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QT学习---使用多线程的两种方法(子类化QThread+子类化QObject)

时间:2019-09-10 12:43:13来源:IT技术作者:seo实验室小编阅读:54次「手机版」
 

qt多线程

第一种方法:

  • 摘要
  • qt多线程方法1 继承QThread
    • 1写一个继承于QThread的线程
  • 2 QThread的几个函数quitexitterminate函数
  • 3 正确的终止一个线程
    • 4 如何正确启动一个线程
      • 41正确的启动一个全局线程和UI一直存在的线程
      • 42 如何启动一个局部线程用完即释放的线程
  • 继承QThread的一些总结

使用QObject实现多线的方法见:http://blog.csdn.net/czyt1988/article/details/71194457

1.摘要

Qt有两种多线程的方法,其中一种是继承QThread的run函数,另外一种是把一个继承于QObject的类转移到一个Thread里。 

Qt4.8之前都是使用继承QThread的run这种方法,但是Qt4.8之后,Qt官方建议使用第二种方法。两种方法区别不大,用起来都比较方便,但继承QObject的方法更加灵活。这里要记录的是如何正确的创建一个线程,特别是如何正确的退出一个线程。

本文先介绍QThread的普通用法,这个用法可能网上很多文章都介绍过,如果已经了解大可跳过此节,本文重点介绍线程退出的几种方法,根据需求正确的创建和退出线程等问题。

2.Qt多线程方法1 继承QThread

在使用继承QThreadrun方法之前需要了解一条规则:

QThread只有run函数是在新线程里的,其他所有函数都在QThread生成的线程里

QThread只有run函数是在新线程里的 

QThread只有run函数是在新线程里的 

QThread只有run函数是在新线程里的

重要的事情说3遍!!!

,如果QThread是在ui所在的线程里生成,那么QThread的其他非run函数都是和ui线程一样的,所以,QThread的继承类的其他函数尽量别要有太耗时的操作,要确保所有耗时的操作都在run函数里。 

在UI线程下调用QThread的非run函数(其实也不应该直接调用run函数,而应该使用start函数),和执行普通函数无区别,这时,如果这个函数要对QThread的某个变量进行变更,而这个变量在run函数里也会被用到,这时就需要注意加锁的问题,因为可能这个变量前几毫秒刚刚在run中调用,再调用时已经被另外的线程修改了。

2.1写一个继承于QThread的线程

本文的重点不是教会你继承run写一个多线程,任何有编程基础的5分钟就能学会使用QThread的方法,本文真正要讲的是后面那几节,如如何安全的退出一个线程,如何开启一个临时线程,运行结束马上关闭等问题。如果你对QThread有初步了解,那么可以略过这节,但你最好看看这节后面提出的几个问题。

任何继承于QThread的线程都是通过继承QThreadrun函数来实现多线程的,因此,必须重写QThreadrun函数,把复杂逻辑写在QThreadrun函数中。

看看一个普通继承QThread的例子: 

头文件:

#ifndef THREADFROMQTHREAD_H
#define THREADFROMQTHREAD_H
#include <QThread>

class ThreadFromQThread : public QThread
{
    Q_OBJECT
signals:
    void message(const QString& info);
    void progress(int present);
public:
    ThreadFromQThread(QObject* par);
    ~ThreadFromQThread();
    void setSomething();
    void getSomething();
    void setRunCount(int count);
    void run();
    void doSomething();
private:
    int m_runCount;
};

#endif // THREADFROMQTHREAD_H

cpp文件:

#include "ThreadFromQThread.h"
#include <QDebug>
ThreadFromQThread::ThreadFromQThread(QObject* par) : QThread(par)
,m_runCount(20)
{

}

ThreadFromQThread::~ThreadFromQThread()
{
    qDebug() << "ThreadFromQThread::~ThreadFromQThread()";
}

void ThreadFromQThread::setSomething()
{
    msleep(500);
    QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId());
    emit message(str);
}

void ThreadFromQThread::getSomething()
{
    msleep(500);
    emit message(QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));
}

void ThreadFromQThread::setRunCount(int count)
{
    m_runCount = count;
    emit message(QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));
}

void ThreadFromQThread::run()
{
    int count = 0;
    QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FILE__).arg(__FUNCTION__).arg((int)QThread::currentThreadId());
    emit message(str);
    while(1)
    {
        sleep(1);
        ++count;
        emit progress(((float)count / m_runCount) * 100);
        emit message(QString("ThreadFromQThread::run times:%1").arg(count));
        doSomething();
        if(m_runCount == count)
        {
            break;
        }
    }
}

void ThreadFromQThread::doSomething()
{
    msleep(500);
    emit message(QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));    
}

这个简单的例子有一个Qt类常见的内容,包含了普通方法,信号槽,和一个run函数。这里函数setSomething();进行了500ms的延迟,getSomething同理。这是为了验证在QThread::run()之外调用QThread成员函数不会运行在新线程里。

上面代码用到了QThread::currentThreadId()这是一个静态函数,用于返回当前线程句柄,这个值除了区分以外没有别的用处。

为了验证这个线程,编写一个简单的界面,这个界面主要用于验证如下几个问题:、 

- 在UI线程调用setSomething();函数和getSomething();函数会不会卡顿? 

- 在UI线程调用QThread::quit()QThread::exit()函数会不会停止线程? 

- 在UI线程调用QThread::terminate函数会不会停止线程? 

- 如何正确的退出线程?

2.2 QThread的几个函数quit、exit、terminate函数

为了验证上面这些,编写一个简单的界面如下图所示:

这里写图片描述

#include "Widget.h"
#include "ui_Widget.h"
#include "ThreadFromQThread.h"
#include <QDebug>
Widget::Widget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    //控件初始化
    ui->progressBar->setRange(0,100);
    ui->progressBar->setValue(0);
    ui->progressBar_heart->setRange(0,100);
    ui->progressBar_heart->setValue(0);
    //按钮的信号槽关联
    connect(ui->pushButton_qthread1,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQThreadClicked);
    connect(ui->pushButton_qthread1_setSomething,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQthread1SetSomethingClicked);
    connect(ui->pushButton_qthread1_getSomething,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQthread1GetSomethingClicked);
    connect(ui->pushButton_qthreadQuit,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQthreadQuitClicked);
    connect(ui->pushButton_qthreadTerminate,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQthreadTerminateClicked);
    connect(ui->pushButton_qthreadExit,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQThreadExitClicked);
    connect(ui->pushButton_doSomthing,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQThreadDoSomthingClicked);
    connect(ui->pushButton_qthreadRunlocal,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQThreadRunLoaclClicked);
    //
    connect(ui->pushButton_qobjectStart,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonObjectMove2ThreadClicked);
    connect(ui->pushButton_objQuit,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonObjectQuitClicked);
    //
    connect(&m_heart,&QTimer::timeout,this,&Widget::heartTimeOut);
    m_heart.setInterval(100);
    //全局线程的创建
    m_thread = new ThreadFromQThread(this);
    connect(m_thread,&ThreadFromQThread::message
            ,this,&Widget::receiveMessage);
    connect(m_thread,&ThreadFromQThread::progress
            ,this,&Widget::progress);
    connect(m_thread,&QThread::finished
            ,this,&Widget::onQThreadFinished);

    m_heart.start();
}



Widget::~Widget()
{
    qDebug() << "start destroy widget";
    m_thread->stopImmediately();//由于此线程的父对象是Widget,因此退出时需要进行判断
    m_thread->wait();
    delete ui;
    qDebug() << "end destroy widget";
}

void Widget::onButtonQThreadClicked()
{
    ui->progressBar->setValue(0);
    if(m_thread->isRunning())
    {
        return;
    }
    m_thread->start();
}

void Widget::progress(int val)
{
    ui->progressBar->setValue(val);
}

void Widget::receiveMessage(const QString &str)
{
    ui->textBrowser->APPend(str);
}

void Widget::heartTimeOut()
{
    static int s_heartCount = 0;
    ++s_heartCount;
    if(s_heartCount > 100)
    {
        s_heartCount = 0;
    }
    ui->progressBar_heart->setValue(s_heartCount);
}

void Widget::onButtonQthread1SetSomethingClicked()
{
    m_thread->setSomething();
}

void Widget::onButtonQthread1GetSomethingClicked()
{
    m_thread->getSomething();
}

void Widget::onButtonQthreadQuitClicked()
{
    ui->textBrowser->append("m_thread->quit() but not work");
    m_thread->quit();
}

void Widget::onButtonQthreadTerminateClicked()
{
    m_thread->terminate();
}

void Widget::onButtonQThreadDoSomthingClicked()
{
    m_thread->doSomething();
}

void Widget::onButtonQThreadExitClicked()
{
    m_thread->exit();
}

void Widget::onQThreadFinished()
{
    ui->textBrowser->append("ThreadFromQThread finish");
}

界面为上面提到的几个问题提供了按钮, 界面有一个心跳进度条,它是主程序的定时器控制,每100ms触发用于证明主程序的ui线程没有卡死。第二个进度条由线程控制。

点击”QThread run”按钮,触发onButtonQThreadClicked槽,子线程会运行,子线程运行起来后,会打印

../QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp->run,thread id:2900388672

可以确定线程运行的id是2900388672 

子线程是个循环,每次循环都会有打印信息:

ThreadFromQThread::run times:1 

doSomething->../QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp,thread id:2900388672 

ThreadFromQThread::run times:2 

doSomething->../QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp,thread id:2900388672

doSomething是在run函数里调用,其线程id是2900388672,可见这时doSomething函数是运行在子线程里的。

这时,我在界面点击getSomething,setSomething,doSomething会打印:

getSomething->../QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp,thread id:3021526784 

setSomething->../QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp,thread id:3021526784 

doSomething->../QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp,thread id:3021526784

说明在非run函数里调用QThread的成员函数,并不是在线程里运行(3021526784是widget所在线程)

这时我点击quit,thread并没进行任何处理,QThread在不调用exec()情况下是exit函数和quit函数是没有作用的。

m_thread->quit() but not work

点击terminate按钮,线程马上终止,打印:

ThreadFromQThread finish

动态图如下图所示:

因此可以看出quitexit函数都不会中途终端线程,要马上终止一个线程可以使用terminate函数,但这个函数存在非常不安定因素,不推荐使用。那么如何安全的终止一个线程呢?

2.3 正确的终止一个线程

最简单的方法是添加一个bool变量,通过主线程修改这个bool变量来进行终止,但这样有可能引起访问冲突,需要加锁 

我们需要在原来的头文件加上如下语句:

#include <Qmutex>

class ThreadFromQThread : public QThread
{
...........
public slots:
    void stopImmediately();
private:
    QMutex m_lock;
    bool m_isCanRun;
.........
};

run函数需要进行修改:

void ThreadFromQThread::stopImmediately()
{
    QMutexLocker locker(&m_lock);
    m_isCanRun = false;
}

void ThreadFromQThread::run()
{
    int count = 0;
    m_isCanRun = true;//标记可以运行
    QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FILE__).arg(__FUNCTION__).arg((unsigned int)QThread::currentThreadId());
    emit message(str);
    while(1)
    {
        sleep(1);
        ++count;
        emit progress(((float)count / m_runCount) * 100);
        emit message(QString("ThreadFromQThread::run times:%1").arg(count));
        doSomething();
        if(m_runCount == count)
        {
            break;
        }

        {
            QMutexLocker locker(&m_lock);
            if(!m_isCanRun)//在每次循环判断是否可以运行,如果不行就退出循环
            {
                return;
            }
        }
    }
}

QMutexLocker可以安全的使用QMutex,以免忘记解锁(有点类似std::unique_ptr),这样每次循环都会看看是否要马上终止。 

在线程需要马上退出时,可以在外部调用stopImmediately()函数终止线程,之前的例子可以知道,由于在主线程调用QThread非run()函数的函数都是在主线程运行,因此,在主线程调用类似m_thread->stopImmediately()会几乎马上把线程的成员变量m_isCanRun设置为false(面对多线程问题要用面向过程的思维思考),因此在子线程的run函数的循环中遇到m_isCanRun的判断后就会退出run函数,继承QThread的函数在运行完run函数后就视为线程完成,会发射finish信号。

2.4 如何正确启动一个线程

线程的启动有几种方法,这几种方法设计到它的父对象归属问题,和如何删除他的问题。首先要搞清楚这个线程是否和UI的生命周期一致,直到UI结束线程才结束,还是这个线程只是临时生成,等计算完成就销毁。

第一种情况的线程在创建时会把生成线程的窗体作为它的父对象,这样窗体结束时会自动析构线程的对象。但这时候要注意一个问题,就是窗体结束时线程还未结束如何处理,如果没有处理这种问题,你会发现关闭窗口时会导致程序崩溃。往往这种线程是一个监控线程,如监控某个端口的线程。为了好区分,暂时叫这种叫全局线程,它在UI的生命周期中都存在。

第二种情况是一种临时线程,这种线程一般是突然要处理一个大计算,为了不让UI假死需要触发的线程,这时需要注意一个问题,就是在线程还没计算完成,用户突然终止或变更时如何处理,这种线程往往更多见且更容易出错,如打开一个大文件,显示一个大图片,用户可能看一个大图片还没等图片处理完成又切换到下一个图片,这时绘图线程要如何处理才能顺利解决?为了好区分,暂时叫这种叫局部线程,它在UI的生命周期中仅仅是某时刻才会触发,然后销毁。

这就涉及到如何终止正在执行的线程这个问题!

2.4.1正确的启动一个全局线程(和UI一直存在的线程)

我发现大部分网上的教程都是教你创建一个全局的线程,但往往这种线程用的不多,也比较好管理,需要注意的是程序退出时对线程的处理问题。 

在ui的头文件中声明一个线程的指针

widget.h:

ThreadFromQThread* m_thread;

wodget.cpp:

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit Widget(QWidget *parent = 0);
    ~Widget();
private slots:
    void onButtonQThreadClicked();
    void onButtonQthread1SetSomethingClicked();
    void onButtonQthread1GetSomethingClicked();
    void onButtonQthreadQuitClicked();
    void onButtonQthreadTerminateClicked();
    void onButtonQThreadDoSomthingClicked();
    void onQThreadFinished();
......
    void progress(int val);
    void receiveMessage(const QString& str);
    void heartTimeOut();
private:
    Ui::Widget *ui;
    ThreadFromQThread* m_thread;
    QTimer m_heart;
......
};

先看窗体生成的构造函数

Widget::Widget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::Widget)
  ,m_objThread(NULL)
{

   ui->setupUi(this);
    //控件初始化
    ui->progressBar->setRange(0,100);
    ui->progressBar->setValue(0);
    ui->progressBar_heart->setRange(0,100);
    ui->progressBar_heart->setValue(0);
    //按钮的信号槽关联
    connect(ui->pushButton_qthread1,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQThreadClicked);
    connect(ui->pushButton_qthread1_setSomething,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQthread1SetSomethingClicked);
    connect(ui->pushButton_qthread1_getSomething,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQthread1GetSomethingClicked);
    connect(ui->pushButton_qthreadQuit,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQthreadQuitClicked);
    connect(ui->pushButton_qthreadTerminate,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQthreadTerminateClicked);
    connect(ui->pushButton_doSomthing,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQThreadDoSomthingClicked);
    //心跳的关联
    connect(&m_heart,&QTimer::timeout,this,&Widget::heartTimeOut);
    m_heart.setInterval(100);
    //全局线程的创建
    //全局线程创建时可以把窗体指针作为父对象
    m_thread = new ThreadFromQThread(this);
    //关联线程的信号和槽
    connect(m_thread,&ThreadFromQThread::message
            ,this,&Widget::receiveMessage);//
    connect(m_thread,&ThreadFromQThread::progress
            ,this,&Widget::progress);
    connect(m_thread,&QThread::finished
            ,this,&Widget::onQThreadFinished);
    //UI心跳开始
    m_heart.start();
}

由于是全局存在的线程,因此在窗体创建时就创建线程,可以把线程的父对象设置为窗体,这时需要注意,别手动delete线程指针。用于你的QThread是在Qt的事件循环里面,手动delete会发生不可预料的意外。理论上所有QObject都不应该手动delete,如果没有多线程,手动delete可能不会发生问题,但是多线程情况下delete非常容易出问题,那是因为有可能你要删除的这个对象在Qt的事件循环里还排队,但你却已经在外面删除了它,这样程序会发生崩溃。

如果你确实要删除,请参阅void QObject::deleteLater () [slot]这个槽,这个槽非常有用,尤其是对局部线程来说。后面会经常用到它用于安全的结束线程。

在需要启动线程的地方调用start函数即可启动线程。

void Widget::onButtonQThreadClicked()
{
    ui->progressBar->setValue(0);
    if(m_thread->isRunning())
    {
        return;
    }
    m_thread->start();
}

如果线程已经运行,你重复调用start其实是不会进行任何处理。

一个全局线程就那么简单,要用的时候start一下就行。真正要注意的是如何在ui结束时把线程安全退出。

在widget的析构函数应该这样写:

Widget::~Widget()
{
    qDebug() << "start destroy widget";
    m_thread->stopImmediately();
    m_thread->wait();
    delete ui;
    qDebug() << "end destroy widget";
}

这里要注意的是m_thread->wait();这一句,这一句是主线程等待子线程结束才能继续往下执行,这样能确保过程是单一往下进行的,也就是不会说子线程还没结束完,主线程就destrioy掉了(m_thread的父类是主线程窗口,主线程窗口如果没等子线程结束就destroy的话,会顺手把m_threaddelete这时就会奔溃了),因此wait的作用就是挂起,一直等到子线程结束。

还有一种方法是让QThread自己删除自己,就是在new线程时,不指定父对象,通过绑定void QObject::deleteLater () [slot]槽让它自动释放。这样在widget析构时可以免去m_thread->wait();这句。

2.4.2 如何启动一个局部线程(用完即释放的线程)

启动一个局部线程(就是运行完自动删除的线程)方法和启动全局线程差不多,但要关联多一个槽函数,就是之前提到的void QObject::deleteLater () [slot],这个槽函数是能安全释放线程资源的关键(直接delete thread指针不安全)。

简单的例子如下:

void Widget::onButtonQThreadRunLoaclClicked()
{
    //局部线程的创建的创建
    ThreadFromQThread* thread = new ThreadFromQThread(NULL);//这里父对象指定为NULL
    connect(thread,&ThreadFromQThread::message
            ,this,&Widget::receiveMessage);
    connect(thread,&ThreadFromQThread::progress
            ,this,&Widget::progress);
    connect(thread,&QThread::finished
            ,this,&Widget::onQThreadFinished);
    connect(thread,&QThread::finished
            ,thread,&QObject::deleteLater);//线程结束后调用deleteLater来销毁分配的内存
    thread->start();
}

这个例子还是启动之前的线程,但不同的是: 

new ThreadFromQThread(NULL);并没有给他指定父对象 

connect(thread,&QThread::finished ,thread,&QObject::deleteLater);线程结束后调用deleteLater来销毁分配的内存。 

再线程运行完成,发射finished信号后会调用deleteLater函数,在确认消息循环中没有这个线程的对象后会销毁。

但是要注意避免重复点按钮重复调用线程的情况,对于一些需求,线程开启后再点击按钮不会再重新生成线程,一直等到当前线程执行完才能再次点击按钮,这种情况很好处理,加个标记就可以实现,也一般比较少用。

另外更多见的需求是,再次点击按钮,需要终结上次未执行完的线程,重新执行一个新线程。这种情况非常多见,例如一个普通的图片浏览器,都会有下一张图和上一张图这种按钮,浏览器加载图片一般都在线程里执行(否则点击超大图片时图片浏览器会类似卡死的状态),用户点击下一张图片时需要终止正在加载的当前图片,加载下一张图片。你不能要求客户要当前图片加载完才能加载下一张图片,这就几乎沦为单线程了。这时候,就需要终止当前线程,开辟新线程加载下一个图片。

这时,上面的函数将会是大概这个样子的

UI的头文件需要一个成员变量记录正在运行的线程

private slots:
   void onLocalThreadDestroy(QObject* obj);
private:
   QThread* m_currentRunLoaclThread;

运行生成临时线程的函数将变为

void Widget::onButtonQThreadRunLoaclClicked()
{
    //局部线程的创建的创建
    if(m_currentRunLoaclThread)
    {
         m_currentRunLoaclThread->stopImmediately();
    }
    ThreadFromQThread* thread = new ThreadFromQThread(NULL);
    connect(thread,&ThreadFromQThread::message
            ,this,&Widget::receiveMessage);
    connect(thread,&ThreadFromQThread::progress
            ,this,&Widget::progress);
    connect(thread,&QThread::finished
            ,this,&Widget::onQThreadFinished);
    connect(thread,&QThread::finished
            ,thread,&QObject::deleteLater);//线程结束后调用deleteLater来销毁分配的内存
    connect(thread,&QObject::destroyed,this,&Widget::onLocalThreadDestroy);
    thread->start();
    m_currentRunLoaclThread = thread;
}

void Widget::onLocalThreadDestroy(QObject *obj)
{
    if(qobject_cast<QObject*>(m_currentRunLoaclThread) == obj)
    {
        m_currentRunLoaclThread = NULL;
    }
}

这里一个临时变量记录当前正在运行的局部线程,由于线程结束时会销毁自己,因此要通知主线程把这个保存线程指针的临时变量设置为NULL 

因此用到了QObject::destroyed信号,在线程对象析构时通知UI把m_currentRunLoaclThread设置为nullptr;

3. 继承QThread的一些总结

  • QThread只有run函数是在新线程里的

  • QThread执行start函数之后,run函数还未运行完毕,再次start会出现什么后果?

答案是:不会发生任何结果,QThread还是继续执行它的run函数,run函数不会被重新调用。虽然在线程未结束时调用start不会出现什么结果,但为了谨慎起见,还是建议在start之前进行判断:

void Widget::onButtonQThreadClicked()
{
    ui->progressBar->setValue(0);
    if(m_thread->isRunning())
    {
        return;
    }
    m_thread->start();
}

这种调用方法估计了解过QThread的都知道

  • 在线程运行过程调用quit函数有什么效果

答案是:不会发生任何效果,QThread不会因为你调用quit函数而退出正在运行到一半的run,正确退出线程的方法上面有介绍。那quit到底有什么用的呢,这要到下篇才能看出它的作用。使用moveToThread方法执行多线程时,这个函数将有大作用。

  • 程序在退出时要判断各线程是否已经退出,没退出的应该让它终止 

    如果不进行判断,很可能程序退出时会崩溃。如果线程的父对象是窗口对象,那么在窗体的析构函数中,还需要调用wait函数等待线程完全结束再进行下面的析构。

  • 善用QObject::deleteLater 和 QObject::destroyed来进行内存管理 

    由于多线程环境你不可预料下一步是哪个语句执行,因此,加锁和自动删除是很有用工具,加锁是通过效率换取安全,用Qt的信号槽系统可以更有效的处理这些问题。

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第二种方法:

现在Qt官方并不是很推荐继承QThread来实现多线程方法,而是极力推崇继承QObject的方法来实现,当然用哪个方法实现要视情况而定,别弄错了就行,估计Qt如此推崇继承QObject的方法可能是QThread太容易用错的原因。

继承QThread实现多线程的方法点此

1. 前言

上一篇介绍了传统的多线程使用方法——继承QThread来实现多线程,这也是很多框架的做法(MFC),但Qt还有一种多线程的实现方法,比直接继承QThread更为灵活,就是直接继承QObject实现多线程。

QObject是Qt框架的基本类,但凡涉及到信号槽有关的类都是继承于QObjectQObject是一个功能异常强大的类,它提供了Qt关键技术信号和槽的支持以及事件系统的支持,同时它提供了线程操作的接口,也就是QObject是可以选择不同的线程里执行的。

QObject的线程转移函数是:void moveToThread(QThread * targetThread) ,通过此函数可以把一个顶层Object(就是没有父级)转移到一个新的线程里。

QThread非常容易被新手误用,主要是QThread自身并不生存在它run函数所在的线程,而是生存在旧的线程中,此问题在上一篇重点描述了。由于QThread的这个特性,导致在调用QThread的非run函数容易在旧线程中执行,因此人们发现了一个新的魔改QThread的方法: 

人们发现,咦,QThread也继承QObjectQObject有个函数void moveToThread(QThread * targetThread)可以把Object的运行线程转移,那么:(下面是非常不推荐的魔改做法,别用此方法):

  1. class MyThread : public QThread{
  2. public:
  3. MyThread ()
  4. {
  5. moveToThread(this);
  6. }
  7. ……
  8. };

直接把MyThread整个转移到MyThread的新线程中,MyThread不仅run,其它函数也在新线程里了。这样的确可以运行正常,但这并不是QThread设计的初衷,Qt还专门发过一篇文章来吐槽这个做法。

在Qt4.8之后,Qt多线程的写法最好还是通过QObject来实现,和线程的交互通过信号和槽(实际上其实是通过事件)联系。

2.继承QObject的多线程实现

QObject来实现多线程有个非常好的优点,就是默认就支持事件循环(Qt的许多非GUI类也需要事件循环支持,如QTimerQTcpsocket),QThread要支持事件循环需要在QThread::run()中调用QThread::exec()来提供对消息循环的支持,否则那些需要事件循环支持的类都不能正常发送信号,因此如果要使用信号和槽,那就直接使用QObject来实现多线程。

2.1 创建及销毁线程

继承QObject多线程的方法线程的创建很简单,只要让QThreadstart函数运行起来就行,但是需要注意销毁线程的方法 在线程创建之后,这个QObject的销毁不应该在主线程里进行,而是通过deleteLater槽进行安全的销毁,因此,继承QObject多线程的方法在创建时有几个槽函数需要特别关注:

  • 一个是QThreadfinished信号对接QObjectdeleteLater使得线程结束后,继承QObject的那个多线程类会自己销毁
  • 另一个是QThreadfinished信号对接QThread自己的deleteLater,这个不是必须,下面官方例子就没这样做

看看Qt官方文档的例子:

  1. class Worker : public QObject
  2. {
  3. Q_OBJECT
  4. public slots:
  5. void doWork(const QString &parameter) {
  6. QString result;
  7. /* ... here is the expensive or blocking operation ... */
  8. emit resultReady(result);
  9. }
  10. signals:
  11. void resultReady(const QString &result);
  12. };
  13. class controller : public QObject
  14. {
  15. Q_OBJECT
  16. QThread workerThread;
  17. public:
  18. Controller() {
  19. Worker *worker = new Worker;
  20. worker->moveToThread(&workerThread);
  21. connect(&workerThread, &QThread::finished, worker, &QObject::deleteLater);
  22. connect(this, &Controller::operate, worker, &Worker::doWork);
  23. connect(worker, &Worker::resultReady, this, &Controller::handleresults);
  24. workerThread.start();
  25. }
  26. ~Controller() {
  27. workerThread.quit();
  28. workerThread.wait();
  29. }
  30. public slots:
  31. void handleResults(const QString &);
  32. signals:
  33. void operate(const QString &);
  34. };

使用QObject创建多线程的方法如下:

  • 写一个继承QObject的类,对需要进行复杂耗时逻辑的入口函数声明为槽函数
  • 此类在旧线程new出来,不能给它设置任何父对象
  • 同时声明一个QThread对象,在官方例子里,QThread并没有new出来,这样在析构时就需要调用QThread::wait(),如果是堆分配的话, 可以通过deleteLater来让线程自杀
  • 把obj通过moveToThread方法转移到新线程中,此时object已经是在线程中了
  • 把线程的finished信号和object的deleteLater槽连接,这个信号槽必须连接,否则会内存泄漏
  • 正常连接其他信号和槽(在连接信号槽之前调用moveToThread,不需要处理connect的第五个参数,否则就显示声明用Qt::queuedConnection来连接)
  • 初始化完后调用'QThread::start()'来启动线程
  • 在逻辑结束后,调用QThread::quit退出线程的事件循环

使用QObject来实现多线程比用继承QThread的方法更加灵活,整个类都是在新的线程中,通过信号槽和主线程传递数据,前篇文章的例子用继承QObject的方法实现的话,代码如下: 

头文件(ThreadObject.h):

  1. #include <QObject>
  2. #include <QMutex>
  3. class ThreadObject : public QObject
  4. {
  5. Q_OBJECT
  6. public:
  7. ThreadObject(QObject* parent = NULL);
  8. ~ThreadObject();
  9. void setRunCount(int count);
  10. void stop();
  11. signals:
  12. void message(const QString& info);
  13. void progress(int present);
  14. public slots:
  15. void runSomeBigWork1();
  16. void runSomeBigWork2();
  17. private:
  18. int m_runCount;
  19. int m_runCount2;
  20. bool m_isStop;
  21. QMutex m_stopMutex;
  22. };

cpp文件(ThreadObject.cpp):

  1. #include "ThreadObject.h"
  2. #include <QThread>
  3. #include <QDebug>
  4. #include <QMutexLocker>
  5. #include <QElapsedTimer>
  6. #include <limits>
  7. ThreadObject::ThreadObject(QObject *parent):QObject(parent)
  8. ,m_runCount(10)
  9. ,m_runCount2(std::numeric_limits<int>::max())
  10. ,m_isStop(true)
  11. {
  12. }
  13. ThreadObject::~ThreadObject()
  14. {
  15. qDebug() << "ThreadObject destroy";
  16. emit message(QString("Destroy %1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));
  17. }
  18. void ThreadObject::setRunCount(int count)
  19. {
  20. m_runCount = count;
  21. emit message(QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));
  22. }
  23. void ThreadObject::runSomeBigWork1()
  24. {
  25. {
  26. QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
  27. m_isStop = false;
  28. }
  29. int count = 0;
  30. QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FILE__).arg(__FUNCTION__).arg((int)QThread::currentThreadId());
  31. emit message(str);
  32. int process = 0;
  33. while(1)
  34. {
  35. {
  36. QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
  37. if(m_isStop)
  38. return;
  39. }
  40. if(m_runCount == count)
  41. {
  42. break;
  43. }
  44. sleep(1);
  45. int pro = ((float)count / m_runCount) * 100;
  46. if(pro != process)
  47. {
  48. process = pro;
  49. emit progress(((float)count / m_runCount) * 100);
  50. emit message(QString("Object::run times:%1,m_runCount:%2").arg(count).arg(m_runCount2));
  51. }
  52. ++count;
  53. }
  54. }
  55. void ThreadObject::runSomeBigWork2()
  56. {
  57. {
  58. QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
  59. m_isStop = false;
  60. }
  61. int count = 0;
  62. QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FILE__).arg(__FUNCTION__).arg((int)QThread::currentThreadId());
  63. emit message(str);
  64. int process = 0;
  65. QElapsedTimer timer;
  66. timer.start();
  67. while(1)
  68. {
  69. {
  70. QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
  71. if(m_isStop)
  72. return;
  73. }
  74. if(m_runCount2 == count)
  75. {
  76. break;
  77. }
  78. int pro = ((float)count / m_runCount2) * 100;
  79. if(pro != process)
  80. {
  81. process = pro;
  82. emit progress(pro);
  83. emit message(QString("%1,%2,%3,%4")
  84. .arg(count)
  85. .arg(m_runCount2)
  86. .arg(pro)
  87. .arg(timer.elapsed()));
  88. timer.restart();
  89. }
  90. ++count;
  91. }
  92. }
  93. void ThreadObject::stop()
  94. {
  95. QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
  96. emit message(QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));
  97. m_isStop = true;
  98. }

这个Object有两个耗时函数work1和work2,这两个耗时函数的调用都是通过槽函数触发,同时为了能及时打断线程,添加了一个stop函数,stop函数不是通过信号槽触发,因此需要对数据进行保护,这里用了互斥锁对一个bool变量进行了保护处理,当然会失去一些性能。

主界面的头文件(截取部分代码):

  1. #include <QWidget>
  2. #include <QTimer>
  3. class ThreadFromQThread;
  4. class ThreadObject;
  5. namespace Ui {
  6. class Widget;
  7. }
  8. class Widget : public QWidget
  9. {
  10. Q_OBJECT
  11. public:
  12. explicit Widget(QWidget *parent = 0);
  13. ~Widget();
  14. signals:
  15. void startObjThreadWork1();
  16. void startObjThreadWork2();
  17. private slots:
  18. ……
  19. void onButtonObjectMove2ThreadClicked();
  20. void onButtonObjectMove2Thread2Clicked();
  21. void onButtonObjectQuitClicked();
  22. void onButtonObjectThreadStopClicked();
  23. void progress(int val);
  24. void receiveMessage(const QString& str);
  25. void heartTimeOut();
  26. private:
  27. void startObjThread();
  28. private:
  29. Ui::Widget *ui;
  30. ……
  31. ThreadObject* m_obj;
  32. QThread* m_objThread;
  33. };

cpp文件

  1. Widget::~Widget()
  2. {
  3. qDebug() << "start destroy widget";
  4. if(m_objThread)
  5. {
  6. m_objThread->quit();
  7. }
  8. m_objThread->wait();
  9. qDebug() << "end destroy widget";
  10. }
  11. //创建线程
  12. void Widget::startObjThread()
  13. {
  14. if(m_objThread)
  15. {
  16. return;
  17. }
  18. m_objThread= new QThread();
  19. m_obj = new ThreadObject();
  20. m_obj->moveToThread(m_objThread);
  21. connect(m_objThread,&QThread::finished,m_objThread,&QObject::deleteLater);
  22. connect(m_objThread,&QThread::finished,m_obj,&QObject::deleteLater);
  23. connect(this,&Widget::startObjThreadWork1,m_obj,&ThreadObject::runSomeBigWork1);
  24. connect(this,&Widget::startObjThreadWork2,m_obj,&ThreadObject::runSomeBigWork2);
  25. connect(m_obj,&ThreadObject::progress,this,&Widget::progress);
  26. connect(m_obj,&ThreadObject::message,this,&Widget::receiveMessage);
  27. m_objThread->start();
  28. }
  29. //调用线程的runSomeBigWork1
  30. void Widget::onButtonObjectMove2ThreadClicked()
  31. {
  32. if(!m_objThread)
  33. {
  34. startObjThread();
  35. }
  36. emit startObjThreadWork1();//主线程通过信号换起子线程的槽函数
  37. ui->textBrowser->append("start Obj Thread work 1");
  38. }
  39. //调用线程的runSomeBigWork2
  40. void Widget::onButtonObjectMove2Thread2Clicked()
  41. {
  42. if(!m_objThread)
  43. {
  44. startObjThread();
  45. }
  46. emit startObjThreadWork2();//主线程通过信号换起子线程的槽函数
  47. ui->textBrowser->append("start Obj Thread work 2");
  48. }
  49. //调用线程的中断
  50. void Widget::onButtonObjectThreadStopClicked()
  51. {
  52. if(m_objThread)
  53. {
  54. if(m_obj)
  55. {
  56. m_obj->stop();
  57. }
  58. }
  59. }

创建线程和官方例子差不多,区别是QThread也是用堆分配,这样,让QThread自杀的槽就一定记得加上,否则QThread就逍遥法外了。

  1. connect(m_objThread,&QThread::finished,m_objThread,&QObject::deleteLater);

3.加锁对性能的影响

上例的runSomeBigWork2中,让一个int不停自加1,一直加到int的最大值,为了验证加锁和不加锁的影响,这里对加锁和不加锁运行了两次观察耗时的变化

  1. void ThreadObject::runSomeBigWork2()
  2. {
  3. {
  4. QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
  5. m_isStop = false;
  6. }
  7. int count = 0;
  8. QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FILE__).arg(__FUNCTION__).arg((int)QThread::currentThreadId());
  9. emit message(str);
  10. int process = 0;
  11. QElapsedTimer timer;
  12. timer.start();
  13. while(1)
  14. {
  15. {
  16. QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
  17. if(m_isStop)
  18. return;
  19. }
  20. if(m_runCount2 == count)
  21. {
  22. break;
  23. }
  24. int pro = ((float)count / m_runCount2) * 100;
  25. if(pro != process)
  26. {
  27. process = pro;
  28. emit progress(pro);
  29. emit message(QString("%1,%2,%3,%4")
  30. .arg(count)
  31. .arg(m_runCount2)
  32. .arg(pro)
  33. .arg(timer.elapsed()));
  34. timer.restart();
  35. }
  36. ++count;
  37. }
  38. }

结果如下: 

这里没个横坐标的每%1进行了21474837次循环,由统计图可见,Debug模式下使用了锁后性能下降4倍,Release模式下下降1.5倍的样子

# 3.总结

  • 如果线程要用到消息循环,使用继承QObject的多线程方法更简单
  • 继承QObject的多线程不能指定父对象
  • 把所有耗时操作都作为槽函数
  • QMutex会带来一定的耗时,大概速度会降低1.5倍(Release模式).
  • //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
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