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标题: Qt 线程 QThread类详解 [打印本页]

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作者: 丝    时间: 2024-7-14 07:01
标题: Qt 线程 QThread类详解
Qt 线程中QThread的使用

在进行桌面应用程序开辟的时候， 假设应用程序在某些情况下需要处理比力复杂的逻辑， 如果只有一个线程行止理，就会导致窗口卡顿，无法处理用户的相干操作。这种情况下就需要使用多线程，其中一个线程处理窗口事故，其他线程进行逻辑运算，多个线程各司其职，不光可以提高用户体验还可以提拔程序的实行服从。
在 qt 中使用了多线程，有些事项是需要额外注意的：

• 默认的线程在Qt中称之为窗口线程，也叫主线程，负责窗口事故处理或者窗口控件数据的更新
  
• 子线程负责后台的业务逻辑处理，子线程中不能对窗口对象做任何操作，这些变乱需要交给窗口线程处理
  
• 主线程和子线程之间如果要进行数据的通报，需要使用Qt中的信号槽机制
  

1. 线程类 QThread

Qt 中提供了一个线程类，通过这个类就可以创建子线程了，Qt 中一共提供了两种创建子线程的方式，后边会依次介绍其使用方式。先来看一下这个类中提供的一些常用 API 函数：

1. // Qt中的线程可以设置优先级
2. // 得到当前线程的优先级
3. Priority QThread::priority() const;
4. void QThread::setPriority(Priority priority);
5. 优先级:
6.     QThread::IdlePriority         --> 最低的优先级
7.     QThread::LowestPriority
8.     QThread::LowPriority
9.     QThread::NormalPriority
10.     QThread::HighPriority
11.     QThread::HighestPriority
12.     QThread::TimeCriticalPriority --> 最高的优先级
13.     QThread::InheritPriority      --> 子线程和其父线程的优先级相同, 默认是这个
16. start(): 启动线程，使线程进入运行状态，调用线程的run()方法。
17. run(): 线程的执行函数，需要在该函数中编写线程所需执行的任务。
18. quit(): 终止线程的事件循环，在下一个事件处理周期结束时退出线程。
19. wait(): 阻塞当前线程，直到线程执行完成或超时。
20. finished(): 在线程执行完成时发出信号。
21. terminate(): 强制终止线程的执行，不推荐使用，可能导致资源泄漏和未定义行为。
22. isRunning(): 判断线程是否正在运行。
23. currentThreadId(): 返回当前线程的ID。
24. yieldCurrentThread(): 释放当前线程的时间片，允许其他线程执行。
25. msleep(): 让当前线程休眠指定的毫秒数。

复制代码

2 信号槽

1. // 和调用 exit() 效果是一样的
2. // 调用这个函数之后, 再调用 wait() 函数
3. [slot] void QThread::quit();
4. // 启动子线程
5. [slot] void QThread::start(Priority priority = InheritPriority);
6. // 线程退出, 可能是会马上终止线程, 一般情况下不使用这个函数
7. [slot] void QThread::terminate();
9. // 线程中执行的任务完成了, 发出该信号
10. // 任务函数中的处理逻辑执行完毕了
11. [signal] void QThread::finished();
12. // 开始工作之前发出这个信号, 一般不使用
13. [signal] void QThread::started();

复制代码

3 静态函数

1. // 返回一个指向管理当前执行线程的QThread的指针
2. [static] QThread *QThread::currentThread();
3. // 返回可以在系统上运行的理想线程数 == 和当前电脑的 CPU 核心数相同
4. [static] int QThread::idealThreadCount();
5. // 线程休眠函数
6. [static] void QThread::msleep(unsigned long msecs);        // 单位: 毫秒
7. [static] void QThread::sleep(unsigned long secs);        // 单位: 秒
8. [static] void QThread::usleep(unsigned long usecs);        // 单位: 微秒

复制代码

4 重写函数

1. // 子线程要处理什么任务, 需要写到 run() 中
2. [virtual protected] void QThread::run();

复制代码

2种线程使用方式

使用 QThread 时的一个常见误区。

• QThread 实例存在于实例化它的旧线程中:
  
  
  
  • 当您创建一个 QThread 对象时,该对象会存在于创建它的线程中,而不是在新创建的线程中。
    
  • 这意味着,您调用 QThread 对象的方法和槽时,实际上是在创建该对象的线程中实行的,而不是在新创建的工作线程中。
    
  
  
• 在新线程中调用槽:
  
  
  
  • 如果您盼望在新创建的工作线程中实行某些操作,比如调用槽函数,就不能直接将这些槽函数定义在 QThread 子类中。
    
  • 由于 QThread 子类的方法和槽都会在创建该对象的线程中实行,而不是在工作线程中实行。
    
  
  
• 使用工作对象方法:
  
  
  
  • 为了在新创建的工作线程中实行操作,您需要定义一个独立的工作对象类,并将全部的工作逻辑封装在该类中。
    
  • 在工作线程中,您可以创建这个工作对象的实例,并在该实例上调用方法来实行工作。
    
  
  

使用 QThread 时需要注意区分线程的概念。QThread 对象本身存在于创建它的线程中,而不是在新创建的工作线程中。如果您盼望在工作线程中实行操作,需要使用独立的工作对象,而不是直接在 QThread 子类中实现。这样可以确保在正确的线程中实行您的工作逻辑。 
简化：在这里先记取
1.new QThread 是在当前代码位置创建出来的
2.线程调用槽函数是有坑点的。
3.最好使用工作对象方法

线程和工作逻辑

• 主线程和子线程实行的顺序不确定，偶然主线程在前，偶然子线程在前。
  
• 只有run()函数运行在子线程中，run调用子函数则在子线程调用子函数。
  

1. class WorkerThread : public QThread
2. {
3.     Q_OBJECT
5. public:
6.     void run() override  //子线程工作函数
7.     {
8.         // 在新线程中执行耗时任务
9.         for (int i = 0; i < 5; ++i)
10.         {
11.             qDebug() << "Worker thread doing work..." << i;
12.             sleep(1);
13.         }
14.         emit finished();
15.     }
17. signals:
18.     void finished();
19. };
21. int main(int argc, char *argv[])
22. {
23.     QCoreApplication a(argc, argv);
25.     // 创建并启动工作线程
26.     WorkerThread* workerThread = new WorkerThread;
27.     QObject::connect(workerThread, &WorkerThread::finished, workerThread, &WorkerThread::deleteLater);
28.     workerThread->start();
32.      // 等待任务完成
33.     workerThread->wait();
35.     // 停止并退出事件循环
36.     a.exit();
37.     return a.exec();
38. }

复制代码

这个例子演示了如何在一个全新的线程中实行耗时的工作任务。通过继承 QThread 并重写 run() 方法,我们可以在新线程中运行自定义的工作逻辑。这种方式与下列的例子有所不同,下列的例子是在工作对象中实行任务,而不是在 QThread 子类中。
线程和工作对象

• 槽函数无论是线程的信号触发还是自定义信号触发，槽函数都在新线程里运行。
  
• 成员函数和主函数运行在主线程当中。
  

1. #include <QDebug>
2. #include <QThread>
4. class Worker : public QObject
5. {
6.     Q_OBJECT
8. public:
9.     Worker()
10.     {
11.     }
13. public slots:
14.     void doWork()
15.     {
16.         // 执行耗时的计算任务
17.         for (int i = 0; i < 5; ++i)
18.         {
19.             qDebug() << "Worker thread doing work..." << i;
20.             QThread::sleep(1);
21.         }
23.         // 计算完成后,发射 finished 信号
24.         emit finished();
25.     }
27. signals:
28.     void finished();
29. };
32. int main(int argc, char *argv[])
33. {
34.     QCoreApplication a(argc, argv);
36.     // 创建工作线程
37.     QThread* workerThread = new QThread;
39.     // 创建工作对象实例,并将其移动到工作线程中
40.     Worker* worker = new Worker;
41.     worker->moveToThread(workerThread);//将其移动到工作线程中。这确保了 Worker 对象的所有操作都在工作线程中进行
43.     // 连接信号和槽
44.     QObject::connect(workerThread, &QThread::started, worker, &Worker::doWork);
45.     QObject::connect(worker, &Worker::finished, workerThread, &QThread::quit);
46.     //即使 main() 函数执行完毕,主线程退出,QThread 对象也不会立即被释放,而是会等待工作线程完成后再被删除。
47.     QObject::connect(worker, &Worker::finished, worker, &Worker::deleteLater);
48.     QObject::connect(workerThread, &QThread::finished, workerThread, &QThread::deleteLater);
50.     // 启动工作线程
51.     workerThread->start();
53.     return a.exec();
54. }

复制代码

在这个例子中,QThread 对象代表了实际的工作线程,而 Worker 对象包罗了实际的工作逻辑。这样,我们就可以在工作线程中实行耗时的计算任务,而不会阻塞主线程。当任务完成时,Worker 对象会发射 finished 信号,从而触发工作线程退出和对象整理。 
代码运行示例

重写线程类：work.h

1. #ifndef WORK_H
2. #define WORK_H
4. #include<QDebug>
5. #include<QThread>
6. #include<QMutex>
7. #include<QSemaphore>
8. class work : public QThread
9. {
10.     Q_OBJECT
12. public:
13.     work();
14.     virtual ~work(); // 添加虚拟析构函数
17. public:
18.     void run() override;
20.     void stopAndWait() {  //完美退出
21.         m_running = false;
22.         wait();     //等待任务完成
23.         exit();  //停止并退出事件循环
24.         qDebug() << "stopAndWait";
26.         deleteLater(); //安全地删除 QObject 及其子类对象 异步地删除对象,而不是立即删除 注意：该函数是线程安全,多次调用该函数是安全的；
27.     }
29. private:
30.     bool m_running; //完美退出
31.     static uint16_t index;
32. };
34. #endif // WORK_H
37. #include "work.h"
39. uint16_t work::index = 1;
41. work::work()
42. {
43.     // 构造函数实现
44.     m_running=true;
45. }
47. work::~work()
48. {
49.     // 虚拟析构函数实现
50. }
51. void work::run() {
52.     // 执行耗时工作
53.     while (m_running) {
54.         qDebug() << "Worker thread doing run..." << this->index++;
55.         sleep(1);
56.     }
57.     qDebug() << "Worker thread exiting.";
58. }

复制代码

工作对象类

workthread.h

1. #ifndef WORKTHREAD2_H
2. #define WORKTHREAD2_H
3. #include<QDebug>
4. #include<QThread>
7. class workthread2 : public QObject
8. {
9.     Q_OBJECT
10. public:
11.     workthread2()=default;
12.     ~workthread2()=default;
13. public:
14.     enum class ThreadState { Idle, Running, Finished };
15.     Q_ENUM(ThreadState)
17. signals:
18.     void finished();
20. public slots:
21.     void doWork()
22.     {
23.         // 执行耗时的计算任务
24.         for (int i = 0; i < 5; ++i)
25.         {
26.             qDebug() << "Worker thread doing work..." << i;
27.             QThread::sleep(1);
28.         }
30.         // 计算完成后,发射 finished 信号
31.         emit finished();
32.     }
35. };
37. #endif // WORKTHREAD2_H

复制代码

main函数

1. #include <QCoreApplication>
3. #include"work.h"
4. #include<workthread2.h>
5. #include<QTimer>
6. void qtThread_text(){
7.     //第一种 继承重写run方法
8.     QVector<work*> workerThreads;
9.     // 创建并启动工作线程
10.     for(int i=0;i<3;i++)
11.     {
12.         workerThreads.append(new work());
13.     }
14.     for(int i=0;i<3;i++)
15.     {
16.         workerThreads.at(i)->start();
17.     }
20.     // 等待一段时间后,通知线程退出
21.     QThread::sleep(1);
22.     for(work* data :workerThreads){
23.         data->stopAndWait();
24.         //data->deleteLater();
25.     }
26.     //    for(int i=0;i<3;i++)
27.     //    {
28.     //        workerthread[i]->wait();
29.     //        workerthread[i]->terminate(); //发送线程终止信号
30.     //    }
33.     //第2种 使用对象模式 注意此模式是在当前线程运行
34.     QThread* newthread= new QThread;
35.     QThread* newthread2= new QThread;
36.     // 启动工作线程 一个对象只能隶属于一个线程
39.     workthread2* work2 = new workthread2;
40.     workthread2* work2_2 = new workthread2;
41.     work2->moveToThread(newthread);
42.     work2_2->moveToThread(newthread2);
43.     // 启动工作线程
44.    newthread->start();
45.    newthread2->start();
47.    // 连接信号和槽
48.     QObject::connect(newthread, &QThread::started, work2, &workthread2::doWork);
49.     QObject::connect(work2, &workthread2::finished, newthread, &QThread::quit);
50.     QObject::connect(work2, &workthread2::finished, work2, &workthread2::deleteLater);
51.     QObject::connect(newthread, &QThread::finished, newthread, &QThread::deleteLater);
53.     QObject::connect(newthread2, &QThread::started, work2_2, &workthread2::doWork);
54.     QObject::connect(work2_2, &workthread2::finished, newthread2, &QThread::quit);
55.     QObject::connect(work2_2, &workthread2::finished, work2_2, &workthread2::deleteLater);
56.     QObject::connect(newthread2, &QThread::finished, newthread2, &QThread::deleteLater);
58.     newthread->start();
59.     newthread2->start();
60. /*
61.     newthread->wait();
62.     newthread->exit();
63.     当 newthread->wait() 被调用时,它会阻塞当前线程(即主线程)直到 newthread 线程退出。然后 newthread->exit() 被调用,停止并退出了事件循环。
64.     qDebug() << "a.exec()"; 这行代码就不会被执行。
65. */
67.     // 等待线程完成并退出事件循环
68.    newthread->wait();
69.    newthread2->wait();
71.    newthread->exit();
72.    newthread2->exit();
73. }
74. int main(int argc, char *argv[])
75. {
76.     QCoreApplication a(argc, argv);
77.     qtThread_text();
79.     // 手动调用 a.exec()
80.     qDebug() << "a.exec()";
81.     return a.exec(); //开启Qt 的事件循环
82. }

复制代码

运行效果

总结

上述提到的两种使用 QThread 的方式有以下几点主要区别: (第一种重写 第二种movetoThread)

• 线程的创建方式
  
• ***线程与工作对象的关系:
  
  
  
  • 在第一种方式中,线程和工作逻辑是耦合在一起的,由于工作逻辑直接在 QThread 的子类中实现。
    
  • 在第二种方式中,线程和工作对象是解耦的,工作逻辑被封装在独立的 Worker 对象中。
    
  
  
• ***信号槽的实行位置:
  
  
  
  • move版本槽函数无论是线程的信号触发还是自定义信号触发，槽函数都在新线程里运行。
    
  • 重写版本信号槽是在主线程实行。
    
  
  
• 线程安全性:
  
  
  
  • 在第二种方式中,由于工作对象是在工作线程中运行的,因此不需要担心线程安全性题目。
    
  • 在第一种方式中,如果在 QThread 的子类中访问了共享资源,就需要特别注意线程安全性。
    
  
  
• 机动性和可重用性:
  重写机动性和可重用性低，move版本低耦合
  
• 错误处理:
  
  
  
  • 在第二种方式中,可以更容易地在工作对象中捕获和处理错误,由于工作逻辑被封装在了独立的对象中。
    
  • 在第一种方式中,错误处理可能更加困难,由于工作逻辑和线程紧耦合在一起。
    
  
  

总的来说,主要区别在于代码结构和筹划模式,而不是线程的创建方式。无论接纳哪种方式,都是在主线程中创建和启动了工作线程。由于4.8更新了movetothread版本，既然是更新，阐明这种方法更好，建议大家在使用时接纳movetothread版本

参考文献：

Qt 线程中QThread的使用_qt qthread-CSDN博客
QThread 类 | Qt 核心 5.15.17 --- QThread Class | Qt Core 5.15.17
一文搞定之Qt多线程(QThread、moveToThread)_qthread movetothread-CSDN博客
最后附上源代码链接
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