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怎样正确的使用QThread类

2024-07-31 17:03:45   225人阅读

背景描述：

以前，继承 QThread 重新实现 run() 函数是使用 QThread唯一推荐的使用方法。这是相当直观和易于使用的。但是在工作线程中使用槽机制和Qt事件循环时，一些用户使用错了。Qt  核心开发人员Bradley T. Hughes, 推荐使用QObject::moveToThread 把它们移动到线程中。不幸的是, 以用户反对这样使用。Olivier Goffart, 前Qt  核心开发人之一, 告诉这些用户你们不这样做就错了。最终这俩种用法我们都在QThread的文档中发现 。

QThread::run() 是线程的入口点

从Qt文档中我们可以看到以下内容：

A QThread instance represents a thread and provides the means to start() a thread, which will then execute the reimplementation of QThread::run(). The run() implementation is for a thread what the main() entry point is for the application.

Usage 1-0

在新的线程中执行一些代码，继承QThread 重新实现 run()函数接口。

For example

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#include <QtCore>

class Thread : public QThread
{
private:
    void run()
    {
        qDebug()<<"From worker thread: "<<currentThreadId();
    }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    qDebug()<<"From main thread: "<<QThread::currentThreadId();

    Thread t;
    QObject::connect(&t, SIGNAL(finished()), &a, SLOT(quit()));

    t.start();
    return a.exec();
}

结果输出如下：

From main thread:  0x15a8 
From worker thread:  0x128c

Usage 1-1

正因QThread::run() 是线程的入口, 所以很容易的理解它们, 并不是所有的代码都在run()接口中被直接调用而不在工作线程中被执行。

接下来的例子中,成员变量 m_stop 在 stop() 和 run()都可被访问到。考虑到前者将在主线程执行,后者在工作线程执行,互斥锁或其它操作是有必要的。

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#if QT_VERSION>=0x050000
#include <QtWidgets>
#else
#include <QtGui>
#endif

class Thread : public QThread
{
    Q_OBJECT

public:
    Thread():m_stop(false)
    {}

public slots:
    void stop()
    {
        qDebug()<<"Thread::stop called from main thread: "<<currentThreadId();
        QMutexLocker locker(&m_mutex);
        m_stop=true;
    }

private:
    QMutex m_mutex;
    bool m_stop;

    void run()
    {
        qDebug()<<"From worker thread: "<<currentThreadId();
        while (1) {
            {
            QMutexLocker locker(&m_mutex);
            if (m_stop) break;
            }
            msleep(10);
        }
    }
};

#include "main.moc"
int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    qDebug()<<"From main thread: "<<QThread::currentThreadId();
    QPushButton btn("Stop Thread");
    Thread t;

    QObject::connect(&btn, SIGNAL(clicked()), &t, SLOT(stop()));
    QObject::connect(&t, SIGNAL(finished()), &a, SLOT(quit()));

    t.start();
    btn.show();
    return a.exec();
}

结果输出如下：

From main thread:  0x13a8 
From worker thread:  0xab8 
Thread::stop called from main thread:  0x13a8

你可以看到Thread::stop() 函数是在主线程中被执行的。

Usage 1-2 (错误的使用方式)

以上的例子很容易明白，但它不是那么直观当事件系统(或队列)中引进工作线程时。

例子如下, 我们应该做些什么,如果我们想在工作线程中周期性的做些动作?

  • 在Thread::run()中创建一个QTimer
  • 将超时信号连接到线程中的槽函数上
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#include <QtCore>

class Thread : public QThread
{
    Q_OBJECT
private slots:
    void onTimeout()
    {
        qDebug()<<"Thread::onTimeout get called from? : "<<QThread::currentThreadId();
    }

private:
    void run()
    {
        qDebug()<<"From worker thread: "<<currentThreadId();
        QTimer timer;
        connect(&timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(onTimeout()));
        timer.start(1000);

        exec();
    }
};

#include "main.moc"

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    qDebug()<<"From main thread: "<<QThread::currentThreadId();

    Thread t;
    t.start();

    return a.exec();
}

乍看起来代码没什么问题。当线程开始执行时, 我们在当前线程的事件处理中启动了一个定时器。我们将 onTimeout() 连接到超时信号上。此时我们希望它在线程中执行?

但是执行结果如下：

From main thread:  0x13a4 
From worker thread:  0x1330 
Thread::onTimeout get called from?:  0x13a4 
Thread::onTimeout get called from?:  0x13a4 
Thread::onTimeout get called from?:  0x13a4

Oh, No!!! 它为什么在主线程中被调用了！

是不是很有趣？(接下来我们将要讨论这是为什么)

如何解决这个问题

为了使槽函数工作在线程中, 有人尝试在connect()函数中传入参数 Qt::DirectConnection 

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    connect(&timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(onTimeout()), Qt::DirectConnection);

还有人尝试在线程构造函数中添加如下功能。

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  moveToThread(this)

它们都会如期望的工作吗. 但是 …

第二个用法的是错误的,

尽管看起来它工作啦，但很令人费解，这不是QThread 设计的本意（QThread 中所有实现的函数是被创建它的线程来调用的，不是在线程中）

实际上，根据以上表述，第一个方案是错误的。onTimeout() 是线程对象的一个成员函数，会被创建它的线程来调用。

它们都是错误的使用方法？！我们该如何做呢？

Usage 1-3

因为没有一个线程类的成员是设计来被该线程调用的。所以如果我们想使用槽函数必须创建一个独立的工作对象。

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#include <QtCore>

class Worker : public QObject
{
    Q_OBJECT
private slots:
    void onTimeout()
    {
        qDebug()<<"Worker::onTimeout get called from?: "<<QThread::currentThreadId();
    }
};

class Thread : public QThread
{
    Q_OBJECT

private:
    void run()
    {
        qDebug()<<"From work thread: "<<currentThreadId();
        QTimer timer;
        Worker worker;
        connect(&timer, SIGNAL(timeout()), &worker, SLOT(onTimeout()));
        timer.start(1000);

        exec();
    }
};

#include "main.moc"

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    qDebug()<<"From main thread: "<<QThread::currentThreadId();

    Thread t;
    t.start();

    return a.exec();
}

结果如下：

From main thread:  0x810 
From work thread:  0xfac 
Worker::onTimeout get called from?:  0xfac 
Worker::onTimeout get called from?:  0xfac 
Worker::onTimeout get called from?:  0xfac

问题解决啦!

尽管运行的很好，但是你会注意到，当工作线程中运行在事件循环 QThread::exec() 中时，在QThread::run() 函数接口中没有执行自身相关的事务。

所以我们是否可以将对象的创建从QThread::run()中移出, 此时, 槽函数是否依旧会被QThread::run()调用?

Usage 2-0

如果我们只想使用QThread::exec(), 默认情况下会被QThread::run() 调用, 那不需要子类化QThread。

  • 创建一个工作对象
  • 建立信号与槽的连接
  • 将工作对象移至子线程中
  • 启动线程
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#include <QtCore>

class Worker : public QObject
{
    Q_OBJECT
private slots:
    void onTimeout()
    {
        qDebug()<<"Worker::onTimeout get called from?: "<<QThread::currentThreadId();
    }
};

#include "main.moc"

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);

    timer.moveToThread(&t);
    worker.moveToThread(&t);

    t.start();

    return a.exec();
}

结果是:

From main thread:  0x1310 
Worker::onTimeout get called from?:  0x121c 
Worker::onTimeout get called from?:  0x121c 
Worker::onTimeout get called from?:  0x121c

正如所预料的，槽函数没有在主线程中执行。

在此例中，定时器和工作对象都被移至子线程中，实际上，将定时器移至子线程中是没有必要的。

Usage 2-1

在上面的例子当中将 timer.moveToThread(&t); 这一行注释掉。

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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);

//    timer.moveToThread(&t);
    worker.moveToThread(&t);

    t.start();

    return a.exec();
}

不同之处如下:

在上面的例子中,

  • 信号 timeout() 是由子线程发送出去的。
  • 定时器和工作对象是在同一线程当中的，它们的连接方式直接连接。
  • 槽函数的调用和信号的触发是在同一线程中的。

在本例中,

  • 信号timeout() 是由主线程发出的。
  • 定时器和工作对象是在不同的线程中，它们的连接方式队列连接。
  • 槽函数是在子线程中被调用。

  • 由于队列连接机制的存在，可以安全的将信号和槽函数在不同的线程中连接起来。如果所有的跨线程通信都通过队列连接方式，那么多线程的互斥防范机制将不在需要。

总结

  • 子类化QThread ，实现 run()函数接口是很直观的，也存在很多不错的方法去子类化QThread，但是在工作线程中处理事件处理并不是一件简单的事。
  • 在事件处理存在时使用对象时将它们移至线程中时很简单的，这样将事件处理和队列连接的细节给隐藏了。

原文：http://blog.debao.me/2013/08/how-to-use-qthread-in-the-right-way-part-1/


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