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【Qt：語法】Qt 的執行緒與事件迴圈

阿新 • • 發佈：2018-12-21

        週末天冷，索性把電腦抱到床上上網，這幾天看了 dbzhang800 部落格關於 Qt 事件迴圈的幾篇 Blog，發現自己對 Qt 的事件迴圈有不少誤解。從來只看到現象，這次借 dbzhang800 的部落格，就程式碼論事，因此瞭解到一些 Qt 深層的實現，雖然是在 Qt 龐大的構架裡只算的是冰山的一角，確讓人頗為收益。

        從 dbzhang800 的部落格中轉載兩篇關於事件迴圈的文章，放在一起，寫作備忘。

        再次提到的一點是：事件迴圈和執行緒沒有必然關係。 QThread 的 run() 方法始終是在一個單獨執行緒執行的，但只有在 run() 方法中使用了 exec() 才真正開啟了一個單獨的事件迴圈。

        順便一提，模態對話方塊和事件迴圈也沒有必然關係，可以轉讀這篇文章 QDialog 模態對話方塊與事件迴圈。

         以下內容轉載自 dbzhang800 的部落格：                                                                               

         「QThread 的使用方法」                                                                                                                 原文地址：http://hi.baidu.com/cyclone/blog/item/5fac3bc7ab1b90d1d10060f2.html  

         「QThread 使用探討」                                                                                                                     原文地址：http://hi.baidu.com/cyclone/blog/item/a33794ee00acba262cf53442.html 

QThread 的使用方法

起源

        昨天不小心看到Qt開發人員( Bradley T. Hughes)Blog中的一片文章 you are-doing-it-wrong

 。 結果看得頭昏腦脹：好歹也自學了近1年的Qt，也一直很小心、很認真地閱讀Qt和manual和例子等資料，卻被突然告知，QThread的正確使用方法是一種自己從沒見過，而且Qt manual、example、書籍中都沒有提到過的一種方法。到底怎麼了...          莫非manual、exmaple以及資料中的介紹都是錯的？？         認真看看其他的人的評論，總算理清了一點頭緒。所有事情源於 QThread 的事件迴圈！

QThread 的兩種使用方法

1. 不使用事件迴圈。這是官方的 Manual 、example 以及相關書籍中都介紹的一種的方法。

a. 子類化 QThread

b. 過載 run 函式，run函式內有一個 while 或 for 的死迴圈

c. 設定一個標記為來控制死迴圈的退出。

a. 子類化 QThread，

b. 過載 run 使其呼叫 QThread::exec() 

c. 併為該類定義訊號和槽，這樣一來，由於槽函式並不會在新開的 thread 執行，很多人為了解決這個問題在建構函式中呼叫 moveToThread(this)而爭論和不解正是這樣的一條語句造成的。 Bradley T. Hughes 給出說明是： QThread 應該被看做是作業系統執行緒的介面或控制點，而不應該包含需要在新執行緒中執行的程式碼。需要執行的程式碼應該放到一個QObject的子類中，然後將該子類的物件moveToThread到新執行緒中。

另外

        在Qt4.3(包括)之前，run 是虛擬函式，必須子類化QThread來實現run函式。 而從Qt4.4開始，qthreads-no-longer-abstract    ，run 預設呼叫 QThread::exec() 。這樣一來不需要子類化 QThread 了，只需要子類化一個 QObject 就夠了，這正是被 Bradley T. Hughes推薦的方法。         終於看懂了，但不管怎麼說，都應該是 QThread 當初的設計導致的這種問題，而所有文件和例子中都沒有提到該如何使用Qthread 進一步加劇了對QThread的這種誤用。

QThread 使用探討

        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QThread 的使用方法

        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。

參看

  • http://labs.qt.nokia.com/blogs/2010/06/17/youre-doing-it-wrong/
  • http://labs.qt.nokia.com/blogs/2010/06/17/youre-doing-it-wrong/
  • http://labs.qt.nokia.com/blogs/2006/12/04/threading-without-the-headache/
  • http://labs.qt.nokia.com/blogs/2007/07/05/qthreads-no-longer-abstract/
  • http://gitorious.org/qthreadhowto/qthreadhowto/trees/master
  • http://blog.exys.org/entries/2010/QThread_affinity.html
  • http://thesmithfam.org/blog/2010/02/07/talking-to-qt-threads/
  • http://doc.qt.nokia.com/4.7/threads-starting.html
  • http://doc.qt.nokia.com/4.7/threads-qobject.html
  • http://doc.qt.nokia.com/4.7/qthread.html

http://blog.csdn.net/lynfam/article/details/7081757

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