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Qt中的线程相关知识涵盖了线程创建、管理、通信以及线程安全等方面。下面将详细讲解这些知识点#xff0c;并提供对应的示例代码。
线程创建与管理
QThread类
Qt通过QThread类来创建和管理线程。要创建一个新的工作线程#xff0c;通常有两种方法#…详解Qt中使用线程
Qt中的线程相关知识涵盖了线程创建、管理、通信以及线程安全等方面。下面将详细讲解这些知识点并提供对应的示例代码。
线程创建与管理
QThread类
Qt通过QThread类来创建和管理线程。要创建一个新的工作线程通常有两种方法
方法一直接创建QThread子类
创建一个继承自QThread的类并重写run()方法来指定线程执行的任务。
class MyThread : public QThread {Q_OBJECTpublic:explicit MyThread(QObject *parent nullptr) : QThread(parent) {}protected:void run() override {// 在这里编写线程执行的任务for (int i 0; i 100; i) {qDebug() Thread working: i;msleep(100); // 模拟耗时任务}}
};// 使用示例
MyThread *thread new MyThread(this);
thread-start(); // 启动线程方法二使用工作对象与QThread配合
创建一个实现了run()方法的工作类并将其移入QThread实例中。这种方法更符合“单一职责原则”将线程管理与线程任务分离。
class Worker : public QObject {Q_OBJECTpublic:explicit Worker(QObject *parent nullptr) : QObject(parent) {}public slots:void run() {// 在这里编写线程执行的任务for (int i 0; i 100; i) {qDebug() Worker running: i;msleep(100); // 模拟耗时任务}}
};// 使用示例
QThread *thread new QThread(this);
Worker *worker new Worker();
worker-moveToThread(thread); // 将工作对象移入线程connect(thread, QThread::started, worker, Worker::run); // 当线程启动时触发工作对象的run()方法
connect(worker, QObject::destroyed, thread, QThread::quit); // 工作对象销毁时让线程退出
connect(thread, QThread::finished, thread, QObject::deleteLater); // 线程结束后删除线程对象thread-start(); // 启动线程线程通信与同步
实际使用线程过程中我们将很大的精力用在线程通信与同步中。接下来详细说一下。
信号与槽
Qt的信号槽机制支持跨线程通信。当一个线程中的对象发出信号时连接到该信号的槽函数可以在另一个线程中执行。由于信号槽机制内部已经处理了线程同步问题因此它是线程间安全的数据交换方式。
class Worker : public QObject {Q_OBJECTQ_PROPERTY(int progress READ getProgress NOTIFY progressChanged)public:explicit Worker(QObject *parent nullptr) : QObject(parent), m_progress(0) {}int getProgress() const { return m_progress; }public slots:void processData() {for (int i 0; i 100; i) {m_progress i;emit progressChanged(i);msleep(100); // 模拟耗时任务}}signals:void progressChanged(int value);private:int m_progress;
};// 主线程中接收进度更新
connect(worker, Worker::progressChanged, this, [this](int value) {ui-progressBar-setValue(value);
});// 启动工作线程
QThread *thread new QThread(this);
Worker *worker new Worker();
worker-moveToThread(thread);
connect(thread, QThread::started, worker, Worker::processData);
thread-start();互斥锁QMutex、信号量QSemaphore与条件变量QWaitCondition
对于更复杂的线程同步需求可以使用Qt提供的同步机制
QMutex用于保护临界区防止多个线程同时访问同一块数据。QSemaphore用于控制同时访问共享资源的线程数量。QWaitCondition允许线程在特定条件不满足时挂起自己直到条件满足后再被唤醒。
QMutex使用示例
QMutex是用来实现线程同步的一种工具它可以确保同一时间内只允许一个线程访问受保护的资源。下面是一个简单的QMutex使用例子展示如何在两个线程中安全地访问和修改共享资源
#include QCoreApplication
#include QThread
#include QDebug
#include QMutexclass SharedResource : public QObject {Q_OBJECT
public:explicit SharedResource(QObject *parent nullptr) : QObject(parent), count(0), mutex(new QMutex()) {}void increment() {mutex-lock();count;qDebug() Count incremented from thread: QThread::currentThreadId();mutex-unlock();}int getCount() const {QMutexLocker locker(mutex.get());return count;}private:int count;QSharedPointerQMutex mutex;
};// 工作线程类
class WorkerThread : public QThread {Q_OBJECT
public:WorkerThread(SharedResource *resource, QObject *parent nullptr) : QThread(parent), resource(resource) {}protected:void run() override {for (int i 0; i 100; i) {resource-increment();msleep(100); // 模拟耗时操作}}private:SharedResource *resource;
};int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication app(argc, argv);// 创建共享资源SharedResource sharedResource;// 创建并启动两个工作线程WorkerThread thread1(sharedResource);WorkerThread thread2(sharedResource);thread1.start();thread2.start();// 等待两个线程都完成thread1.wait();thread2.wait();qDebug() 两个线程结束后count最终值为: sharedResource.getCount();return app.exec();
}#include main.moc在这个例子中定义了一个名为SharedResource的类其中包含一个整型变量count并且使用了一个QMutex来保护这个变量。在increment()方法中加锁解锁来保证线程安全地递增count值。
此外创建了一个名为WorkerThread的线程类它在运行时会调用SharedResource的increment()方法。启动两个WorkerThread实例它们会在各自的线程中同时尝试增加count的值但由于QMutex的存在这两个线程会交替访问并修改count确保了数据的安全性。
最后主线程等待所有工作线程完成后输出最终的count值展示经过多线程并发操作后得到的结果
QSemaphore使用示例
QSemaphore在Qt中用于管理有限的资源它主要用于解决生产者-消费者问题、控制访问许可的数量以及其他类型的并发控制场景。下面是一个简化的QSemaphore使用例子模拟了一个生产者线程向缓冲区写入数据消费者线程从缓冲区读取数据的过程
#include QCoreApplication
#include QThread
#include QSemaphore
#include QDebug// 缓冲区大小
const int BufferSize 10;// 循环缓冲区
char buffer[BufferSize];
QSemaphore freeSlots(BufferSize); // 初始化空闲槽数量为缓冲区大小
QSemaphore usedSlots(0); // 初始化已使用槽数量为0// 生产者线程类
class Producer : public QThread {
public:void run() override {while (true) {freeSlots.acquire(); // 请求一个空闲槽位// 这里省略了实际数据生产的代码buffer[index] P; // 假设生成一个字符数据usedSlots.release(); // 释放一个槽位表示已填充数据qDebug() Producer produced data at index: index;index (index 1) % BufferSize;msleep(100); // 模拟生产延迟}}private:int index 0;
};// 消费者线程类
class Consumer : public QThread {
public:void run() override {while (true) {usedSlots.acquire(); // 请求一个已使用槽位// 这里省略了实际数据消耗的代码qDebug() Consumer consumed data at index: index;freeSlots.release(); // 释放一个槽位表示已消费数据index (index 1) % BufferSize;msleep(200); // 模拟消费延迟}}
};int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication app(argc, argv);Producer producer;Consumer consumer;producer.start();consumer.start();producer.wait();consumer.wait();return app.exec();
}#include main.moc在这个例子中 我们创建了两个信号量freeSlots代表缓冲区中可用的空闲位置数量初始化为缓冲区大小usedSlots代表已被占用的位置数量初始化为0。 生产者线程每次运行时首先获取一个空闲槽位freeSlots.acquire()然后假定填入数据之后释放一个已使用槽位usedSlots.release()。 消费者线程则相反首先获取一个已使用槽位usedSlots.acquire()接着假定消费掉数据然后释放一个空闲槽位freeSlots.release()。
通过这种方式QSemaphore确保了任何时候缓冲区中被占用的槽位不超过其容量同时也确保了生产者不会在没有空闲槽位的情况下继续生产消费者也不会在没有数据可消费的情况下继续消费。
注意这个例子为了简洁起见省略了一些细节比如实际的数据生产和消费过程以及线程安全的索引管理等。在实际项目中还需根据具体情况进行适当的错误处理和边界条件检查。
QWaitCondition使用示例
QWaitCondition在Qt中用于线程间的同步当某个条件不满足时线程可以进入等待状态直到另一个线程改变了条件并唤醒等待的线程。下面是一个简化的QWaitCondition使用示例模拟了一个生产者线程向队列添加数据消费者线程从队列移除数据并且在队列为空时消费者线程会等待生产者线程添加数据的情况
#include QThread
#include QWaitCondition
#include QMutex
#include QQueueQQueueint dataQueue;
QMutex queueMutex;
QWaitCondition dataAvailable;class Producer : public QThread {
public:void run() override {for (int i 0; i 100; i) {queueMutex.lock();if (dataQueue.isEmpty()) {qDebug() Producing data: i;dataQueue.enqueue(i);// 数据已添加通知消费者线程数据可用dataAvailable.wakeOne();}queueMutex.unlock();// 模拟生产延迟msleep(100);}}
};class Consumer : public QThread {
public:void run() override {forever {queueMutex.lock();while (dataQueue.isEmpty()) {// 队列为空消费者线程等待数据dataAvailable.wait(queueMutex);}if (!dataQueue.isEmpty()) {int value dataQueue.dequeue();qDebug() Consuming data: value;}queueMutex.unlock();// 模拟消费延迟msleep(50);}}
};int main(int argc, char *argv[])
{QCoreApplication app(argc, argv);Producer producer;Consumer consumer;producer.start();consumer.start();producer.wait();// 在实际情况中可能需要更好的机制来终止消费者线程例如通过信号或中断循环return app.exec();
}#include main.moc在这个例子中
定义了一个受保护的队列dataQueue和一个互斥量queueMutex来保证对队列操作的线程安全性。使用QWaitCondition实例dataAvailable来同步生产者和消费者线程。生产者线程在循环中向队列添加数据并在数据添加后调用dataAvailable.wakeOne()来唤醒至少一个等待的消费者线程。消费者线程在循环中尝试从队列中取出数据如果发现队列为空则调用dataAvailable.wait(queueMutex)进入等待状态直到收到生产者线程的通知。
通过这样的方式生产者和消费者能够有效地同步工作消费者不会在无数据可消费时浪费CPU资源而是会等待生产者准备好数据后再继续执行。
线程安全与资源管理
线程安全
在多线程环境下访问共享数据时必须确保线程安全。常见的策略有
互斥访问使用QMutex、QReadWriteLock等工具保护临界区。无状态函数设计线程任务函数不依赖任何外部状态仅接受参数和返回结果。线程本地存储使用QThreadStorage存储线程私有数据避免数据竞争。
资源管理
线程生命周期确保线程在完成任务后能正常退出并清理相关资源。如使用QThread::wait()等待线程结束或在工作类的析构函数中调用QThread::quit()和QThread::wait()。异常处理在线程任务函数中妥善处理异常防止因异常导致线程无法正常退出。
使用建议
避免过度线程化过多的线程可能导致上下文切换频繁反而降低性能。根据任务性质和系统资源合理设置线程数量。优先使用高级API对于简单并行计算任务考虑使用QtConcurrent库提供的函数如QtConcurrent::run()、QtConcurrent::map()等它们能自动管理线程池简化编程。
综上Qt提供了丰富的线程相关类和函数帮助开发者实现多线程编程。通过正确使用这些工具可以有效提升应用程序的响应速度、并发处理能力和资源利用率同时需要注意线程安全、资源管理和线程间通信等问题。上述示例代码展示了创建线程、使用信号槽进行线程间通信以及线程同步的基本用法。 文章转载自： http://www.morning.yswxq.cn.gov.cn.yswxq.cn http://www.morning.chbcj.cn.gov.cn.chbcj.cn http://www.morning.jpgfq.cn.gov.cn.jpgfq.cn http://www.morning.rnqnp.cn.gov.cn.rnqnp.cn http://www.morning.nsncq.cn.gov.cn.nsncq.cn http://www.morning.pwppk.cn.gov.cn.pwppk.cn http://www.morning.rknhd.cn.gov.cn.rknhd.cn http://www.morning.yzzfl.cn.gov.cn.yzzfl.cn http://www.morning.hknk.cn.gov.cn.hknk.cn http://www.morning.fdlyh.cn.gov.cn.fdlyh.cn http://www.morning.zstry.cn.gov.cn.zstry.cn http://www.morning.tckxl.cn.gov.cn.tckxl.cn http://www.morning.lynkz.cn.gov.cn.lynkz.cn http://www.morning.mrfnj.cn.gov.cn.mrfnj.cn http://www.morning.zcsch.cn.gov.cn.zcsch.cn http://www.morning.phtqr.cn.gov.cn.phtqr.cn http://www.morning.wjplm.cn.gov.cn.wjplm.cn http://www.morning.thwhn.cn.gov.cn.thwhn.cn http://www.morning.yrrnx.cn.gov.cn.yrrnx.cn http://www.morning.wgdnd.cn.gov.cn.wgdnd.cn http://www.morning.qhtlq.cn.gov.cn.qhtlq.cn http://www.morning.lmzpk.cn.gov.cn.lmzpk.cn http://www.morning.ybgt.cn.gov.cn.ybgt.cn http://www.morning.dfltx.cn.gov.cn.dfltx.cn http://www.morning.jfjpn.cn.gov.cn.jfjpn.cn http://www.morning.kqpsj.cn.gov.cn.kqpsj.cn http://www.morning.fktlg.cn.gov.cn.fktlg.cn http://www.morning.blxlf.cn.gov.cn.blxlf.cn http://www.morning.rbkgp.cn.gov.cn.rbkgp.cn http://www.morning.wrtxk.cn.gov.cn.wrtxk.cn http://www.morning.wynnb.cn.gov.cn.wynnb.cn http://www.morning.ztfzm.cn.gov.cn.ztfzm.cn http://www.morning.wsyst.cn.gov.cn.wsyst.cn http://www.morning.jytrb.cn.gov.cn.jytrb.cn http://www.morning.ndngj.cn.gov.cn.ndngj.cn http://www.morning.bqnhh.cn.gov.cn.bqnhh.cn http://www.morning.phnbd.cn.gov.cn.phnbd.cn http://www.morning.kjyhh.cn.gov.cn.kjyhh.cn http://www.morning.frcxx.cn.gov.cn.frcxx.cn http://www.morning.kdxzy.cn.gov.cn.kdxzy.cn http://www.morning.pumali.com.gov.cn.pumali.com http://www.morning.flfdm.cn.gov.cn.flfdm.cn http://www.morning.rpfpx.cn.gov.cn.rpfpx.cn http://www.morning.npqps.cn.gov.cn.npqps.cn http://www.morning.xcbnc.cn.gov.cn.xcbnc.cn http://www.morning.rbsmm.cn.gov.cn.rbsmm.cn http://www.morning.kwrzg.cn.gov.cn.kwrzg.cn http://www.morning.xhsxj.cn.gov.cn.xhsxj.cn http://www.morning.zxqxx.cn.gov.cn.zxqxx.cn http://www.morning.fhlfp.cn.gov.cn.fhlfp.cn http://www.morning.gqfbl.cn.gov.cn.gqfbl.cn http://www.morning.pumali.com.gov.cn.pumali.com http://www.morning.qpnmd.cn.gov.cn.qpnmd.cn http://www.morning.jjtwh.cn.gov.cn.jjtwh.cn http://www.morning.nyqzz.cn.gov.cn.nyqzz.cn http://www.morning.qngcq.cn.gov.cn.qngcq.cn http://www.morning.zqsnj.cn.gov.cn.zqsnj.cn http://www.morning.bmjfp.cn.gov.cn.bmjfp.cn http://www.morning.frqtc.cn.gov.cn.frqtc.cn http://www.morning.qcfcz.cn.gov.cn.qcfcz.cn http://www.morning.lqrpk.cn.gov.cn.lqrpk.cn http://www.morning.rqlbp.cn.gov.cn.rqlbp.cn http://www.morning.zybdj.cn.gov.cn.zybdj.cn http://www.morning.jtqxs.cn.gov.cn.jtqxs.cn http://www.morning.qwlml.cn.gov.cn.qwlml.cn http://www.morning.rwqj.cn.gov.cn.rwqj.cn http://www.morning.rjynd.cn.gov.cn.rjynd.cn http://www.morning.wglhz.cn.gov.cn.wglhz.cn http://www.morning.httzf.cn.gov.cn.httzf.cn http://www.morning.zxrtt.cn.gov.cn.zxrtt.cn http://www.morning.bwzzt.cn.gov.cn.bwzzt.cn http://www.morning.dongyinet.cn.gov.cn.dongyinet.cn http://www.morning.lbgsh.cn.gov.cn.lbgsh.cn http://www.morning.cspwj.cn.gov.cn.cspwj.cn http://www.morning.mlpmf.cn.gov.cn.mlpmf.cn http://www.morning.kbqws.cn.gov.cn.kbqws.cn http://www.morning.pzpj.cn.gov.cn.pzpj.cn http://www.morning.kscwt.cn.gov.cn.kscwt.cn http://www.morning.ktsth.cn.gov.cn.ktsth.cn http://www.morning.ssqrd.cn.gov.cn.ssqrd.cn
