AutoUI VM 帧预算与空转渲染（vm-frame-budget）
定性：需求级/专题设计（Plan 468：slug 不带号，归
autoui/）。 状态：draft（2026-09-18）——问题分析与机制路线图；easy wins 已由 PLAN-650 先行落地，架构级机制见本文 §5–§6。 关联：
- Design 08 UI Systems（AURA / 后端矩阵）
- Design 20 AutoUI 分离架构（长期 Compositor 路线）
- Design 23 virtual-desktop（DesktopSession / 多窗）
- KNOWN-DEBT：P499-1 / P530-D2 / P530-D3 / PLAN-062 F1
- Plan 631 profile：
docs/plans/evidence/631/profile.md知识分层：本文回答「VM 轨为何空转、渲染模型是什么、复杂优化怎么做」； 「某次 easy win 怎么改」见 PLAN-650；「当前实现长什么样」见
docs/specs/auto-lang/ui/。
1. 问题陈述
1.1 用户实测（2026-09-18）
ui-gallery VM 模式下：
- 比较卡；
- 页面完全不动时仍占 ~5% CPU；
- 直觉：UI 不动时
dirty=false，不应反复渲染。
会话代码走查结论：用户的 dirty 直觉是对的——PLAN-062 F1 已让 timer 空转拍不置脏； 问题不在 dirty 误置，而在「消息泵仍在投递 + Element 缓存快速路径从未生效」。
1.2 双因模型
┌─────────────────────────────────────┐
静止 CPU ~5% ≈ │ 消息泵频率 × 单次 view() 成本 │
└─────────────────────────────────────┘
消息泵（每次 update 后 iced 必调 view）
· hot_reload 500ms（有 source_path 即订）
· timer every_ms（when 假仍订阅——P499-1）
· 路由切换后图表 timer 不退订（P530-D2）
· desktop ServiceTick 400ms
· MCP 常驻 / 500ms 泵（__hot_reload、PollStream、__bounds_collected）
单次 view() 成本（dirty=false 时本应 O(1) 取缓存）
· Element 缓存 store-then-take → 恒 miss（P530-D3）
· fall-through：cached AbstractView → render_dynamic_view 全量 Element 构造
· 旁路：live_vtree / collect_input_ids / needs_bounds / Style::parse债档定量（P530-D3）：实测 47k tick 仅 7 次 dirty，4.1 万次全量 iced 树重建。
2. 渲染模型：「全量」还是「只渲染可见」？
结论要分层，不能一句话答完。
| 层 | 现状（2026-09-18 走查） | 代码锚点 |
|---|---|---|
视图模板条件 if | 只构建通过条件的子树（唯一真正的「不渲染」） | aura_view_builder convert 路径 |
| 路由页 | 只构建当前 route 页 + 壳层 | render_outlet / __current_route |
for 循环 | 全量展开 iterable，无列表虚拟化 | aura_view_builder.rs ForLoop / grid flatten |
| 子组件 | 父渲染时模板内子件全部 render_child_widget | aura_view_builder.rs |
| Scrollable | 绘制期裁剪，视口外子节点仍在 Element 树 | iced Scrollable + clip |
| timer 订阅 | 与可见性无关：组件初始化静态收集 root+child+store 全表 | dynamic.rs timers 收集；renderer.rs 订阅扇出 |
| desktop 虚拟窗 | 有可见性过滤：minimized / hidden / 其他 workspace 不推层 | view_desktop_fn z_order 循环 |
一句话：视图树是「条件/路由裁剪」，不是「固定渲染所有组件」；但 for 无虚拟化 + timer 不随可见性退订，gallery 这类多 demo 聚合页会放大后两条。
.at 源
→ AURA view 模板
→ AuraViewBuilder（条件/路由裁剪；for 全量展开）
→ AbstractView（cached_converted_view）
→ render_dynamic_view
→ iced Element（cached_rendered —— 现状恒空）
→ iced layout / draw（Scrollable 只裁绘制）3. 帧管线与失效语义
3.1 三层「dirty」不要混淆
| 标志 | 含义 | 写入方 | 消费方 |
|---|---|---|---|
DynamicComponent.dirty | 组件状态/模板是否变过 | on_* / write_state / reload | update 尾部拷入 view_dirty |
AppState.view_dirty | App 视图是否需重建 | 组件 dirty、投影写、clock、toast、显式强制 | dynamic_view_impl 快速路径门 |
| iced runtime「是否调 view()」 | 没有 app 级 dirty | 每次 update 后必定调 view | — |
PLAN-062 F1：timer 派发以 state_mutation_seq 画界——空转拍可撤销置脏。 即便 dirty 全 false，只要 update 被调用，view() 仍会跑；快速路径能否接住 取决于 cached_rendered。
3.2 设计意图 vs 实际行为（Element 缓存）
意图（dynamic_view_impl 注释）：
dirty=true → 模板→AbstractView→Element → cache → return
dirty=false → 若 cache 有 Element → take 并直接 return实际（P530-D3）：
*state.app.cached_rendered.borrow_mut() = Some(result);
state.app.cached_rendered.borrow_mut().take().unwrap()store-then-take 使每次 view() 返回后缓存必为 None。下一次 dirty=false 帧 100% miss → fall-through 全量 render_dynamic_view。
为何不能简单「多存一份」：iced 0.14 Element<'static, M> 不可 Clone， 且 view() 必须返回owned Element。注释承诺的「同 Element 复用」在当前返回 约定下物理上不可达。
3.3 消息泵目录
| 泵 | 默认周期 | 静止是否停 | 备注 |
|---|---|---|---|
hot_reload_tick | 500ms → 650 后非 debug 2000ms | 否（文件未变只跳过 reload） | AUTOUI_HOT_RELOAD=0/1 |
timer widget_event_tick | every_ms | when 假在 650 后不订阅 | 650 前：when 只在 handler 早退 |
ServiceTick（desktop） | 400ms | 否 | fit/snapshot/bus/clock 驱动 |
| MCP action / 泵 | 常驻 | 否 | 同步已有 dirty/ws 门控（PLAN-062 T11） |
| toast 到期 | 任务驱动 | 有 toast 才有 | 650 前已「有变化才 dirty」 |
3.4 热区（Plan 631 实测）
027-file-manager 67 行列表、debug 档、脏重建帧：
| 分项 | p90 |
|---|---|
| Style::parse | ~13ms（~builder 80%） |
| render（AbstractView→Element） | ~5ms |
| builder 其余 | ~2ms |
| intern 缓存后 parse | ~1.4ms（~9×） |
结论：泵频率决定「跑多少次」；Style/Element 构造决定「每次多贵」。 E-1/E-3 降频，E-2/E-4 降单次旁路；真正的 dirty=false O(1) 要靠 D-1 缓存。
4. 已落地：easy wins（PLAN-650）
| ID | 机制 | 设计要点 |
|---|---|---|
| E-1 | timer when 订阅层门控 | timer_when_allows_subscription；iced 每 update 重算 subscription，when 翻转自动挂/摘；fire_timer 门保留为双保险。清偿 P499-1 调度器半边 |
| E-2 | dirty=false 旁路减负 | 非 debug：跳过 live_vtree / collect_input_ids；needs_bounds 仅 dirty 帧 |
| E-3 | hot_reload 降频/门控 | env 0 关 / 1=500ms / 缺省 debug 500·非 debug 2000 |
| E-4 | MCP 捕获收紧 | capture 以 F12 为主；MCP 仅 dirty 或 mcp_active_recently(30) |
验证：cargo check --features ui-iced + nextest 3/3（plan650 + fire_timer + mutation_seq）。
预期效果边界：
- chart / when 恒假页：静止 timer 泵 → 0，CPU 应显著下降；
- 纯 hot_reload 页：泵从 2Hz → 0.5Hz（或 env 归零）；
- 仍有泵时：单次 view 仍可能 fall-through 重建 Element（D-1 未做）—— 5% 是否降到 1% 以下取决于页面树大小与剩余泵。
5. 延期机制设计（复杂项）
以下为 design 选项与取舍，尚未实现；实现时另拆 plan（引用本文节号）。
5.1 D-1 — Element 帧间缓存 / 帧跳过（P530-D3 根治）
目标：dirty=false 且结构未变时，不执行 render_dynamic_view。
约束：iced 0.14 Element 非 Clone；view() 返回 owned；widget Tree 由 iced 按结构 diff 维持（scroll 位置等交互态依赖稳定 Tree 身份）。
候选 A（推荐评估）：SharedSlot Widget
App 级持有：
// AppState
frame_slot: Rc<RefCell<Option<iced::Element<'static, IcedMessage>>>>,dirty=true：重建 Element，写入 slot 并保留（不再 take 清空）；view()返回FrameShell { slot: slot.clone() }。dirty=false：同样返回FrameShell；FrameShell作为 Widget 在layout/draw/on_event/overlay委托 slot 内 Element。Widget::children/diff：子 Tree 对准 slot 内 Element；dirty 重建时tree与新 Element 对齐。
优点：语义正确；交互态可随 Tree 保留。
风险：自定义 Widget 的 Tree 生命周期是最大坑（nested Element 的 state 槽位）； DevTools wrap_debug / PointerPressArea / toast Stack 包装层需一并考虑身份稳定。
候选 B：iced lazy / memo 子树
对页级或组件级子树包 widget::lazy(state_key, build)，key 未变则跳过重建。
优点：官方机制，Tree 由 iced 管理。
风险：解释器路径每帧产出新 AbstractView/字符串，key 难廉价稳定； 需「内容指纹」或「状态版本号」作为 key（可与 state_mutation_seq 联动）。
候选 C：接受 Element 重建，压到毫秒级
- Style intern 全量默认开启（631 已验证 parse ~9×）；
- prop / class 串解析结果挂 AbstractView 节点，避免 builder 段重复 parse；
- dirty=false 仍走 cached AbstractView，但 render 段增量（见 5.5）。
适用：在 A/B 落地前的过渡；不能单独把静止 CPU 打到接近 0。
验收草案（供未来 plan）
- 单元：dirty=false 连续 N 次 view，断言
render_dynamic_view调用次数 = 0 （或 FrameShell 委托计数）； - 实机：ui-gallery 静止 +
P631_PROFILE=1，rebuild 吐帧 ≈ 0（无泵时）； - 交互：scroll 偏移、input focus、toast 在 dirty=false 帧后不丢；
- F12 开/关、MCP 读快照不回归。
5.2 D-2 — 挂载生命周期退订（P530-D2）
2026-09-18 承接：D-2 与「子组件
.Tick不订阅」同族，系统设计见 component-time-and-events；阶段 1 实现计划 PLAN-652（TimeSource + mounted 类型过滤）。下文机制草案作历史输入。
问题：LineChart/DonutChart 的 AnimLnTick（33ms）在路由离开后仍订阅； when 假时 650 后可不订，但 when 真且组件已卸载 时仍空转。
机制草案：
- 挂载记账：AuraViewBuilder / render_child_widget 在构建期写入
mounted_widgets: HashSet<String>（本帧实际实例化的 widget 名）； - 订阅过滤：
timer_entries仅当t.widget ∈ mounted（或 root/store 恒订） 才widget_event_tick； - 身份：iced subscription 已按 (app, widget, event, ms) 扩展； mounted 变化会自然重订阅。
与 E-1 关系：E-1 管 when；D-2 管「组件是否还在树上」。两者正交。
风险：store-as-child / 包组件 timer 归属名与渲染名可能不一致； 「挂载」在 for 展开里是多实例——需按 widget 类型 还是 实例 path 订阅？ 建议 v1 按类型名（与现 TimerEntryRuntime.widget 一致）。
5.3 D-3 — for 列表虚拟化（viewport windowing）
目标：scroll 容器内长列表只构建可见项 + overscan。
依赖：
| 面 | 约束 |
|---|---|
| 路径 / VNodeId | ForLoop 多实例 path 唯一性（Plan 307/323 已有 path hash 语义）——虚拟化后「同一 index 不同帧」必须稳定 |
| MCP / DevTools | 树结构随滚动变化 → 快照/bounds 语义要声明「仅可见子集」或提供完整逻辑树 + 几何仅可见 |
| 命中 / 滚动 | 命中测试只在可见节点；滚动条尺寸需要 逻辑高度估计（行高模型） |
| 状态 | 行内 input/选中态：不可见行的 iced Tree state 会被回收，需 app 层状态完备 |
形态草案：
- 扩展
scroll/ list 语义：virtual: true+ 行高策略（固定 px / 估计）； - builder：
render_for_children改为「取窗口切片」而非全量； - 非 scroll 上下文默认全量（行为不变）。
不建议在 D-1 之前做：虚拟化后 dirty 帧仍频繁，缓存收益会被滚动交互抵消； 两者可并行设计，但落地顺序上 D-1 先更划算。
5.4 D-4 — ServiceTick / desktop 多窗帧预算
问题：desktop view_desktop_fn 每次 view 遍历 wallpaper + desktop surface + dashboard + 全部可见 vwin，每个 App 各自 dynamic_view；Element 缓存 miss 时成本 × 窗数。
机制草案：
- 层 dirty 位：仅
view_dirty的 App 走重建；其余层返回「上次 Element」 （依赖 D-1 slot，或 per-layer slot）； - ServiceTick 空拍短路：tick 内无 fit/snapshot/bus/inject/clock 变更时， 不置任何 view_dirty（部分已做到）；进一步可 合并 tick 消息（drain 后再 一次 view）；
- 快照面板：switcher 打开时的 400ms 抓拍改为「有脏窗才抓」。
风险：fit 测量、投影指纹、热重载桥接都挂在 ServiceTick——短路条件必须 白名单化，禁止「默认短路 + 例外补丁」。
5.5 D-5 — 样式与 prop 解析预算
- Style intern：
AUTO_STYLE_CACHE已验证 debug 9×；评估默认开启与缓存键 （类串 + dark_mode + accent + window_w）。 - prop 每帧重解析（536 已注记）：builder 对 prop 字符串/插值每帧解析—— 将解析结果缓存到 模板节点扩展槽 或 AbstractView 构建期一次化。
- class 串 → IcedStyle：与 token 配方（Design 29）联动，避免运行期反复
family_of/ 颜色解析。
5.6 长期：与 Design 20 分离架构的关系
Design 20（Compositor + RenderQueue）解决的是 多 App GPU/内存 与 进程隔离，不是单进程 VM 的 view 空转。
两者正交：
- 20：App 不持有 GPU，宿主合成 → 百应用内存；
- 本文 D-1：单会话内 逻辑 view 帧预算 → 静止 CPU / 交互帧时。
若 386 queue 臂复活，投影器 v1「只裁剪不缓存」与本文 D-1 是同一问题在 DrawList 轨的镜像——缓存/增量语义应在协议层一并考虑（避免 live 轨 做了 FrameShell，queue 轨每帧全量 DrawList）。
6. 优化路线图（建议顺序）
[已完成] PLAN-650 E-1..E-4
│ 降泵频率 + 降 fall-through 旁路
▼
[建议下一刀] D-1 Element 帧间缓存（候选 A/B 试验）
│ 静止帧 O(1)；交互帧仍全量但 Style intern
▼
[并行可做] D-5 Style/prop 缓存默认化（压交互帧时）
▼
[其后] D-2 挂载退订（多页 gallery / 图表）
▼
[其后] D-4 desktop 层 dirty 跳帧（多窗）
▼
[按需] D-3 for 虚拟化（长列表应用）测量门禁（每个机制落地都跑）：
P631_PROFILE=1 # rebuild 频率与 builder/render 毫秒
AUTOUI_HOT_RELOAD=0 # 排除热重载泵做 A/B
P530_NOMCP=1 # 排除 MCP 旁路 A/B（诊断用）7. 裁定与开放问题
| # | 问题 | 现状倾向 |
|---|---|---|
| Q1 | hot_reload 非 debug 默认 2000ms 是否可接受？ | 650 已按 2000 落地；要默认 500 可改 E-3 |
| Q2 | MCP 无 F12 的 inspect 滞后（到下一次 dirty） | 可接受则保持；强依赖则加 AUTOUI_MCP_LIVE=1 |
| Q3 | D-1 候选 A vs B | 建议 先 spike A（语义完整）；B 做页级 lazy 试点 |
| Q4 | 虚拟化是否进 VM DSL 语法 | 倾向 scroll/list 可选属性，默认全量兼容 |
| Q5 | 桌面 shell 时钟/投影是否必须每分钟 dirty | 已是「有变化才 dirty」范例，可推广 |
8. 变更记录
| 日期 | 说明 |
|---|---|
| 2026-09-18 | 首稿：问题分析 + 渲染模型分层 + Element 缓存失效机制 + D-1..D-5 设计选项 + 路线图；关联 PLAN-650 easy wins |