QT基于UDP通信的多线程编程问题

近来用Qt编写一段多线程的TcpSocket通信程序，被其中Qt中报的几个warning搞晕了，一会儿是说“Cannot create children for a parent that is in a different thread”，有时候又是“QSocketNotifier: socket notifiers cannot be enabled from another thread”，还经常又Assert failure：Cannot send events toobjects owned
by a different thread，从而导致程序崩溃。

为彻底搞清原因并解决问题，在查阅大量资料和Qt文档之后，理清了其中的机制，也对多线程编程中的QObject对象创建以及connect执行有更清楚的认识：

1. 一个对象的线程就是创建该对象时的线程，而不论该对象的定义是保存在那个线程中；

2. QObject的connect函数有几种连接方式，

a) DirectConnection，信号发送后槽函数立即执行，由sender的所在线程执行；

b) QueuedConnection，信号发送后返回，相关槽函数由receiver所在的线程在返回到事件循环后执行；

c) 默认使用的是Qt::AutoConnection，当sender和receiver在同一个线程内时，采用DirectConnection的方式，当sender和receiver在不同的线程时，采用QueuedConnection的方式。

为了更清楚的理解这些问题，在此特编了个小例子说明一下。首先定义一个从QObject继承的类SomeObject，包含一个信号someSignal和一个成员函数callEmitSignal，此函数用于发送前面的someSignal信号。定义如下：

// define Object class

class SomeObject : public QObject  
{  
    Q_OBJECT  
public:  
    SomeObject(QObject* parent=0) : QObject(parent) {}  
    void callEmitSignal()  // 用于发送信号的函数
  
    {  
        emit someSignal();  
    }  
signals:  
    void someSignal();  
};

然后再定义一个从QThread继承的线程类SubThread，它包含一个SomeObject的对象指针obj，另外有一个slot函数someSolt，定义如下：

class SubThread : public QThread  
{  
    Q_OBJECT  
public:  
    SubThread(QObject* parent=0) : QThread(parent){}  
    virtual ~SubThread()  
    {  
        if (obj!=NULL) delete obj;  
    }  
public slots:  
    // slot function connected to obj's someSignal
  
    void someSlot();  
public:  
    SomeObject * obj;  
};  
// slot function connected to obj's someSignal
  
void SubThread::someSlot()  
{  
    QString msg;  
    msg.append(this->metaObject()->className());  
    msg.append("::obj's thread is ");  
    if (obj->thread() == qApp->thread())  
    {  
        msg.append("MAIN thread;");  
    }  
    else if (obj->thread() == this)  
    {  
        msg.append("SUB thread;");  
    }  
    else  
    {  
        msg.append("OTHER thread;");  
    }  
    msg.append(" someSlot executed in ");  
    if (QThread::currentThread() == qApp->thread())  
    {  
        msg.append("MAIN thread;");  
    }  
    else if (QThread::currentThread() == this)  
    {  
        msg.append("SUB thread;");  
    }  
    else  
    {  
        msg.append("OTHER thread;");  
    }  
    qDebug() << msg;  
    quit();  
}
这里someSlot函数主要输出了obj所在的线程和slot函数执行线程。

接着从SubThread又继承了3个线程类，分别是SubThread1, SubThread2, SubThread3.分别实现线程的run函数。定义如下：

// define sub thread class 1
  
class SubThread1 : public SubThread  
{  
    Q_OBJECT  
public:  
    SubThread1(QObject* parent=0);  
    // reimplement run
  
    void run();  
};  
class SubThread2 : public SubThread  
{  
    Q_OBJECT  
public:  
    SubThread2(QObject* parent=0);  
    // reimplement run
  
    void run();  
};  
class SubThread3 : public SubThread  
{  
    Q_OBJECT  
public:  
    SubThread3(QObject* parent=0);  
    // reimplement run
  
    void run();  
};
在主程序中分别创建3个不同的线程并运行，查看运行结果。

int main(int argc, char *argv[])  
{  
    QCoreApplication a(argc, argv);  
    SubThread1* t1 = new SubThread1(&a); //由主线程创建
  
    t1->start();  
    SubThread2* t2 = new SubThread2(&a); //由主线程创建
  
    t2->start();  
    SubThread3* t3 = new SubThread3(&a); //由主线程创建
  
    t3->start();  
    return a.exec();  
}
下面我们来分析不同写法的程序，其obj对象所在的线程空间和someSlot函数执行的线程空间分别是怎样的。

首先看SubThread1的实现：

////////////////////////////////////////////////////////
  
// class SubThread1
  
////////////////////////////////////////////////////////
  
SubThread1::SubThread1(QObject* parent)  
    : SubThread(parent)  
{  
    obj = new SomeObject();//由主线程创建
  
    connect(obj, SIGNAL(someSignal()), this, SLOT(someSlot()));  
}  
// reimplement run
  
void SubThread1::run()  
{  
    obj->callEmitSignal();  
    exec();  
}
可以看到，obj是在构造函数中被创建的，那么创建obj对象的线程也就是创建SubThread1的线程，一般是主线程，而不是SubThread1所代表的线程。同时由于obj和this（即t1）都位于主线程，所以someSlot函数也是由主线程来执行的。

而在线程SubThread2中，我们把obj对象的创建放到子线程的run函数中，那么obj对象的线程就应该SubThread2代表的线程，即t2，就不再是主线程了。

////////////////////////////////////////////////////////
  
// class SubThread2
  
////////////////////////////////////////////////////////
  
SubThread2::SubThread2(QObject* parent)  
    : SubThread(parent)  
{  
    obj=0;  
}  
// reimplement run
  
void SubThread2::run()  
{  
    obj = new SomeObject(); //由当前子线程创建
  
    connect(obj, SIGNAL(someSignal()), this, SLOT(someSlot()));  
    obj->callEmitSignal();  
    exec();  
}
同时，在connect函数中由于obj和this（这里是t2）不是在同一个线程中，因此会采用QueuedConnection的方式，其slot函数由this对象所在的线程即主线程来执行。这里有一个特别容易误解的地方，就是这个slot函数虽然是子线程SubThread2的一个成员函数，connect操作也是在子线程内完成的，但是该函数的执行却不在子线程内，而是在主线程内。

那么如果想让相应的slot函数在子线程内执行，该如何做呢？在子线程的run函数中创建obj对象的同时，在执行connect时指定连接方式为DirectConnection，这样就可以使slot函数在子线程中运行，因为DirectConnection的方式始终由sender对象的线程执行。如

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// class SubThread3
  
////////////////////////////////////////////////////////
  
SubThread3::SubThread3(QObject* parent)  
    : SubThread(parent)  
{  
    obj=0;  
}  
// reimplement run
  
void SubThread3::run()  
{  
    obj = new SomeObject();  
    connect(obj, SIGNAL(someSignal()), this, SLOT(someSlot()),  
            Qt::DirectConnection);  
    obj->callEmitSignal();  
    exec();  
}
最后，该程序的运行结果应该是：

"SubThread1::obj's thread is MAIN thread; someSlot executed in MAIN thread;"   
"SubThread2::obj's thread is SUB thread; someSlot executed in MAIN thread;"   
"SubThread3::obj's thread is SUB thread; someSlot executed in SUB thread;"