了解 Qt 多線程編程 新手必學(xué)
本文介紹的是了解 Qt 多線程編程，本文并沒有過多的去總結(jié)多線程的概念，通過了解線程類和一些線程的實(shí)現(xiàn)，去真正的弄清楚。首先，我們先來 看文章的講解。
概述
QT通過三種形式提供了對(duì)線程的支持。它們分別是，一、平臺(tái)無關(guān)的線程類，二、線程安全的事件投遞，三、跨線程的信號(hào)-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(shì)。多線程編程也是一個(gè)有用的模式，它用于解決執(zhí)行較長時(shí)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(gè)新線程的方法
QThreadStorage 提供逐線程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
QMutex 提供相互排斥的鎖，或互斥量
QMutexLocker 是一個(gè)便利類，它可以自動(dòng)對(duì)QMutex加鎖與解鎖
QReadWriterLock 提供了一個(gè)可以同時(shí)讀操作的鎖
QReadLocker與QWriteLocker 是便利類，它自動(dòng)對(duì)QReadWriteLock加鎖與解鎖
QSemaphore 提供了一個(gè)整型信號(hào)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(jí)線程類
QtConcurrent 開啟線程事務(wù)
QFutureWatcher 觀測(cè)線程狀態(tài)
QFuture 線程啟動(dòng)類
QThread創(chuàng)建線程
為創(chuàng)建一個(gè)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(gè)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(shí)，它會(huì)調(diào)度空閑線程，無空閑線程時(shí)將會(huì)創(chuàng)建一個(gè)線程。（注意：QtConcurrent 創(chuàng)建線程歸QthreadPool管理，若超過***線程數(shù)，將會(huì)進(jìn)入隊(duì)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;
- }
#p#
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(gè)線程試圖同時(shí)訪問同一個(gè) 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(gè)時(shí)刻至多一個(gè)線程擁有mutex,假如一個(gè)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(duì)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(duì) “read”,”write”訪問進(jìn)行區(qū)別對(duì)待。它使得多個(gè)讀者可以共時(shí)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(duì)，一個(gè)mutex只保護(hù)一個(gè)資源。下面例子中，使用QSemaphore來控制對(duì)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(hào)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(duì)緩沖的訪問，那么生產(chǎn)者，消費(fèi)者不能同時(shí)訪問緩沖。然而，我們知道在同一時(shí)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;
- }
#p#
QWaitCondition
QWaitCondition 允許線程在某些情況發(fā)生時(shí)喚醒另外的線程。一個(gè)或多個(gè)線程可以阻塞等待一QWaitCondition ,用wakeOne()或wakeAll()設(shè)置一個(gè)條件。wakeOne()隨機(jī)喚醒一個(gè)，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(duì)numUsedBytes的訪問。另外，QWaitCondition::wait() 接收一個(gè)mutex作為參數(shù)，這個(gè)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(huì)被解鎖。而當(dāng)線程被喚醒 時(shí)，mutex會(huì)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(jìng)爭(zhēng)條件的產(chǎn)生。當(dāng)程序開始運(yùn)行時(shí)，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(gè)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;
- }
小結(jié)：對(duì)于Qt 中多線程編程的介紹就到這了，希望本篇文章對(duì)你有所幫助。
