QT 将单线程改为线程池 端口扫描3.5

商道如狼道  论坛元老 | 2025-1-11 13:02:08 | 显示全部楼层 | 阅读模式
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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

  1. #ifndef SCANTASK_H  
  2. #define SCANTASK_H  
  4. #include <QTcpSocket>  
  5. #include <QDebug>  
  6. #include <QRunnable>  
  7. #include <QObject>  
  9. class ScanTask : public QObject, public QRunnable // 需要继承两个类  
  10. {  
  11.     Q_OBJECT  
  12. public:  
  13.     ScanTask(QString strIP, int intPort);  
  14.     ~ScanTask();  
  15.     void setPaused(bool paused); // 设置暂停状态  
  16.     void closeThread(); // 关闭线程  
  18. protected:  
  19.     void run() override; // 重写 run 方法  
  21. private:  
  22.     volatile bool isStop; // 控制任务停止  
  23.     volatile bool isPaused; // 控制任务暂停  
  24.     QString m_strIP; // IP 地址  
  25.     int m_intPort; // 端口号  
  27. signals:  
  28.     void send_scan_signal(int port, bool isOpen); // 发送扫描结果信号  
  29.     void finished(int port, bool isOpen); // 扫描完成信号  
  30. };  
  32. #endif // SCANTASK_H
复制代码
ScanTask.cpp

  1. #include "scantask.h"  
  3. ScanTask::ScanTask(QString strIP, int intPort)  
  4.     : m_strIP(strIP), m_intPort(intPort), isStop(false), isPaused(false) // 初始化成员变量  
  5. {  
  6. }  
  8. ScanTask::~ScanTask()  
  9. {  
  10.     qDebug("ScanTask deleted.");  
  11. }  
  13. void ScanTask::setPaused(bool paused)  
  14. {  
  15.     isPaused = paused; // 更新暂停状态  
  16. }  
  18. void ScanTask::closeThread()  
  19. {  
  20.     isStop = true; // 设置为停止状态  
  21. }  
  23. void ScanTask::run()  
  24. {  
  25.     QTcpSocket socket;  
  26.     socket.abort(); // 取消任何现有连接  
  28.     // 执行端口扫描  
  29.     if (isStop) return; // 检查是否停止  
  31.     socket.connectToHost(m_strIP, m_intPort); // 连接到指定的 IP 和端口  
  32.     if (socket.waitForConnected(1000)) // 等待连接  
  33.     {  
  34.         emit send_scan_signal(m_intPort, true); // 发送信号，表示端口打开  
  35.         qDebug("%d: %s", m_intPort, "opened"); // 调试信息  
  36.     }  
  37.     else  
  38.     {  
  39.         emit send_scan_signal(m_intPort, false); // 发送信号，表示端口关闭  
  40.         qDebug("%d: %s", m_intPort, "closed");  
  41.     }  
  42. }
复制代码
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

  1. #ifndef MAINWINDOW_H  
  2. #define MAINWINDOW_H  
  4. #include <QMessageBox>  
  5. #include <QTreeWidget>  
  6. #include <QMainWindow>  
  7. #include <QThreadPool>  
  8. #include "scantask.h"  
  10. QT_BEGIN_NAMESPACE  
  11. namespace Ui { class MainWindow; }  
  12. QT_END_NAMESPACE  
  14. class MainWindow : public QMainWindow  
  15. {  
  16.     Q_OBJECT  
  17. public:  
  18.     MainWindow(QWidget *parent = nullptr);  
  19.     ~MainWindow();  
  20. protected:  
  21. private:  
  22.     Ui::MainWindow *ui;  
  23.     QTreeWidgetItem *itemRoot; // 树形控件的条目，用于表示目标 IP  
  24.     QTreeWidgetItem *itemLeaf; // 树形控件的条目，用于表示目标端口  
  25.     QThreadPool *threadpool; // 声明一个线程池  
  26.     bool isPaused; // 控制暂停状态  
  27. private slots:  
  28.     void on_pushButton_Scan_clicked();  
  29.     void on_stopButton_clicked();  
  30.     void on_pushButton_Quit_clicked();  
  31.     void recv_result(int port, bool isOpen); // 自定义槽函数，用于接收线程发送的消息  
  32.     void on_pushButton_Stop_clicked(); // 暂停按钮点击事件  
  33.     void on_pushButton_Continue_clicked(); // 继续按钮点击事件  
  34. };  
  36. #endif // MAINWINDOW_H
复制代码
MainWindow.cpp

  1. #include "mainwindow.h"  
  2. #include "ui_mainwindow.h"  
  4. MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)  
  5.     : QMainWindow(parent)  
  6.     , ui(new Ui::MainWindow)  
  7. {  
  8.     ui->setupUi(this);  
  9.     // 给 QTreeWidget 初始化表头  
  10.     QStringList head;  
  11.     head << "扫描结果";  
  12.     ui->treeWidget->setHeaderLabels(head);  
  13.     threadpool = new QThreadPool; // 创建线程池  
  14.     threadpool->setMaxThreadCount(10); // 设置最大线程数  
  15.     isPaused = false; // 初始化暂停状态  
  16. }  
  18. MainWindow::~MainWindow()  
  19. {  
  20.     delete ui;  
  21. }  
  23. void MainWindow::on_pushButton_Scan_clicked()  
  24. {  
  25.     ui->pushButton_Scan->setEnabled(false); // 正在扫描时，禁用扫描按钮  
  26.     QString strIP = ui->lineEdit_IP->text(); // 获取用户输入的 IP 地址  
  27.     int startPort = ui->spinBox_Port->value(); // 获取用户输入的起始端口  
  28.     int endPort = startPort + 10; // 假设扫描 10 个端口  
  30.     // 验证 IP 地址是否为空  
  31.     if (strIP.isEmpty()) {  
  32.         QMessageBox::information(this, "Error", "请输入 IP", QMessageBox::Ok);  
  33.         return; // 退出函数  
  34.     }  
  36.     ui->treeWidget->clear(); // 清空 QTreeWidget 中的先前结果  
  37.     itemRoot = new QTreeWidgetItem(ui->treeWidget, QStringList(strIP)); // 创建根节点，显示 IP 地址  
  39.     for (int i = startPort; i < endPort; i++) { // 扫描指定范围的端口  
  40.         ScanTask *task = new ScanTask(strIP, i); // 创建新的扫描任务  
  41.         connect(task, &ScanTask::send_scan_signal, this, &MainWindow::recv_result); // 连接信号  
  42.         threadpool->start(task); // 将任务提交到线程池  
  43.         QThread::msleep(10); // 短暂休眠，避免过快提交任务  
  44.     }  
  45. }  
  47. void MainWindow::recv_result(int port, bool isOpen)  
  48. {  
  49.     QString strPort = QString::number(port); // 将端口号转换为字符串  
  50.     // 根据端口状态创建叶子节点  
  51.     if (isOpen)  
  52.         itemLeaf = new QTreeWidgetItem(itemRoot, QStringList(strPort + " opened")); // 端口打开  
  53.     else  
  54.         itemLeaf = new QTreeWidgetItem(itemRoot, QStringList(strPort + " closed")); // 端口关闭  
  55.     ui->treeWidget->expandAll(); // 展开所有项  
  56. }  
  58. void MainWindow::on_stopButton_clicked()  
  59. {  
  60.     // 停止所有正在运行的任务  
  61.     threadpool->clear(); // 清理线程池中未执行完的任务  
  62.     ui->pushButton_Scan->setEnabled(true); // 重新启用扫描按钮  
  63. }  
  65. void MainWindow::on_pushButton_Quit_clicked()  
  66. {  
  67.     QApplication::quit(); // 退出应用程序  
  68. }  
  70. void MainWindow::on_pushButton_Stop_clicked()  
  71. {  
  72.     isPaused = true; // 设置为暂停状态  
  73.     ui->pushButton_Stop->setEnabled(false); // 禁用暂停按钮  
  74.     ui->pushButton_Continue->setVisible(true); // 显示继续按钮  
  75. }  
  77. void MainWindow::on_pushButton_Continue_clicked()  
  78. {  
  79.     isPaused = false; // 设置为继续状态  
  80.     ui->pushButton_Stop->setEnabled(true); // 启用暂停按钮  
  81.     ui->pushButton_Continue->setVisible(false); // 隐藏继续按钮  
  82. }
复制代码
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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