QT5 Thread线程的具体实现

时间：2022-08-13 12:17:36|栏目：C代码|点击：次

一.首先分析一下 QTimer Class与 Sleep()函数之间的秘密

QTimer *t = new QTimer(*parent); //创建QTimer 对象

t->start(_time); //计时开始每隔_time时间自动触发&QTimer::timeout信号

t->stop(); //结束计时

Sleep() //windows.h里面的系统延时函数

通过以上方法实现案例:

//button 槽函数
void Widget::on_buttonstart_clicked()
{
    t->start(2000);
    Sleep(3000);　　qDebug() << "hello world!"; 
}

//timeout信号处理函数connect(t, &QTimer::timeout,
            [=]()
    {
        ui->lcd_1->display(++i);
    });

分析,在没有Sleep()函数的情况下:

点击开始立马在控制台显示hello world!;每隔2秒lcd显示+1;

有Sleep()的存在后;点击开始程序本质是想每隔2秒lcd显示+1;3秒后控制台显示hello world!;

最终结果是:

点击开始,计时器计时,2秒后,不运行connect();3秒后connect()第一次运行;再过4秒,第二次timeout信号触发,再次运行connect();

最终显示结果为; 过时3秒制台显示hello world!lcd显示 1 再过时1秒显示2 再过2秒显示3 依次经过2秒显示累加1;

二.线程的引入;

如果我们想要的结果是,点击按钮,lcd每一秒显示+1, 3秒控制台回显hello world! 也就是Sleep(3000)显示hello world!并不会去影响到Qtrimer计时;

单独创建线程A,在A线程是实现延时3秒输出hello world!;

1.一个简单的控制台线程例子

新建一个qt控制台程序自定义一个类这里就叫class mythread

//mythread.h#ifndef MYTHREAD_H
#define MYTHREAD_H

#include <QThread>

class myThread: public QThread
{
public:
    myThread();
    void run(); //声明继承于QThread虚函数 run()
};

#endif // MYTHREAD_H

//mythread.cpp

#include "mythread.h"
#include <QDebug>

myThread::myThread()
{

}
void myThread::run()
{
  qDebug() <<  "hello world!"; //复写QThread类的 run()函数
}

//main.cpp
#include <QCoreApplication>
#include "mythread.h"   //包涵头文件
int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    myThread *thread1 = new myThread; //新建线程对象
    thread1->start();  //启动线程
 
    return a.exec();
}

上例启动了一个新线程中输出hello world!

改进上例:

//mythread.h#ifndef MYTHREAD_H
#define MYTHREAD_H

#include <QThread>

class myThread: public QThread
{
public:
    myThread();
    void run();
    QString name; //添加一个 name 对象
};

#endif // MYTHREAD_H

//mythread.cpp
#include "mythread.h"
#include <QDebug>

myThread::myThread()
{

}
void myThread::run()
{
  qDebug() <<  this->name << "hello world!";
    //添加一个for循环
  for(int i = 0; i < 1000; i++)
  {
      qDebug() << this->name << i;
  }
}

//main.cpp

#include <QCoreApplication>
#include "mythread.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    //连续创建三个子线程
    myThread *thread1 = new myThread;
    thread1->name = "mythred1";
    thread1->start();
    
    myThread *thread2 = new myThread;
    thread2->name = "mythred2";
    thread2->start();

    myThread *thread3 = new myThread;
    thread3->name = "mythred3";
    thread3->start();

    return a.exec();
}

运行结果:

结果显示输出为无序输出,结论三个线程完全独立运行,互不影响;

2.三个线程,自然会有优先权的问题,也就是cpu,先运行哪个线程;下面让我们来谈谈优先权

线程权限由线程启动函数start(Priority枚举)控制

如上例:在启动函数中加入枚枚量,具体参数可查帮助文档:

3.QMutex 类

QMutex类提供了线程之间的访问序列化。
QMutex的目的是保护对象，数据结构或代码段，以便一次只有一个线程可以访问它（这与Java synchronized关键字类似）。 QMutexLocker通常最好使用互斥锁，因为这样可以很容易地确保锁定和解锁一致地执行。

int number = 6;

  void method1()
  {
      number *= 5;
      number /= 4;
  }

  void method2()
  {
      number *= 3;
      number /= 2;
  }

如果线程thread1 ,thread2分别顺序执行method1(),method2();最终结果将会是:

// method1()
  number *= 5;        // number is now 30
  number /= 4;        // number is now 7

  // method2()
  number *= 3;        // number is now 21
  number /= 2;        // number is now 10

number = 10;

但如果线程1在行动时,被系统挂载,或其它种种因素受到延时运行,比如有更高优先级线程申请运行,而线程2确并不受影响,最终结果将会是:

// Thread 1 calls method1()
  number *= 5;        // number is now 30

  // Thread 2 calls method2().
  //
  // Most likely Thread 1 has been put to sleep by the operating
  // system to allow Thread 2 to run.
  number *= 3;        // number is now 90
  number /= 2;        // number is now 45

  // Thread 1 finishes executing.
  number /= 4;        // number is now 11, instead of 10

此时number = 11; 并不等于10; 同一程序运行不同结果,这是不允许的

此时就要借助于QMutex 类;

QMutex mutex;
  int number = 6;

  void method1()
  {
      mutex.lock();
      number *= 5;
      number /= 4;
      mutex.unlock();
  }

  void method2()
  {
      mutex.lock();
      number *= 3;
      number /= 2;
      mutex.unlock();
  }

当你在一个线程中调用lock（）时，其他线程会试图在同一个地方调用lock（），直到获得锁的线程调用unlock（）。 lock（）的一个非阻塞替代是tryLock（）。
QMutex在非竞争情况下进行了优化。如果该互斥体没有争用，则非递归QMutex将不分配内存。它的构建和销毁几乎没有开销，这意味着有很多互斥体作为其他类的一部分是很好的。

当线程1被cpu延时处理,而线程2处理到method2()时自动会进入method1()继续处理number /=4;再回到method2();而此时如果线程1继续执行时,自动又会进入到method2();

4.QThread 启动暂停等待信号与槽控制实例

延续控制台线程例子在每个线程后面加上 thread1->wait(); qDebug() << "hello world!";

预期的结果将会是, 在线程输出完后才会输出hello world!

#include <QCoreApplication>
#include "mythread.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    //连续创建三个子线程
    myThread *thread1 = new myThread;
    thread1->name = "mythred1";
    thread1->start();
    
    thread1->wait();
    qDebug() << "hello world!";

    return exec();
}

现在转到GUI下,下面一个例子:

//自定义线程类,头文件
#ifndef NITHREAD_H
#define NITHREAD_H

#include <QThread>

class nithread : public QThread
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit nithread(QObject *parent = 0);
    bool stop;

signals:
    void sig(int);

protected:
    void run();

public slots:
};

#endif // NITHREAD_H

//自定义线程类cpp
#include "nithread.h"
#include <QMutex>
nithread::nithread(QObject *parent) : QThread(parent)
{

}

void nithread::run()
{
    for(int i = 0; i < 100; i++)
    {
        QMutex mutex;
        mutex.lock();
        if(this->stop) break;
        mutex.unlock();
        emit sig(i);
        msleep(100);
    }
}

//GUi窗口类头文件
#ifndef DIALOG_H
#define DIALOG_H

#include <QDialog>
#include <nithread.h>

namespace Ui {
class Dialog;
}

class Dialog : public QDialog
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit Dialog(QWidget *parent = 0);
    ~Dialog();

private slots:
    void on_buttonstart_clicked();
    void lot(int);

    void on_buttonstop_clicked();

private:
    Ui::Dialog *ui;
    nithread *threadd;
};

#endif // DIALOG_H

//GUI类cpp
#include "dialog.h"
#include "ui_dialog.h"

Dialog::Dialog(QWidget *parent) :
    QDialog(parent),
    ui(new Ui::Dialog)
{
    ui->setupUi(this);
    threadd = new nithread(this);
    connect(threadd, SIGNAL(sig(int)), this, SLOT(lot(int)));
}

Dialog::~Dialog()
{
    delete ui;
}

void Dialog::on_buttonstart_clicked()
{
    threadd->start();
}

void Dialog::lot(int num)
{
    ui->numberlabel->setText(QString::number(num));
}

void Dialog::on_buttonstop_clicked()
{
    threadd->stop = true;
}

//main.cpp
#include "dialog.h"
#include <QApplication>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    Dialog w;
    w.show();

    return a.exec();
}

最终结果:

当点击start 开启线程 stop 停止线程通过显号与槽显示结果

然而方法一Thread线程继承QThread方式,在实际问题中却有着很多的问题如下文简介:早在2006年已经被qt工程师提出;(更直指此方法是错误的用法)

我们（Qt用户）正广泛地使用IRC来进行交流。我在Freenode网站挂出了#qt标签，用于帮助大家解答问题。我经常看到的一个问题（这让我不厌其烦），是关于理解Qt的线程机制以及如何让他们写的相关代码正确工作。人们贴出他们的代码，或者用代码写的范例，而我则总是以这样的感触告终：
你们都用错了！

我觉得有件重要的事情得澄清一下，也许有点唐突了，然而，我不得不指出，下面的这个（假想中的）类是对面向对象原则的错误应用，同样也是对Qt的错误应用。

class MyThread : public QThread
{
public:
    MyThread()
    {
        moveToThread(this);
    }

    void run();

signals:
    void progress(int);
    void dataReady(QByteArray);

public slots:
    void doWork();
    void timeoutHandler();
};

我对这份代码最大的质疑在于 moveToThread(this); 我见过太多人这么使用，并且完全不明白它做了些什么。那么你会问，它究竟做了什么？moveToThread()函数通知Qt准备好事件处理程序，让扩展的信号（signal）和槽（slot）在指定线程的作用域中调用。QThread是线程的接口，所以我们是在告诉这个线程在“它内部”执行代码。我们也应该在线程运行之前做这些事。即使这份代码看起来可以运行，但它很混乱，并不是QThread设计中的用法（QThread中写的所有函数都应该在创建它的线程中调用，而不是QThread开启的线程）。

在我的印象中，moveToThread(this); 是因为人们在某些文章中看到并且使用而流传开来的。一次快速的网络搜索就能找到此类文章，所有这些文章中都有类似如下情形的段落：

继承QThread类
添加用来进行工作的信号和槽
测试代码，发现槽函数并没有在“正确的线程”中执行
谷歌一下，发现了moveToThread(this); 然后写上“看起来的确管用，所以我加上了这行代码”

我认为，这些都源于第一步。QThread是被设计来作为一个操作系统线程的接口和控制点，而不是用来写入你想在线程里执行的代码的地方。我们（面向对象程序员）编写子类，是因为我们想扩充或者特化基类中的功能。我唯一想到的继承QThread类的合理原因，是添加QThread中不包含的功能，比如，也许可以提供一个内存指针来作为线程的堆栈，或者可以添加实时的接口和支持。用于下载文件、查询数据库，或者做任何其他操作的代码都不应该被加入到QThread的子类中；它应该被封装在它自己的对象中。

通常，你可以简单地把类从继承QThread改为继承QObject，并且，也许得修改下类名。QThread类提供了start()信号，你可以将它连接到你需要的地方来进行初始化操作。为了让你的代码实际运行在新线程的作用域中，你需要实例化一个QThread对象，并且使用moveToThread()函数将你的对象分配给它。你同过moveToThread()来告诉Qt将你的代码运行在特定线程的作用域中，让线程接口和代码对象分离。如果需要的话，现在你可以将一个类的多个对象分配到一个线程中，或者将多个类的多个对象分配到一个线程。换句话说，将一个实例与一个线程绑定并不是必须的。

我已经听到了许多关于编写Qt多线程代码时过于复杂的抱怨。原始的QThread类是抽象类，所以必须进行继承。但到了Qt4.4不再如此，因为QThread::run()有了一个默认的实现。在之前，唯一使用QThread的方式就是继承。有了线程关联性的支持，和信号槽连接机制的扩展，我们有了一种更为便利地使用线程的方式。我们喜欢便利，我们想使用它。不幸的是，我太晚地意识到之前迫使人们继承QThread的做法让新的方式更难普及。

我也听到了一些抱怨，是关于没有同步更新范例程序和文档来向人们展示如何用最不令人头疼的方式便利地进行开发的。如今，我能引用的最佳的资源是我数年前写的一篇博客。()

免责声明：你所看到的上面的一切，当然都只是个人观点。我在这些类上面花费了很多精力，因此关于要如何使用和不要如何使用它们，我有着相当清晰的想法。

译者注：

最新的Qt帮助文档同时提供了建立QThread实例和继承QThread的两种多线程实现方式。根据文档描述和范例代码来看，若想在子线程中使用信号槽机制，应使用分别建立QThread和对象实例的方式；若只是单纯想用子线程运行阻塞式函数，则可继承QThread并重写QThread::run()函数。

由于继承QThread后，必须在QThread::run()函数中显示调用QThread::exec()来提供对消息循环机制的支持，而QThread::exec()本身会阻塞调用方线程，因此对于需要在子线程中使用信号槽机制的情况，并不推荐使用继承QThread的形式，否则程序编写会较为复杂。

从Qt4.4开始,可以采用新的方法也是被称为正确的方法也是qt想推广的方法:

// Worker 类定义 cpp #include <QtCore>  
    class Worker : public QObject  
    {  
        Q_OBJECT  
    private slots:  
        void onTimeout()  
        {  
            qDebug()<<"Worker::onTimeout get called from?: "<<QThread::currentThreadId();  
        }  
    };

//main函数cpp

    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);  
       
        worker.moveToThread(&t);  
       
        t.start();  
       
        return a.exec();  
    }

总结:

继承QThread老式方法

1.定义继承QThread的类A 复写run()函数;

2.在主线程中实例化A对象a

3.通过调用a->start()启动线程,线程会自动调用run()虚函数;run不可直接调用;

新方法:

1.创建继承Obeject的类A 将要在线程中实现的方法在A类中实现

2.在主线程中实例化A对象a,再实例化QThread类对象b

3.通过a.moveToThread(&b);将a对象的实现移入线程b对象作用范围内运行

4.b->start()启动线程;

5.通过信号与槽的方式启动调用A类成员函数;

常用函数:

QThread类
start(),//启动线程;
wait()//等待线程运行结束;
quit(),//线程运行结束退出线程

线程与进程区别:

进程是系统为每个程序分配有独立运行空间的运行实例

线程是与进程共用内存空间的一个独立运行实例;相对而言线程比进程的消耗更低;

结语:

　　新版qt5的主要目的也就是让每个线程能独立运行在其线程作用域中,线程与线程之前的交互则通过connect机制;因此对于需要在子线程中使用信号槽机制的情况，并不推荐使用继承QThread的形式;些方式仅实用于在只需要在run()中运行一些简单的函数;

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本文标题：QT5 Thread线程的具体实现

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