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Qt對線程提供了支持,，基本形式有獨(dú)立于平臺的線程類,、線程安全方式的事件傳遞和一個全局Qt庫互斥量允許你可以從不同的線程調(diào)用Qt方法。 這個文檔是提供給那些對多線程編程有豐富的知識和經(jīng)驗(yàn)的聽眾的,。推薦閱讀： 警告：所有的GUI類（比如,，QWidget和它的子類），操作系統(tǒng)核心類（比如,，QProcess）和網(wǎng)絡(luò)類都不是線程安全的,。 QRegExp使用一個靜態(tài)緩存并且也不是線程安全的，即使通過使用QMutex來保護(hù)的QRegExp對象,。 線程類最重要的類是QThread,，也就是說要開始一個新的線程，就是開始執(zhí)行你重新實(shí)現(xiàn)的QThread::run(),。這和Java的線程類很相似。 為了寫線程程序,，在兩個線程同時希望訪問同一個數(shù)據(jù)時,，對數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)是很必要的。因此這里也有一個QMutex類,，一個線程可以鎖定互斥量,，并且在它鎖定之后，其它線程就不能再鎖定這個互斥量了,，試圖這樣做的線程都會被阻塞直到互斥量被釋放,。例如： class MyClass
{
public:
void doStuff( int );
private: QMutex mutex; int a; int b;
};
// 這里設(shè)置a為c，b為c*2,。
void MyClass::doStuff( int c )
{ mutex.lock();
a = c;
b = c * 2;
mutex.unlock();
}
這保證了同一時間只有一個線程可以進(jìn)入MyClass::doStuff(),，所以b將永遠(yuǎn)等于c * 2。 另外一個線程也需要在一個給定的條件下等待其它線程的喚醒,，QWaitCondition類就被提供了,。線程等待的條件QWaitCondition指出發(fā)生了什么事情，阻塞將一直持續(xù)到這種事情發(fā)生,。當(dāng)某種事情發(fā)生了,，QWaitCondition可以喚醒等待這一事件的線程之一或全部。（這和POSIX線程條件變量是具有相同功能的并且它也是Unix上的一種實(shí)現(xiàn),。）例如： #include <qapplication.h> #include <qpushbutton.h> // 全局條件變量 QWaitCondition mycond;
// Worker類實(shí)現(xiàn) class Worker : public QPushButton, public QThread {
Q_OBJECT public: Worker(QWidget *parent = 0, const char *name = 0) : QPushButton(parent, name) { setText("Start Working"); // 連接從QPushButton繼承來的信號和我們的slotClicked()方法 connect(this, SIGNAL(clicked()), SLOT(slotClicked())); // 調(diào)用從QThread繼承來的start()方法……這將立即開始線程的執(zhí)行 QThread::start(); } public slots: void slotClicked() { // 喚醒等待這個條件變量的一個線程 mycond.wakeOne(); } protected: void run() { // 這個方法將被新創(chuàng)建的線程調(diào)用…… while ( TRUE ) { // 鎖定應(yīng)用程序互斥鎖,，并且設(shè)置窗口標(biāo)題來表明我們正在等待開始工作 qApp->lock(); setCaption( "Waiting" ); qApp->unlock(); // 等待直到我們被告知可以繼續(xù) mycond.wait(); // 如果我們到了這里，我們已經(jīng)被另一個線程喚醒……讓我們來設(shè)置標(biāo)題來表明我們正在工作 qApp->lock(); setCaption( "Working!" ); qApp->unlock(); // 這可能會占用一些時間，幾秒,、幾分鐘或者幾小時等等,，因?yàn)檫@個一個和GUI線程分開的線程，在處理事件時,，GUI線程不會停下來…… do_complicated_thing(); } } }; // 主線程——所有的GUI事件都由這個線程處理,。 int main( int argc, char **argv ) { QApplication app( argc, argv ); // 創(chuàng)建一個worker……當(dāng)我們這樣做的時候，這個worker將在一個線程中運(yùn)行 Worker firstworker( 0, "worker" ); app.setMainWidget( &worker ); worker.show(); return app.exec(); } 只要你按下按鈕,，這個程序就會喚醒worker線程,，這個線程將會進(jìn)行并且做一些工作并且然后會回來繼續(xù)等待被告知做更多的工作。如果當(dāng)按鈕被按下時,，worker線程正在工作,，那么就什么也不會發(fā)生。當(dāng)線程完成了工作并且再次調(diào)用QWaitCondition::wait(),，然后它就會被開始,。 線程安全的事件傳遞在Qt中，一個線程總是一個事件線程——確實(shí)是這樣的,，線程從窗口系統(tǒng)中拉出事件并且把它們分發(fā)給窗口部件,。靜態(tài)方法QThread::postEvent從線程中傳遞事件，而不同于事件線程,。事件線程被喚醒并且事件就像一個普通窗口系統(tǒng)事件那樣在事件線程中被分發(fā),。例如，你可以強(qiáng)制一個窗口部件通過如下這樣做的一個不同的線程來進(jìn)行重繪： QWidget *mywidget; QThread::postEvent( mywidget, new QPaintEvent( QRect(0, 0, 100, 100) ) ); 這（異步地）將使mywidget重繪一塊100*100的正方形區(qū)域,。 Qt庫互斥量Qt庫互斥量提供了從線程而不是事件線程中調(diào)用Qt方法的一種方法,。例如： QApplication *qApp; QWidget *mywidget; qApp->lock(); mywidget->setGeometry(0,0,100,100); QPainter p;
p.begin(mywidget);
p.drawLine(0,0,100,100);
p.end();
qApp->unlock();
在Qt中沒有使用互斥量而調(diào)用一個函數(shù)通常情況下結(jié)果將是不可預(yù)知的。從另外一個線程中調(diào)用Qt的一個GUI相關(guān)函數(shù)需要使用Qt庫互斥量,。在這種情況下,，所有可能最終訪問任何圖形或者窗口系統(tǒng)資源的都是GUI相關(guān)的。使用容器類,，字符串或者輸入/輸出類,，如果對象只被一個線程使用就不需要任何互斥量了。 告誡當(dāng)進(jìn)行線程編程時,，需要注意的一些事情： - 當(dāng)使用Qt庫互斥量的時候不要做任何阻塞操作,。這將會凍結(jié)事件循環(huán)。
- 確認(rèn)你鎖定一個遞歸QMutex的次數(shù)和解鎖的次數(shù)一樣,，不能多也不能少,。
- 在調(diào)用除了Qt容器和工具類的任何東西之前鎖定Qt應(yīng)用程序互斥量。
- 謹(jǐn)防隱含地共享類,，你應(yīng)該避免在線程之間使用操作符=()來復(fù)制它們,。這將會在Qt的未來主要的或次要的發(fā)行版本中進(jìn)行改進(jìn),。
- 謹(jǐn)防那些沒有被設(shè)計為線程安全的Qt類，例如,，QPtrList的應(yīng)用程序接口就不是線程安全的并且如果不同的線程需要遍歷一個QPtrList,，它們應(yīng)該在調(diào)用QPtrList::first()之前鎖定并且在到達(dá)終點(diǎn)之后解鎖，而不是在QPtrList::next()的前后進(jìn)行鎖定和解鎖,。
- 確認(rèn)只在GUI線程中創(chuàng)建的繼承和使用了QWidget,、QTimer和QSocketNotifier的對象。在一些平臺上,，在某個不是GUI線程的線程中創(chuàng)建這樣的對象將永遠(yuǎn)不會接受到底層窗口系統(tǒng)的事件,。
- 和上面很相似，只在GUI線程中使用QNetwork類,。一個經(jīng)常被問到的問題是一個QSocket是否可以在多線程中使用,。這不是必須得，因?yàn)樗械腝Network類都是異步的,。
- 不要在不是GUI線程的線程中試圖調(diào)用processEvents()函數(shù),。這也包括QDialog::exec()、QPopupMenu::exec(),、QApplication::processEvents()和其它一些,。
- 在你的應(yīng)用程序中，不要把普通的Qt庫和支持線程的Qt庫混合使用,。這也就是說如果你的程序使用了支持線程的Qt庫,，你就不應(yīng)該連接普通的Qt庫、動態(tài)的載入普通Qt庫或者動態(tài)地連接其它依賴普通Qt庫的庫或者插件,。在一些系統(tǒng)上，這樣做會導(dǎo)致Qt庫中使用的靜態(tài)數(shù)據(jù)變得不可靠了,。
QT通過三種形式提供了對線程的支持,。它們分別是，一,、平臺無關(guān)的線程類,，二、線程安全的事件投遞,，三,、跨線程的信號-槽連接。這使得開發(fā)輕巧的多線程 Qt程序更為容易,，并能充分利用多處理器機(jī)器的優(yōu)勢,。多線程編程也是一個有用的模式，它用于解決執(zhí)行較長時間的操作而不至于用戶界面失去響應(yīng),。
Qt 線程類
Qt 包含下面一些線程相關(guān)的類：
QThread 提供了開始一個新線程的方法
QThreadStorage 提供逐線程數(shù)據(jù)存儲
QMutex 提供相互排斥的鎖,，或互斥量
QMutexLocker 是一個便利類,，它可以自動對QMutex加鎖與解鎖
QReadWriteLock 提供了一個可以同時讀寫操作的鎖
QReadLocker與QWriteLocker 是便利類，它自動對QReadWriteLock加鎖與解鎖
QSemaphore 提供了一個整型信號量,，是互斥量的泛化
QWaitCondition 提供了一種方法,，使得線程可以在被另外線程喚醒之前一直休眠。Qt 高級線程類
QtConcurrent 開啟線程事務(wù)
QFutureWatcher 觀測線程狀態(tài)
QFuture 線程啟動類
QThread創(chuàng)建線程
為創(chuàng)建一個線程,，子類化QThread并且重寫它的run()函數(shù),，例如：
class MyThread : public QThread
{
Q_OBJECT
protected:
void run();
};
void MyThread::run()
{
...
} 之后調(diào)用start，Qt即可創(chuàng)建一個線程,，并在線程中執(zhí)行run()函數(shù)中代碼,，注意UI非線程安全的。 QtConcurrent創(chuàng)建線程
QtConcurrent 創(chuàng)建線程的方法比較多,， 而且QtConcurrent 本身比較特殊,，若系統(tǒng)有空閑線程時，它會調(diào)度空閑線程,，無空閑線程時將會創(chuàng)建一個線程,。
（注意：QtConcurrent 創(chuàng)建線程歸QthreadPool管理，若超過最大線程數(shù),，將會進(jìn)入隊列等待）,，QtConcurrent創(chuàng)建線程的方法多種，以下舉例map函數(shù)：
QImage scale(const QImage &image)
{
qDebug() < < "Scaling image in thread" << QThread::currentThread();
return image.scaled(QSize(100, 100), Qt::IgnoreAspectRatio, Qt::SmoothTransformation);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
QApplication app(argc, argv);
const int imageCount = 20;
// Create a list containing imageCount images.
QList images;
for (int i = 0; i < imageCount; ++i)
images.append(QImage(1600, 1200, QImage::Format_ARGB32_Premultiplied));
// Use QtConcurrentBlocking::mapped to apply the scale function to all the
// images in the list.
QList thumbnails = QtConcurrent::blockingMapped(images, scale);
return 0;
}
Qt 線程同步
QMutex, QReadWriteLock, QSemaphore, QWaitCondition 提供了線程同步的手段,。使用線程的主要想法是希望它們可以盡可能并發(fā)執(zhí)行,，而一些關(guān)鍵點(diǎn)上線程之間需要停止或等待。例如,，假如兩個線程試圖同時訪問同一個 全局變量,，結(jié)果可能不如所愿。
QMutex
QMutex 提供相互排斥的鎖,，或互斥量,。在一個時刻至多一個線程擁有mutex,假如一個線程試圖訪問已經(jīng)被鎖定的mutex,那么它將休眠，直到擁有mutex的線程對此mutex解鎖,。Mutexes常用來保護(hù)共享數(shù)據(jù)訪問,。
QReadWriterLock
QReadWriterLock 與QMutex相似，除了它對 “read”,”write”訪問進(jìn)行區(qū)別對待,。它使得多個讀者可以共時訪問數(shù)據(jù),。使用QReadWriteLock而不是QMutex，可以使得多線程程序更具有并發(fā)性,。
QReadWriteLock lock;
void ReaderThread::run()
{
lock.lockForRead();
read_file();
lock.unlock();
}
void WriterThread::run()
{
lock.lockForWrite();
write_file();
lock.unlock();
} QSemaphore
QSemaphore 是QMutex的一般化,，它可以保護(hù)一定數(shù)量的相同資源，與此相對,，一個mutex只保護(hù)一個資源,。下面例子中,，使用QSemaphore來控制對環(huán)狀緩 沖的訪問，此緩沖區(qū)被生產(chǎn)者線程和消費(fèi)者線程共享,。生產(chǎn)者不斷向緩沖寫入數(shù)據(jù)直到緩沖末端,，再從頭開始。消費(fèi)者從緩沖不斷讀取數(shù)據(jù),。信號量比互斥量有更好 的并發(fā)性,，假如我們用互斥量來控制對緩沖的訪問，那么生產(chǎn)者,，消費(fèi)者不能同時訪問緩沖,。然而，我們知道在同一時刻,，不同線程訪問緩沖的不同部分并沒有什么 危害,。
const int DataSize = 100000;
const int BufferSize = 8192;
char buffer[BufferSize];
QSemaphore freeBytes(BufferSize);
QSemaphore usedBytes;
class Producer : public QThread
{
public:
void run();
};
void Producer::run()
{
qsrand(QTime(0,0,0).secsTo(QTime::currentTime()));
for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {
freeBytes.acquire();
buffer[i % BufferSize] = "ACGT"[(int)qrand() % 4];
usedBytes.release();
}
}
class Consumer : public QThread
{
public:
void run();
};
void Consumer::run()
{
for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {
usedBytes.acquire();
fprintf(stderr, "%c", buffer[i % BufferSize]);
freeBytes.release();
}
fprintf(stderr, "\n");
}
int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication app(argc, argv);
Producer producer;
Consumer consumer;
producer.start();
consumer.start();
producer.wait();
consumer.wait();
return 0;
} QWaitCondition
QWaitCondition 允許線程在某些情況發(fā)生時喚醒另外的線程。一個或多個線程可以阻塞等待一QWaitCondition ,用wakeOne()或wakeAll()設(shè)置一個條件,。wakeOne()隨機(jī)喚醒一個,，wakeAll()喚醒所有。
下面的例子中,，生產(chǎn)者首先必須檢查緩沖是否已滿(numUsedBytes==BufferSize),，如果是，線程停下來等待 bufferNotFull條件,。如果不是,，在緩沖中生產(chǎn)數(shù)據(jù)，增加numUsedBytes,激活條件 bufferNotEmpty,。使用mutex來保護(hù)對numUsedBytes的訪問,。另外，QWaitCondition::wait() 接收一個mutex作為參數(shù),，這個mutex應(yīng)該被調(diào)用線程初始化為鎖定狀態(tài),。在線程進(jìn)入休眠狀態(tài)之前，mutex會被解鎖,。而當(dāng)線程被喚醒 時,，mutex會處于鎖定狀態(tài),而且,，從鎖定狀態(tài)到等待狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是原子操作,，這阻止了競爭條件的產(chǎn)生。當(dāng)程序開始運(yùn)行時,，只有生產(chǎn)者可以工作,。消費(fèi)者被 阻塞等待bufferNotEmpty條件，一旦生產(chǎn)者在緩沖中放入一個字節(jié),，bufferNotEmpty條件被激發(fā),，消費(fèi)者線程于是被喚醒,。
const int DataSize = 100000;
const int BufferSize = 8192;
char buffer[BufferSize];
QWaitCondition bufferNotEmpty;
QWaitCondition bufferNotFull;
QMutex mutex;
int numUsedBytes = 0;
class Producer : public QThread
{
public:
void run();
};
void Producer::run()
{
qsrand(QTime(0,0,0).secsTo(QTime::currentTime()));
for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {
mutex.lock();
if (numUsedBytes == BufferSize)
bufferNotFull.wait(&mutex);
mutex.unlock();
buffer[i % BufferSize] = "ACGT"[(int)qrand() % 4];
mutex.lock();
++numUsedBytes;
bufferNotEmpty.wakeAll();
mutex.unlock();
}
}
class Consumer : public QThread
{
public:
void run();
};
void Consumer::run()
{
for (int i = 0; i < DataSize; ++i) {
mutex.lock();
if (numUsedBytes == 0)
bufferNotEmpty.wait(&mutex);
mutex.unlock();
fprintf(stderr, "%c", buffer[i % BufferSize]);
mutex.lock();
--numUsedBytes;
bufferNotFull.wakeAll();
mutex.unlock();
}
fprintf(stderr, "\n");
}
int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication app(argc, argv);
Producer producer;
Consumer consumer;
producer.start();
consumer.start();
producer.wait();
consumer.wait();
return 0;
}
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