Qt修炼手册11_多线程编程和QThread类
1.事件循环
学习QT多线程编程之前,有必要先熟悉事件循环的概念。先看一个单线程界面程序的主函数代码:int main(int argc, char* argv[]) {QApplication app(argc, argv);// 构造主窗口对象并显示MainWindow w;w.show(); // 进入事件循环return app.exec(); }
在程序初始化完成后,主线程进入main()函数开始执行应用代码。一般地,我们在主线程上构建界面对象,然后进入事件循环以处理控件绘制、用户输入、系统输出等消息。这就是我们通常说的事件驱动模型。
这里需要提一个问题,为什么需要多线程编程?
多线程编程旨在提高人机交互的感受。主线程承担着用户交互的重任,当在主线程上运行费时的代码时,就会影响用户的正常操作。所以我们常把一些费时费力的计算工作移出主线程,开辟新的线程来运行之。QThread是QT中用于线程管理的类,调用一个QThread对象的start()方法时,会创建一个新的线程并执行它的run()方法。默认地,run()会调用exec()方法进入自己的消息循环中。如下图所示:上图中有主线程、工作线程都是执行事件循环,并且注意到主线程内部含有thr、w、objs这些QObject对象(这些对象都是在主线程上创建的)。主线程的事件循环负责检测这些对象是否有消息要处理,有的话则调用对象的slot方法。可以使用QObject::moveToThread方法将某个对象移到其他线程中,譬如:class Worker : public QObject {Q_OBJECT… }void someFunc() {QThread thr = new QThread;Worker worker = new Worker;worker->moveToThread(thr);thr->start();… }
如果在主线程上调用someFunc(),则thr和worker在创建后关联在主线程上,当调用worker-> moveToThread()后,worker对象关联到了新的线程中,如图所示:
2.QThread类
2.1 类基础
QThread类可以不受平台影响而实现线程。QThread提供在程序中可以控制和管理现成的多种成员函数和信号/槽。通过QThread类的成员函数start()启动线程。class Worker : public QObject {Q_OBJECT public slots:void doWork(){......} };void MyObject::putWorkerInThread() {Worker *worker = new Worker;QThread *workerThread = new QThread(this);connect(workerThread, &QThread::started, worker, &Worker::doWork);connect(workerThread, &QThread::finished,worker, &Worker::deleteLater);worker->moveToThread(workerThread);//开始进行事件循环,并发射信号workerThread->start();workerThread->start(); }
上述代码中,Worker类的槽与启动分离线程时发送的信号、线程终止时发送的信号相关联。如果我们启动了线程,就会调用Worker类的槽函数doWork()。
换言之,如果运行putWorkerInThread()的函数start(),那么就相当于发送了线程的启动信号(QThread::started),根据定义的信号-槽,程序就会调用与函数connect()相关联的Worker类的槽函数doWorker()。如果结束线程,则自动发送QThread::finished信号,发送此信号后,立即释放Worker使用过的线程内存区域。QThread通过信号函数started()和finished()通知开始和结束,并查看线程状态。可以确认究竟是使用函数isfinished()信号终止线程,还是使用函数isRunning()启动线程。使用函数exit()和quit()可以结束线程。2.2 多线程初步
如果使用多线程,有时需要等到所有线程终止。此时,使用函数wait()即可。线程中,使用成员函数sleep()、msleep()、usleep()可以暂停秒、毫秒及微秒单位的线程。3.QThread使用的内存区域
QThread使用的内存区域分为线程私有区域和共享内存区域。线程内部使用的寄存器区域只能在线程内部共享。共享数据区域可以访问其他线程。线程内部使用的寄存器和栈区域如下图所示:线程内部共享区域虽然不能访问其他线程,但栈区域可以在线程间共享。因此,如果实现多种线程访问栈区域,需要注意互斥体,读写锁等线程的安全性。
3.多线程编程实例与解析
widget.h#ifndef WIDGET_H #define WIDGET_H#include <QtWidgets/QWidget> #include "ui_widget.h" #include <QThread> #include <QPushButton> #include <QMutex> class MyThread : public QThread {Q_OBJECT public:MyThread(int num); private:bool threadStop;int number;QMutex mutex; public:void stop(); protected:void run(); }; / class widget : public QWidget {Q_OBJECT public:widget(QWidget *parent = 0);~widget();MyThread *thread1;MyThread *thread2; private slots:void btn_start();void btn_stop();void btn_isRunning();void btn_isFinished(); private:Ui::widgetClass ui; };#endif // WIDGET_H
widegt.cpp
#include "widget.h" MyThread::MyThread(int num) { number = num; }void MyThread::stop() {threadStop = true;qDebug("[%d] Thread stop", number); }void MyThread::run() {threadStop = false;int i = 0;while(!threadStop){mutex.lock();qDebug("[%d] MyThread %d", number, i);i++;sleep(1);mutex.unlock();} }/// widget::widget(QWidget *parent): QWidget(parent) {ui.setupUi(this);thread1 = new MyThread(1);thread2 = new MyThread(2);QPushButton *btn_start = new QPushButton("START", this);btn_start->setGeometry(10, 10, 80, 40);QPushButton *btn_stop = new QPushButton("STOP", this);btn_stop->setGeometry(100, 10, 80, 40);QPushButton *btn_isRunning = new QPushButton("IsRunning", this);btn_isRunning->setGeometry(200, 10, 100, 40);QPushButton *btn_isFinished = new QPushButton("IsFinished", this);btn_isFinished->setGeometry(310, 10, 100, 40);connect(btn_start, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(btn_start()));connect(btn_stop, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(btn_stop()));connect(btn_isRunning, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(btn_isRunning()));connect(btn_isFinished, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(btn_isFinished())); }void widget::btn_start() {thread1->start();thread2->start(); }void widget::btn_stop() {thread1->stop();thread2->stop(); }void widget::btn_isRunning() {if(thread1->isRunning())qDebug("[1] Thread is running");elseqDebug("[1] Thread is not running");if(thread2->isRunning())qDebug("[2] Thread is running");elseqDebug("[2] Thread is not running"); }void widget::btn_isFinished() {if(thread1->isFinished())qDebug("[1] Thread Finish");elseqDebug("[1] Thread not Finish");if(thread2->isFinished())qDebug("[2] Thread Finish");elseqDebug("[2] Thread not Finish"); }widget::~widget() {}
输出结果:
代码分析:
1.QThread信号与槽
- 信号:终止线程实例运行发送信号(void finished)、启动线程实例发送信号(void started)、结束线程实例发送信号(void terminated)
- 槽:线程中止运行槽(finished)、线程启动槽(start)、线程结束槽(terminate)
2.QThread优先级QThread通过函数setPriority()设置优先级。
4.关于QDebug的一点思考
VS2010开发Qt,怎么显示qDebug信息(添加DOS窗口):
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