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Qt5教程: (9) Qt多线程

2019-12-16 17:03 3915 查看

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  • 3. 创建线程
  • 3.2 moveToThread方式(Qt5新增 官方推荐)

    0. 创建工程

    先创建一个工程吧, 具体步骤前面讲过很多次了, 就不再细说了。

    然后在Header文件夹下创建添加一个头文件, 右键Headers -> Add New... -> C++ -> C++ Header File -> Choose

    随便起个名字, 比如mythread, 然后点Next->Finish。

    1. QThread 源码一览

    mythread.h中包含

    QThread
    头文件:

    按住Ctrl键, 点击

    QThread
    , 再按住Ctrl键点击
    qthread.h
    进入到qthread.h文件, 源码就在这里了, 随便看看就好。哪里不懂就鼠标点一下不懂的地方, 然后按F1, 会跳转到相应的帮助文档,里面讲得很详细, 里面的英文也比较简单。

    2. QThread相关方法介绍

    2.1 启动线程

    • void start(Priority = InheritPriority);

      通过调用

      start()
      方法来启动线程,该方法会调用
      run()
      函数(可以看到QThread中
      run()
      为虚函数, 需要我们来重载)。

    • run()
      函数可调用
      exec()
      让该线程进入事件循环。

    • Priority为线程优先级(下面会讲)。

    2.2 关闭线程

    • void exit(int retcode = 0);
      使线程退出事件循环, 如果该线程没有事件循环, 不做任何操作。
    • retcode默认为0, 表示正常返回。而非0值表示异常退出。
  • void quit();
      相当于exit(0)
  • void terminate();
      由操作系统强行终止该线程, 可能会导致无法完成一些清理工作, 不推荐使用。
  • void requestInterruption();
    +
    bool isInterruptionRequested();
      Qt5的新接口,
      requestInterruption
      用于请求线程进行中断。
      isInterruptionRequested
      返回true/false, 用于判断是否有终止线程的请求。

    2.3 阻塞线程

    • bool wait(unsigned long time = ULONG_MAX);
      阻塞线程time毫秒, 默认永久阻塞;
    • 只有当线程结束(从run函数返回), 或阻塞超时才会返回;
    • 线程结束或还未启动, wait返回值为true, 超时的返回值为false。
  • static void sleep(unsigned long);
      阻塞xx秒, 无返回值。
  • static void msleep(unsigned long);
      阻塞xx毫秒, 无返回值。
  • static void usleep(unsigned long);
      阻塞xx微秒, 无返回值。

    2.4线程状态判断

    • bool isFinished() const;
      如果线程结束返回true, 否则返回false。
  • bool isRunning() const;
      如果线程正在运行返回true, 否则返回false。
  • bool isInterruptionRequested() const;
      如果有终止线程的请求返回true, 否则返回false; 请求可由
      requestInterruption()
      发出。

    2.5 设置优先级

    • void setPriority(Priority priority);

      用于设置正在运行的线程的优先级, 如果线程未运行, 则该返回不会执行任何操作并立刻返回。可用

      start(priority)
      启动带优先级的线程。

    • 指定的优先级是否生效取决于操作系统的调度, 如果是不支持线程优先级的系统上, 优先级的设置将被忽略。

    • 优先级可以设置为QThread::Priority内除InheritPriortyd的任何值:

      QThread::Priority枚举元素 描述
      QThread::IdlePriority 0 没有其它线程运行时才调度
      QThread::LowestPriority 1 比LowPriority调度频率低
      QThread::LowPriority 2 比NormalPriority调度频率低
      QThread::NormalPriority 3 操作系统的默认优先级
      QThread::HighPriority 4 比NormalPriority调度频繁
      QThread::HighestPriority 5 比HighPriority调度频繁
      QThread::TimeCriticalPriority 6 尽可能频繁的调度
      QThread::InheritPriority 7 使用和创建线程同样的优先级(这是默认值)

    2.6 信号

    • void started(QPrivateSignal);
      在线程
      start
      后, 执行
      run
      前发出该信号。
  • void finished(QPrivateSignal);
      在线程结束, 完全退出前发送此信号。

    3. 创建线程

    3.1 继承QThread方式

    a. 定义MyThread类

    mythread.h中定义

    MyThread
    类, 并继承
    QThread
    , 然后把框架写好:

    #ifndef MYTHREAD_H
    #define MYTHREAD_H
    
    #include <QThread>
    
    class MyThread : public QThread
    {
    Q_OBJECT
    
    public:
    MyThread();
    
    private:
    
    protected:
    void run();
    
    signals:
    
    public slots:
    
    };
    
    #endif // MYTHREAD_H

    b. 重载run()

    新建一个C++ Source File, 命名为mythread.cpp

    mythread.cpp代码如下,

    run()
    函数中我们让它每隔1秒打印一次字符串:

    #include "mythread.h"
    
    // 构造函数
    MyThread::MyThread()
    {
    
    }
    
    void MyThread::run()
    {
    while (!isInterruptionRequested())
    {
    qDebug() << "Running...";
    sleep(1);
    }
    
    qDebug() << "Get Interruption Request, I'll exit.";
    }

    因为用到了

    qDebug()
    , 别忘了在mythread.h中添加<QDebug>头文件:

    #include <QDebug>

    c. 开始和结束线程

    mainwindow.h中添加头文件和声明变量:

    #ifndef MAINWINDOW_H
    #define MAINWINDOW_H
    
    #include <QMainWindow>
    #include "mythread.h"  // 添加头文件
    
    class MainWindow : public QMainWindow
    {
    Q_OBJECT
    
    public:
    MainWindow(QWidget *parent = 0);
    ~MainWindow();
    
    private:
    MyThread *my_thread;  // 声明变量
    };
    
    #endif // MAINWINDOW_H

    mainwindow.cpp中开启和结束线程:

    #include "mainwindow.h"
    
    MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    {
    my_thread = new MyThread;  // 实例化
    my_thread->start();  // 开启线程
    
    // 主线程阻塞5秒
    QDateTime start = QDateTime::currentDateTime();
    QDateTime now;
    do {
    now = QDateTime::currentDateTime();
    } while(start.secsTo(now) < 5);
    
    // 关闭线程
    my_thread->requestInterruption();
    my_thread->wait();
    
    }
    
    MainWindow::~MainWindow()
    {
    
    }

    因为用到了<QDateTime>, 别忘了在mainwindow.h中添加头文件:

    #include <QDateTime>

    运行结果:

    可以看到主线程被阻塞了5秒, 之后才弹出窗口。但是在主线程阻塞期间, 我们的my_thread线程仍在运行, 直到线程被关闭。

    附: Qt4适用写法

    上面我们结束线程使用的是

    requestInterruption()
    isInterruptionRequested()
    , 这是Qt5新增的, 那么Qt4要如何结束线程呢?

    • 首先需要使用一个flag来标识线程的状态(执行还是停止), 比如定义一个变量
      bool is_stopped
      初值赋为false;
    • 然后自己写一个结束线程的函数, 比如
      stop()
      , 当调用
      my_thread->stop();
      时将
      is_stopped
      改为true;
    • run()
      中判断, 如果
      is_stopped
      false
      线程继续执行, 如果为
      true
      线程退出; 别忘了退出前再将
      is_stopped
      改为
      false
      , 不然线程没法再次开启了。

    代码如下:

    mythread.h

    #ifndef MYTHREAD_H
    #define MYTHREAD_H
    
    #include <QThread>
    #include <QDebug>
    
    class MyThread : public QThread
    {
    Q_OBJECT
    
    public:
    MyThread();
    void stop();  // 添加stop()方法
    
    private:
    volatile bool is_stopped;  // 添加标识变量
    
    protected:
    void run();
    
    signals:
    
    public slots:
    
    };
    
    #endif // MYTHREAD_H

    mythread.cpp

    #include "mythread.h"
    
    // 构造函数
    MyThread::MyThread()
    {
    is_stopped = false;  // 初始化标识变量
    }
    
    void MyThread::run()
    {
    while (!is_stopped)  // 更改判断条件
    {
    qDebug() << "Running...";
    sleep(1);
    }
    
    qDebug() << "is_stopped is true, I'll exit.";
    is_stopped = false;  // 重置变量值
    }
    
    // 关闭线程
    void MyThread::stop()
    {
    is_stopped = true;
    }

    mainwindow.cpp

    #include "mainwindow.h"
    
    MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    {
    my_thread = new MyThread;  // 实例化
    my_thread->start();  // 开启线程
    
    // 主线程阻塞5秒
    QDateTime start = QDateTime::currentDateTime();
    QDateTime now;
    do {
    now = QDateTime::currentDateTime();
    } while(start.secsTo(now) < 5);
    
    // 关闭线程
    my_thread->stop();  // 用自己定义的方法关闭线程
    my_thread->wait();
    
    }
    
    MainWindow::~MainWindow()
    {
    
    }

    附: exit()和requestInterruption()区别

    看例子, 我们修改一下

    run()
    函数和关闭线程部分的代码:

    mythread.cpp

    void MyThread::run()
    {
    while (!isInterruptionRequested())
    {
    qDebug() << "Running...";
    sleep(1);
    }
    qDebug() << "子线程: 我只退出了while循环, 没有真正结束";
    
    exec();  // 事件循环
    qDebug() << "子线程: 我真的要结束了";
    }

    mainwindow.cpp

    // 关闭线程
    my_thread->requestInterruption();
    qDebug() << "主线程: 发起中断请求";
    my_thread->wait(3000);
    
    my_thread->quit();
    qDebug() << "主线程: 请求退出线程的事件循环";
    my_thread->wait();  // 等待线程结束

    运行结果:

    在主进程

    requestInterruption()
    后, 只是使得
    isInterruptionRequested()
    变为true, 退出了while循环, 在主线程中调用
    wait(3000)
    , 并没有立刻返回, 而是3秒超时后才返回, 说明子线程没有真正结束, 而是执行到了
    exec()
    处进行事件循环。通过调用
    quit()
    exit()
    来结束子线程的事件循环, 子线程才真的结束了。

    3.2 moveToThread方式(Qt5新增 官方推荐)

    a. 定义一个继承QObject的类

    • 首先, 创建一个类并继承
      QObject
      , 把要在线程中执行的工作作为类的槽函数:

    dowork.h

    #ifndef DOWORK_H
    #define DOWORK_H
    
    #include <QObject>
    #include <QDateTime>
    #include <QDebug>
    
    class DoWork : public QObject
    {
    Q_OBJECT
    public:
    explicit DoWork(QObject *parent = nullptr);
    
    public slots:
    void do_something();
    };
    
    #endif // DOWORK_H

    dowork.cpp

    #include "dowork.h"
    
    DoWork::DoWork(QObject *parent) : QObject(parent)
    {
    
    }
    
    void DoWork::do_something()
    {
    int a = 5;
    while(a--)
    {
    qDebug() << "Doing something ...";
    QDateTime start = QDateTime::currentDateTime();
    QDateTime now;
    do {
    now = QDateTime::currentDateTime();
    } while(start.secsTo(now) < 1);
    }
    qDebug() << "Done";
    }

    b. moveToThread

    • 然后, 创建一个线程对象, 把
      work1
      对象移到新线程下:

    mainwindow.h

    #ifndef MAINWINDOW_H
    #define MAINWINDOW_H
    
    #include <QMainWindow>
    #include <QThread>
    #include "dowork.h"
    
    class MainWindow : public QMainWindow
    {
    Q_OBJECT
    
    public:
    MainWindow(QWidget *parent = 0);
    ~MainWindow();
    
    private:
    DoWork *work1;  // 自定义的类
    QThread *new_thread;  // 新线程
    };
    
    #endif // MAINWINDOW_H

    mainwindow.cpp

    MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    {
    // 实例化
    work1 = new DoWork;
    new_thread = new QThread;
    
    work1->moveToThread(new_thread);  // 搬到线程下
    }

    c. 启动线程

    • 绑定线程启动后要做的工作:

      connect(new_thread, &QThread::started, work1, &DoWork::do_something);

      使用

      moveToThread
      的方法非常灵活, 你不一定要用
      &QThread::started
      来触发
      do_something
      , 也可以使用自定义的信号, 为了例程简单明了, 这里不举例了。

    • 启动线程

      new_thread->start();

    d. 结束后的清理工作

    • 为了更安全, 线程结束后别忘了释放资源:

      connect(new_thread, &QThread::finished, work1, &QObject::deleteLater);
      MainWindow::~MainWindow()
      {
      new_thread->requestInterruption();
      new_thread->quit();
      new_thread->wait();
      }

    附: mainwindow.cpp 完整代码

    mainwindow.cpp

    #include "mainwindow.h"
    
    MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    {
    // 实例化
    work1 = new DoWork;
    new_thread = new QThread;
    
    work1->moveToThread(new_thread);  // 搬到线程下
    
    connect(new_thread, &QThread::started, work1, &DoWork::do_something);
    connect(new_thread, &QThread::finished, work1, &QObject::deleteLater);
    
    new_thread->start();
    }
    
    MainWindow::~MainWindow()
    {
    new_thread->requestInterruption();
    new_thread->quit();
    new_thread->wait();
    }

    运行结果如下:

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