Qt多线程学习：创建多线程

【为什么要用多线程？】

传统的图形用户界面应用程序都只有一个执行线程，并且一次只执行一个操作。如果用户从用户界面中调用一个比较耗时的操作，当该操作正在执行时，用户界面通常会冻结而不再响应。这个问题可以用事件处理和多线程来解决。

【Linux有线程的概念吗？】

传统的UNIX系统也支持线程的概念，但一个进程里只允许有一个线程，这样多线程就是多进程。Linux下的Posix线程（pthreads）是一种轻量级的进程的移植性实现，线程的调度由内核完成，每个线程都有自己的编号。如果使用线程，总体消耗的系统资源较少，线程间通信也比较容易，在工程中推荐使用线程。

【使用多线程有什么好处？】

提高应用程序的响应速度。这对于开发图形界面程序尤其重要，当一个操作耗时很长时（比如大批量I/O或大量矩阵变换等CPU密集操作），整个系统都会等待这个操作，程序就不能响应键盘、鼠标、菜单等操作，而使用多线程技术可将耗时长的操作置于一个新的线程，从而避免上述问题。
使多CPU系统更加有效。当线程数不大于CPU数目时，操作系统可以调度不同的线程运行于不同的CPU上。
改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程，成为独立或半独立的运行部分，这样有利于程序的理解和维护。

【Qt中创建线程的方法】

只需要子类化QThread并重新实现它的run()函数就可以了。run()是个纯虚函数，是线程执行的入口，在run()里出现的代码将会在另外线程中被执行。run()函数是通过start()函数来实现调用的。

【实例】

下面一个例子给出了在应用程序中除了主线程外，还提供了线程A和B。如果单击窗口中的按钮“Start A”，Qt的控制台就会连续输出字母“A”，此时按钮“Start A”被刷新为“Stop A”。再单击按钮“Start B”，控制台会交替输出字母“A”和“B”。如果再单击按钮“Stop A”，则控制台只输出字母“B”。

thread.h代码

 1 #ifndef THREAD_H
 2 #define THREAD_H
 3
 4 #include <QThread>
 5 #include <iostream>
 6
 7 class Thread : public QThread
 8 {
 9     Q_OBJECT
10 public:
11     Thread();
12     void setMessage(QString message);
13     void stop();
14
15 protected:
16     void run();
17     void printMessage();
18
19 private:
20     QString messageStr;
21     volatile bool stopped;
22 };
23
24 #endif // THREAD_H

注：

stopped被声明为易失性变量（volatile variable，断电或中断时数据丢失而不可再恢复的变量类型），这是因为不同的线程都需要访问它，并且我们也希望确保它能在任何需要的时候都保持最新读取的数值。如果省略关键字volatile，则编译器就会对这个变量的访问进行优化，可能导致不正确的结果。

thread.cpp代码

 1 #include "thread.h"
 2 #include <QDebug>
 3
 4 Thread::Thread()
 5 {
 6     stopped = false;
 7 }
 8
 9 void Thread::run()
10 {
11     while(!stopped)
12     {
13         printMessage();
14     }
15     stopped = false;
16 }
17
18 void Thread::stop()
19 {
20     stopped = true;
21 }
22
23 void Thread::setMessage(QString message)
24 {
25     messageStr = message;
26 }
27
28 void Thread::printMessage()
29 {
30     qDebug()<<messageStr;
31     sleep(1);
32 }

注：

QTread提供了一个terminate()函数，该函数可以再一个线程还在运行的时候就终止它的执行，但不推荐用terminate()，因为terminate()不会立刻终止这个线程，该线程何时终止取决于操作系统的调度策略，也就是说，它可以随时停止线程执行而不给这个线程自我清空的机会。更安全的方法是用stopped变量和stop()函数，如例子所示。
调用setMessage()让第一个线程每隔1秒打印字母“A”，而让第二个线程每隔1秒打印字母“B”。
线程会因为调用printf()而持有一个控制I/O的锁，多个线程同时调用printf()在某些情况下回造成控制台输出阻塞，而用qDebug()作为控制台输出一般不会出现上述问题。

threaddialog.h代码

 1 #ifndef THREADDIALOG_H
 2 #define THREADDIALOG_H
 3
 4 #include <QPushButton>
 5 #include <QDialog>
 6 #include <QCloseEvent>
 7 #include "thread.h"
 8
 9 class ThreadDialog : public QDialog
10 {
11     Q_OBJECT
12
13 public:
14     ThreadDialog(QWidget *parent=0);
15
16 protected:
17     void closeEvent(QCloseEvent *event);
18
19 private slots:
20     void startOrStopThreadA();
21     void startOrStopThreadB();
22     void close();
23
24 private:
25     Thread threadA;
26     Thread threadB;
27     QPushButton *threadAButton;
28     QPushButton *threadBButton;
29     QPushButton *quitButton;
30 };
31
32 #endif // THREADDIALOG_H

threaddialog.cpp代码

 1 #include "threaddialog.h"
 2
 3 ThreadDialog::ThreadDialog(QWidget *parent) : QDialog(parent)
 4 {
 5     threadA.setMessage("A");
 6     threadB.setMessage("B");
 7
 8     threadAButton = new QPushButton(tr("Start A"), this);
 9     threadAButton->setGeometry(10, 30, 80, 30);
10     threadBButton = new QPushButton(tr("Start B"),this);
11     threadBButton->setGeometry(110, 30, 80, 30);
12     quitButton = new QPushButton(tr("Quit"), this);
13     quitButton->setGeometry(210, 30, 80, 30);
14     quitButton->setDefault(true);
15
16     connect(threadAButton, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(startOrStopThreadA()));
17     connect(threadBButton, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(startOrStopThreadB()));
18     connect(quitButton, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(close()));
19 }
20
21 void ThreadDialog::startOrStopThreadA()
22 {
23     if(threadA.isRunning())
24     {
25         threadAButton->setText(tr("Stop A"));
26         threadA.stop();
27         threadAButton->setText(tr("Start A"));
28     }
29     else
30     {
31         threadAButton->setText(tr("Start A"));
32         threadA.start();
33         threadAButton->setText(tr("Stop A"));
34     }
35 }
36
37 void ThreadDialog::startOrStopThreadB()
38 {
39     if(threadB.isRunning())
40     {
41         threadBButton->setText(tr("Stop B"));
42         threadB.stop();
43         threadBButton->setText(tr("Strat B"));
44     }
45     else
46     {
47         threadBButton->setText(tr("Start B"));
48         threadB.start();
49         threadBButton->setText(tr("Stop B"));
50     }
51 }
52
53 void ThreadDialog::closeEvent(QCloseEvent *event)
54 {
55     threadA.stop();
56     threadB.stop();
57     threadA.wait();
58     threadB.wait();
59     event->accept();
60 }
61
62 void ThreadDialog::close()
63 {
64     exit(0);
65 }

注：

startOrStopA的逻辑是：当单击A的按钮时，如果系统判断到有线程A在运行中，就把A的按钮刷新为“Stop A”，表示可以进行stop A的动作，并停止线程A的运行，再将A的按钮刷新为“Start A”。否则，如果线程A没有运行，就把按钮刷新为表示可以运行的“Start A”，启动线程A，然后将A按钮刷新为“Stop A”。
当不用Qt设计器时，new一个button出来，需要指定一个父类，比如this，否则运行程序，窗口里没有按钮。
new了多个按钮或控件，需要用setGeometry来确定它们的大小和位置，否则前面的被后面的覆盖，最终看到的是最后一个按钮。setGeometry的前2个参数是相对于窗口的坐标位置，后两个参数是按钮的长宽。
单击Quit或关闭窗口，就停止所有正在运行的线程，并且在调用函数QCloseEvent::accept()之前等待它们完全结束，这样就可以确保应用程序是以一种原始清空的状态退出的。
如果没有62~65行的重新定义close函数，使进程完全退出。否则点击Quit按钮或叉号退出窗口后，进程依然驻留在系统里。

main.cpp代码

 1 #include "threaddialog.h"
 2 #include <QApplication>
 3
 4 int main(int argc, char *argv[])
 5 {
 6     QApplication app(argc, argv);
 7     ThreadDialog *threaddialog = new ThreadDialog;
 8     //threaddialog->exec();

  //threaddialog->exec();

       threaddialog->show();//否则关闭界面后线程不能正常退出

 9     return app.exec();10 }

注：

在GUI程序中，主线程也被称为GUI线程，因为它是唯一一个允许执行GUI相关操作的线程。必须在创建一个QThread之前创建QApplication对象。

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