如何正确使用 QThread[转译]

如何正确使用 QThread

一小段历史
- 很久以前, 继承QThread并重新实现它的run()函数是QThread多线程唯一推荐方法. 它很直观和易用, 但是在工作线程中使用信号槽机制以及Qt事件循环时, 用户常常使用错误. 因此Qt核心开发人员Bradley T. Hughes推荐使用QObject::moveToThread把worker对象移动到线程中. 一些用户开始反对以前的用法, 而实际上, 这两种用法都可以在QThread的文档中找到.

QThread::run()是线程入口点

从Qt的文档中, 我们可以看到如下内容

A QThread instance represents a thread and provides the means to start() a thread, 
which will then execute the reimplementation of QThread::run(). The run() 
implementation is for a thread what the main() entry point is for the application.
/* 译文: QThread 实例代表一个线程并提供 start() 线程的方法，然后该线程将执行 
QThread::run() 的重新实现。 run() 实现对于线程就像 main() 入口点对于应用程
序一样。*/

由于 QThread::run() 是线程入口点，因此使用用法 1 是相当直观的。

用法 1-0

要在新线程中运行一些代码，子类化 QThread 并重新实现其 run() 函数。代码如下:

#include <QtCore>

class Thread : public QThread
{
private:
    void run()
    {
        qDebug()<<"From worker thread: "<<currentThreadId();
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    qDebug()<<"From main thread: "<<QThread::currentThreadId();

    Thread t;
    QObject::connect(&t, SIGNAL(finished()), &a, SLOT(quit()));

    t.start();
    return a.exec();
}

输出结果类似下面:

From main thread:  0x15a8 
From worker thread:  0x128c

用法 1-1

由于 QThread::run() 是线程入口点，所以很容易理解，所有在 run() 函数中没有被直接调用的代码都不会在工作线程中执行。
在下面的例子中，成员变量 m_stop 将被 stop() 和 run() 访问。考虑到前者将在主线程中执行，而后者在工作线程中执行，需要mutex或其他必要的方式。

#if QT_VERSION>=0x050000
#include <QtWidgets>
#else
#include <QtGui>
#endif

class Thread : public QThread
{
    Q_OBJECT

public:
    Thread():m_stop(false)
    {}

public slots:
    void stop()
    {
        qDebug()<<"Thread::stop called from main thread: "<<currentThreadId();
        QMutexLocker locker(&m_mutex);
        m_stop=true;
    }

private:
    QMutex m_mutex;
    bool m_stop;

    void run()
    {
        qDebug()<<"From worker thread: "<<currentThreadId();
        while (1) {
            {
            QMutexLocker locker(&m_mutex);
            if (m_stop) break;
            }
            msleep(10);
        }
    }
};

#include "main.moc"
int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    qDebug()<<"From main thread: "<<QThread::currentThreadId();
    QPushButton btn("Stop Thread");
    Thread t;

    QObject::connect(&btn, SIGNAL(clicked()), &t, SLOT(stop()));
    QObject::connect(&t, SIGNAL(finished()), &a, SLOT(quit()));

    t.start();
    btn.show();
    return a.exec();
}

输出结果类似下面这样

From main thread:  0x13a8 
From worker thread:  0xab8 
Thread::stop called from main thread:  0x13a8

可以看到Thread::stop()是在主线程中执行的

用法 1-2(错误用法)

虽然上面的例子很容易理解，但是当在工作线程中引入事件系统（或队列连接）时，它就不那么直观了。
例如，如果我们想在工作线程中定期做一些事情，我们应该怎么做？
- 在 Thread::run() 中创建一个 QTimer
- 将超时信号连接到 Thread 的槽

#include <QtCore>

class Thread : public QThread
{
    Q_OBJECT
private slots:
    void onTimeout()
    {
        qDebug()<<"Thread::onTimeout get called from? : "<<QThread::currentThreadId();
    }

private:
    void run()
    {
        qDebug()<<"From worker thread: "<<currentThreadId();
        QTimer timer;
        connect(&timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(onTimeout()));
        timer.start(1000);

        exec();
    }
};

#include "main.moc"

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    qDebug()<<"From main thread: "<<QThread::currentThreadId();

    Thread t;
    t.start();

    return a.exec();
}

乍一看，代码看起来不错。当线程开始执行时，我们设置一个将在当前线程的事件队列中运行的 QTimer。我们将 onTimeout() 连接到超时信号。然后我们看下它是否还在线程中
执行结果如下

From main thread:  0x13a4 
From worker thread:  0x1330 
Thread::onTimeout get called from?:  0x13a4 
Thread::onTimeout get called from?:  0x13a4 
Thread::onTimeout get called from?:  0x13a4

我们惊奇的发现: 它们在主线程而不是工作线程中被调用。
非常有趣（我们将在下一篇博客中讨论这背后发生的事情）

如何解决这个问题呢

为了让这个 SLOT 在工作线程中工作，有人将 Qt::DirectConnection 传递给 connect() 函数，像下面这样:

connect(&timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(onTimeout()), Qt::DirectConnection);

另一些人试图将下面这行代码添加到线程构造函数中。

moveToThread(this)

它们似乎都按预期工作了。但是...第二种解决方式明显是错误的.
尽管看起来它跑起来了，但很令人费解，这也不是 QThread 设计的初衷（QThread 中的所有实现函数都是希望在新创建的线程中调用，而不是 QThread 的启动线程）
事实上，根据上面的说法，第一种解决方式也是错误的。作为 Thread 对象的成员 onTimeout()，也应从创建线程中调用。
两种方式都错了, 我们应该怎么做呢?

用法 1-3

因为 QThread 对象的任何成员都没有设计为从工作线程调用。所以我们要使用SLOTS就必须创建一个独立的worker对象。

#include <QtCore>

class Worker : public QObject
{
    Q_OBJECT
private slots:
    void onTimeout()
    {
        qDebug()<<"Worker::onTimeout get called from?: "<<QThread::currentThreadId();
    }
};

class Thread : public QThread
{
    Q_OBJECT

private:
    void run()
    {
        qDebug()<<"From work thread: "<<currentThreadId();
        QTimer timer;
        Worker worker;
        connect(&timer, SIGNAL(timeout()), &worker, SLOT(onTimeout()));
        timer.start(1000);

        exec();
    }
};

#include "main.moc"

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    qDebug()<<"From main thread: "<<QThread::currentThreadId();

    Thread t;
    t.start();

    return a.exec();
}

执行结果如下:

From main thread:  0x810 
From work thread:  0xfac 
Worker::onTimeout get called from?:  0xfac 
Worker::onTimeout get called from?:  0xfac 
Worker::onTimeout get called from?:  0xfac

问题终于解决了!
虽然这很完美，但是您可能已经注意到，当在工作线程中使用事件循环 QThread::exec() 时，QThread::run() 中的代码似乎与 QThread 本身无关。
那么我们是否可以将对象创建从 QThread::run() 中移出，同时，它们的槽函数仍然会被 QThread::run() 调用？

用法 2-0

如果我们只想使用 QThread::exec()，它默认被 QThread::run() 调用，则不需要再对 QThread 进行子类化。
- 创建一个 Worker 对象
- 连接信号与槽
- 将 Worker 对象移动到子线程
- start线程

#include <QtCore>

class Worker : public QObject
{
    Q_OBJECT
private slots:
    void onTimeout()
    {
        qDebug()<<"Worker::onTimeout get called from?: "<<QThread::currentThreadId();
    }
};

#include "main.moc"

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    qDebug()<<"From main thread: "<<QThread::currentThreadId();

    QThread t;
    QTimer timer;
    Worker worker;

    QObject::connect(&timer, SIGNAL(timeout()), &worker, SLOT(onTimeout()));
    timer.start(1000);

    timer.moveToThread(&t);
    worker.moveToThread(&t);

    t.start();

    return a.exec();
}

结果如下:

From main thread:  0x1310 
Worker::onTimeout get called from?:  0x121c 
Worker::onTimeout get called from?:  0x121c 
Worker::onTimeout get called from?:  0x121c

正如预期的那样，槽函数不在主线程中运行
在这个例子中，QTimer 和 Worker 都被移动到了子线程中。实际上，不需要将 QTimer 移动到子线程。

用法 2-1

只需删除 timer.moveToThread(&t) 这行; 从上面的例子中也可以按预期工作。

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    qDebug()<<"From main thread: "<<QThread::currentThreadId();

    QThread t;
    QTimer timer;
    Worker worker;

    QObject::connect(&timer, SIGNAL(timeout()), &worker, SLOT(onTimeout()));
    timer.start(1000);

//    timer.moveToThread(&t);
    worker.moveToThread(&t);

    t.start();

    return a.exec();
}

不同之处在于:
在2-0这个例子中:
- 信号 timeout() 从子线程发出
- 由于 timer 和 worker 生活在同一个线程中，因此它们的连接类型是直接连接。
- 槽函数在发出信号的同一个 thead 中被调用。
  在2-1这个例子中:
- 信号 timeout() 从主线程发出
- 由于 timer 和 worker 位于不同的线程中，因此它们的连接类型是排队连接。
- 槽函数在其活动线程（即子线程）中被调用。
多亏了一种称为queued connections的机制，跨不同线程连接信号和槽是安全的。如果所有跨线程通信都通过queued connections完成，则不再需要采取QMutex等线程安全措施。

总结

子类化 QThread 并重新实现其 run() 函数很直观，子类化 QThread 仍然有很多完全有效的理由，但是当在工作线程中使用事件循环时，以正确的方式进行操作并不容易。
当事件循环存在时，通过将它们移动到线程来使用工作对象很容易使用，因为它隐藏了事件循环和queued connections的细节。

参考博文

原博文地址

http://blog.debao.me/2013/08/how-to-use-qthread-in-the-right-way-part-1/

ps: 跨线程的信号和槽连接参数总结

Qt::AutoConnection: 如果信号发射和信号接收的对象在同一个线程, 那么默认执行方式为Direct Connection. 否则, 默认执行方式为Queued Connection.
Qt::DirectConnection: 信号发射后, 槽立即被调用. 槽函数在信号发送者的线程中执行, 而接收者可能和发送者不在同一个线程.
Qt::QueuedConnection: 在控制权返回到接收者线程的事件循环后才调用. 槽函数在接收者的线程中执行. 发送信号后, 槽函数不会立即执行, 而是等接收者的当前函数执行完, 进入事件循环后, 槽函数才会被调用. 多线程环境下, 这个用的最多.
Qt::BlockingQueuedConnection: 槽的调用与Queued Connection相同, 但发送者线程会阻塞等待槽函数返回, 如果接收者线程和发送者线程相同, 则不能使用此方式连接, 因为会引起死锁.
Qt::UniqueConnection: 单独使用时, 与Auto Connection相同, 但该参数可以防止重复连接, 当重复连接时会连接失败, connect函数返回false. 该参数可以通过按位或（|）与以上四个结合在一起使用。重复连接时会失败, 并返回false.

posted @ 2021-06-08 16:10 技术不支持阅读(357) 评论(0) 编辑收藏举报

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如何正确使用 QThread[转译]

如何正确使用 QThread

QThread::run()是线程入口点

用法 1-0

用法 1-1

用法 1-2(错误用法)

如何解决这个问题呢

用法 1-3

用法 2-0

用法 2-1

总结

参考博文

原博文地址

ps: 跨线程的信号和槽连接参数总结

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