Qt多线程1：QThread

2022-09-02 15:47:52 浏览数 (1)

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

文章目录

  • 0. 参考文献
  • 1. Qt多线程概述
  • 2. 继承 QThread
    • 2.1写一个继承于`QThread`的线程
    • 2.2 QThread的几个函数quit、exit、terminate函数
    • 2.3 正确的终止一个线程
    • 2.4 如何正确启动一个线程
      • 2.4.1正确的启动一个全局线程(和UI一直存在的线程)
      • 2.4.2 如何启动一个局部线程(用完即释放的线程)
    • 2.5 继承`QThread`的一些总结
  • 3. 继承QObject的多线程实现
    • 3.1 创建及销毁线程
    • 3.2 加锁对性能的影响
    • 3.3 总结

0. 参考文献

Qt使用多线程的一些心得——1.继承QThread的多线程使用方法

Qt使用多线程的一些心得——2.继承QObject的多线程使用方法

1. Qt多线程概述

Qt有两种多线程的方法，其中一种是继承QThread的run函数，另外一种是把一个继承于QObject的类转移到一个Thread里。 Qt4.8之前都是使用继承QThread的run这种方法，但是Qt4.8之后，Qt官方建议使用第二种方法。两种方法区别不大，用起来都比较方便，但继承QObject的方法更加灵活。这里要记录的是如何正确的创建一个线程，特别是如何正确的退出一个线程。

2. 继承 QThread

在使用继承QThread的run方法之前需要了解一条规则：

QThread只有run函数是在新线程里的，其他所有函数都在QThread生成的线程里

如果QThread是在ui所在的线程里生成，那么QThread的其他非run函数都是和ui线程一样的，所以，QThread的继承类的其他函数尽量别要有太耗时的操作，要确保所有耗时的操作都在run函数里。 在UI线程下调用QThread的非run函数（其实也不应该直接调用run函数，而应该使用start函数），和执行普通函数无区别，这时，如果这个函数要对QThread的某个变量进行变更，而这个变量在run函数里也会被用到，这时就需要注意加锁的问题，因为可能这个变量前几毫秒刚刚在run中调用，再调用时已经被另外的线程修改了。

2.1写一个继承于QThread的线程

任何继承于QThread的线程都是通过继承QThread的run函数来实现多线程的，因此，必须重写QThread的run函数，把复杂逻辑写在QThread的run函数中。

看看一个普通继承QThread的例子： 头文件：

代码语言：javascript复制
#ifndef THREADFROMQTHREAD_H
#define THREADFROMQTHREAD_H
#include <QThread>

class ThreadFromQThread : public QThread
{ 
   
    Q_OBJECT
signals:
    void message(const QString& info);
    void progress(int present);
public:
    ThreadFromQThread(QObject* par);
    ~ThreadFromQThread();
    void setSomething();
    void getSomething();
    void setRunCount(int count);
    void run();
    void doSomething();
private:
    int m_runCount;
};

#endif // THREADFROMQTHREAD_H

cpp文件：

代码语言：javascript复制
#include "ThreadFromQThread.h"
#include <QDebug>
ThreadFromQThread::ThreadFromQThread(QObject* par) : QThread(par)
,m_runCount(20)
{ 
   

}

ThreadFromQThread::~ThreadFromQThread()
{ 
   
    qDebug() << "ThreadFromQThread::~ThreadFromQThread()";
}

void ThreadFromQThread::setSomething()
{ 
   
    msleep(500);
    QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId());
    emit message(str);
}

void ThreadFromQThread::getSomething()
{ 
   
    msleep(500);
    emit message(QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));
}

void ThreadFromQThread::setRunCount(int count)
{ 
   
    m_runCount = count;
    emit message(QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));
}

void ThreadFromQThread::run()
{ 
   
    int count = 0;
    QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FILE__).arg(__FUNCTION__).arg((int)QThread::currentThreadId());
    emit message(str);
    while(1)
    { 
   
        sleep(1);
          count;
        emit progress(((float)count / m_runCount) * 100);
        emit message(QString("ThreadFromQThread::run times:%1").arg(count));
        doSomething();
        if(m_runCount == count)
        { 
   
            break;
        }
    }
}

void ThreadFromQThread::doSomething()
{ 
   
    msleep(500);
    emit message(QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));    
}

这个简单的例子有一个Qt类常见的内容，包含了普通方法，信号槽，和一个run函数。这里函数setSomething();进行了500ms的延迟，getSomething同理。这是为了验证在QThread::run()之外调用QThread成员函数不会运行在新线程里。

上面代码用到了QThread::currentThreadId()这是一个静态函数，用于返回当前线程句柄，这个值除了区分以外没有别的用处。

为了验证这个线程，编写一个简单的界面，这个界面主要用于验证如下几个问题：、

  • 在UI线程调用setSomething();函数和getSomething();函数会不会卡顿？
  • 在UI线程调用QThread::quit()或QThread::exit()函数会不会停止线程？
  • 在UI线程调用QThread::terminate函数会不会停止线程？
  • 如何正确的退出线程？

2.2 QThread的几个函数quit、exit、terminate函数

为了验证上面这些，编写一个简单的界面如下图所示：

代码语言：javascript复制
#include "Widget.h"
#include "ui_Widget.h"
#include "ThreadFromQThread.h"
#include <QDebug>
Widget::Widget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::Widget)
{ 
   
    ui->setupUi(this);
    //控件初始化
    ui->progressBar->setRange(0,100);
    ui->progressBar->setValue(0);
    ui->progressBar_heart->setRange(0,100);
    ui->progressBar_heart->setValue(0);
    //按钮的信号槽关联
    connect(ui->pushButton_qthread1,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQThreadClicked);
    connect(ui->pushButton_qthread1_setSomething,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQthread1SetSomethingClicked);
    connect(ui->pushButton_qthread1_getSomething,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQthread1GetSomethingClicked);
    connect(ui->pushButton_qthreadQuit,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQthreadQuitClicked);
    connect(ui->pushButton_qthreadTerminate,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQthreadTerminateClicked);
    connect(ui->pushButton_qthreadExit,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQThreadExitClicked);
    connect(ui->pushButton_doSomthing,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQThreadDoSomthingClicked);
    connect(ui->pushButton_qthreadRunLocal,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQThreadRunLoaclClicked);
    //
    connect(ui->pushButton_qobjectStart,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonObjectMove2ThreadClicked);
    connect(ui->pushButton_objQuit,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonObjectQuitClicked);
    //
    connect(&m_heart,&QTimer::timeout,this,&Widget::heartTimeOut);
    m_heart.setInterval(100);
    //全局线程的创建
    m_thread = new ThreadFromQThread(this);
    connect(m_thread,&ThreadFromQThread::message
            ,this,&Widget::receiveMessage);
    connect(m_thread,&ThreadFromQThread::progress
            ,this,&Widget::progress);
    connect(m_thread,&QThread::finished
            ,this,&Widget::onQThreadFinished);

    m_heart.start();
}



Widget::~Widget()
{ 
   
    qDebug() << "start destroy widget";
    m_thread->stopImmediately();//由于此线程的父对象是Widget，因此退出时需要进行判断
    m_thread->wait();
    delete ui;
    qDebug() << "end destroy widget";
}

void Widget::onButtonQThreadClicked()
{ 
   
    ui->progressBar->setValue(0);
    if(m_thread->isRunning())
    { 
   
        return;
    }
    m_thread->start();
}

void Widget::progress(int val)
{ 
   
    ui->progressBar->setValue(val);
}

void Widget::receiveMessage(const QString &str)
{ 
   
    ui->textBrowser->append(str);
}

void Widget::heartTimeOut()
{ 
   
    static int s_heartCount = 0;
      s_heartCount;
    if(s_heartCount > 100)
    { 
   
        s_heartCount = 0;
    }
    ui->progressBar_heart->setValue(s_heartCount);
}

void Widget::onButtonQthread1SetSomethingClicked()
{ 
   
    m_thread->setSomething();
}

void Widget::onButtonQthread1GetSomethingClicked()
{ 
   
    m_thread->getSomething();
}

void Widget::onButtonQthreadQuitClicked()
{ 
   
    ui->textBrowser->append("m_thread->quit() but not work");
    m_thread->quit();
}

void Widget::onButtonQthreadTerminateClicked()
{ 
   
    m_thread->terminate();
}

void Widget::onButtonQThreadDoSomthingClicked()
{ 
   
    m_thread->doSomething();
}

void Widget::onButtonQThreadExitClicked()
{ 
   
    m_thread->exit();
}

void Widget::onQThreadFinished()
{ 
   
    ui->textBrowser->append("ThreadFromQThread finish");
}

界面为上面提到的几个问题提供了按钮， 界面有一个心跳进度条，它是主程序的定时器控制，每100ms触发用于证明主程序的ui线程没有卡死。第二个进度条由线程控制。

点击”QThread run”按钮，触发onButtonQThreadClicked槽，子线程会运行，子线程运行起来后，会打印

…/QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp->run,thread id:2900388672

可以确定线程运行的id是2900388672 子线程是个循环，每次循环都会有打印信息：

ThreadFromQThread::run times:1 doSomething->…/QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp,thread id:2900388672 ThreadFromQThread::run times:2 doSomething->…/QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp,thread id:2900388672

doSomething是在run函数里调用，其线程id是2900388672，可见这时doSomething函数是运行在子线程里的。

这时，我在界面点击getSomething,setSomething,doSomething会打印：

getSomething->…/QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp,thread id:3021526784 setSomething->…/QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp,thread id:3021526784 doSomething->…/QtThreadTest/ThreadFromQThread.cpp,thread id:3021526784

说明在非run函数里调用QThread的成员函数，并不是在线程里运行(3021526784是widget所在线程)

这时我点击quit，thread并没进行任何处理，QThread在不调用exec()情况下exit函数和quit函数是没有作用的。

m_thread->quit() but not work

点击terminate按钮，线程马上终止，打印：

ThreadFromQThread finish

动态图如下图所示：

因此可以看出quit和exit函数都不会中途终端线程，要马上终止一个线程可以使用terminate函数，但这个函数存在非常不安定因素，不推荐使用。那么如何安全的终止一个线程呢？

2.3 正确的终止一个线程

最简单的方法是添加一个bool变量，通过主线程修改这个bool变量来进行终止，但这样有可能引起访问冲突，需要加锁 我们需要在原来的头文件加上如下语句：

代码语言：javascript复制
#include <QMutex>

class ThreadFromQThread : public QThread
{ 
   
...........
public slots:
    void stopImmediately();
private:
    QMutex m_lock;
    bool m_isCanRun;
.........
};

run函数需要进行修改：

代码语言：javascript复制
void ThreadFromQThread::stopImmediately()
{ 
   
    QMutexLocker locker(&m_lock);
    m_isCanRun = false;
}

void ThreadFromQThread::run()
{ 
   
    int count = 0;
    m_isCanRun = true;//标记可以运行
    QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FILE__).arg(__FUNCTION__).arg((unsigned int)QThread::currentThreadId());
    emit message(str);
    while(1)
    { 
   
        sleep(1);
          count;
        emit progress(((float)count / m_runCount) * 100);
        emit message(QString("ThreadFromQThread::run times:%1").arg(count));
        doSomething();
        if(m_runCount == count)
        { 
   
            break;
        }

        { 
   
            QMutexLocker locker(&m_lock);
            if(!m_isCanRun)//在每次循环判断是否可以运行，如果不行就退出循环
            { 
   
                return;
            }
        }
    }
}

QMutexLocker可以安全的使用QMutex，以免忘记解锁(有点类似std::unique_ptr)，这样每次循环都会看看是否要马上终止。 在线程需要马上退出时，可以在外部调用stopImmediately()函数终止线程，之前的例子可以知道，由于在主线程调用QThread非run()函数的函数都是在主线程运行，因此，在主线程调用类似m_thread->stopImmediately()会几乎马上把线程的成员变量m_isCanRun设置为false(面对多线程问题要用面向过程的思维思考)，因此在子线程的run函数的循环中遇到m_isCanRun的判断后就会退出run函数,继承QThread的函数在运行完run函数后就视为线程完成，会发射finish信号。

2.4 如何正确启动一个线程

线程的启动有几种方法，这几种方法设计到它的父对象归属问题，和如何删除他的问题。首先要搞清楚这个线程是否和UI的生命周期一致，直到UI结束线程才结束，还是这个线程只是临时生成，等计算完成就销毁。

第一种情况的线程在创建时会把生成线程的窗体作为它的父对象，这样窗体结束时会自动析构线程的对象。但这时候要注意一个问题，就是窗体结束时线程还未结束如何处理，如果没有处理这种问题，你会发现关闭窗口时会导致程序崩溃。往往这种线程是一个监控线程，如监控某个端口的线程。为了好区分，暂时叫这种叫全局线程，它在UI的生命周期中都存在。

第二种情况是一种临时线程，这种线程一般是突然要处理一个大计算，为了不让UI假死需要触发的线程，这时需要注意一个问题，就是在线程还没计算完成，用户突然终止或变更时如何处理，这种线程往往更多见且更容易出错，如打开一个大文件，显示一个大图片，用户可能看一个大图片还没等图片处理完成又切换到下一个图片，这时绘图线程要如何处理才能顺利解决？为了好区分，暂时叫这种叫局部线程，它在UI的生命周期中仅仅是某时刻才会触发，然后销毁。

这就涉及到如何终止正在执行的线程这个问题！

2.4.1正确的启动一个全局线程(和UI一直存在的线程)

我发现大部分网上的教程都是教你创建一个全局的线程，但往往这种线程用的不多，也比较好管理，需要注意的是程序退出时对线程的处理问题。 在ui的头文件中声明一个线程的指针

widget.h:

代码语言：javascript复制
ThreadFromQThread* m_thread;
1

wodget.cpp:

代码语言：javascript复制
class Widget : public QWidget
{ 
   
    Q_OBJECT

public:
    explicit Widget(QWidget *parent = 0);
    ~Widget();
private slots:
    void onButtonQThreadClicked();
    void onButtonQthread1SetSomethingClicked();
    void onButtonQthread1GetSomethingClicked();
    void onButtonQthreadQuitClicked();
    void onButtonQthreadTerminateClicked();
    void onButtonQThreadDoSomthingClicked();
    void onQThreadFinished();
......
    void progress(int val);
    void receiveMessage(const QString& str);
    void heartTimeOut();
private:
    Ui::Widget *ui;
    ThreadFromQThread* m_thread;
    QTimer m_heart;
......
};

先看窗体生成的构造函数

代码语言：javascript复制
Widget::Widget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::Widget)
  ,m_objThread(NULL)
{ 
   
   
   ui->setupUi(this);
    //控件初始化
    ui->progressBar->setRange(0,100);
    ui->progressBar->setValue(0);
    ui->progressBar_heart->setRange(0,100);
    ui->progressBar_heart->setValue(0);
    //按钮的信号槽关联
    connect(ui->pushButton_qthread1,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQThreadClicked);
    connect(ui->pushButton_qthread1_setSomething,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQthread1SetSomethingClicked);
    connect(ui->pushButton_qthread1_getSomething,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQthread1GetSomethingClicked);
    connect(ui->pushButton_qthreadQuit,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQthreadQuitClicked);
    connect(ui->pushButton_qthreadTerminate,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQthreadTerminateClicked);
    connect(ui->pushButton_doSomthing,&QPushButton::clicked
            ,this,&Widget::onButtonQThreadDoSomthingClicked);
    //心跳的关联
    connect(&m_heart,&QTimer::timeout,this,&Widget::heartTimeOut);
    m_heart.setInterval(100);
    //全局线程的创建
    //全局线程创建时可以把窗体指针作为父对象
    m_thread = new ThreadFromQThread(this);
    //关联线程的信号和槽
    connect(m_thread,&ThreadFromQThread::message
            ,this,&Widget::receiveMessage);//
    connect(m_thread,&ThreadFromQThread::progress
            ,this,&Widget::progress);
    connect(m_thread,&QThread::finished
            ,this,&Widget::onQThreadFinished);
    //UI心跳开始
    m_heart.start();
}

由于是全局存在的线程，因此在窗体创建时就创建线程，可以把线程的父对象设置为窗体，这时需要注意，别手动delete线程指针。用于你的QThread是在Qt的事件循环里面，手动delete会发生不可预料的意外。理论上所有QObject都不应该手动delete，如果没有多线程，手动delete可能不会发生问题，但是多线程情况下delete非常容易出问题，那是因为有可能你要删除的这个对象在Qt的事件循环里还排队，但你却已经在外面删除了它，这样程序会发生崩溃。

如果你确实要删除，请参阅void QObject::deleteLater () [slot]这个槽，这个槽非常有用，尤其是对局部线程来说。后面会经常用到它用于安全的结束线程。

在需要启动线程的地方调用start函数即可启动线程。

代码语言：javascript复制
void Widget::onButtonQThreadClicked()
{ 
   
    ui->progressBar->setValue(0);
    if(m_thread->isRunning())
    { 
   
        return;
    }
    m_thread->start();
}

如果线程已经运行，你重复调用start其实是不会进行任何处理。

一个全局线程就那么简单，要用的时候start一下就行。真正要注意的是如何在ui结束时把线程安全退出。

在widget的析构函数应该这样写：

代码语言：javascript复制
Widget::~Widget()
{ 
   
    qDebug() << "start destroy widget";
    m_thread->stopImmediately();
    m_thread->wait();
    delete ui;
    qDebug() << "end destroy widget";
}

这里要注意的是m_thread->wait();这一句，这一句是主线程等待子线程结束才能继续往下执行，这样能确保过程是单一往下进行的，也就是不会说子线程还没结束完，主线程就destrioy掉了(m_thread的父类是主线程窗口，主线程窗口如果没等子线程结束就destroy的话，会顺手把m_thread也delete这时就会奔溃了)，因此wait的作用就是挂起，一直等到子线程结束。

还有一种方法是让QThread自己删除自己，就是在new线程时，不指定父对象，通过绑定**void QObject::deleteLater () [slot]**槽让它自动释放。这样在widget析构时可以免去m_thread->wait();这句。

2.4.2 如何启动一个局部线程(用完即释放的线程)

启动一个局部线程(就是运行完自动删除的线程)方法和启动全局线程差不多，但要关联多一个槽函数，就是之前提到的**void QObject::deleteLater () [slot]**，这个槽函数是能安全释放线程资源的关键(直接delete thread指针不安全)。

简单的例子如下：

代码语言：javascript复制
void Widget::onButtonQThreadRunLoaclClicked()
{ 
   
    //局部线程的创建的创建
    ThreadFromQThread* thread = new ThreadFromQThread(NULL);//这里父对象指定为NULL
    connect(thread,&ThreadFromQThread::message
            ,this,&Widget::receiveMessage);
    connect(thread,&ThreadFromQThread::progress
            ,this,&Widget::progress);
    connect(thread,&QThread::finished
            ,this,&Widget::onQThreadFinished);
    connect(thread,&QThread::finished
            ,thread,&QObject::deleteLater);//线程结束后调用deleteLater来销毁分配的内存
    thread->start();
}

这个例子还是启动之前的线程，但不同的是：

  • new ThreadFromQThread(NULL);并没有给他指定父对象
  • connect(thread,&QThread::finished ,thread,&QObject::deleteLater);线程结束后调用deleteLater来销毁分配的内存。 再线程运行完成，发射finished信号后会调用deleteLater函数，在确认消息循环中没有这个线程的对象后会销毁。

但是要注意避免重复点按钮重复调用线程的情况，对于一些需求，线程开启后再点击按钮不会再重新生成线程，一直等到当前线程执行完才能再次点击按钮，这种情况很好处理，加个标记就可以实现，也一般比较少用。

另外更多见的需求是，再次点击按钮，需要终结上次未执行完的线程，重新执行一个新线程。这种情况非常多见，例如一个普通的图片浏览器，都会有下一张图和上一张图这种按钮，浏览器加载图片一般都在线程里执行(否则点击超大图片时图片浏览器会类似卡死的状态),用户点击下一张图片时需要终止正在加载的当前图片，加载下一张图片。你不能要求客户要当前图片加载完才能加载下一张图片，这就几乎沦为单线程了。这时候，就需要终止当前线程，开辟新线程加载下一个图片。

这时，上面的函数将会是大概这个样子的

UI的头文件需要一个成员变量记录正在运行的线程

代码语言：javascript复制
private slots：
   void onLocalThreadDestroy(QObject* obj);
private:
   QThread* m_currentRunLoaclThread;

运行生成临时线程的函数将变为

代码语言：javascript复制
void Widget::onButtonQThreadRunLoaclClicked()
{ 
   
    //局部线程的创建的创建
    if(m_currentRunLoaclThread)
    { 
   
         m_currentRunLoaclThread->stopImmediately();
    }
    ThreadFromQThread* thread = new ThreadFromQThread(NULL);
    connect(thread,&ThreadFromQThread::message
            ,this,&Widget::receiveMessage);
    connect(thread,&ThreadFromQThread::progress
            ,this,&Widget::progress);
    connect(thread,&QThread::finished
            ,this,&Widget::onQThreadFinished);
    connect(thread,&QThread::finished
            ,thread,&QObject::deleteLater);//线程结束后调用deleteLater来销毁分配的内存
    connect(thread,&QObject::destroyed,this,&Widget::onLocalThreadDestroy);
    m_currentRunLoaclThread = thread;
    thread->start();
}

void Widget::onLocalThreadDestroy(QObject *obj)
{ 
   
    if(m_currentRunLoaclThread == obj)
    { 
   
        m_currentRunLoaclThread = NULL;
    }
}

这里用一个临时变量记录当前正在运行的局部线程，由于线程结束时会销毁自己，因此要通知主线程把这个保存线程指针的临时变量设置为NULL 因此用到了QObject::destroyed信号，在线程对象析构时通知UI把m_currentRunLoaclThread设置为nullptr;

2.5 继承QThread的一些总结

  • QThread只有run函数是在新线程里的
  • 在QThread执行start函数之后，run函数还未运行完毕，再次start会出现什么后果？

答案是：不会发生任何结果，QThread还是继续执行它的run函数，run函数不会被重新调用。虽然在线程未结束时调用start不会出现什么结果，但为了谨慎起见，还是建议在start之前进行判断：

代码语言：javascript复制
void Widget::onButtonQThreadClicked()
{ 
   
    ui->progressBar->setValue(0);
    if(m_thread->isRunning())
    { 
   
        return;
    }
    m_thread->start();
}

这种调用方法估计了解过QThread的都知道

  • 在线程运行过程调用quit函数有什么效果

答案是：不会发生任何效果，QThread不会因为你调用quit函数而退出正在运行到一半的run，正确退出线程的方法上面有介绍。那quit到底有什么用的呢，这要到下篇才能看出它的作用。使用moveToThread方法执行多线程时，这个函数将有大作用。

  • 程序在退出时要判断各线程是否已经退出，没退出的应该让它终止 如果不进行判断，很可能程序退出时会崩溃。如果线程的父对象是窗口对象，那么在窗体的析构函数中，还需要调用wait函数等待线程完全结束再进行下面的析构。
  • 善用QObject::deleteLater 和 QObject::destroyed来进行内存管理 由于多线程环境你不可预料下一步是哪个语句执行，因此，加锁和自动删除是很有用的工具，加锁是通过效率换取安全，用Qt的信号槽系统可以更有效的处理这些问题。

3. 继承QObject的多线程实现

在Qt4.8之后，Qt多线程的写法最好还是通过QObject来实现，和线程的交互通过信号和槽(实际上其实是通过事件)联系。用QObject来实现多线程有个非常好的优点，就是默认就支持事件循环（Qt的许多非GUI类也需要事件循环支持，如QTimer、QTcpSocket），QThread要支持事件循环需要在QThread::run()中调用QThread::exec()来提供对消息循环的支持，否则那些需要事件循环支持的类都不能正常发送信号，因此如果要使用信号和槽，那就直接使用QObject来实现多线程。

3.1 创建及销毁线程

继承QObject多线程的方法线程的创建很简单，只要让QThread的start函数运行起来就行，但是需要注意销毁线程的方法 在线程创建之后，这个QObject的销毁不应该在主线程里进行，而是通过deleteLater槽进行安全的销毁，因此，继承QObject多线程的方法在创建时有几个槽函数需要特别关注：

  • 一个是QThread的finished信号对接QObject的deleteLater使得线程结束后，继承QObject的那个多线程类会自己销毁
  • 另一个是QThread的finished信号对接QThread自己的deleteLater，这个不是必须，下面官方例子就没这样做

看看Qt官方文档的例子：

代码语言：javascript复制
class Worker : public QObject
{
    Q_OBJECT
public slots:
    void doWork(const QString &parameter) {
        QString result;
        /* ... here is the expensive or blocking operation ... */
        emit resultReady(result);
    }
signals:
    void resultReady(const QString &result);
};
class Controller : public QObject
{
    Q_OBJECT
    QThread workerThread;
public:
    Controller() {
        Worker *worker = new Worker;
        worker->moveToThread(&workerThread);
        connect(&workerThread, &QThread::finished, worker, &QObject::deleteLater);
        connect(this, &Controller::operate, worker, &Worker::doWork);
        connect(worker, &Worker::resultReady, this, &Controller::handleResults);
        workerThread.start();
    }
    ~Controller() {
        workerThread.quit();
        workerThread.wait();
    }
public slots:
    void handleResults(const QString &);
signals:
    void operate(const QString &);
};

使用QObject创建多线程的方法如下：

  • 写一个继承QObject的类，对需要进行复杂耗时逻辑的入口函数声明为槽函数
  • 此类在旧线程new出来，不能给它设置任何父对象
  • 同时声明一个QThread对象，在官方例子里，QThread并没有new出来，这样在析构时就需要调用QThread::wait()，如果是堆分配的话， 可以通过deleteLater来让线程自杀
  • 把obj通过moveToThread方法转移到新线程中，此时object已经是在线程中了
  • 把线程的finished信号和object的deleteLater槽连接，这个信号槽必须连接，否则会内存泄漏
  • 正常连接其他信号和槽（在连接信号槽之前调用moveToThread，不需要处理connect的第五个参数，否则就显示声明用Qt::QueuedConnection来连接）
  • 初始化完后调用’QThread::start()’来启动线程
  • 在逻辑结束后，调用QThread::quit退出线程的事件循环

使用QObject来实现多线程比用继承QThread的方法更加灵活，整个类都是在新的线程中，通过信号槽和主线程传递数据，前篇文章的例子用继承QObject的方法实现的话，代码如下： 头文件(ThreadObject.h)：

代码语言：javascript复制
 #include <QObject>
#include <QMutex>
class ThreadObject : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    ThreadObject(QObject* parent = NULL);
    ~ThreadObject();
    void setRunCount(int count);
    void stop();
signals:
    void message(const QString& info);
    void progress(int present);
public slots:
    void runSomeBigWork1();
    void runSomeBigWork2();
private:
    int m_runCount;
    int m_runCount2;
    bool m_isStop;
    QMutex m_stopMutex;
};

cpp文件(ThreadObject.cpp)：

代码语言：javascript复制
#include "ThreadObject.h"
#include <QThread>
#include <QDebug>
#include <QMutexLocker>
#include <QElapsedTimer>
#include <limits>
ThreadObject::ThreadObject(QObject *parent):QObject(parent)
  ,m_runCount(10)
  ,m_runCount2(std::numeric_limits<int>::max())
  ,m_isStop(true)
{
}
ThreadObject::~ThreadObject()
{
    qDebug() << "ThreadObject destroy";
    emit message(QString("Destroy %1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));
}
void ThreadObject::setRunCount(int count)
{
    m_runCount = count;
    emit message(QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));
}
void ThreadObject::runSomeBigWork1()
{
    {
        QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
        m_isStop = false;
    }
    int count = 0;
    QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FILE__).arg(__FUNCTION__).arg((int)QThread::currentThreadId());
    emit message(str);
    int process = 0;
    while(1)
    {
        {
            QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
            if(m_isStop)
                return;
        }
        if(m_runCount == count)
        {
            break;
        }
        sleep(1);
        int pro = ((float)count / m_runCount) * 100;
        if(pro != process)
        {
            process = pro;
            emit progress(((float)count / m_runCount) * 100);
            emit message(QString("Object::run times:%1,m_runCount:%2").arg(count).arg(m_runCount2));
        }
          count;
    }
}
void ThreadObject::runSomeBigWork2()
{
    {
        QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
        m_isStop = false;
    }
    int count = 0;
    QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FILE__).arg(__FUNCTION__).arg((int)QThread::currentThreadId());
    emit message(str);
    int process = 0;
    QElapsedTimer timer;
    timer.start();
    while(1)
    {
        {
            QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
            if(m_isStop)
                return;
        }
        if(m_runCount2 == count)
        {
            break;
        }
        int pro = ((float)count / m_runCount2) * 100;
        if(pro != process)
        {
            process = pro;
            emit progress(pro);
            emit message(QString("%1,%2,%3,%4")
                         .arg(count)
                         .arg(m_runCount2)
                         .arg(pro)
                         .arg(timer.elapsed()));
            timer.restart();
        }
          count;
    }
}
void ThreadObject::stop()
{
    QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
    emit message(QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FUNCTION__).arg(__FILE__).arg((int)QThread::currentThreadId()));
    m_isStop = true;
}

这个Object有两个耗时函数work1和work2，这两个耗时函数的调用都是通过槽函数触发，同时为了能及时打断线程，添加了一个stop函数，stop函数不是通过信号槽触发，因此需要对数据进行保护，这里用了互斥锁对一个bool变量进行了保护处理，当然会失去一些性能。

主界面的头文件(截取部分代码)：

代码语言：javascript复制
#include <QWidget>
#include <QTimer>
class ThreadFromQThread;
class ThreadObject;
namespace Ui {
class Widget;
}
class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Widget(QWidget *parent = 0);
    ~Widget();
signals:
    void startObjThreadWork1();
    void startObjThreadWork2();
private slots:
……
    void onButtonObjectMove2ThreadClicked();
    void onButtonObjectMove2Thread2Clicked();
    void onButtonObjectQuitClicked();
    void onButtonObjectThreadStopClicked();
    void progress(int val);
    void receiveMessage(const QString& str);
    void heartTimeOut();
private：
    void startObjThread(); 
private:
    Ui::Widget *ui;
    ……
    ThreadObject* m_obj;
    QThread* m_objThread;
};

cpp文件

代码语言：javascript复制
Widget::~Widget()
{
    qDebug() << "start destroy widget";
    if(m_objThread)
    {
        m_objThread->quit();
    }
    m_objThread->wait();
    qDebug() << "end destroy widget";
}
//创建线程
void Widget::startObjThread()
{
    if(m_objThread)
    {
        return;
    }
    m_objThread= new QThread();
    m_obj = new ThreadObject();
    m_obj->moveToThread(m_objThread);
    connect(m_objThread,&QThread::finished,m_objThread,&QObject::deleteLater);
    connect(m_objThread,&QThread::finished,m_obj,&QObject::deleteLater);
    connect(this,&Widget::startObjThreadWork1,m_obj,&ThreadObject::runSomeBigWork1);
    connect(this,&Widget::startObjThreadWork2,m_obj,&ThreadObject::runSomeBigWork2);
    connect(m_obj,&ThreadObject::progress,this,&Widget::progress);
    connect(m_obj,&ThreadObject::message,this,&Widget::receiveMessage);
    m_objThread->start();
}
//调用线程的runSomeBigWork1
void Widget::onButtonObjectMove2ThreadClicked()
{
    if(!m_objThread)
    {
        startObjThread();
    }
    emit startObjThreadWork1();//主线程通过信号换起子线程的槽函数
    ui->textBrowser->append("start Obj Thread work 1");
}
//调用线程的runSomeBigWork2
void Widget::onButtonObjectMove2Thread2Clicked()
{
    if(!m_objThread)
    {
        startObjThread();
    }
    emit startObjThreadWork2();//主线程通过信号换起子线程的槽函数
    ui->textBrowser->append("start Obj Thread work 2");
}
//调用线程的中断
void Widget::onButtonObjectThreadStopClicked()
{
    if(m_objThread)
    {
        if(m_obj)
        {
            m_obj->stop();
        }
    }
}

创建线程和官方例子差不多，区别是QThread也是用堆分配，这样，让QThread自杀的槽就一定记得加上，否则QThread就逍遥法外了。

代码语言：javascript复制
 connect(m_objThread,&QThread::finished,m_objThread,&QObject::deleteLater);

3.2 加锁对性能的影响

上例的runSomeBigWork2中，让一个int不停自加1，一直加到int的最大值,为了验证加锁和不加锁的影响，这里对加锁和不加锁运行了两次观察耗时的变化

代码语言：javascript复制
void ThreadObject::runSomeBigWork2()
{
    {
        QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
        m_isStop = false;
    }
    int count = 0;
    QString str = QString("%1->%2,thread id:%3").arg(__FILE__).arg(__FUNCTION__).arg((int)QThread::currentThreadId());
    emit message(str);
    int process = 0;
    QElapsedTimer timer;
    timer.start();
    while(1)
    {
        {
            QMutexLocker locker(&m_stopMutex);
            if(m_isStop)
                return;
        }
        if(m_runCount2 == count)
        {
            break;
        }
        int pro = ((float)count / m_runCount2) * 100;
        if(pro != process)
        {
            process = pro;
            emit progress(pro);
            emit message(QString("%1,%2,%3,%4")
                         .arg(count)
                         .arg(m_runCount2)
                         .arg(pro)
                         .arg(timer.elapsed()));
            timer.restart();
        }
          count;
    }
}

结果如下：

这里没个横坐标的每%1进行了21474837次循环，由统计图可见，Debug模式下使用了锁后性能下降4倍，Release模式下下降1.5倍的样子

3.3 总结

  • 如果线程要用到消息循环，使用继承QObject的多线程方法更简单
  • 继承QObject的多线程不能指定父对象
  • 把所有耗时操作都作为槽函数
  • QMutex会带来一定的耗时，大概速度会降低1.5倍(Release模式)

发布者：全栈程序员栈长，转载请注明出处：https://javaforall.cn/140445.html原文链接：https://javaforall.cn

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