注意：本文停止更新，請優先考慮 Qt 執行緒基礎(QThread、QtConcurrent等)

dbzhang800 2011.06.18

QThread 似乎是很難的一個東西，特別是訊號和槽，有非常多的人(儘管使用者本人往往不知道)在用不恰當(甚至錯誤)的方式在使用 QThread，隨便用google一搜，就能搜出大量結果出來。無怪乎Qt的開發人員 Bradley T. Hughes 聲嘶力竭地喊you are-doing-it-wrong

和眾多使用者一樣，初次看到這個時，感到 Bradley T. Hughes有 些莫名奇妙，小題大作。儘管不舒服，當時還是整理過一篇部落格

時間過去3個月，儘管依然沒怎麼用thread；但今天csdn論壇中有人問到這個問題，想想還是盡我所能整理一下吧。提升自己，方便他人，何樂而不為呢?

QThread東西還是比較多的，而且我對底層物件瞭解有限，僅就一點進行展開(或許是大家最關心的一點)：QThread中的slots在那個執行緒中執行？

QThread::run

run 函式是做什麼用的？Manual中說的清楚：

• run 對於執行緒的作用相當於main函式對於應用程式。它是執行緒的入口，run的開始和結束意味著執行緒的開始和結束。

原文如下(這段話我們稱為定理一吧)：

• The run() implementation is for a thread what the main() entry point is for the application. All code executed in a call stack that starts in the run() function is executed by the new thread, and the thread finishes when the function returns.

這麼短的文字一眼就看完了，可是，這是什麼意思呢？又能說明什麼問題呢？看段簡單程式碼：

class Thread:public QThread 
{ 
    Q_OBJECT 
public: 
    Thread(QObject* parent=0):QThread(parent){} 
public slots: 
    void slot() { ... } 
signals: 
    void sig(); 
protected: 
    void run() { ...} 
}; 
 
int main(int argc, char** argv) 
{ 
... 
    Thread thread; 
... 
}

對照前面的定理，run函式中的程式碼時確定無疑要在次執行緒中執行的，那麼其他的呢？比如 slot 是在次執行緒還是主執行緒中執行？

你想說主執行緒，但又心有不甘，對麼？

QObject::connect

涉及訊號槽，我們就躲不過 connect 函式，只是這個函式大家太熟悉。我不好意思再用一堆廢話來描述它，但不說又不行，那麼折中一下，只看它的最後一個引數吧(為了簡單起見，只看它最常用的3個值)

下面的列表，我們暫稱為定理二:

• 自動連線(Auto Connection)
  • 這是預設設定
  • 如果訊號在接收者所依附的執行緒內發射，則等同於直接連線
  • 如果發射訊號的執行緒和接受者所依附的執行緒不同，則等同於佇列連線
  • 也就是這說，只存在下面兩種情況
• 直接連線(Direct Connection)
  • 當訊號發射時，槽函式將直接被呼叫。
  • 無論槽函式所屬物件在哪個執行緒，槽函式都在發射訊號的執行緒內執行。
• 佇列連線(Queued Connection)
  • 當控制權回到接受者所依附執行緒的事件迴圈時，槽函式被呼叫。
  • 槽函式在接收者所依附執行緒執行。

同前面一樣，這些文字大家都能看懂。但含義呢？

不妨繼續拿前面的例子來看，slot 函式是在主執行緒還是次執行緒中執行呢？

定理二強調兩個概念：傳送訊號的執行緒 和 接收者所依附的執行緒。而 slot 函式屬於我們在main中建立的物件 thread，即thread依附於主執行緒

• 佇列連線告訴我們：槽函式在接受者所依附執行緒執行。即 slot 將在主執行緒執行
• 直接連線告訴我們：槽函式在傳送訊號的執行緒執行。訊號在那個執行緒傳送呢？？不定！
• 自動連線告訴我們：二者不同，等同於佇列連線。即 slot 在主執行緒執行

太繞了？不是麼（要徹底理解這幾句話，你可能需要看Qt meta-object系統和Qt event系統）

怎麼辦呢？

如果上兩節看不懂，就記住下面的話吧（自己總結的，用詞上估計會不太準確）。

• QThread 是用來管理執行緒的，它所依附的執行緒和它管理的執行緒並不是同一個東西
• QThread 所依附的執行緒，就是執行 QThread t(0) 或 QThread * t=new QThread(0) 的執行緒。也就是咱們這兒的主執行緒
• QThread 管理的執行緒，就是 run 啟動的執行緒。也就是次執行緒
• 因為QThread的物件依附在主執行緒中，所以他的slot函式會在主執行緒中執行，而不是次執行緒。除非：
  • QThread 物件依附到次執行緒中(通過movetoThread)
  • slot 和訊號是直接連線，且訊號在次執行緒中發射
• 但上兩種解決方法都不好，因為QThread不是這麼用的(Bradley T. Hughes)

好了，不再新增更多文字了，看程式碼，估計咱們都會輕鬆點

主執行緒(訊號)QThread(槽)

這是 Qt Manual 和 例子中普遍採用的方法。 但由於manual沒說槽函式是在主執行緒執行的，所以不少人都認為它應該是在次執行緒執行了。

• 定義一個 Dummy 類，用來發訊號
• 定義一個 Thread 類，用來接收訊號
  • 過載 run 函式，目的是列印 threadid

/*!
* \file main.cpp
*
* Copyright (C) 2010, dbzhang800
* All rights reserved.
*
*/

#include <QtCore/QCoreApplication> 
#include <QtCore/QObject> 
#include <QtCore/QThread> 
#include <QtCore/QDebug>  
class Dummy:public QObject 
{ 
    Q_OBJECT 
public: 
    Dummy(){} 
public slots: 
    void emitsig() 
    { 
        emit sig(); 
    } 
signals: 
    void sig(); 
}; 
 
class Thread:public QThread 
{ 
    Q_OBJECT 
public: 
    Thread(QObject* parent=0):QThread(parent) 
    { 
        //moveToThread(this); 
    } 
public slots: 
    void slot_main() 
    { 
        qDebug()<<"from thread slot_main:" <<currentThreadId(); 
    } 
protected: 
    void run() 
    { 
        qDebug()<<"thread thread:"<<currentThreadId(); 
        exec(); 
    } 
}; 

#include "main.moc" 

int main(int argc, char *argv[]) 
{  
    QCoreApplication a(argc, argv); 
    qDebug()<<"main thread:"<<QThread::currentThreadId(); 
    Thread thread; 
    Dummy dummy; 
    QObject::connect(&dummy, SIGNAL(sig()), &thread, SLOT(slot_main())); 
    thread.start(); 
    dummy.emitsig(); 
    return a.exec(); 
}

然後看到結果(具體值每次都變，但結論不變)

main thread: 0x1a40 from thread slot_main: 0x1a40 thread thread: 0x1a48

看到了吧，槽函式的執行緒和主執行緒是一樣的！

如果你看過Qt自帶的例子，你會發現 QThread 中 slot 和 run 函式共同操作的物件，都會用QMutex鎖住。為什麼？

因為slot和run處於不同執行緒，需要執行緒間的同步！

如果想讓槽函式slot在次執行緒執行(比如它執行耗時的操作，會讓主執行緒死掉)，怎麼解決呢？

• 注意：dummy訊號是在主執行緒發射的， 接收者 thread 也在主執行緒中。
• 參考我們前面的結論，很容易想到:
  • 將 thread 依附的執行緒改為次執行緒不就行了？
  • 這也是程式碼中註釋掉的 moveToThread(this)所做的，去掉註釋，你會發現slot在次執行緒中執行

main thread: 0x13c0 
thread thread: 0x1de0 
from thread slot_main: 0x1de0

這可以工作，但這是 Bradley T. Hughes 強烈批判的用法。推薦的方法後面會給出。

run中訊號與QThread中槽

• 定義一個 Dummy 類，在run中發射它的訊號
  • 也可以在run中發射 Thread 類中的訊號，而不是Dummy（效果完全一樣）
• QThread 定義槽函式，過載run函式

/*!
* \file main.cpp
*
* Copyright (C) 2010, dbzhang800
* All rights reserved.
*
*/

#include <QtCore/QCoreApplication> 
#include <QtCore/QObject> 
#include <QtCore/QThread> 
#include <QtCore/QDebug> 
 
class Dummy:public QObject 
{ 
    Q_OBJECT 
public: 
    Dummy(QObject* parent=0):QObject(parent){} 
public slots: 
    void emitsig() 
    { 
        emit sig(); 
    } 
signals: 
    void sig(); 
}; 
 
class Thread:public QThread 
{ 
    Q_OBJECT 
public: 
    Thread(QObject* parent=0):QThread(parent) 
    { 
        //moveToThread(this); 
    } 
public slots: 
    void slot_thread() 
    { 
        qDebug()<<"from thread slot_thread:" <<currentThreadId(); 
    } 
signals: 
    void sig(); 
protected: 
    void run() 
    { 
        qDebug()<<"thread thread:"<<currentThreadId(); 
        Dummy dummy; 
        connect(&dummy, SIGNAL(sig()), this, SLOT(slot_thread())); 
        dummy.emitsig(); 
        exec(); 
    } 
}; 
 
#include "main.moc" 
 
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
    QCoreApplication a(argc, argv); 
    qDebug()<<"main thread:"<<QThread::currentThreadId(); 
    Thread thread; 
    thread.start(); 
    return a.exec(); 
}

想看結果麼？

main thread: 0x15c0 
thread thread: 0x1750 
from thread slot_thread: 0x15c0

• 其實沒懸念，肯定是主執行緒
  • thread 物件本身在主執行緒。所以它的槽也在要在主執行緒執行

如何解決呢？

• （方法一）前面提了 moveToThread,這兒可以用，而且可以解決問題。當同樣，是被批判的物件。
• （方法二）注意哦，這兒我們的訊號時次執行緒發出的，對比connect連線方式，會發現：
  • 採用直接連線，槽函式將在次執行緒(訊號發出的執行緒)執行
  • 這個方法不太好，因為你需要處理slot和它的物件所線上程的同步。需要 QMutex 一類的東西

推薦的方法

千呼萬喚始出來。

其實，這個方法太簡單，太好用了。定義一個普通的QObject派生類，然後將其物件move到QThread中。使用訊號和槽時根本不用考慮多執行緒的存在。也不用使用QMutex來進行同步，Qt的事件迴圈會自己自動處理好這個。

/*!
* \file main.cpp
*
* Copyright (C) 2010, dbzhang800
* All rights reserved.
*
*/

#include <QtCore/QCoreApplication> 
#include <QtCore/QObject> 
#include <QtCore/QThread> 
#include <QtCore/QDebug> 
 
class Dummy:public QObject 
{ 
    Q_OBJECT 
public: 
    Dummy(QObject* parent=0):QObject(parent)     {} 
public slots: 
    void emitsig() 
    { 
        emit sig(); 
    } 
signals: 
    void sig(); 
}; 
 
class Object:public QObject 
{ 
    Q_OBJECT 
public: 
    Object(){} 
public slots: 
    void slot() 
    { 
        qDebug()<<"from thread slot:" <<QThread::currentThreadId(); 
    } 
}; 
 
#include "main.moc" 
 
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
    QCoreApplication a(argc, argv); 
    qDebug()<<"main thread:"<<QThread::currentThreadId(); 
    QThread thread; 
    Object obj; 
    Dummy dummy; 
    obj.moveToThread(&thread); 
    QObject::connect(&dummy, SIGNAL(sig()), &obj, SLOT(slot())); 
    thread.start(); 
    dummy.emitsig(); 
    return a.exec(); 
}

結果：恩，slot確實不在主執行緒中執行（這麼簡單不值得歡呼麼？）

main thread: 0x1a5c 
from thread slot: 0x186c

其他

• 本文只考慮了使用事件迴圈的情況，也有可能run中沒有事件迴圈。這時訊號與槽會與本文有點差別。比如run中使用connect時，佇列連線就受限制了。其實只要理解了前面這些，沒有事件迴圈的情況很容易就想通了。

替代技術

註解

QEventLoop::processEvents()

在一個耗時的計算操作中反覆呼叫QEventLoop::processEvents() 可以防止介面的假死。儘管如此，這個方案可伸縮性並不太好，因為該函式可能會被呼叫地過於頻繁或者不夠頻繁。

QTimer

後臺處理操作有時可以方便地使用Timer安排在一個在未來的某一時刻執行的槽中來完成。在沒有其他事件需要處理時，時間隔為0的定時器超時事件被相應

QSocketNotifier 
QNetworkAccessManager 
QIODevice::readyRead()

這是一個替代技術，替代有一個或多個執行緒在慢速網路執行阻塞讀的情況。只要響應部分的計算可以快速執行，這種設計比線上程中實現的同步等待更好。與執行緒相比這種設計更不容易出錯且更節能(energy efficient)。在許多情況下也有效能優勢。

生命週期

開發任務

解決方案

一次呼叫

在另一個執行緒中執行一個函式，函式完成時退出執行緒

編寫函式，使用QtConcurrent::run 執行它

派生QRunnable，使用QThreadPool::globalInstance()->start() 執行它

派生QThread，重新實現QThread::run() ，使用QThread::start() 執行它

一次呼叫

需要操作一個容器中所有的項。使用處理器所有可用的核心。一個常見的例子是從影象列表生成縮圖。

QtConcurrent 提供了map()函你數來將操作應用到容器中的每一個元素，提供了fitler()函式來選擇容器元素，以及指定reduce函式作為選項來組合剩餘元素。

一次呼叫

一個耗時執行的操作需要放入另一個執行緒。在處理過程中，狀態資訊需要傳送會GUI執行緒。

使用QThread，重新實現run函式並根據需要傳送訊號。使用訊號槽的queued連線方式將訊號連線到GUI執行緒的槽函式。

持久執行

生存在另一個執行緒中的物件，根據要求需要執行不同的任務。這意味著工作執行緒需要雙向的通訊。

派生一個QObject物件並實現需要的訊號和槽，將物件移動到一個執行有事件迴圈的執行緒中並通過queued方式連線的訊號槽進行通訊。

持久執行

生存在另一個執行緒中的物件，執行諸如輪詢埠等重複的任務並與GUI執行緒通訊。

同上，但是在工作執行緒中使用一個定時器來輪詢。儘管如此，處理輪詢的最好的解決方案是徹底避免它。有時QSocketNotifer是一個替代。