项目实战：使用Windows API实现程序性能监控

目录1.项目介绍2.Windows API介绍3.项目开源前言Windows系统区别与Linux系统并没有那么多的开源工具对系统的开放性也比较差所以导致很多情况下程序出现问题时不能很好的定位程序发生问题的地方而使用Ai或者查阅相关的博客推荐的工具都是Linux系统下的为了解决这个问题所以博主写了这篇《项目实战使用Windows API实现程序性能监控》。本篇博客主要是为了使用Windows API来监控程序防止某些偶发性的Bug导致程序异常时系统无法提供完善的信息来使我们定位问题。项目介绍本文初始项目是使用Visual Studio Qt6编写的其中Qt作为可视化前端界面输出监控的信息主要功能则是在systemMonitor类中其中每一个XXXMonitor文件夹对应监控不同的信息有进程信息IO信息内存信息和CPU信息。如果需要使用对应的监控可以把对应的文件夹迁移到项目中即可如果需要使用全部的监控功能则只需要拷贝systemMonitor类和XXXMonitor文件夹即可实现监控信息的输出当前项目的结构如下项目 ├── QtMonitor.sln └── QtMonitor ├── cpuMonitor │ ├── cpuMonitor.h │ └── cpuMonitor.cpp ├── ioMonitor │ ├── ioMonitor.h │ └── ioMonitor.cpp ├── memoryMonitor │ ├── memoryMonitor.h │ └── memoryMonitor.cpp ├── threadMonitor │ ├── threadMonitor.h │ └── threadMonitor.cpp ├── main.cpp ├── QtMonitor.h ├── QtMonitor.cpp ├── QtMonitor.ui ├── QtMonitor.qrc ├── systemMonitor.h ├── systemMonitor.cpp └── io_test.txt项目所实现的功能也比较简单具体如图图1.项目概况Windows API介绍在当前项目中使用了很多Windows API本小节则主要讲解这些API和API相关的参数。具体如下1.GetSystemInfo获取CPU核心/逻辑处理器数量void GetSystemInfo( LPSYSTEM_INFO lpSystemInfo // 输出参数 ); SYSTEM_INFO 结构体说明 typedef struct _SYSTEM_INFO { union { DWORD dwOemId; // 旧版本字段现代代码通常不直接使用 struct { WORD wProcessorArchitecture; // 处理器架构例如 x86、x64、ARM WORD wReserved; // 保留字段 }; }; DWORD dwPageSize; // 内存页大小单位为字节 LPVOID lpMinimumApplicationAddress; // 应用程序可访问的最低内存地址 LPVOID lpMaximumApplicationAddress; // 应用程序可访问的最高内存地址 DWORD_PTR dwActiveProcessorMask; // 当前活动处理器掩码 DWORD dwNumberOfProcessors; // 当前系统逻辑处理器数量 DWORD dwProcessorType; // 处理器类型旧字段通常不再推荐依赖 DWORD dwAllocationGranularity; // 虚拟内存分配粒度单位为字节 WORD wProcessorLevel; // 处理器级别 WORD wProcessorRevision; // 处理器版本 } SYSTEM_INFO;2.GetCurrentProcess获取当前进程的伪句柄HANDLE GetCurrentProcess(void); 返回值类型 HANDLE 返回当前进程的伪句柄。该句柄只代表当前进程不需要调用CloseHandle关闭 是Windows对系统对象的句柄类型例如进程、线程、快照等3.GetProcessTimes获取指定进程的时间信息项目中用于计算当前进程CPU占用率BOOL GetProcessTimes( HANDLE hProcess, // 进程句柄 LPFILETIME lpCreationTime, // 接收进程创建时间 LPFILETIME lpExitTime, // 接收进程退出时间进程未退出时通常无有效退出时间 LPFILETIME lpKernelTime, // 接收进程在内核态消耗的CPU时间 LPFILETIME lpUserTime // 接收进程在用户态消耗的CPU时间 ); 返回值FILETIME结构体说明 返回非0表示调用成功。 返回0表示调用失败可通过GetLastError获取错误原因 项目中使用lpKernelTime lpUserTime的增量计算当前进程CPU使用率 typedef struct _FILETIME { DWORD dwLowDateTime; // 64位时间值的低32位 DWORD dwHighDateTime; // 64位时间值的高32位 } FILETIME;4.GetSystemTimes获取系统整体CPU时间BOOL GetSystemTimes( LPFILETIME lpIdleTime, // 接收系统空闲时间 LPFILETIME lpKernelTime, // 接收系统内核态时间该值包含空闲时间 LPFILETIME lpUserTime // 接收系统用户态时间 ); 返回值FILETIME结构体 返回非0表示调用成功 返回0表示调用失败可通过GetLastError获取错误原因 typedef struct _FILETIME { DWORD dwLowDateTime; // 64位时间值的低32位 DWORD dwHighDateTime; // 64位时间值的高32位 } FILETIME;5.GetProcessIoCounters获取指定进程的I/O统计信息BOOL GetProcessIoCounters( HANDLE hProcess, // 进程句柄 PIO_COUNTERS lpIoCounters // 指向IO_COUNTERS结构体函数会写入进程I/O计数 ); 返回值IO_COUNTERS结构体说明 返回非0表示调用成功 返回0表示调用失败可通过GetLastError获取错误原因 typedef struct _IO_COUNTERS { ULONGLONG ReadOperationCount; // 读操作次数 ULONGLONG WriteOperationCount; // 写操作次数 ULONGLONG OtherOperationCount; // 其他 I/O 操作次数 ULONGLONG ReadTransferCount; // 读传输字节总数 ULONGLONG WriteTransferCount; // 写传输字节总数 ULONGLONG OtherTransferCount; // 其他 I/O 传输字节总数 } IO_COUNTERS;6.GetProcessMemoryInfo获取指定进程的内存使用信息BOOL GetProcessMemoryInfo( HANDLE Process, // 进程句柄 PPROCESS_MEMORY_COUNTERS ppsmemCounters, // 指向PROCESS_MEMORY_COUNTERS或 PROCESS_MEMORY_COUNTERS_EX结构体 DWORD cb // 结构体大小 ); 返回值PROCESS_MEMORY_COUNTERS_EX结构体说明 返回非0表示调用成功 返回0表示调用失败可通过 GetLastError 获取错误原因 typedef struct _PROCESS_MEMORY_COUNTERS_EX { DWORD cb; // 结构体大小 DWORD PageFaultCount; // 页面错误次数 SIZE_T PeakWorkingSetSize; // 峰值工作集大小单位为字节 SIZE_T WorkingSetSize; // 当前工作集大小单位为字节 SIZE_T QuotaPeakPagedPoolUsage; // 分页池配额峰值 SIZE_T QuotaPagedPoolUsage; // 当前分页池配额使用量 SIZE_T QuotaPeakNonPagedPoolUsage; // 非分页池配额峰值 SIZE_T QuotaNonPagedPoolUsage; // 当前非分页池配额使用量 SIZE_T PagefileUsage; // 当前提交/页面文件使用量单位为字节 SIZE_T PeakPagefileUsage; // 峰值提交/页面文件使用量单位为字节 SIZE_T PrivateUsage; // 当前进程私有提交内存单位为字节 } PROCESS_MEMORY_COUNTERS_EX;7.GetCurrentProcessId获取当前进程IDDWORD GetCurrentProcessId(void); 返回值DWORD类型说明 返回当前进程的进程 ID。 typedef unsigned long DWORD; // Windows常用的32位无符号整数类型8.CreateToolhelp32Snapshot创建系统快照HANDLE CreateToolhelp32Snapshot( DWORD dwFlags, // 采集系统线程快照 DWORD th32ProcessID // 进程ID集线程快照时该参数通常传0 ); 返回值说明 成功时返回快照句柄 失败时返回INVALID_HANDLE_VALUE 该函数返回的是真实句柄使用完成后必须调用CloseHandle关闭9.Thread32First获取线程快照中的第一条线程记录BOOL Thread32First( HANDLE hSnapshot, // CreateToolhelp32Snapshot返回的线程快照句柄 LPTHREADENTRY32 lpte // 指向THREADENTRY32结构体调用前必须设置lpte-dwSize sizeof(THREADENTRY32)。 ); 返回值THREADENTRY32结构体说明 返回TRUE表示成功获取第一条线程记录 返回FALSE表示失败可能是快照为空或句柄无效 typedef struct tagTHREADENTRY32 { DWORD dwSize; // 结构体大小调用Thread32First前必须设置 DWORD cntUsage; // 线程引用计数通常不使用 DWORD th32ThreadID; // 线程ID DWORD th32OwnerProcessID; // 拥有该线程的进程ID LONG tpBasePri; // 线程基础优先级 LONG tpDeltaPri; // 线程优先级增量通常不使用 DWORD dwFlags; // 保留字段 } THREADENTRY32;10.Thread32Next获取线程快照中的下一条线程记录BOOL Thread32Next( HANDLE hSnapshot, // CreateToolhelp32Snapshot返回的线程快照句柄 LPTHREADENTRY32 lpte // 指向THREADENTRY32结构体用于接收下一条线程记录 ); 返回值THREADENTRY32结构体说明 返回TRUE表示成功获取下一条线程记录 返回FALSE表示没有更多线程记录或调用失败 typedef struct tagTHREADENTRY32 { DWORD dwSize; // 结构体大小 DWORD cntUsage; // 线程引用计数通常不使用 DWORD th32ThreadID; // 线程ID DWORD th32OwnerProcessID; // 拥有该线程的进程ID LONG tpBasePri; // 线程基础优先级 LONG tpDeltaPri; // 线程优先级增量通常不使用 DWORD dwFlags; // 保留字段 } THREADENTRY32;11.CloseHandle关闭一个已打开的 Windows 对象句柄BOOL CloseHandle( HANDLE hObject // 需要关闭的对象句柄 ); 返回值说明 返回非0表示关闭成功。 返回0表示关闭失败可通过GetLastError获取错误原因 注意CreateToolhelp32Snapshot返回的快照句柄需要CloseHandle GetCurrentProcess返回的是当前进程伪句柄不需要CloseHandle项目开源https://github.com/3020Xmy/QtMonitorhttps://github.com/3020Xmy/QtMonitor