Qt基礎開發之Qt多執行緒類QThread與Qt定時器類QTimer的詳細方法與例項

阿新 • • 發佈：2020-03-16

Qt多執行緒

我們之前的程式都是單執行緒執行，接下來我們開始引入多執行緒。就相當於以前的一個人在工作，現在多個人一起工作。

Qt中非常有必要使用多執行緒，這是因為，Qt應用是事件驅動型的，一旦某個事件處理函式處理時間過久，就會造成其它的事件得不到及時處理。

Qt中使用QThread來管理執行緒，一個QThread物件，就是一個執行緒。QThread物件也有訊息循序exec()函式，用來處理自己這個執行緒的事件。

Qt實現多執行緒有兩種方式

1、Qt第一種建立執行緒方式

首先要繼承QThread

重寫虛擬函式QThread::run

[virtual protected] void QThread::run()
 /*
 * 基類QThread的run函式只是簡單啟動exec()訊息迴圈
 */

例如：

#include <QApplication>
#include <QThread>
#include <QDebug>
class MyThread : public QThread
{
public:
 void run()
 {
  qDebug() << "QThread begin" << endl;
  qDebug() << "child thread" << QThread::currentThreadId() << endl;
  QThread::sleep(5);
  qDebug() << "QThread end" << endl;
  exec();
 }
};

int main(int argc,char** argv)
{
 QApplication app(argc,argv);

 MyThread thread;
 thread.start();
 qDebug() << "main thread" << QThread::currentThreadId() << endl;
 QThread::sleep(5);
 qDebug() << "main thread" << QThread::currentThreadId() << endl;
 thread.quit();
 qDebug() << "main thread thread.quit()" << endl;
 tread.wait();
 qDebug() << "main thread thread.wait()" << endl;
 return app.exec();
}

使用QThread的quit可以退出執行緒的訊息迴圈，有時候不是馬上退出，需要等到cpu的控制權交還給執行緒的exec()。

一般在子執行緒退出的時候需要主執行緒去回收資源，可以呼叫QThread的wait，等待子執行緒的退出，然後回收資源.

2、Qt第二種建立執行緒方式

繼承 QObject

例項化一個QThread物件

實現槽函式.

QObject子類物件通過moveToThread將自己放到執行緒QThread物件中.

呼叫QThread物件的start函式啟動執行緒

必須通過發射訊號來讓槽函式線上程中執行，發射的訊號存放線上程exec()訊息佇列中。

例如：

mywork.h

#ifndef MYWORK_H
#define MYWORK_H
#include <QThread>
#include <QDebug>
class MyWork : public QObject
{
 Q_OBJECT
public slots:
 void workSlot()
 {
  qDebug() << "QThread begin" << endl;
  qDebug() << "child thread" << QThread::currentThreadId() << endl;
  QThread::sleep(5);
  qDebug() << "QThread end" << endl;
 }
};
#endif // MYWORK_H

widget.cpp

#include <QApplication>
#include <QThread>
#include <QDebug>
#include "mywork.h"

int main(int argc,char** argv)
{
 qDebug() << "main thread" << QThread::currentThreadId() << endl;
 QApplication app(argc,argv);
 QThread thread;
 MyWork work;
 work.moveToThread(&thread);
 QObject::connect(&thread,SIGNAL(started()),&work,SLOT(workSlot()));
 thread.start();
 
 QThread::sleep(6);
 qDebug() << "thread is runing" << thread.isRunning() << endl;
 thread.quit(); //呼叫quit讓執行緒退出訊息迴圈,否則執行緒一直在exec迴圈中
 thread.wait(); //呼叫完quit後緊接著要呼叫wait來回收執行緒資源
 qDebug() << "thread is runing" << thread.isRunning() << endl;

 return app.exec();
}

需要特別注意的是：

線槽函式已經執行完進入執行緒exec()中，可以通過發射訊號重新讓槽函式線上程中執行。也可以通過quit()退出執行緒exec()。
QObject派生類物件，將要呼叫moveToThread，不能指定一個主執行緒父物件託管記憶體。
QWidget的物件及派生類物件都只能在GUI主執行緒執行，不能使用moveToThread移到子執行緒中，即使沒有指定父物件。

多執行緒物件記憶體釋放

既然QObject物件無法託管記憶體物件，那麼到底是先釋放執行緒物件，還是先釋放這個QObject物件？

先把QObject線上程迴圈中釋放(使用QObject::deleteLater函式)，然後QThread::quit，然後QThread::wait。

例如：

mywork.h

#ifndef MYWORK_H
#define MYWORK_H

#include <QThread>
#include <QDebug>
class MyWork : public QObject
{
 Q_OBJECT
public:

 ~MyWork() { qDebug() << __FUNCTION__ << endl; }
public slots:
 void workSlot()
 {
  while(1)
  {
   qDebug() << "Work begin" << endl;
   QThread::sleep(5);
   qDebug() << "work end" << endl;
  }
 }
 void otherWorkSlot()
 {
  qDebug() << "otherWork begin" << endl;
  QThread::sleep(5);
  qDebug() << "otherWork end" << endl;
 }


};

#endif // MYWORK_H

widget.h

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>
#include "mywork.h"

class Widget : public QWidget
{
 Q_OBJECT

public:
 Widget(QWidget *parent = 0);
 ~Widget();
private:
 QThread *_thread;
 MyWork * _myWork;
};

#endif // WIDGET_H

widget.cpp

#include "widget.h"
#include <QPushButton>
#include "mywork.h"
#include <QThread>
#include <QHBoxLayout>

Widget::Widget(QWidget *parent)
 : QWidget(parent)
{
 _myWork = new MyWork;
 _thread = new QThread(this);
 _myWork->moveToThread(_thread);
 _thread->start();

 QPushButton *pb0 = new QPushButton("work",this);
 QPushButton *pb1 = new QPushButton("pb",this);
 QHBoxLayout *hBox = new QHBoxLayout(this);
 hBox->addWidget(pb0);
 hBox->addWidget(pb1);
 this->setLayout(hBox);

 /*發射訊號給在另外一個執行緒的物件的佇列中*/
 connect(pb0,SIGNAL(clicked()),_myWork,SLOT(workSlot()));
 connect(pb1,SLOT(otherWorkSlot()));

 /*推薦用法釋放記憶體*/
 //connect(_thread,SIGNAL(finished()),SLOT(deleteLater()));

}

Widget::~Widget()
{
 _myWork->deleteLater(); //一定要在QThread執行緒退出之前
 _thread->quit();
 _thread->wait();
}

3、Qt執行緒的同步

多執行緒在訪問同時一個資源，(例如：多個執行緒可操作的變數、函式等)，到底誰來使用這個資源是一個問題，就像一大群人去搶同一塊蛋糕，可能其中一個人搶到，更有可能蛋糕被搶個稀爛。在多執行緒中，這個叫作競爭冒險。那麼我們需要定一個規則來約束每一個人，比如：每個人排隊來領蛋糕，這個在多執行緒中叫作同步方法。

需要注意的是，同步不是同時，而是有序進行。

3.1、互斥鎖

Qt中的互斥鎖是QMutex，不繼承任何Qt基類，使用QMutex來鎖共享資源，哪個執行緒搶到鑰匙，哪個執行緒就有這個資源的使用權，其它執行緒等待這個執行緒使用完資源並歸還鑰匙，然後它們再去搶鑰匙。

例如：

QMutex mutex; //這物件一般定義在多個執行緒能訪問的地方
mutex.lock(); //多個執行緒呼叫這個函式去獲取鎖，沒有獲取到的執行緒，將阻塞等待在這個函式上。
mutex.unlock(); //釋放鎖

QMutex::lock函式會讓執行緒等待獲取鎖，如果不想等待，可以使用一下函式替換:

bool QMutex::tryLock(int timeout = 0)
/*
*引數 int timeout:等到timeout毫秒，不管有沒獲取到鎖都返回，timeout為0時，直接返回。
*返回值 true代表獲取到鎖，false沒有獲取到
*/

有時候我們會忘記釋放鎖，Qt還為我們提供了管理鎖的類QMutexLocker

QMutex mutex;
void func()
{
 QMutexLocker locker(_mutex); //QMutexLocker最好例項化成棧物件，釋放之前將QMutex解鎖。 
}

以上例子，一旦func()執行完成locker自動釋放，釋放之前先解鎖。

3.2、訊號量

互斥鎖保護的資源同一時刻只能有一個執行緒能夠獲取使用權，有些資源是可以限定多個執行緒同時訪問，那麼這個時候可以使用訊號量。在Qt中訊號量為QSemaphore。

QSemaphore sem(2) //初始化訊號量為2
sem.acquire(); //訊號量部位0的時候，呼叫這個函式會讓訊號量-1，一旦訊號量為零，阻塞等待
semaphore.release(); //使訊號量+1

4、Qt定時器QTimer

定時器可以隔一段時間發出訊號，通過接收這個訊號來處理一些定時任務，需要注意的是，定時器並沒有開啟一個新執行緒。Qt中的定時器是QTimer繼承自QObject。

通過QTimer::start()來啟動定時器

void start(int msec)
/*
*定時msec毫秒後，發射timeout()訊號
*/

通過連結訊號timeout()來處理一些定時任務，例如：

#include "dialog.h"
#include <QTimer>
#include <qdebug.h>
Dialog::Dialog(QWidget *parent)
 : QDialog(parent)
{
 QTimer *timer = new QTimer(this);
 connect(timer,SIGNAL(timeout()),this,SLOT(doSomeThing()));
 timer->start(3000);
 
}
void Dialog::doSomeThing()
{
 qDebug() << __FUNCTION__ << endl;
}

Dialog::~Dialog()
{

}

本文主要介紹了Qt多執行緒類QThread與Qt定時器類QTimer的詳細方法與例項，更多關於Qt開發知識請檢視下面的相關連結