35.QT-多线程

目录:

1.QT中的多线程编程
2.多线程示例
3.多线程-终止示例
4.多线程的同步
5.多线程的互斥QMutex
6.多线程的信号量QSemaphore
7.moveToThread实现的线程

程序和进程的区别

进程是动态的，程序是静态的,进程是程序运行时的实例,是占用系统运行资源的程序
进程是暂时的，程序是永久的, 进程是通过程序运行时得到的
程序是一个数据文件,进程是内存中动态的运行实体,用来存储数据段,代码段,指针等,并不占用系统运行资源

程序和进程的关系

一个程序可能对应多个进程,比如当多开某个程序时.
一个进程可能包含多个程序,比如一个程序依赖于包含多个DLL库(多个程序)

进程和线程的关系

进程是操作系统资源分配的基本单位
线程是操作系统调度执行的基本单位
每个进程包含了1个至多个线程,并且每个线程都可以共享进程的资源
线程也是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.
线程不能脱离进程进行单独存在,只能依赖于进程进程
在任意线程里都可以创建和撤销其它的线程
一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮,缺点在于进程切换时,效率变差

比如,当下载多个文件时,该下载相关的进程就会创建多个线程,每个线程负责下载一个文件

1.QT中的多线程编程
QT中的线程是以对象的形式(继承于QThread类)存在的
其中QThread类常用成员函数有:

void run ();
//线程体函数,需要用户自定义该函数执行的内容,内容里也可以使用exec()实现事件循环
void finished () [signal]
//信号成员函数,表示该线程执行完成,已经在run()函数中return了

void start()[slot]
//启动函数,将会执行run()函数,并且发射信号started()
void started () [signal]
//信号成员函数,表示该线程已启动
void terminate() [slot]
//强制结束正在进行的线程(不推荐,因为不会考虑资源释放), 并且发射信号terminated ()
void quit()
//告诉线程事件循环(前提必须让thread进入exec(),否则无反应)退出，返回0表示成功，相当于调用了QThread::exit(0)。

void QThread::terminated () [signal]
//信号成员函数,表示该线程已停止
sleep ( unsigned long secs )、msleep()、usleep()、
//休眠当前线程秒,毫秒,微妙

void setPriority(Priority priority);
//设置正在运行的线程优先级,必须在调用start()启动线程之后设置才有用
bool isFinished() const 
//线程是否结束
bool isRunning() const 
//线程是否正在运行

bool wait ( unsigned long time = ULONG_MAX );
//阻塞等待线程执行结束,如果time(单位毫秒)时间结束,线程还未结束,则返回false,否则返回true,如果time= ULONG_MAX,则表示一直等待

2.多线程示例

class MyThread : public QThread
{
protected:
    void run()
    {
        qDebug()<<this->objectName()<<" priority:"<<this->priority();
      for(int i=0;i<3;i++)
     {
        qDebug()<<this->objectName()<<":"<<i;
        sleep(1);
     }
    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc,argv);
   MyThread t1;
   t1.setObjectName("t1");
   t1.start();
   t1.setPriority(QThread::HighPriority);
   MyThread t2;
   t2.setObjectName("t2");
   t2.start();
   return a.exec();
}

打印:

"t1" priority: 4 
"t1" : 0 
"t2" priority: 7 
"t2" : 0 
"t1" : 1 
"t2" : 1 
"t2" : 2 
"t1" : 2

由于t1优先级低于t2,所以t2连续打印1和2

3.多线程-终止示例
在多线程里,一般都是自定义结束函数来结束进程,示例如下:

class Sample : public QThread
{
protected:
    volatile bool m_toStop;

    void run()
    {
        qDebug() << objectName() << " : begin";

        int* p = new int[10000];

        for(int i=0; !m_toStop && (i<10); i++)
        {
            qDebug() << objectName() << " : " << i;

            p[i] = i * i * i;

            msleep(500);
        }

        delete[] p;

        qDebug() << objectName() << " : end";
   }
public:
    Sample()
    {
        m_toStop = false;
    }

    void stop()
    {
        m_toStop = true;
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    qDebug() << "main begin";

    Sample t;

    t.setObjectName("t");

    t.start();

    for(int i=0; i<100000; i++)
    {
        for(int j=0; j<10000; j++)
        {

        }
    } 
    t.stop(); 
    qDebug() << "main end";
    
    return a.exec();
}

4.多线程的同步
多个线程执行时,有可能某个线程会需要等到另一个线程的结果才能执行,可以通wait()成员函数实现,等待另一个线程完成,如下图所示:

5.多线程的互斥QMutex
当一个全局的共有资源被多个线程同时调用时,则称该资源为临界资源,并且该资源需要使用QMutex互斥类,来保证线程间的互斥,避免同一时刻访问临界资源而出现意想不到的问题.
其中QMutex中关键成员函数如下:

void lock();
//获取锁,如果锁已经被其它线程获取,则将会阻塞并While等待锁释放
bool tryLock ();
//尝试获取锁, 如果获得了锁，该函数返回true,如果另一个线程锁定了互斥锁，则该函数立即返回false。
void unlock();
//释放锁

示例:

QString g_res="";
QMutex  g_mutex;
class AddThread : public QThread
{
protected:
    void run()
    {
        while(1)
        {
            g_mutex.lock();
            g_res.append("1");
            qDebug()<<"AddThread :"<<g_res;
            g_mutex.unlock();
            msleep(1);
        }
    }
};
class MinusThread : public QThread
{
protected:
    void run()
    {
        while(1)
        {
           g_mutex.lock();
            if(g_res!="")
            {
             g_res.remove(0,1);
             qDebug()<<"MinusThread :"<<g_res;
            }
            g_mutex.unlock();
            msleep(1);
        }
    }
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc,argv);
    AddThread t1;
    MinusThread t2;
    t1.start();
    t2.start();
    return a.exec();
}

如果有多个不同的临界资源时,比如: g_res1, g_res2, g_res3...g_resn
则对应的线程锁也同样需要分配相同序号: g_mutex1, g_mutex2, g_mute3...g_mutexn
注意:如果多个不同的临界资源只对应一个线程锁的话,则会降低并发效率

6.多线程的信号量QSemaphore

信号量是特殊的线程锁,内部通过一个资源值,来使得N个线程可以同时访问临界资源
其中QSemaphore中关键成员函数如下:

void acquire ( int n = 1 );
// 试图获取由信号量保护的n个资源。如果n是不可用的，这个调用将阻塞，直到有足够的资源可用为止。
void tryAcquire ( int n = 1 );
//尝试获取由信号量保护的n个资源，并在成功时返回true。如果不可用，这个调用立即返回false，并不需要获得任何资源。
int available () ;
//返回信号量当前可用的资源数量

void release ( int n = 1 );
//释放由信号量保护的n个资源。

示例:

QSemaphore sem(5); // sem.available() == 5

sem.acquire(3); // sem.available() == 2
sem.acquire(2); // sem.available() == 0
sem.release(5); // sem.available() == 5
sem.release(5); // sem.available() == 10

sem.tryAcquire(1); // sem.available() == 9, returns true
sem.tryAcquire(250); // sem.available() == 9, returns false

7.moveToThread实现的线程

在Qt4.7之后,又诞生了新的线程创建方法, 通过子类化QObject，然后使用moveToThread函数实现多线程,官方推荐使用该方法

7.1未使用moveToThread-示例

MyThread函数:

class MyThread : public QThread
{
    Q_OBJECT
    void run() override
    {
        qDebug()<< "run()  thread id = " << QThread::currentThreadId();
         while(1)
         {
            //处理逻辑
         }
    }
public:
    explicit MyThread(QThread *parent = nullptr) : QThread(parent)
    {
    }

public:
signals:
    void Send();

public slots:
    void Recv()
    {
        qDebug()<< "Recv()  thread id = " << QThread::currentThreadId();
    }
};

Main函数:

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    MyThread td;
    Widget w;
    qDebug()<< "main thread id = " << QThread::currentThreadId();

    QPushButton * pBtn = new QPushButton("btn",&w);
    QObject::connect(pBtn,SIGNAL(clicked()),&td,SLOT(Recv()));
    td.start();

    w.show();
    return a.exec();
}

打印如下所示:

如上图所示,可以看到Recv()所在的线程和main线程一样,都在主线程.这是因为MyThread对象是在主线程创建出来的.

所以使用该方式时,QThread中如果 slot 和 run 函数有共同操作的对象，则都会用QMutex锁。因为slot和run处于不同线程，需要线程间的同步.

除非 : QThread 对象依附到次线程中(通过movetoThread),或者发送的信号是在(次线程)run中发送的.

7.2 使用moveToThread-示例

由于Qthread的run函数默认调用 QThread::exec()来启动事件循环,让线程一直存在(除非调用quit()退出事件循环).

所以我们只需要定义个QObject.

然后使用moveToThread函数将该类所在的线程move到Qthread中,这样就可以实现槽函数处理无需在主线程中执行.

首先定义一个object类:

class object : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit object(QObject *parent = nullptr) : QObject(parent)
    {
    }

public:
public slots:
    void Recv()
    {
        qDebug()<< "object::Recv()  thread id = " << QThread::currentThreadId();
    }
};

然后修改main函数:

QThread td;
object obj;
obj.moveToThread(&td);
td.start();

Widget w;
QPushButton * pBtn = new QPushButton("btn",&w);
QObject::connect(pBtn,SIGNAL(clicked()),&obj,SLOT(Recv()));

如果我们想moveToThread到刚刚的MyThread类中,则需要修改其run函数,要让它进入事件循环中,否则槽函数无法生效,因为:

发送clicked()信号时,由于obj和主线程未在一个线程,所以会发送到事件队列中,而如果MyThread未在事件循环中,那么就无法获取到事件,从而失效.

所以修改MyThread:

class MyThread : public QThread
{
    Q_OBJECT

    void run() override
    {
         qDebug()<< "run()  thread id = " << QThread::currentThreadId();

         qDebug()<< "run() exec = " <<exec();       //进入事件循环,获取事件队列,除非被quit()退出

    }
public:
    explicit MyThread(QThread *parent = nullptr) : QThread(parent)
    {

    }
 
public:
signals:
    void Send();

public slots:
    void Recv()
    {
        qDebug()<< "MyThread::Recv()  thread id = " << QThread::currentThreadId();
    }
};

修改main函数:

int main(int argc, char *argv[])

{

    QApplication a(argc, argv);

    MyThread td;
    object obj;
    obj.moveToThread(&td);
    td.start();

    Widget w;
    qDebug()<< "main thread id = " << QThread::currentThreadId();
    qDebug()<<"td.thread:"<<td.thread();
    qDebug()<<"obj.thread:"<<obj.thread();
    qDebug()<<"w.thread:"<<w.thread();


    QPushButton * pBtn = new QPushButton("btn",&w);
    QObject::connect(pBtn,SIGNAL(clicked()),&td,SLOT(Recv()));
    QObject::connect(pBtn,SIGNAL(clicked()),&obj,SLOT(Recv()));

    w.show();
    return a.exec();
}

运行打印:

如上图所示,可以看到

红框中 : 槽函数是在run()函数所在的线程中运行的.
蓝框中 : obj所在的thread是MyThread,而td和w所在的线程是在main主线程.这是因为obj通过moveToThread()移动到MyThread中.而td是在主线程创建的

posted @ 2018-08-05 22:44 诺谦阅读(1785) 评论(1) 编辑收藏举报

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