModules();
    // 11.10
    AppInit();
    
    ProcessNewlyLoadedUObjects();
    
    LoadStartupCoreModules();
    
    // Load up all modules that need to hook into the loading screen
	if (!IProjectManager::Get().LoadModulesForProject(ELoadingPhase::PreLoadingScreen) || !IPluginManager::Get().LoadModulesForEnabledPlugins(ELoadingPhase::PreLoadingScreen))
	{
		return 1;
	}
    
    // Load PreDefault/Default/PostDefault Modules For Project and Enabled Plugins
	if (!LoadStartupModules())
	{
		return 1;
	}
    
    // load up the seek-free startup packages
	if ( !FStartupPackages::LoadAll() )
	{
		// At least one startup package failed to load, return 1 to indicate an error
		return 1;
	}
}

FEngineLoop::PreInit()整个流程有2000+行, 所以以上代码仅为简述, 列出了一些比较耗时的步骤以及关键步骤.

AppInit()

bool FEngineLoop::AppInit()
{
	// 解析Cmd命令
    // 执行平台对应的PreInit
    
    // 加载PostConfigInit模块
	if (!IProjectManager::Get().LoadModulesForProject(ELoadingPhase::PostConfigInit) || !IPluginManager::Get().LoadModulesForEnabledPlugins(ELoadingPhase::PostConfigInit))
	{
		return false;
	}
    
    FCoreDelegates::OnInit.Broadcast();
}

该部分耗时为6~6.5s左右.

ProcessNewlyLoadedUObjects()

参考: 《InsideUE4》UObject（十）类型系统构造-再次触发

LoadStartupCoreModules()

bool FEngineLoop::LoadStartupCoreModules()
{
	FModuleManager::Get().LoadModule(TEXT("Core"));
	FModuleManager::Get().LoadModule(TEXT("Networking"));
	
	FWindowsPlatformApplicationMisc::LoadStartupModules();
	
    FModuleManager::LoadModuleChecked<IMessagingModule>("Messaging");
    
    FModuleManager::LoadModuleChecked<IMRMeshModule>("MRMesh");
    FModuleManager::LoadModuleChecked<IEditorStyleModule>("EditorStyle");
    FModuleManager::Get().LoadModule("Slate");
    FModuleManager::Get().LoadModule("SlateReflector");
    FModuleManager::Get().LoadModule("UMG");
    
    FModuleManager::Get().LoadModule("MessageLog");
	FModuleManager::Get().LoadModule("CollisionAnalyzer");
    
    FModuleManager::Get().LoadModule("FunctionalTesting");
    
    FModuleManager::Get().LoadModule(TEXT("BehaviorTreeEditor"));
	FModuleManager::Get().LoadModule(TEXT("GameplayTasksEditor"));
    
    FModuleManager::LoadModuleChecked<IAudioEditorModule>("AudioEditor")->RegisterAssetActions();
    FModuleManager::Get().LoadModule("StringTableEditor");
    
    FModuleManager::Get().LoadModule(TEXT("VREditor"));
    FModuleManager::Get().LoadModule(TEXT("EnvironmentQueryEditor"));
    FModuleManager::Get().LoadModule(TEXT("IntroTutorials"));
	FModuleManager::Get().LoadModule(TEXT("Blutility"));
    FModuleManager::Get().LoadModule(TEXT("Overlay"));
    FModuleManager::Get().LoadModule(TEXT("MediaAssets"));
    FModuleManager::Get().LoadModule(TEXT("ClothingSystemRuntime"));
    //FModuleManager::Get().LoadModule(TEXT("ClothingSystemEditor"));
    FModuleManager::Get().LoadModule(TEXT("PacketHandler"));
    
    return bSuccess;
}

该部分显式加载了一些核心模块.

裁剪估计会对核心功能产生影响.

LoadStartupModules()

bool FEngineLoop::LoadStartupModules()
{
	// Load any modules that want to be loaded before default modules are loaded up.
	if (!IProjectManager::Get().LoadModulesForProject(ELoadingPhase::PreDefault) || !IPluginManager::Get().LoadModulesForEnabledPlugins(ELoadingPhase::PreDefault))
	{
		return false;
	}

	// Load modules that are configured to load in the default phase
	if (!IProjectManager::Get().LoadModulesForProject(ELoadingPhase::Default) || !IPluginManager::Get().LoadModulesForEnabledPlugins(ELoadingPhase::Default))
	{
		return false;
	}
	
	// Load any modules that want to be loaded after default modules are loaded up.
	if (!IProjectManager::Get().LoadModulesForProject(ELoadingPhase::PostDefault) || !IPluginManager::Get().LoadModulesForEnabledPlugins(ELoadingPhase::PostDefault))
	{
		return false;
	}
	
    return true;
}

在引擎启动过程中, 相关的模块通过LoadingPhase来控制加载时机:

通过日志打点可以观察到, PreDefault|Default|PostDefault这三种类型的模块在PreInit()阶段就已经加载完毕了, 而PostEngineInit类型的模块将在EditorInit()阶段加载, 除去None以外的LoadingPhase都是在编辑器加载完成前执行的, 在当前的编辑器中, 不同时机的加载耗时如下(引擎启动时间波动较大, 所以引擎加载时间此处做定性分析而非定量分析):

本次引擎在PreInit()阶段耗时为68.757秒, LoadStartupModules()为27.8秒, 占40.43%, 通过观察不难发现, 一些模块/插件为仅移动平台下加载的模块, 或美术人员对模型进行优化耗时的模块, 或引擎原生但项目中未使用的模块, 可以对此处进行一些策略配置, 来减少引擎启动耗时.

EditorInit()

int32 EditorInit( IEngineLoop& EngineLoop )
{
	// 加载一些模块, 耗时8.06s
	int32 ErrorLevel = EngineLoop.Init();
    
    // 发送编辑器已启动事件: 耗时0.0s
    FEngineAnalytics::GetProvider().RecordEvent(TEXT("Editor.ProgramStarted"), EventAttributes);
    
    /** The public interface for the unreal editor misc singleton. */
    // 注册编辑器事件
    // 注册资源编辑器/材质编辑器/寻路网格/曲线命令
    // 记录操作
    // 加载一些编辑器模块,详见(FEditorModeRegister::Initialize())
    // 根据配置加载版本控制模块(P4 or Git)
    // 加载地图
    // 初始化一些构建配置
    // 绑定一些日志事件监听
    // 耗时0.72s
    FUnrealEdMisc::Get().OnInit();
    
    // 从.ini文件中读取默认路径, 用来加载与保存: 耗时0.0s
    FEditorDirectories::Get().LoadLastDirectories();
    
    // 设置actor folders单例
    FActorFolders::Init();
    // =================== CORE EDITOR INIT FINISHED ===================
    
    // 从命令行判断是否是immersive mode以设置编辑器
    
    // 显示编辑器窗口
    IMainFrameModule& MainFrameModule = FModuleManager::LoadModuleChecked<IMainFrameModule>(TEXT("MainFrame"));
    MainFrameModule.CreateDefaultMainFrame( bStartImmersive, bStartPIE );
    
    // 判断是否是VRMode, 是则加载对应编辑器: 耗时0.0s
    VREditorModule.EnableVREditor( true );
    
    // 提示是否需要更新游戏工程文件: 耗时0.0s
    FGameProjectGenerationModule::Get().CheckForOutOfDateGameProjectFile();
	FGameProjectGenerationModule::Get().CheckAndWarnProjectFilenameValid();
    
    // 在stat中打点
    // 加载HierarchicalLODOutliner模块
    
    return 0;
}

EngineLoop.Init()

int32 FEngineLoop::Init()
{
	InitTime();
    
    GEngine->Init(this);
    
	if (!IProjectManager::Get().LoadModulesForProject(ELoadingPhase::PostEngineInit) || !IPluginManager::Get().LoadModulesForEnabledPlugins(ELoadingPhase::PostEngineInit))
	{
		GIsRequestingExit = true;
		return 1;
	}
    
    GEngine->Start();
    
    // Ready to measure thread heartbeat
	FThreadHeartBeat::Get().Start();
}

FUnrealEdMisc::Get().OnInit()

该部分耗时在0.7s左右.

FEditorModeRegister::Initialize()

不同版本加载模块对比:

4.18(我们项目编辑器也是这样)中有一行注释:

//@TODO: ROCKET: These are probably good plugin candidates, that shouldn't have to be force-loaded here but discovery loaded somehow

说明这里加载的Module可以在此后的某个时间段按需加载, 从4.25版本开始BspMode, TextureAlignMode, GeometryMode不在此处加载.

MainFrameModule.CreateDefaultMainFrame

该部分耗时在14s~15s左右, 主要负责创建编辑器窗口:

void FMainFrameModule::CreateDefaultMainFrame( const bool bStartImmersive, const bool bStartPIE )
{
    //...
    RootWindow->SetContent(MainFrameContent.ToSharedRef());
    
    // Initialize the main frame window
	MainFrameHandler->OnMainFrameGenerated( MainTab, RootWindow );
		
	// Show the window!
	MainFrameHandler->ShowMainFrameWindow( RootWindow, bStartImmersive, bStartPIE );
    
    MainFrameCreationFinishedEvent.Broadcast(RootWindow, ShouldShowProjectDialogAtStartup());
}

参考文章:

• 虚幻4引擎源码学习笔记(二)：主循环LaunchEngineLoop