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PowerToys/doc/devdocs/sparse-package-investigation.md
vanzue d6bebf8423 not self contain to make settings start
2026-01-25 23:20:50 +08:00

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Sparse Package + WinUI 3 调查报告

背景

PowerToys 希望使用 Windows App SDK 的 Semantic Search API (AppContentIndexer.GetOrCreateIndex) 来实现语义搜索功能。该 API 要求应用具有 Package Identity。

问题现象

1. Semantic Search API 调用失败

在 SemanticSearchIndex.cs 中调用 AppContentIndexer.GetOrCreateIndex(_indexName) 时，抛出 COM 异常：

System.Runtime.InteropServices.COMException (0x80004005): Error HRESULT E_FAIL has been returned from a call to a COM component.
   at WinRT.ExceptionHelpers.<ThrowExceptionForHR>g__Throw|39_0(Int32 hr)
   at Microsoft.Windows.AI.Search.AppContentIndexer.GetOrCreateIndex(String indexName)

2. API 要求

根据 Windows App SDK 文档，Semantic Search API 需要：

  • Windows 11 24H2 或更高版本
  • NPU 硬件支持
  • Package Identity（应用需要有 MSIX 包标识）

Sparse Package 方案

什么是 Sparse Package

Sparse Package（稀疏包）是一种为非打包（unpackaged）Win32 应用提供 Package Identity 的技术，无需完整的 MSIX 打包。

参考：Grant package identity by packaging with external location

实现架构

PowerToysSparse.msix (仅包含 manifest 和图标)
    │
    ├── AppxManifest.xml  (声明应用和依赖)
    ├── Square44x44Logo.png
    ├── Square150x150Logo.png
    └── StoreLogo.png

ExternalLocation (指向实际应用目录)
    │
    └── ARM64\Debug\
        ├── PowerToys.Settings.exe
        ├── PowerToys.Settings.pri
        └── ... (其他应用文件)

关键组件

文件 位置 作用
AppxManifest.xml src/PackageIdentity/ 定义 sparse package 的应用、依赖和能力
app.manifest src/settings-ui/Settings.UI/ 嵌入 exe 中，声明与 sparse package 的关联
BuildSparsePackage.ps1 src/PackageIdentity/ 构建和签名脚本

Publisher 配置

重要：app.manifest 和 AppxManifest.xml 中的 Publisher 必须匹配。

环境 Publisher
开发环境 CN=PowerToys Dev, O=PowerToys, L=Redmond, S=Washington, C=US
生产环境 CN=Microsoft Corporation, O=Microsoft Corporation, L=Redmond, S=Washington, C=US

BuildSparsePackage.ps1 会在本地构建时自动将 AppxManifest.xml 的 Publisher 替换为开发环境值，无需手动修改源码。

当前问题：WinUI 3 + Sparse Package 崩溃

现象

当 Settings.exe（WinUI 3 应用）通过 sparse package 启动时，立即崩溃：

Microsoft.UI.Xaml.Markup.XamlParseException (-2144665590):
Cannot locate resource from 'ms-appx:///Microsoft.UI.Xaml/Themes/themeresources.xaml'. [Line: 11 Position: 40]

新观察（2026-01-25）

对齐 WinAppSDK 版本并恢复 app-local 运行时后，仍可复现更早期的崩溃（未写入 Settings 日志）：

  • Application Error / WER（AUMID 启动）：
    • Faulting module: CoreMessagingXP.dll
    • Exception code: 0xc0000602
    • Faulting module path: C:\PowerToys\ARM64\Debug\WinUI3Apps\CoreMessagingXP.dll
  • 暂时移除 CoreMessagingXP.dll 后，出现 .NET Runtime 1026：
    • COMException (0x80040111): ClassFactory cannot supply requested class
    • 发生在 Microsoft.UI.Xaml.Application.Start(...)

这说明 “themeresources.xaml 无法解析”并不是唯一/必现的失败模式，app-local 运行时在 sparse identity 下可能存在更底层的初始化问题。

新观察（2026-01-25 晚间）

framework-dependent + bootstrap 方向有实质进展：

  • 设置 WindowsAppSDKSelfContained=false（仅在 UseSparseIdentity=true 时生效）
  • 添加 WindowsAppSDKBootstrapAutoInitializeOptions_OnPackageIdentity_NoOp=true
  • 从 ExternalLocation 根目录与 WinUI3Apps 目录移除 app-local WinAppSDK 运行时文件
    • 尤其是 CoreMessagingXP.dll，否则会优先加载并导致 0xc0000602
  • 保留/放回 bootstrap DLL
    • 必需：Microsoft.WindowsAppRuntime.Bootstrap.Net.dll
    • 建议同时保留：Microsoft.WindowsAppRuntime.Bootstrap.dll

按以上处理后，Settings 通过 AUMID 启动不再崩溃，日志写入恢复。

根本原因分析

  1. ms-appx:/// URI 机制

    • WinUI 3 使用 ms-appx:/// URI 加载 XAML 资源
    • 这个 URI scheme 依赖于 MSIX 包的资源索引系统

  2. 框架资源位置

    • themeresources.xaml 等主题资源在 Windows App Runtime 框架包中
    • 框架包位置：C:\Program Files\WindowsApps\Microsoft.WindowsAppRuntime.2.0-experimental4_*\（应与 WinAppSDK 版本匹配）
    • 资源编译在框架包的 resources.pri 中

  3. WinAppSDK 版本/依赖不一致（更可能的原因）

    • 仓库当前引用 Microsoft.WindowsAppSDK 2.0.0-experimental4（见 Directory.Packages.props）
    • Sparse manifest 仍依赖 Microsoft.WindowsAppRuntime.2.0-experimental3（MinVersion=0.676.658.0）
    • 通过包标识启动时会走框架包资源图，如果依赖版本不匹配，WinUI 资源解析可能失败，从而触发上述 XamlParseException
    • 需要先对齐依赖版本，再判断是否是 sparse 本身限制

  4. app-local 运行时在 sparse identity 下崩溃（已观测）

    • 即使对齐 WinAppSDK 版本，也可能在 CoreMessagingXP.dll 处崩溃（0xc0000602）
    • 此时 Settings 日志不一定写入，需查看 Application Event Log

  5. Sparse Package 的限制（待验证）

    • 之前推断 ms-appx:/// 在 sparse package 下无法解析框架依赖资源
    • 但在修正依赖版本之前无法下结论

对比：WPF 应用可以工作

WPF 应用（如 ImageResizer）使用 sparse package 时可以正常工作，因为：

  • WPF 不依赖 ms-appx:/// URI
  • WPF 资源加载使用不同的机制

已尝试的解决方案

方案 结果 原因
复制 PRI 文件到根目录 ❌ 失败 ms-appx:/// 不查找本地 PRI
复制 themeresources 到本地 ❌ 失败 资源在 PRI 中，不是独立文件
修改 Settings OutputPath 到根目录 ❌ 失败 问题不在于应用资源位置
复制框架 resources.pri ❌ 失败 ms-appx:/// 机制问题
对齐 WindowsAppRuntime 依赖版本 ⏳ 待验证 先排除依赖不一致导致的资源解析失败
app-local 运行时（self-contained）+ sparse identity ❌ 失败 Application Error: CoreMessagingXP.dll / 0xc0000602
移除 CoreMessagingXP.dll ❌ 失败 .NET Runtime 1026: ClassFactory cannot supply requested class
framework-dependent + bootstrap + 清理 ExternalLocation 中 app-local 运行时 ✅ 成功 需保留 Microsoft.WindowsAppRuntime.Bootstrap*.dll
将 resources.pri 打进 sparse MSIX ✅ 成功 MRT 可从包内 resources.pri 正常解析字符串

当前代码状态

已修正（建议保留）

  1. Settings.UI 输出路径

    • 文件：src/settings-ui/Settings.UI/PowerToys.Settings.csproj
    • 修改：恢复为 WinUI3Apps（避免破坏 runner/installer/脚本路径假设）

  2. AppxManifest.xml 的 Executable 路径

    • 文件：src/PackageIdentity/AppxManifest.xml
    • 修改：恢复为 WinUI3Apps\PowerToys.Settings.exe

  3. AppxManifest.xml 的 WindowsAppRuntime 依赖

    • 文件：src/PackageIdentity/AppxManifest.xml
    • 修改：更新为 Microsoft.WindowsAppRuntime.2.0-experimental4，MinVersion=0.738.2207.0（与 Microsoft.WindowsAppSDK.Runtime 2.0.0-experimental4 对齐）

未修改（源码中保持生产配置）

  • AppxManifest.xml 的 Publisher 保持 Microsoft Corporation（脚本会自动替换）

验证步骤（建议）

  1. 确认 WindowsAppRuntime 版本已安装

    • Get-AppxPackage -Name Microsoft.WindowsAppRuntime.2.0-experimental4
    • 如缺失，可从 NuGet 缓存安装：
      Add-AppxPackage -Path "$env:USERPROFILE\.nuget\packages\microsoft.windowsappsdk.runtime\2.0.0-experimental4\tools\MSIX\win10-x64\Microsoft.WindowsAppRuntime.2.0-experimental4.msix"

  2. 构建并注册 sparse package

    • .\src\PackageIdentity\BuildSparsePackage.ps1 -Platform x64 -Configuration Debug
    • Add-AppxPackage -Path ".\x64\Debug\PowerToysSparse.msix" -ExternalLocation ".\x64\Debug"

  3. 用包标识启动 Settings

    • AUMID：Microsoft.PowerToys.SparseApp!PowerToys.SettingsUI
    • 预期：不再触发 themeresources.xaml 解析错误

可能的解决方向

方向 1：等待 Windows App SDK 修复

  • 可能是 Windows App SDK 的已知限制或 bug
  • 需要在 GitHub issues 中搜索或提交新 issue

方向 2：使用完整 MSIX 打包

  • 不使用 sparse package，而是完整打包
  • 影响：改变部署模型，增加复杂性

方向 3：创建非 WinUI 3 的 Helper 进程

  • 创建一个 Console App 或 WPF App 作为 helper
  • 该 helper 具有 package identity，专门调用 Semantic Search API
  • Settings 通过 IPC 与 helper 通信
  • 优点：不影响现有 Settings 架构

方向 4：进一步调查 ms-appx:/// 解析

  • 研究是否有配置选项让 sparse package 正确解析框架资源
  • 可能需要深入 Windows App SDK 源码或联系微软

方向 5：切换为 framework-dependent + Bootstrap（待验证）

  • 设置 WindowsAppSDKSelfContained=false 并重新构建 Settings
  • 确保外部目录不再携带 app-local WinAppSDK 运行时
  • 让 Bootstrap.TryInitialize(...) 生效，走框架包动态依赖

可复现的工作流（已验证 2026-01-25）

目标：Settings 使用 sparse identity 启动，WinUI 资源/字符串正常加载。

1) 构建 Settings（framework-dependent + bootstrap no-op）

在 PowerToys.Settings.csproj 中添加（仅在 UseSparseIdentity=true 时生效）：

<PropertyGroup Condition="'$(UseSparseIdentity)'=='true'">
  <WindowsAppSDKSelfContained>false</WindowsAppSDKSelfContained>
  <WindowsAppSDKBootstrapAutoInitializeOptions_OnPackageIdentity_NoOp>true</WindowsAppSDKBootstrapAutoInitializeOptions_OnPackageIdentity_NoOp>
</PropertyGroup>

构建：

MSBuild.exe src\settings-ui\Settings.UI\PowerToys.Settings.csproj /p:Platform=ARM64 /p:Configuration=Debug /p:UseSparseIdentity=true /m:1 /p:CL_MPCount=1 /nodeReuse:false

2) 清理 ExternalLocation 的 app-local WinAppSDK 运行时

必须移除 app-local WinAppSDK 运行时文件，否则会优先加载并崩溃（CoreMessagingXP.dll / 0xc0000602）。

需清理的目录：

  • ARM64\Debug（ExternalLocation 根）
  • ARM64\Debug\WinUI3Apps

建议只移除 app-local WinAppSDK 相关文件（保留业务 DLL）。

保留/放回 bootstrap DLL（必要）：

  • Microsoft.WindowsAppRuntime.Bootstrap.dll
  • Microsoft.WindowsAppRuntime.Bootstrap.Net.dll

3) 生成与包名一致的 resources.pri

关键点：resources.pri 的 ResourceMap name 必须与包名一致。

使用 makepri.exe new 生成，确保 /mn 指向 sparse 包的 AppxManifest.xml：

makepri.exe new ^
  /pr C:\PowerToys\src\settings-ui\Settings.UI ^
  /cf C:\PowerToys\src\settings-ui\Settings.UI\obj\ARM64\Debug\priconfig.xml ^
  /mn C:\PowerToys\src\PackageIdentity\AppxManifest.xml ^
  /of C:\PowerToys\ARM64\Debug\resources.pri ^
  /o

4) 将 resources.pri 打进 sparse MSIX

在 BuildSparsePackage.ps1 中把 resources.pri 放入 staging（脚本已更新）：

  • 优先取 ARM64\Debug\resources.pri
  • 如果不存在则回退 ARM64\Debug\WinUI3Apps\PowerToys.Settings.pri

重新打包：

.\src\PackageIdentity\BuildSparsePackage.ps1 -Platform ARM64 -Configuration Debug

5) 重新注册 sparse 包（如需先卸载）

如果因为内容变更被阻止，先卸载再安装：

Get-AppxPackage -Name Microsoft.PowerToys.SparseApp | Remove-AppxPackage
Add-AppxPackage -Path .\ARM64\Debug\PowerToysSparse.msix -ExternalLocation .\ARM64\Debug -ForceApplicationShutdown

6) 启动 Settings（验证）

Start-Process "shell:AppsFolder\Microsoft.PowerToys.SparseApp_djwsxzxb4ksa8!PowerToys.SettingsUI"

验证要点：

  • Settings 正常启动，UI 文本显示
  • 日志正常写入：%LOCALAPPDATA%\Microsoft\PowerToys\Settings\Logs\0.0.1.0\

备注（可选）

如果出现 ms-appx:///CommunityToolkit... 资源缺失，可将对应的 .pri（从 NuGet 缓存）复制到 ARM64\Debug\WinUI3Apps，但在 resources.pri 已正确打包 后通常不再需要。

待确认事项

  1. WinUI 3 + Sparse Package 的兼容性问题是否有官方文档说明？
  2. 是否有其他项目成功实现 WinUI 3 + Sparse Package？
  3. Windows App SDK GitHub 上是否有相关 issue？
  4. 修正依赖版本后，Settings 是否能在 sparse identity 下正常启动？
  5. framework-dependent（Bootstrap）方式是否能在 sparse identity 下启动？

相关文件

参考链接

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