Qt学习笔记之多线程
1. 多线程
通常情况下，应用程序都是在一个线程中执行操作。 但是，当调用一个耗时操作（例如，大批量I/O或大量矩阵变换等CPU密集操作）时，用户界面常常会冻结。而使用多线程可以解决这一问题。
多线程有以下几个优势：
-
提高应用程序响应速度。
这对于图形界面开发的程序尤为重要，当一个操作耗时很长时，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，避免以上问题。
-
使多CPU系统更加有效。
当前线程数不大于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，这样有利于代码的理解和维护。
多线程程序有以下几个特点：
- 多线程程序的行为无法预期，当多次执行程序时，每一次的结果都可能不同。
- 多线程的执行顺序无法保证，它与操作系统的调度策略和线程优先级等因素有关。
- 多线程的切换可能发生在任何时刻、任何地点。
- 多线程对代码的敏感度高，对代码的细微修改都可能产生意想不到的结果。
基于以上这些特点，为了有效的使用线程，开发人员必须对其进行控制。
1.1 线程介绍
在Qt中使用QThread 来管理线程。下面来看一个简单的例子:
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
: QMainWindow(parent)
{
QWidget *widget = new QWidget(this);
QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout;
widget->setLayout(layout);
QLCDNumber *lcdNu///mber = new QLCDNumber(this);
layout->addWidget(lcdNumber);
QPushButton *button = new QPushButton(tr("Start"), this);
layout->addWidget(button);
setCentralWidget(widget);
QTimer *timer = new QTimer(this);
connect(timer, &QTimer::timeout,
[=]()
{
static int sec = 0;
lcdNumber->display(QString::number(sec++));
}
);
connect(button, &QPushButton::clicked,
[=]()
{
timer->start(1);
for (int i = 0; i < 2000000000; i++);
timer->stop();
}
);
}
我们的主界面有一个用于显示时间的 LCD 数字面板还有一个用于启动任务的按钮。程序的目的是用户点击按钮，开始一个非常耗时的运算（程序中我们以一个 2000000000 次的循环来替代这个非常耗时的工作，在真实的程序中，这可能是一个网络访问，可能是需要复制一个很大的文件或者其它任务），同时 LCD 开始显示逝去的毫秒数。毫秒数通过一个计时器QTimer进行更新。计算完成后，计时器停止。这是一个很简单的应用，也看不出有任何问题。但是当我们开始运行程序时，问题就来了：点击按钮之后，程序界面直接停止响应，直到循环结束才开始重新更新。
有经验的开发者立即指出，这里需要使用线程。这是因为 Qt 中所有界面都是在 UI 线程中（也被称为主线程，就是执行了QApplication::exec()的线程），在这个线程中执行耗时的操作（比如那个循环），就会阻塞 UI 线程，从而让界面停止响应。界面停止响应，用户体验自然不好，不过更严重的是，有些窗口管理程序会检测到你的程序已经失去响应，可能会建议用户强制停止程序，这样一来你的程序可能就此终止，任务再也无法完成。所以，为了避免这一问题，我们要使用 QThread 开启一个新的线程：
/******************* mythread.hpp *******************************/
#include <QThread>
class mythread : public QThread
{
Q_OBJECT
public:
explicit mythread(QObject *parent = 0);
signals:
void isDone();
protected:
void run() //QThread的虚函数,线程处理函数不能直接调用，通过 start（）间接调用
{
sleep(5);
emit isDone();
}
public slots:
};
/******************* widget.cpp *******************************/
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QThread>
#include <QDebug>
Widget::Widget(QWidget *parent) :
QWidget(parent),
ui(new Ui::Widget)
{
ui->setupUi(this);
timer = new QTimer(this);
thread = new mythread(this);
#if 1
connect(thread,&mythread::isDone,this,&Widget::timerstop);
connect(timer,&QTimer::timeout,this,&Widget::ledshow);
#else
connect(thread,&mythread::isDone, //使用lambda表达式会出现以下提示
//Timers cannot be stopped from another thread
[=]()
{
timer->stop();
}
);
connect(timer,&QTimer::timeout,
[=]()
{
static int i = 0;
i++;
ui->lcdNumber->display(i);
}
);
#endif
connect(this,&Widget::destroyed,this,&Widget::threadclose);//线程关闭函数
}
Widget::~Widget()
{
delete ui;
}
void Widget::on_pushButton_clicked()
{
if(!timer->isActive())
{
timer->start(1);
}
thread->start();
}
void Widget::ledshow()
{
static int i = 0;
i++;
ui->lcdNumber->display(i);
}
void Widget::timerstop()
{
timer->stop();
}
void Widget::threadclose()
{
thread->quit();
thread->wait();
qDebug()<<"Thread close";
}
/******************* widget.h *******************************/
#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H
#include <QWidget>
#include <QTimer>
#include "mythread.hpp"
namespace Ui {
class Widget;
}
class Widget : public QWidget
{
Q_OBJECT
public:
explicit Widget(QWidget *parent = 0);
~Widget();
private slots:
void on_pushButton_clicked();
void ledshow();
void timerstop();
void threadclose()
private:
Ui::Widget *ui;
QTimer * timer;
mythread * thread;
};
#endif // WIDGET_H
注意，我们增加了一个mythread类。mythread继承自QThread类，重写了其run()函数。我们可以认为，run()函数就是新的线程需要执行的代码。在这里就是要执行这个循环，然后发出计算完成的信号。run()是线程的入口，就像main()对于应用程序的作用，使用QThread::start()函数启动一个线程（注意，这里不是run()函数）。再次运行程序，你会发现现在界面已经不会被阻塞了。
这是 Qt 线程的最基本的使用方式之一（确切的说，这种方式已经不大推荐使用，不过因为看起来很清晰，而且简单使用起来也没有什么问题，所以还是有必要介绍）。代码看起来很简单，不过，如果你认为 Qt 的多线程编程也很简单，那就大错特错了。Qt 多线程的优势设计使得它使用起来变得容易，但是坑很多，稍不留神就会被绊住，尤其是涉及到与 QObject 交互的情况。稍懂多线程开发的童鞋都会知道，调试多线程开发简直就是煎熬。
1.2 多线程的使用
在Qt4.7及以后版本推荐使用以下的工作方式。其主要特点就是利用Qt的事件驱动特性，将需要在次线程中处理的业务放在独立的模块（类）中，由主线程创建完该对象后，将其移交给指定的线程，且可以将多个类似的对象移交给同一个线程。在这个例子中，信号由主线程的QTimer对象发出，之后Qt会将关联的事件放到worker所属线程的事件队列。由于队列连接的作用，在不同线程间连接信号和槽是很安全的。
示例代码如下：
class Worker : public QObject
{
Q_OBJECT
private slots:
void onTimeout()
{
qDebug()<<"Worker::onTimeout get called from?:"<<QThread::currentThreadId();
}
};
int main(int argc, char *argv[])
{
QApplication a(argc, argv);
qDebug()<<"From main thread: "<<QThread::currentThreadId();
QThread t;
QTimer timer;
Worker worker;
QObject::connect(&timer, SIGNAL(timeout()), &worker, SLOT(onTimeout()));
// 启动定时器
timer.start(1000);
// 将类对象移交个线程
worker.moveToThread(&t);
// 启动线程
t.start();
return a.exec();
}
关于Qobject类的connect函数最后一个参数（connect的第五个参数）⭐⭐
连接类型：
-
自动连接(AutoConnection)，默认的连接方式。
-
如果信号与槽，也就是发送者与接受者在同一线程，等同于直接连接；
-
如果发送者与接受者处在不同线程，等同于队列连接。
-
-
直接连接(DirectConnection)
当信号发射时，槽函数立即直接调用。无论槽函数所属对象在哪个线程，槽函数总在发送者所在线程执行。
-
队列连接(QueuedConnection)
当控制权回到接受者所在线程的事件循环时，槽函数被调用。槽函数在接受者所在线程执行。
总结：
队列连接：槽函数在接受者所在线程执行。
直接连接：槽函数在发送者所在线程执行。
自动连接：二者不在同一线程时，等同于队列连接
多线程使用过程中注意事项：
线程不能操作UI对象（从Qwidget直接或间接派生的窗口对象）
需要移动到子线程中处理的模块类，创建的对象的时候不能指定父对象。
1.3 使用线程绘图
根据前面讲过的知识,实现以下案例:
在窗口中有一个按钮,当点击按钮之后,在线程中绘制一张图片,然后将绘制好的图片显示到当前窗口中。
实现步骤：
将需要画图线程中的操作放入单独的一个类中去处理：
/******************* MyThread.h *******************************/
#ifndef MYTHREAD_H
#define MYTHREAD_H
#include <QObject>
#include <QImage>
#include <QPainter>
class MyThread : public QObject
{
Q_OBJECT
public:
explicit MyThread(QObject *parent = 0);
void drawing(); //线程处理函数
signals:
void updateimg(QImage);//更新绘图信号
public slots:
};
#endif // MYTHREAD_H
/******************* MyThread.cpp *******************************/
#include "mythread.h"
#include <QPen>
#include <QBrush>
MyThread::MyThread(QObject *parent) : QObject(parent)
{
}
void MyThread::drawing()
{
//定义QImage绘图设备;
QImage image(600,600,QImage::Format_ARGB32);
//定义画家
QPainter p(&image);
//定义画笔
QPen pen;
pen.setWidth(5); //画笔宽度；
p.setPen(pen); //画笔交给画家
QBrush brush;
brush.setStyle(Qt::Dense2Pattern);
brush.setColor(Qt::blue);
p.setBrush(brush);
//定义5个点
QPoint a[]=
{
QPoint(qrand()%500,qrand()%500),
QPoint(qrand()%500,qrand()%500),
QPoint(qrand()%500,qrand()%500),
QPoint(qrand()%500,qrand()%500),
QPoint(qrand()%500,qrand()%500)
};
p.drawPolygon(a,5);
emit updateimg(image);//发送绘图完成信号
}
在UI线程中(主线程)中创建Work类对象, 并调用moveToThread函数将操作移入到子线程中取处理.
/******************* widget.h *******************************/
#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H
#include <QWidget>
#include <QThread>
#include "mythread.h"
namespace Ui {
class Widget;
}
class Widget : public QWidget
{
Q_OBJECT
public:
explicit Widget(QWidget *parent = 0);
~Widget();
void paintEvent(QPaintEvent *event);
void getimage(QImage ); //槽函数
void threadclose();//线程关闭槽函数
private:
Ui::Widget *ui;
QImage image;
MyThread * mythread; //自定义线程
QThread * thread;
};
#endif // WIDGET_H
/******************* widget.cpp *******************************/
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
Widget::Widget(QWidget *parent) :
QWidget(parent),
ui(new Ui::Widget)
{
ui->setupUi(this);
//自定义类对象，分配空间，不可以指定父对象
mythread = new MyThread;
//创建子线程
thread = new QThread(this);
//把子线程添加到线程中
mythread->moveToThread(thread);
//启动子线程，未启动线程处理函数
thread->start();
//线程处理函数必须通过single slot调用
connect(ui->pushButton,&QPushButton::clicked,mythread,&MyThread::drawing);//按钮点击触发绘图线程
connect(mythread,&MyThread::updateimg,this,&Widget::getimage); //加载绘图线程结果
connect(this,&Widget::destroyed,this,&Widget::threadclose); //线程销毁
}
Widget::~Widget()
{
delete ui;
}
void Widget::paintEvent(QPaintEvent *event)
{
QPainter p(this); //创建画家，指定画图设备为窗口
p.drawImage(20,20,image);
}
void Widget::getimage(QImage temp)
{
image = temp;
update();//更新窗口，间接调用paintEvent
}
void Widget::threadclose()
{
//退出子线程
thread->quit();
//回收资源
thread->wait();
}
如果需要在窗口中绘制图形,那么就需要重写paintEvent事件处理函数。通过QPainter对象将子线程中绘制的图片画到当前窗口中。如果需要刷新窗口可以调用update（）函数，时间处理器会自动被调用。
void Widget::paintEvent(QPaintEvent *event)
{
QPainter p(this); //创建画家，指定画图设备为窗口
p.drawImage(20,20,image);
}
本文来自博客园，作者：写bug的小黄，转载请注明原文链接：https://www.cnblogs.com/nemo-blog/p/17481186.html
【推荐】国内首个AI IDE，深度理解中文开发场景，立即下载体验Trae
【推荐】编程新体验，更懂你的AI，立即体验豆包MarsCode编程助手
【推荐】抖音旗下AI助手豆包，你的智能百科全书，全免费不限次数
【推荐】轻量又高性能的 SSH 工具 IShell：AI 加持，快人一步
· TypeScript + Deepseek 打造卜卦网站：技术与玄学的结合
· 阿里巴巴 QwQ-32B真的超越了 DeepSeek R-1吗？
· 【译】Visual Studio 中新的强大生产力特性
· 10年+ .NET Coder 心语 ── 封装的思维：从隐藏、稳定开始理解其本质意义
· 【设计模式】告别冗长if-else语句：使用策略模式优化代码结构