QT 将单线程改为线程池 端口扫描3.5
接上篇QT实现 端口扫描暂停和继续功能 3-CSDN博客多线程与线程池的关系
[*]多线程是底子: 线程池是基于多线程的概念实现的。线程池内部使用多个线程来并发执行任务。
[*]线程池优化多线程: 线程池通过复用线程和管理任务来优化多线程的使用，减少了线程创建和销毁的开销，进步了体系的性能和相应速度。
[*]任务调理: 在多线程环境中，开发者需要手动管理线程的创建、调理和销毁，而使用线程池可以简化这一过程，开发者只需提交任务，线程池会自动处理处罚线程的分配和执行。
1. 修改 MyThread 类为 ScanTask 类
将 MyThread 类重命名为 ScanTask，并使其继续自 QRunnable。这样可以将每个端口扫描任务作为一个独立的任务提交到线程池中。
ScanTask.h
#ifndef SCANTASK_H
#define SCANTASK_H
#include <QTcpSocket>
#include <QDebug>
#include <QRunnable>
#include <QObject>
class ScanTask : public QObject, public QRunnable // 需要继承两个类
{
Q_OBJECT
public:
ScanTask(QString strIP, int intPort);
~ScanTask();
void setPaused(bool paused); // 设置暂停状态
void closeThread(); // 关闭线程
protected:
void run() override; // 重写 run 方法
private:
volatile bool isStop; // 控制任务停止
volatile bool isPaused; // 控制任务暂停
QString m_strIP; // IP 地址
int m_intPort; // 端口号
signals:
void send_scan_signal(int port, bool isOpen); // 发送扫描结果信号
void finished(int port, bool isOpen); // 扫描完成信号
};
#endif // SCANTASK_H ScanTask.cpp
#include "scantask.h"
ScanTask::ScanTask(QString strIP, int intPort)
: m_strIP(strIP), m_intPort(intPort), isStop(false), isPaused(false) // 初始化成员变量
{
}
ScanTask::~ScanTask()
{
qDebug("ScanTask deleted.");
}
void ScanTask::setPaused(bool paused)
{
isPaused = paused; // 更新暂停状态
}
void ScanTask::closeThread()
{
isStop = true; // 设置为停止状态
}
void ScanTask::run()
{
QTcpSocket socket;
socket.abort(); // 取消任何现有连接
// 执行端口扫描
if (isStop) return; // 检查是否停止
socket.connectToHost(m_strIP, m_intPort); // 连接到指定的 IP 和端口
if (socket.waitForConnected(1000)) // 等待连接
{
emit send_scan_signal(m_intPort, true); // 发送信号，表示端口打开
qDebug("%d: %s", m_intPort, "opened"); // 调试信息
}
else
{
emit send_scan_signal(m_intPort, false); // 发送信号，表示端口关闭
qDebug("%d: %s", m_intPort, "closed");
}
} 2. 修改 MainWindow 类以使用线程池
在 MainWindow 类中，我们将使用 QThreadPool 来管理 ScanTask 的实例，并在扫描按钮点击事件中提交任务。
MainWindow.h
#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H
#include <QMessageBox>
#include <QTreeWidget>
#include <QMainWindow>
#include <QThreadPool>
#include "scantask.h"
QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class MainWindow; }
QT_END_NAMESPACE
class MainWindow : public QMainWindow
{
Q_OBJECT
public:
MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
~MainWindow();
protected:
private:
Ui::MainWindow *ui;
QTreeWidgetItem *itemRoot; // 树形控件的条目，用于表示目标 IP
QTreeWidgetItem *itemLeaf; // 树形控件的条目，用于表示目标端口
QThreadPool *threadpool; // 声明一个线程池
bool isPaused; // 控制暂停状态
private slots:
void on_pushButton_Scan_clicked();
void on_stopButton_clicked();
void on_pushButton_Quit_clicked();
void recv_result(int port, bool isOpen); // 自定义槽函数，用于接收线程发送的消息
void on_pushButton_Stop_clicked(); // 暂停按钮点击事件
void on_pushButton_Continue_clicked(); // 继续按钮点击事件
};
#endif // MAINWINDOW_H MainWindow.cpp
#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
: QMainWindow(parent)
, ui(new Ui::MainWindow)
{
ui->setupUi(this);
// 给 QTreeWidget 初始化表头
QStringList head;
head << "扫描结果";
ui->treeWidget->setHeaderLabels(head);
threadpool = new QThreadPool; // 创建线程池
threadpool->setMaxThreadCount(10); // 设置最大线程数
isPaused = false; // 初始化暂停状态
}
MainWindow::~MainWindow()
{
delete ui;
}
void MainWindow::on_pushButton_Scan_clicked()
{
ui->pushButton_Scan->setEnabled(false); // 正在扫描时，禁用扫描按钮
QString strIP = ui->lineEdit_IP->text(); // 获取用户输入的 IP 地址
int startPort = ui->spinBox_Port->value(); // 获取用户输入的起始端口
int endPort = startPort + 10; // 假设扫描 10 个端口
// 验证 IP 地址是否为空
if (strIP.isEmpty()) {
QMessageBox::information(this, "Error", "请输入 IP", QMessageBox::Ok);
return; // 退出函数
}
ui->treeWidget->clear(); // 清空 QTreeWidget 中的先前结果
itemRoot = new QTreeWidgetItem(ui->treeWidget, QStringList(strIP)); // 创建根节点，显示 IP 地址
for (int i = startPort; i < endPort; i++) { // 扫描指定范围的端口
ScanTask *task = new ScanTask(strIP, i); // 创建新的扫描任务
connect(task, &ScanTask::send_scan_signal, this, &MainWindow::recv_result); // 连接信号
threadpool->start(task); // 将任务提交到线程池
QThread::msleep(10); // 短暂休眠，避免过快提交任务
}
}
void MainWindow::recv_result(int port, bool isOpen)
{
QString strPort = QString::number(port); // 将端口号转换为字符串
// 根据端口状态创建叶子节点
if (isOpen)
itemLeaf = new QTreeWidgetItem(itemRoot, QStringList(strPort + " opened")); // 端口打开
else
itemLeaf = new QTreeWidgetItem(itemRoot, QStringList(strPort + " closed")); // 端口关闭
ui->treeWidget->expandAll(); // 展开所有项
}
void MainWindow::on_stopButton_clicked()
{
// 停止所有正在运行的任务
threadpool->clear(); // 清理线程池中未执行完的任务
ui->pushButton_Scan->setEnabled(true); // 重新启用扫描按钮
}
void MainWindow::on_pushButton_Quit_clicked()
{
QApplication::quit(); // 退出应用程序
}
void MainWindow::on_pushButton_Stop_clicked()
{
isPaused = true; // 设置为暂停状态
ui->pushButton_Stop->setEnabled(false); // 禁用暂停按钮
ui->pushButton_Continue->setVisible(true); // 显示继续按钮
}
void MainWindow::on_pushButton_Continue_clicked()
{
isPaused = false; // 设置为继续状态
ui->pushButton_Stop->setEnabled(true); // 启用暂停按钮
ui->pushButton_Continue->setVisible(false); // 隐藏继续按钮
} 原理记录
信号发出和槽的调用
[*]当 ScanTask 对象（task）在其 run() 方法中完成端口扫描后，会发出 send_scan_signal 信号，通报端口号和状态（打开或关闭）。
[*]由于 send_scan_signal 信号与 recv_result 槽函数之间建立了连接，Qt 会自动调用 recv_result 槽函数，并将信号中通报的参数（端口号和状态）通报给它。
线程池的自带功能
[*]自动管理线程: QThreadPool 会根据当前正在运行的线程数和最大线程数的设置，自动管理线程的创建和销毁。当您将任务提交到线程池时，线程池会检查当前的线程使用环境。
[*]启动新线程: 如果当前运行的线程数少于您设置的最大线程数（在您的代码中是 10），线程池会自动启动新的线程来执行提交的任务。
[*]任务调理: 线程池会根据任务的提交顺序和线程的可用性来调理任务的执行。它会尽量保持线程的高效利用，同时避免过多的线程导致资源竞争和上下文切换的开销。
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